液压传动与控制实用技术课件：液压控制与辅助元件 -

液压控制与辅助元件【学习目标】明确各类液压控制阀的基本结构原理和应用特点，了解液压蓄能器等辅助元件的结构及应用，会运用本章知识对液压传动与控制系统中各类液压控制阀进行功能分析和参数计算，为液压系统的设计计算和辅助元件选型校核打下基础。【学习要求】掌握液压控制阀的基本概念、性能参数及各种液压控制阀的结构、工作原理、性能特点；掌握蓄能器、过滤器等元件类型、结构、工作原理、性能特点及应用；重点掌握各类液压控制阀的结构原理、工作性能及应用领域；了解液压辅助元件的工作原理及选用依据；了解液压集成设计原理和方法。3.1液压控制阀3.1.1液压阀概述1.液压阀的作用液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。例如：在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成；在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。2.液压阀的分类在液压系统中，用于控制或调节液体的流动方向、压力高低、流量大小的元件统称为液压控制阀。液压阀性能的优、劣、工作是否可靠，对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。本章将重点介绍常用液压阀的典型结构、工作原理、性能特点及应用范围。在液压系统中，用于控制系统中液流压力、流量和液流方向的元件总称为液压控制阀。液压控制阀的种类繁多，除了不同品种、规格的通用阀外，还有许多专用阀和复合阀。就液压阀的基本类型来说，通常按以下方式进行分类。1）按用途分(1)压力控制阀(2)流量控制阀(3)方向控制阀2）按控制方式(1)开关或定值控制阀(2)伺服控制阀(3)电液比例控制阀(4)数字控制阀3）根据结构形式分类

(1)滑阀类(2)提升阀类(3)喷嘴挡板阀类4）根据连接和安装方式分类

(1)管式阀(2)板式阀(3)插装阀(4)叠加阀4．对液压阀的基本要求各种液压阀，由于不是对外作功的元件，而是用来实现执行元件(机构)所提出的力(力矩)、速度、变向的要求的，因此对液压控制阀的共同要求是：（1）动作灵敏、性能好，工作可靠且冲击振动小；（2）油液通过阀时的液压损失要小；（3）密封性能好；（4）结构简单紧凑、体积小，安装、调整、维护、保养方便，成本低廉，通用性大，寿命长。5．液压控制阀的性能参数液压阀的规格大小用通径Dg（单位mm）表示。Dg是阀进、出油口的名义尺寸，它和实际尺寸不一定相等。对于不同类型的各种阀，也有使用其它参数表征其工作性能的。一般有额定压力、流量，以及压力损失、开启压力、允许背压、最小稳定流量等。同时在产品样本中给出若干条特性曲线，供使用者确定不同状态下的性能参数值。3.1.2方向控制阀方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类，如单向阀、换向阀及压力表开关等。1．单向阀单向阀有普通单向阀和液控单向阀等。1）普通单向阀如图3.1a和3.1b，分别是管式连接的直通式单向阀和板式连接的直角式单向阀。。图3.1c为单向阀的图形符号。2）液控单向阀除普通单向阀外，还有液控单向阀，它是液压系统经常使用的液压元件。如图3.2，液控单向阀由阀体2、阀芯5、弹簧6、控制活塞3、推杆4等组成。阀芯为一般锥芯，弹簧的刚度较小。液控单向阀按控制活塞背压腔的泄油方式不同，分为内泄式和外泄式。内泄式如图3.2，控制活塞的背压腔通过内泄油孔a连通单向阀的P1口；外泄式如图3.3，控制活塞的背压腔通过外泄油孔a直接通油箱。一般情况下在反向出油口的压力P1较低时采用内泄式，较高时采用外泄式，以减小所需控制压力。如图3.4，卸载式液控单向阀带有卸载阀，当控制活塞向右运动时首先顶开卸载阀的小阀芯，使主油路油压P2卸压，继续运动再顶开单向阀芯，反向导通油路。这样可大大减小控制压力，实际应用这种结构的液控单向阀可以使控制压力与工作压力之比降低到4.5％左右，常用于高压系统。如图3.5，两个液控单向阀共用一个阀体和控制活塞，这样组合的结构称为液压锁。当从A1通入压力油时，在导通A1与A2油路的同时推动活塞右移，顶开右侧的单向阀，解除B2到B1的反向截止作用；当B1通入压力油时，在导通B1与B2油路的同时推动活塞左移，顶开左侧的单向阀，解除A2到A1的反向截止作用；而当A1与B1口没有压力油作用时，两个液控单向阀都为关闭状态，锁紧油路。【例3.1】图3.6所示液压缸，A1=30cm2，A2=12cm2，F=3*104N，液控单向阀用作闭锁以防止液压缸下滑，阀内控制活塞面积Ak是阀芯承压面积A的三倍，若摩擦力、弹簧力均忽略不计，试计算需要多大的控制压力才能开启液控单向阀？开启前液压缸中最高压力为多少？解：(1)由图可知，液控单向阀反向流动时背压为零，控制活塞顶开单向阀阀芯最小控制压力2．换向阀换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，控制与阀体相连的各油路实现通、断或改变液流方向的元件。对换向阀的基本要求是：①液流通过阀时压力损失小；②互不相通的油口间的泄漏小；③换向可靠、迅速且平稳无冲击。1）换向阀的工作原理图3.7为滑阀式三位五通换向阀的工作原理。2）换向阀的分类换向阀的应用十分广泛，种类很多，分类方法也不同，一般可以按下表分类：3）滑阀式换向阀(1)阀体和阀芯的几种配合型式(2)位置数、通路数及中位机能①换向阀的位置数②换向阀的通路数③换向阀的中位机能4）几种常用的换向阀

(1)手动换向阀手动换向阀是用手动杠杆操纵阀芯换位的换向阀。按换向定位方式不同，分为弹簧复位式3.9a和钢球定位图3.9b。(2)电磁动换向阀电磁动换向阀简称电磁换向阀。是靠通电线圈对衔铁的吸引转化而来的推力操纵阀芯换位的换向阀。如图3.10为阀芯为二台肩结构的三位四通O型中位机能的电磁换向阀。(3)液动换向阀电磁换向阀动作灵敏，易于实现自动控制，但电磁铁吸力有限。当液压阀规格较大，通过的流量大时，产生的液动力就很大，这时电磁力很难满足换向要求。实际上，当换向阀的通径大于10mm时，常采用液压力来操纵阀芯换位。采用液压力操纵阀芯换位的液压阀称为液动阀，如图3.11为三位四通液动换向阀的结构原理图和图形符号，K1、K2为液控口。(4)电液动换向阀 驱动液动换向阀的液压油可以采用机动阀、手动阀或电磁换向阀来进行控制。采用电磁换向阀控制液动换向阀的组合称为电液动换向阀，简称电液换向阀，它集中了电磁换向阀和液动换向阀的优点。液动换向主阀主要采用弹簧对中方式（也有采用液压对中方式的，应用较少，这里不介绍），如图3.12，作为先导阀的电磁换向阀的中位需采用Y型机能，保证在电磁铁不通电时，液动换向阀的左、右控制腔连通油箱，消除液压力影响，保证弹簧力可靠对中。在电液换向阀的先导阀和主阀之间，常设一对阻尼调节器，它们可以是叠加式单向节流阀，如图3.12。当控制油进入主阀芯的控制腔时经过单向阀，控制油流出时经过节流阀（出油节流调速），通过调节节流阀的开口，控制阀芯的换位速度。【例3.2】电液动换向阀的先导阀，为何选用Y型中位机能？改用其他型中位机能是否可以？为什么？答：不行，使液控阀两边在先导阀断电时无压力处于中位状态，改用其它中位机能不行，不能达到上述要求。这样可以保证主阀芯在中位时，油液能回油。3.1.3压力控制阀在液压系统中控制油液压力高低或利用压力变化实现某种动作的阀通称为压力控制阀。常见的压力控制阀按功用分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。1．溢流阀溢流阀有多种用途，主要是运用溢流的方法使液压泵的供油压力得到调整并保持基本恒定。溢流阀按其结构原理可分为直动型和先导型两种。对溢流阀的要求主要是：①调压范围大，调压偏差小，动作灵敏；②过流能力强；③工作时噪声小等。1）直动式溢流阀图3.14为锥阀式和滑阀式普通直动型溢流阀的结构原理。对于锥阀式溢流阀，图3.14a，当进油口P的油液压力不高时，锥阀芯2被弹簧3压紧在阀座上，阀口关闭。当进口油压P升高到能克服弹簧阻力时，便推开锥阀芯使阀口打开，油液就从回油口T流回油箱（溢流），进油压力P也就不会继续升高。对于滑阀式直动溢流阀图3.14b，其工作原理与锥阀式类似，进口的压力油通过阀体内的通道a引入阀芯下端，直接与上端的弹簧相互作用，弹簧腔的泄漏油与出油口相连。2）先导式溢流阀图3.15为某先导式溢流阀的结构原理。3）溢流阀的性能溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能，在此作简单介绍。(1)静态性能当溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时，它的进口压力，也就是它所控制的系统压力，将如图3.16所示的那样迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。(2)动态性能定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值的差值△P为压力超调量，它是衡量溢流阀动态定压误差的一个重要指标。图3.17所示t1称之为响应时间，t2称之为过渡时间。t1越小，溢流阀的响应越快；t2越小，动态响应过程时间越短。2．顺序阀顺序阀是利用油路中压力的变化来控制阀口启闭，以实现各工作部件依次顺序动作的液压元件，常用在控制多个执行元件的顺序动作，故名顺序阀。顺序阀按结构不同分为直动式和先导式两种，一般先导式用于压力较高的场合。当顺序阀利用外来液压力进行控制时，称液控顺序阀。不论是直动式还是先导式顺序阀都和对应的溢流阀原理相类似，主要不同为溢流阀的调压弹簧腔的泄漏油和出油口相连，而顺序阀单独接回油箱。1）直动式顺序阀如图3.18为直动式顺序阀的结构原理图。图3.19为直动式内控顺序阀。2）先导式顺序阀图3.20为某先导式顺序阀的结构原理图。3．减压阀1）定值减压阀定值减压阀的功用是获得比进口压力低但稳定的出口工作压力。常用在夹紧油路或润滑油路中。对定值减压阀主要要求是：维持出口压力稳定，受入口压力和通过流量变化影响小。(1)直动式减压阀图3.21为直动式减压阀的结构原理。P1为进油口，P2为出油口，阀芯上端弹簧腔的泄漏油经L单独接回油箱。(2)先导式减压阀图3.22为某先导减压阀的结构原理。2）定差减压阀定差减压阀可使阀的进出口压力差保持为定值。如图3.23，进油口的高压油P1经节流口减压后以出口的低压P2流出，同时出口的低压油经阀芯中心孔将压力P2传至阀芯的上腔，其进出油压在阀芯有效作用面积上的压力差与弹簧力相平衡：3）定比减压阀定比减压阀可使阀进出口压力间保持一定的比例关系。图3.24为定比减压阀的结构原理。阀芯的作用力平衡关系为：4．压力继电器压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。它根据液压系统的压力变化自动接通和断开有关电路，借以实现程序控制和安全保护作用。图3.25为压力继电器的结构原理。当P口连接的压力油压力达到压力继电器动作的调定压力时，通过柱塞1推动杠杆3压动微动开关4发出电讯号。此处为增压控制发讯继电器，相应还有降压控制发讯的。【例3.3】图3.26示为一定位夹紧系统。请问：（1）1、2、3、4各为什么阀?各起什么作用?（2）系统的工作过程；（3）如果定位压力为2MPa，夹紧缸6无杆腔面积A=0.02m2，夹紧力为50kN，1、2、3、4各阀的调整压力为多少？解：（1）阀1是顺序阀，它的作用是使定位液压缸5先动作，夹紧液压缸6后动作。阀2是卸荷溢流阀，作用是使低压泵7卸荷。阀3是压力继电器，作用是当系统压力达到夹紧压力时，发出电信号，控制进给系统的电磁阀换向。阀4是溢流阀，当夹紧工件后起溢流稳压作用。（2）系统的工作过程是：电磁铁1DT通电，换向阀左位工作，双泵供油，定位液压缸5运动进行定位。此时系统压力小于顺序阀1的调定压力，所以缸6不动作。当定位动作结束后，系统压力升高到顺序阀1的调定压力时，顺序阀1打开，夹紧液压缸6运动。当夹紧后的压力达到所需要的夹紧力时，卸荷阀2使低压大流量泵7卸荷，此时高压小流量泵供油补偿泄漏，保持系统压力，夹紧力的大小由溢流阀4调节。（3）阀l调定压力p1=2MPa，阀4的调定压力p4=F/A=50000/0.02=2.5MPa，阀3的调定压力应大于2.5MPa，阀2的调定压力p2应介于p1、p4之间。3.1.4流量控制阀液压系统中执行元件运动速度的大小,由输入执行元件的油液流量的大小来确定。流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀类。常用的流量控制阀有普通节流阀、调速阀和同步阀等。液压传动系统对流量控制阀的主要要求有:（1）较大的流量调节范围,且流量调节要均匀。（2）当阀前、后压力差发生变化时,通过阀的流量变化要小,以保证负载运动的稳定。（3）油温变化对通过阀的流量影响要小。（4）液流通过全开阀时的压力损失要小。（5）当阀口关闭时,阀的泄漏量要小。1．节流阀1）普通节流阀节流阀的结构原理如图3.27a。2）单向节流阀图3.28是MK型单向节流阀的结构原理图。该阀是管式联接的单向节流阀，其节流口采用轴向三角槽式结构。3）节流阀应用

节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，它们在定量泵液压系统中的主要作用是与溢流阀配合，组成三种节流调速系统：即进油节流调速系统、回油节流调速系统和旁路节流调速系统。对于执行元件要求往返节流调速的系统可使用两个单向节流阀。节流阀也在容积节流调速回路中使用。这种阀没有压力及温度补偿装置，不能自动补偿载荷及油液粘度变化时造成的速度不稳定，但其结构简单，制造和维护方便。所以在载荷变化不大或对速度稳定性要求不高的一般液压系统中得到广泛应用。2．调速阀1）普通调速阀调速阀在特定的工作条件下，其调定的速度（流量）可以不受负载变化的影响。图3.29a为调速阀结构原理。图3.29b为其图形符号，图3.29c为简化的图形符号。2）温度补偿调速阀节流阀部分在结构上采取了温度补偿措施，如图3.30所示，其特点是节流阀的芯杆(即温度补偿杆)2由热膨胀系数较大的材料(如聚氯乙烯塑料)制成，当油温升高时，芯杆热膨胀使节流阀口关小，正好能抵消由于粘性降低使流量增加的影响。3．分流阀（同步阀）分流阀又称为同步阀，它是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称。它们的图形符号如图3.31所示。1）分流阀图3.32a所示为等量分流阀的结构原理图，它可以看作是由两个串联减压式流量控制阀结合为一体构成的。根据节流边及反馈测压面的不同布置，分流阀有图3.32b、3.32c所示两种不同的结构。2）集流阀图3.33所示为等量集流阀的原理图。3）分流集流阀分流集流阀又称同步阀，它同时具有分流阀和集流阀两者的功能，能保证执行元件进油、回油时均能同步。图3.34为挂钩式分流集流阀的结构原理图。4）分流阀精度及影响分流阀精度的因素分流阀的分流精度高低可用分流误差ξ的大小来表示：

一般分流阀的分流精度为2％～5％，其值的大小与进口流量的大小和两出口油液压差的大小有关。分流阀的分流精度还与使用情况有关，如果使用方法适当，可以提高其分流精度，使用方法不适当，会降低分流精度。3.1.5逻辑插装阀逻辑阀又称插装阀，插装阀的主流产品是二通插装阀，它是在20世纪70年代初，根据各类控制阀阀口在功能上都可视作固定的、或可调的、或可控液阻的原理，发展起来的一类覆盖压力、流量、方向以及比例控制等的新型控制阀类。1．插装阀组成及工作原理图如3.35a为插装阀的结构原理。它由控制盖板5、插装阀单元（由阀套2、阀芯3、弹簧4及密封件组成）、插装块体1和先导控制阀6（如先导阀为二位三通电磁换向阀，见图）组成，图3.35b为插装阀的基本图形符号。2．插装阀单元如图3.36为插装阀基本单元。图3.36a常用做方向阀插装单元；图3.36b采用锥阀芯，并在锥阀芯上开阻尼孔，常用做溢流、顺序阀插装单元；图3.36c采用滑阀结构，在滑阀芯上开阻尼孔，常用做减压阀插装用单元。3．插装方向控制阀插装阀可以组合成各式方向控制阀。1）作单向阀

如图3.37a和3.37b，将x腔和A或B腔连通，即成为单向阀。连接方法不同，其导通方式也不同。若在控制盖板上如图3.37c连接一个二位三通液动换向阀，即可组成液控单向阀。本书为方便看图，画出了对应普通液压元件的图形符号（以下同）。2）作二位二通阀如图3.38a和3.38c连接二位三通阀，即可组成二位二通电液换向阀。3）作二位三通阀

如图3.39连接二位四通阀，即可组成二位三通电液换向阀。4）作二位四通阀

如图3.40连接二位四通阀，即可组成二位四通电液换向阀。5）作三位四通阀O型换向阀

如图3.41连接三位四通阀换向阀和单向阀，即可组成三位四通阀中位为O型电液换向阀。6）作多机能四通阀如图3.42连接换向阀，利用对电磁换向阀的控制实现多机能功能。先导阀控制状态下的机能如表3-4。电磁铁的带电状态用符号“+”表示；断电状态用“-”表示。4.插装压力控制阀对插装阀的x腔进行压力控制，便可构成压力控制阀。1）作溢流阀或顺序阀

如图3.43a，在压力型插装阀芯的控制盖板上连接先导调压阀（溢流阀），当出油口接油箱，此阀起溢流阀作用；当出油口接另一工作油路，则为顺序阀。2）作卸荷阀如图3.43b连接二位二通换向阀，当电磁铁通电时，出口接油箱，则构成卸荷阀。3）作减压阀采用插装阀芯和溢流阀如图3.43c连接，则构成减压阀。液压油从P1流入P2流出，出口油液通过阀芯上的中心阻尼孔、盖板和先导阀接通。5．插装流量控制阀插装流量阀同样有节流阀和调速阀等型式。1）作节流阀在方向控制插装阀的盖板上安装阀芯行程调节器，调节阀芯和阀体间节流口的开度便可控制阀口的通流面积，起节流阀的作用，如图3.44a。实际应用时，起节流阀作用的插装阀芯一般采用滑阀结构，并在阀芯上开节流沟槽。2）作调速阀插装式节流阀同样具有随负载变化流量不稳定的问题。如果采取措施保证节流阀的进、出口压力差恒定，则可实现调速阀功能。如图3.44b连接的减压阀和节流阀就起到这样的作用。5．逻辑阀的应用特点1）能实现一阀多能的控制一个逻辑阀配上相应的先导控制机构，可以实现换向、调速或调压等多种功能，使一阀多用。尤其在复杂的液压系统中，完成同样的功能比用普通阀所用的阀数量要少。2）液体流动阻力小、通流能力大3）结构简单、便于制造和集成化逻辑阀的结构要素相同或近似，加工工艺简单，非常便于集成化，可使多个插装阀共处于一个逻辑阀块体中。4）动态性能好、换向速度快 由于逻辑阀从其结构上不存在一般滑阀结构那样阀芯运动一段行程后阀口才能打开的搭合密封段，因此，锥阀的响应动作迅速且灵敏。’5）密封性能好、内泄漏很小逻辑阀采用锥面线接触密封，密封性好，因此，新的锥阀内泄漏为零。其泄漏一般发生在先导控制阀上，而先导阀是小通径的，故泄漏较小。6）工作可靠、对工作介质适应性强先导阀可使主逻辑阀实现柔性切换，减小了冲击。逻辑阀抗污染能力强，阀芯不易堵塞，对高水基液工作介质有良好的适应性。3.1.6电液比例阀1．概述电液比例控制阀实质上是一种廉价、抗污染性能较好的电液控制阀。电液比例阀的发展历史经历了两条途径，一是采用比例电磁铁取代了传统液压控制阀的手调机构而发展起来；二是在电液伺服阀的基础上降低设计制造精度后发展起来的。前者为目前电液比例阀的主流。常用的比例转换装置是比例电磁铁，它能够将电信号按比例地转换为力或位移，对液压阀进行控制。在使用时，电液比例阀可以远距离地根据输入的电气信号连续、按比例地控制液压阀的压力、流量和方向。其控制精度不如伺服阀，但结构相对简单，抗污染能力强，被广泛地应用在对控制精度要求不太高，要求实现远距离、连续控制或程序控制的液压系统中。根据用途和工作特点可以将比例阀分为比例方向阀、压力阀和流量阀。2．电液比例方向阀电液比例方向阀在控制液流方向的同时，还兼有控制流量的作用，所以又称为电液比例方向流量阀。电液比例方向控制阀的结构有多种形式。如图3.45为压力控制型先导阀和弹簧定位的主阀组合而成的电液比例方向流量阀的结构原理。3．电液比例压力阀用比例电磁铁取代压力阀的手调弹簧力控制机构便可得到比例压力阀。图3.46a为某直动式电磁比例压力阀的结构原理。图3.46b为某先导式电磁比例压力控制阀结构原理。4．电液比例流量阀普通电磁比例流量阀就是将流量阀的调节手轮改换成比例电磁铁。图3.47为一种电磁比例调速阀的结构原理。通过控制比例电磁铁的输入电信号，控制调速阀节流口的开度，进而控制调速阀的控制流量。3.1.7电液伺服阀1．概述在液压系统中，伺服控制阀有机液伺服阀和电液伺服阀等。机液伺服阀如液压泵一章中介绍的柱塞泵变量机构所采用的伺服变量阀。本节主要介绍电液伺服阀。电液伺服控制阀是一种将小功率电信号转换为大功率液压能输出，实现对流量和压力控制的转换装置。它集中了电信号具有传递快，线路连接方便，便于遥控，容易检测、反馈、比较、校正和液压动力具有输出力大、惯性小、反应快等优点，而成为一种控制灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制元件。2．电液伺服阀的分类及组成1）电液伺服阀的分类(1)按电—机械转换器的结构，可分为动圈式（动圈式力马达常与作为前置级要求行程较长的小型滑阀式液压伺服阀配合使用）和动铁式（动铁式力矩马达常与作为前置级的工作行程较小的喷嘴挡板式及射流管式液压伺服阀配合使用）伺服阀两种。(2)按液压前置放大器的结构形式，可分为滑阀式、喷嘴挡板式（双喷嘴或单喷嘴）和射流管式伺服阀三种。(3)按液压放大器的串联级数，可分为单级、二级和三级伺服阀。(4)按伺服阀的功用，可分为流量（用于控制输出的流量）和压力（用于力或压力控制系统）伺服阀两种。(5)按反馈方式，可分为没有反馈、机械反馈、电气反馈、力反馈、负载压力反馈、负载流量反馈伺服阀等数种。(6)按液压能源，可分为恒压源式（即进入液压放大器的液压源的压力为恒值，而流量是可变的）和恒流源式（即进入液压放大器的能源流量是恒值，而压力是可变的）伺服阀两种。2）电液伺服阀的组成电液伺服阀由电----机械转换器（力矩马达或力马达）和液压放大器组成。3．电液伺服阀放大器的结构形式电液伺服阀中常用的液压放大器有滑阀式、喷嘴挡板式和射流管式三种。1）滑阀式液压放大器（简称滑阀）

根据滑阀的控制边数（起控制作用的阀口数）的不同，可分为单边、双边和四边滑阀控制式三种类型，如图3.48。图3.48a为单边滑阀，它只有一个控制边（可变节流口），有负载口和回油口共二个通道，故又称为二通伺服阀。图3.48b为双边滑阀，有两个控制边（可变节流口），它有供油口、回油口和负载口共三个通道，故又称为三通伺服阀。图3.48c为四个控制边的四边滑阀，它有供油口、回油口和两个负载口，共四个通道，故又称为四通伺服阀。根据滑阀在零位（中间位置）时的开口形式，可分为负开口（正遮盖）、零开口（零遮盖）和正开口（负遮盖）三种类型，如图3.49所示。2）射流管式放大器射流管的工作原理如图3.50，它主要由射流管和接收器组成。3）喷嘴挡板式放大器如图3.51为单喷嘴挡板式液压放大器的工作原理。4．电液伺服阀的典型结构电液伺服阀是一种比电液比例阀的精度更高、响应更快的液压控制阀。电液伺服阀多为两级阀，有压力型伺服阀和流量型伺服阀之分，绝大部分伺服阀为流量型伺服阀。在流量型伺服阀中，要求主阀芯的位移XP与的输入电流信号I成比例，为了保证主阀芯的定位控制，主阀和先导阀之间设有位置负反馈，位置反馈的形式主要有直接位置反馈和位置-力反馈两种。5.电液伺服阀的应用电液伺服阀目前广泛应用于要求高精度控制的自动控制设备中，用以实现位置控制、速度控制和力的控制等。3.1.8电液数字控制阀1．概述用数字信息直接控制的液压阀称为电液数字控制阀。数字阀不需要D/A转换器，可以与计算机直接相连。与伺服阀、比例阀相比，结构简单，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。在微机实时控制的电液系统中，已经部分取代了电液伺服阀和电液比例阀，开辟了一个液压系统控制的新领域。用数字量控制的方法很多，目前用得最多的是脉宽调制法和由脉宽调制演变而来的增量控制法。2．脉宽调制式数字阀脉宽调制型数字阀可以直接用计算机控制。计算机的二进制工作信号可以量化为“开”和“关”。控制这种阀的开和关及开和关的时间长度（称为脉宽），即可以达到控制液流的方向、流量或压力的目的。脉宽调制式数字阀的结构型式多种多样，其主要是高速开关电磁阀，也称之为高速开关阀，从工作原理而言，与普通的电磁阀并无本质区别，也是利用电磁力和弹簧力驱动阀芯以改变油液流向，或接通/关闭油路来进行控制。1）用力矩马达和球阀组成的高速开关型数字阀。如图3.52为利用力矩马达和球阀组成的高速开关型数字阀的工作原理。2）螺纹插装式二位三通高速开关阀其工作原理如图3.53所示。3）应用近年来，由高速开关阀构成的各种电液PWM数字压力、流量、位置及速度控制系统有了较大的发展。如液压泵排量的PWM控制、汽车主动悬架的PWM控制、汽车液压ABS防抱死系统控制、液压缸位置的PWM最优控制、开关定压网络油马达的PWM控制以及内燃机全电子燃油喷射系统的PWM控制等。3．增量式数字阀在原理上，将普通液压阀的调节机构改用计算机发出的脉冲序列经驱动电源放大后驱动的步进电机直接驱动，即可构成增量式数字阀。图3.54为采用步进电机直接驱动的数字流量阀。3.2液压辅助元件3.2.1油箱及其附件油箱的主要功能是：储油、散热、分离油液中的气体及沉淀污物。油箱分为开式与闭式油箱。开式油箱与大气相逼，后者则不然。油箱的典型结构如图3.55所示。由图可见，油箱内部用隔板7、9将吸油管1与回油管4隔开。顶部、侧部和底部分别装有滤油网2、液位计6和排放污油的放油阀8。安装液压泵及其驱动电机的安装板5则固定在油箱顶面上。1．油箱容量的计算1）根据用途确定油箱的容量2）根据系统发热与散热确定油箱的容量2.油箱的设计布置较好的油箱一般应有如下特点：1）上吸油管与回油管之间尽量远，并设置隔板。隔板高度一般为油面高度的3／4。以减少油液流速，防止同一油连续循环。及延长油液循环距离，有更多时间使气泡逸出、污物沉淀和冷却，并使杂质沉淀在回油管侧。2）吸油管离油箱底部的距离大于管径的二倍；距箱边距离大于管径的三倍；吸油口处应装有精度0.08～0.1mm，过滤能力为泵流量二倍的粗滤器；回油管口切成45°角，斜切面面向箱壁浸入油面以下，距箱底的距离应大于管径的二倍。3）油箱应有密封的顶盖，盖上设有带滤网的注油器和带空气滤清器的通气口，保证油箱中的压力始终为1个大气压，以兔油泵出现空穴现象。4）油箱底部应做成倾斜的，最低处装有放油塞，油箱侧壁装有油位指示器。此外，油箱内还应装有测温计。根据需要，还应考虑加热与冷却的安装位置。5）氖为了防诱，油箱的内、外壁应用好的耐油涂料。3．油箱的冷却与加热1）油箱的冷却对冷却器的基本要求是：在保证散热面积足够大、散热效率高和压力损失小等前提下，要求结构紧凑坚固体积小、质量轻。最好有自动控温装置，以保证油温控制的正确性。冷却器按冷却介质的不同，可分为风冷和水冷两种。2）油的加热油的加热有电加热、蒸气加热、热水加热等。最常见的是电加热；因为电加热结构简单，可根据容许最低温度自动调节。3.2.2蓄能器蓄能器是一种能把液压储存在耐压容器里,待需要时又将其释放出来的能量存储装置。1.蓄能器的类型与工作原理蓄能器按结构分为弹簧加载式、重力加载式和气体加载式等三类。重力加载式蓄能器利用重物的位能来储存能量,是最古老的一种蓄能器。它能提供大容量、压力恒定的液体,但尺寸庞大,反应迟钝,这种蓄能器只用于固定的重型液压设备。弹簧加载式蓄能器利用弹簧的压缩能来储存能量,其结构简单,反应较重力式灵敏,但其容积较小,一般用于小容量、低压系统。重力及弹簧式蓄能器在工程应用上都有局限性,现在这两种蓄能器已很少使用,目前大量使用的是气体加载式蓄能器。2．蓄能器的功能及应用1）用作辅助动力源，减小装机功率周期循环动作的液压系统，只在短时需要大流量。用蓄能器作输助动力源，可减小泵的规格和选用较小功率的原动机，减少系统发热，提高效率。如图3.56a所示，液压缸6停止运动时，泵1向蓄能器4充液；液压缸运动时，泵和蓄能器就会联合向液压缸供油。压力继电器3的作用是控制蓄能器的充液压力，当达到其调定压力时，压力继电器发出信号，使泵停止供油。2）系统保压如图3.56b所示。执行机构停止后，卸荷阀被打开使泵卸荷，蓄能器补偿系统泄漏使系统保压。此外，蓄能器在泵发生故障时，作应急能源在一定时间内可保持系统压力，防止系统发生故障。3）吸收压力冲击在液压缸开停、换向阀换向、液压泵停车等液流发生激烈变化时会产生液压冲击而引起执行机构运动不均匀，严重时还会引起故障。蓄能器能吸收回路的冲击压力，起安全保护作用。如图3.56c所示。4）吸收压力脉动如图3.56d所示，蓄能器能吸收或减少液压泵的流量脉动和其它原因造成的压力脉动；降低系统的噪声的振动。3．蓄能器的选择计算1）作为辅助液压源的容量计算

(1)确定液压泵的总流量∑Q

根据执行元件的工况负载变化情况，制定耗油量与时间关系的循环图后，求出一个工作循环内系统所需的平均流量Qm。(2)计算有效工作容积（有效排油量ΔV）(3)计算总容积2）作吸收压力冲击用容量V的计算一般按下列经验公式计算：4．蓄能器的使用安装蓄能器应根据给定的工况—包括压力条件、动作频率、脉动频率、最高工作压力和最低工作压力、系统一个工作循环内的供油量情况等进行计算选用，所选公称容积应大于计算容积，使用压力应小于额定压力。5．液压蓄能器的维护对于皮囊式蓄能器而言，在充气之前，应从油口灌注少许液压油，以实现皮囊的自润滑。在使用过程中，必须定期对皮囊进行气密性检查，定期更换皮囊及密封件。一旦发现皮囊中充气压力低于规定的充气压力时，要及时充(补)气，以使蓄能器经常处于最佳使用状态。3.2.3过滤器污染是指油中存在一定数量的杂质。这些杂质有化学反应生成物，有外界进入灰尘，有系统运动造成的机械磨损物及系统使用前残留的切屑、焊渣、型沙等。据统计，机械设备液压系统的故障75％以上是由于油的污染所造成的。因此控制油的污染极为重要，而油液净化的任务就为过滤器所承但。1．过滤器的作用与要求 1）过滤器的作用2）过滤器的要求2．过滤器的类型和结构滤油器按滤芯材质和过滤方式分为：网式、线隙式、纸芯式、烧结式和磁性式等。3．过滤器选用和安装1）选用滤油器按其过滤精度(滤去杂质的颗粒大小)的不同，有粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器四种，它们分别能滤去大于100μm、10～100μm、5～10μm和1～5μm大小的杂质。2）过滤器的安装如图3.65所示，安装滤油器在液压系统中的安装位置通常有以下几种：(1)要装在泵的吸油口处（如图3.57a）(2)安装在泵的出口油路上（如图3.57b）(3)安装在系统的回油路上（如图3.57d）这种安装起间接过滤作用。一般与过滤器并连安装一背压阀，当过滤器堵塞达到一定压力值时，背压阀打开。(4)安装在系统分支油路上（如图3.57c）(5)单独过滤系统大型液压系统可专设一液压泵和滤油器组成独立过滤回路。3.2.5油管及管接头1.油管1）种类液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。油管的特点及其适用范围如表3-5所示。2）油管的选用油管的规格尺寸(管道内径和壁厚)可查阅有关的标准选定。2．管接头1）卡套式管接头卡套式管接头如图3.58所示。2）焊接式管接头焊接式管接头如图3.59所示，由接头体，螺母和连接管组成。3）扩口式管接头