中科大液压控制解难与分析课件05液压阀

第五章液压阀1.重点主要是常用阀的合理选择,正确使用。故常用换向阀（手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式)、压力阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器)、流量阀(节流阀、调速阀)的作用、工作原理、职能符号及阀的应用是本章重点。换向阀：以滑阀式电磁阀和电液换向阀为重点,且三位四通电磁阀和电液换向阀又是应用最广泛的一类阀。对滑阀的机能，特别是常用的0、H、P、Y、M等五种中应达到一看就能识别的水平。压力阀：先导式溢流阀是重点,并能正确分析溢流阀的流量一压力特性曲:先导式溢流阀理解透了,就不难理解减压阀J顺序阀和压力继电器的工作原理了。流量阀：普通节流阀和调速阀是重点。要掌握调速阀能稳定速度的实质(是由于不论负载如何变化,调速阀中的前置减压阀都能保证调速阀中的节流阀前后压差的结果),正确理解、比较普通节流阀和调速阀的流量特性曲线,从而进一步阐明调速阀的优点。2.难点直动式与先导式溢流阀的流量一压力特性比较；减压阀的作用；调速阀的工作原理是本章的难点。从流量一压力特性曲线可看出，直动溢流调压偏差大于先导式，曲线斜率小于先导式。因为调簧力直接与阀油压相平衡，为使弹簧能在弹簧刚度较大,这就使得开启压力(克服弹簧力、刚刚顶起阀芯的液压力)与额定压力(将阀芯顶到最高位置、弹簧压缩量为最大时的液压力，即全流压力)之差--调压偏差加大（大于先导式溢流阀的调压偏差)，使曲线斜率小于先导式溢流阀,在流量发生相同或单位变化时,阀入口压力的波动量直动式溢流阀大于先导式，其定压精度低于先导式。又由于高压大流量下，特别是在高压下,直动式溢流阀的弹簧力(变形量)较大，人工操作〈旋整调整螺母)很费力,故直动式溢流阀适用于低压、小流量系统。而先导式溢流阀则因其偏差小(主阀芯上的平衡弹簧刚度很软)，开启比大，定压精度高，调节省力（调压弹簧刚度虽然很大，但导阀(锥阀)的有效承压面积很小，故弹簧力自然减小，调节省力、灵活〕用于高压大流量系统。减压阀的作用是减压、稳压：将较高的入口压力P1减低为较低的出口压力P2(即减压)，并使P2稳定在所调定的数值上(即稳压)。当负载为零或负载所决定的压力小于减压阀的调定压力时，减压阀口常开，减压阀处非工作状态，这时减压阀口相当于一个通道。减压阀出口油压为零或为小于减压阀调定压力的某个数值;当负载压力等于减压阀调定压力时，减压阀口关小，减压阀处工作(减压)状态，其出口压力为所调定的额定值；当负载压力大于减压阀的调定压力或为无穷大(液压油推不动负载、负速度为零)时，减压阀仍处于工作状态，出口压力仍为减压阀的调定值。与前者不同的此时负载流量(流径减压阀口通向负载的流量)已为零(因负载巳停止运动),但仍有一部分流量经减压阀的导阀泄回油箱，因此，此时减压阀阀口的流量并不为零。这一点有些初学者理解不透，判断经常有误。

调速阀其前置减压阀的作用是保证调速阀中节流阀两端压差不随负载而变化，使所控制的速度稳定(只取决于节流阀的过流断面积)节流阀与调速阀的特性曲线看，曲线有一段重合，这主要是调速阀由不工作到工作这一启动(过渡)过程所致。调速阀不工作时，其减压阀阀芯处最下端、减压阀口开度最大，不起减压作用，相当于一通道。此时的调速阀就是个普通的节流阀，所以二者的特性曲线重合。这时的减压阀出口、即节流阀入口处的油压还较小，还不足以克服减压阀阀芯上面的油压和弹簧力；当输入流量增加时，节流阀入口即减压阀出口油压憋高，当憋高的油压对阀芯向上的作用力大于阀芯上端的油压与弹簧力之和时，亦即阀芯两端（下端与上端）的压差大于阀芯上端的弹簧力时，减压阀芯被顶起、上移，最后稳定在某一位置上，从而使减压阀口关小，起减压作用，调速阀启动完毕，进入工作状态。此后不管调速阀两端压差如何变化，其流量都是不变的。3.解题要领、技巧本章主要内容是各种常用阀的结构、工作原理、作用及其应用。因此本章的习题也都是围绕着这几方面的问题，所以必须解决好常用阀的工作原理、作用，这是做好本章习题的前提。对于滑阀式换向阀,阀体上的沉割槽通常都和通油口相通,因此,一般来说,阀体上有几个沉割槽便有几个通油口,便是几通阀(个别的例子,如三位四通液动换向阀除外)。所以一般可用沉割槽数来判定滑阀的通数。三位四通阀是换向阀中应用较广的一种,对于阀体上的4个通油口p、0、A、B,P始终为进油口；0始终为回油口；工作油口A与B交替为进油口和出油口。对于压力阀：其共同特点是通过节流口降压，使油液压力和弹簧力相平衡，因此,分析它们的工作原理时，要抓住进油压力、阀芯、弹簧这三个环节,问题便容易解决。例如:1、先导式溢流阀的导阀未开启时,由于无油液流动,主阀两端所受液压力相等,故阀芯在上端弹簧力作用之下处于最下端位置，溢流阀口关闭；2、先导式溢流阀工作时,必须是导阀先打开，形成小股液流的流动，主阀两端压差小主阀仍关闭3、压力增高导阀开启增大，通过流量加大使主阀芯下端的液压力超过上端的液压力与弹簧力之和，才打开主阀口。也就是开阀三过程即先导式溢流阀工作时，主阀与先导阀均处于打开状态。值得进一步对比说明的是：溢流阀不工作时阀口是常闭的；而减压阀不工作时,其阀口是常开的,若不考虑阀上的压力降,则减压阀阀口相当于一个进、出油口压力相等的通道,不起减压作用,只有当减压阀出口压力大于或等于减压阀的调定压力时,减压阀阀芯才抬起,关小阀口,起减压作用,并且其值为所调定的压力值。此外,当减压阀的负载速度为零时,经减压阀阀口流向负载的流量虽然为零,但减压阀导阀的泄漏量仍然存在,故此时减压阀阀口仍有少部分流量通过，减压阀仍处于工作状态,其出口压力仍为所调定值,此时称为负载为无穷大的工况。请注意。5-2.试分析液控单向阀在下述回路中的作用。解：对于习题5-2图（a）中，当1YA或2YA带电时，液压缸向上运动或向下运动；当1YA或2YA断电时，三位四通电磁

换向阀处中位，液控单向阀将液压缸回油路切断，使液压缸定在某一位置上，防止重物下滑。对于习题5-2图（b）中，当图中二位三通电磁阀带电时，液控单向阀打开，液压缸快进；当二位三通电磁阀断电时，液控单向阀关闭，液压缸由调速阀调速（出口节流调速），实现工进。故此处液控单向阀的作用是实现速度切换。5-3.若把先导式溢流阀远程控制口接通油箱，液压系统会产生什么问题？解：若把先导式溢流阀远程控制口接通油箱，则溢流阀主阀上腔油压便很低（接近于零），这样阀的入口只需很低的油压（克服主阀平衡弹簧和摩擦力所需的油压）便可打开溢流阀溢流，故可实现系统卸荷。5-4.若将减压阀的进出口反接，会出现什么情况？（分两种情况：压力高于减压阀的调定压力和低于调定压力时）解：将减压阀进出油口反接，即将进油接通减压阀的出油口；将负载接通减压阀的进油口。这样，一是当来油油压低于减压阀调定压力时，减压阀阀口不变，即保持常开状态；二是当来油油压高于减压阀调定压力时，减压阀导阀打开，减压阀口关小，甚至关闭，有少量油液经导阀泄回油箱。5-6.图示回路最多能实现几级调压？各溢流阀的调定压力、、之间的大小关系如何？解：如题解5-6图所示，在两二位二通电磁阀都导通时，阀、与阀的导阀呈并联形式（三阀几乎同时进油），即三者相当于共用一个主阀体——

的主阀体。因此，

哪个阀的调压低，哪个阀先导通（其余的阀不在导通），泵的出口压力便由哪个阀决定。图中当两电磁阀都关闭时，泵的出口压力；当靠近泵的第一个电磁阀导通而远离泵的第二个电磁阀关闭时，阀与阀的导阀并联，的调定压力较低，故导通，泵的出口压力由调定，且＜；当两电磁阀都导通时，阀、与阀的导阀呈并联，的调定压力最低，故导通，泵的出口压力由调定，，＜。

由上述分析可见，此回路可调出三级压力来，即、、，＞＞。为此，阀、必须是先导式溢流阀，阀是直动式或先导式均可。5-7.图示3个回路中各溢流阀的调定压力分别为①，②，③。问在外负载无穷大时，泵的出口压力各为多少？解：对于图（a），因阀、与阀的导阀呈并联，其中阀的调定压力最低，故阀导通，泵出口油压由阀调定为

为。对于图（b）、3个溢流阀（以直动式为例）成串联（相邻阀的进出口相接），如下图所示。阀导通后，其入口、亦即阀出口油压为，此压力又经阀体内、孔道反馈作用于阀阀芯上端的调压弹簧腔[对于先导式溢流阀则是先导阀左端的调压弹簧腔（教材I图5-18）]，使阀的开启压力为，同理，的压力又反馈作用于阀，使阀的开启压力为

即泵的出口油压为。对于图（c），与图（b）的区别仅在于第二溢流阀必为先导式，且其远程控制口接通油箱，因此阀的开启压力为零。故图（c）之泵的出口压力为。5-8.一夹紧回路，如图所示，若溢流阀的调定压力为，减压阀的调定压力为，试分析活塞快速运动时，、两点的压力各为多少？减压阀阀芯处于什么状态？工件夹紧后，、两点的压力各为多少？减压阀的阀芯又处于什么状态？此时减压阀阀口有无流量通过？为什么？解：

⑴活塞快速运动时

快速运动时，负载压力，因＜

、，故减压阀芯没动，减压阀口全开，溢流阀口关闭，减压阀口相当于通道，其进出口油压相等，所以。

⑵工件夹紧后工件夹紧后，由于泵的流量仍在输出，致使液压缸进油腔油压憋高，点亦即负载压力上升。当上升到时，减压阀动作，其阀芯抬起，关小减压阀口，稳定其出口压力，使此时因液压缸已停止运动，故已没有经减压阀阀口通向负载（液压缸）的流量，

。只有经减压阀阀口，通向导阀，再经导阀泄回油箱的一小股液流。但泵的流量仍在输出，而减压阀的过流量（导阀的小股泄漏量）又很小，故泵的出口即点压力很快憋高，并最终将溢流阀顶开，使点压力为溢流阀的调定值，即。5-9.试分析图示回路之压力表在系统工作时能显示出哪些读数（压力）？解：当电磁阀导通时，压力表显示的是溢流阀的卸荷压力。当电磁阀关闭时，压力表显示的是溢流阀的调定压力。

当系统压力小于溢流阀的开启压力时，系统的液压油从溢流阀入口通过主阀芯中间阻尼孔进入主阀芯上腔，再经远程控制口作用于压力表，表便显示出此时系统的具体实际压力。5-10.图示回路，顺序调定压力为，溢流阀的调定压力为，求在下列情况下，

、点的压力等于多少？

①液压缸运动时，负载压力；

②负载压力变为；

③活塞运动到右端位不动时。解：从顺序阀结构（如直动式顺序阀）来看，其启动压力的大小只取决于其调定压力，与其出口压力无关。因此当其入口即点压力达到时，顺序阀打开，与出口点相通。因负载压力为，液压泵要推动负载运动其输出压力必须大于等于，故此时。

此时（液压缸运动且负载压力为时）只需使顺序阀开启、且使点压力大于等于负载压力即可，故，。液压缸在运动时，顺序阀始终保持开启，当运动到右端不动时，由于泵的流量仍在输出，故使由顺序阀进出管道、液压缸进油腔等组成的密闭容腔的油压很快憋高，即、点压力同时、等值升高，当达到溢流阀的调定值时，溢流阀打开、溢流定压。故此时。5-12.图示之回路，负载压力为，减压阀调定压力为，溢流阀调定压力为，且＞，试分析泵的压力为多少？

解：因减压阀出口接通油箱，即减压阀负载压力为零，减压阀不动作，故减压阀阀口全开，相当于一个通道。液压泵启动后，其全部流量在零压或较低压力下通过减压阀阀口流回油箱，即液压泵卸荷（压力卸荷），所以泵的出口压力为零或近似为零。5-15.二位四通电磁阀能否作二位三通阀或二位二通阀使用？具体如何接法？

解：题解5-15图（a）、（b）分别为二位四通阀改成二位三通和二位二通阀使用时的具体接法。即将二位四通阀通向回油的油口堵死[图（a）]或将回油口与一个工作油口同时都堵死[图（b）]，便成了二位三通阀或二位二通阀。5-16.导式溢流阀的压力损失通常是指溢流阀的调压手轮放到全松位置，在通过额定流量时进出油口间的压力差值；而溢流阀的卸荷压力通常是指远程控制口和油箱直通，阀处于卸荷状态下通过额定流量时进出油口间的压力差值。试分析这两种压力损失大小是否相等？为什么？解：先导式溢流阀的压力损失大于卸荷压力，即＞。这是因为产生压力损失时，先导式溢流阀主阀芯上腔的油液要通过导阀前腔的阻泥孔a（教材I中图5-18），因此使压力升高；而产生卸荷压力时，主阀芯上方的压力油是经远方控制口直通油箱，阻力相对较小，所以压力较低，即＞。5-17.现有Y型先导式溢流阀、先导式减压阀各1个，其铭牌不清楚，试问在不拆阀的情况下，如何判断哪个是减压阀，哪个是溢流阀？

解：可从下面几个方面加以区别：

①溢流阀口常闭，减压阀口常开：吹一口气，通气者为减压阀；不通气者为溢流阀。

②减压阀有外泄油口；溢流阀则没有。

③若阀是在管路上安装着，则：a.减压阀和所控制的油路成串联，溢流阀则成并联；b.减压阀进出油口均为压力