第五章—液压传动调节与控制元件.ppt

1、第五章 液压传动调节与控制元件,主要内容：本章主要讲述各类液压控制阀的工作原理、结构特点和应用。要掌握方向、压力和流量控制阀的工作原理、结构特点、职能符号图以及在液压系统中的具体应用。 重点：单向阀、换向阀工作原理，三位滑阀中位机能，溢流阀、减压阀、顺序阀的工作原理、性能和应用，节流阀和调速阀工作原理、性能。 难点：卡紧现象，三位换向阀的中位机能，调速阀的工作原理。,液压控制阀对液压系统所需的液体压力、流动方向、流量大小进行控制调节，以满足执行元件克服外部载荷、改变运动方向和运动速度的要求。,结构,性能,原理,应用,学习注意四个要点,5.1 液压阀概述,一 液压阀的基本结构及工作原理,液压阀的

2、基本结构,阀芯,阀体,阀芯驱动装置,滑阀形式,锥阀形式,球阀形式,与阀芯配合的,阀体孔,阀座孔,外接油管的进出口,手动,弹簧和电磁铁,液压,工作原理：利用阀芯在在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。,手柄,1.按用途分类,压力控制阀,用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。,流量控制阀,用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等,方向控制阀,用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。,二 液压阀的分类,2.根据阀芯结构形式分类,滑阀,滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一

3、定的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。,锥阀,锥阀阀芯半锥角一般为12 20 ，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。,球阀,性能与锥阀相同。,3.根据操纵方式分类,有手动操作、机动、电磁铁控制、电液动控制、液压控制等。,4.根据安装连接形式不同分类,管式连接：阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。,板式连接 :阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。,插装式 :将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。,叠加式:是板式连接阀的一种发展形式。,液压控制阀的集成块,动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。 阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能

4、要好。 所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。 结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。,三 对液压阀的基本要求,5.2 方向控制阀,它包括单向阀和换向阀。 单向阀有普通单向阀和液控单向阀。 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。,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。,普通单向阀是只允许液流一个方向流动，反向则被截止的方向阀。,图形符号,左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出； 若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。,一 单向阀

5、（又称止回阀 ）,要求： 开启压力要小；反向密封良好、泄漏要小；通流阻尼小；动作灵敏；阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声,1.普通单向阀,按进出口流道分布形式分：直通式和直角式。 按阀芯形式分：钢球式和锥阀式。后者导向性好、密封可靠。,单向阀中的弹簧仅用来克服摩擦力、阀芯自重和惯性力。所以选用弹簧刚度小的弹簧，仅在作背压阀使用时，才选用刚度较大的弹簧，没有弹簧时，需要垂直安装。,图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。,（1）用单向阀将系统和泵隔断,安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系

6、统油液倒流经泵回油箱。,普通单向阀的应用,(2)用单向阀将两个泵隔断 在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。,(3) 用单向阀产生背压 在右图中，高压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，在缸的回油路上保持一定背压，可防止活

7、塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。,pb,安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，其正向开启压力为（ 0.30.5）MPa。,(4)用单向阀和其它阀组成复合阀 由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。,当控制油口不通压力油时，油液只

8、能从p1p2；当控制油口通压力油时，正、反向的油液均可自由通过。,图形符号,2.液控单向阀,2.液控单向阀应用,液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要较长时间保压、锁紧等情况，也用于防止立式液压缸停止时的自动下滑和速度换接等回路中。,二、换向阀,换向阀的功用是控制油液的通断和流动方向，控制执行元件的启动、停止、变速和换向。 换向阀的工作原理是通过改变阀芯在阀体中的位置来控制油口的连通或闭死状态，从而控制油液的流向,换向阀的工作原理,如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：,P压力油口； A、B工作油口； T回油

9、口。,P,T,B,A,换向阀的分类,按结构形式,按阀体连通 的主油路数,按阀芯在阀体 内的工作位置,滑阀式、转阀式。,两通、三通、四通等（通指进、出油口的数量 ）,两位、三位、四位等,按操作阀芯 运动的方式,手动、机动、电磁动、液动、电液动等,滑阀式换向阀的典型结构分析,阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽，也可以是三台肩五沉割槽。当阀芯运动时，通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉割槽，接通或关闭与沉割槽相通的油口。,阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽。阀体在沉割槽处有对外连接油口。,滑阀式换向阀的三大基本概念,1）“通”和“位”的概念； 2）滑阀机能； 3）操纵方式。,“

10、位”阀芯的工作位置； “通”通油口数,术语,1）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。 2）一个方框上与外部相连接的主油口数有几个，就表示几“通”。 3）用方框内的箭头表示该位置上油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际流向。 4）方框内的符号“”或“”表示此通路被阀芯封闭，即不通。 5）通常换向阀与系统供油路连接的油口用P表示，与回油路连接的回油口用T表示，而与执行元件相连接的工作油口用字母A、B表示。 6）换向阀都有二个或二个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力作用时所处的位置。图形符号中的中位是三位阀的常态位，利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的

11、通路状态为其常态位。 绘制液压系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。,滑阀图形符号的含义,2)阀芯操纵方式,机动换向阀,机动式换向阀是依靠安装在运动部件上的液压行程挡块或凸轮推动阀芯从而实现换向的阀类。常用于控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。,电磁换向阀,阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。电磁铁不得电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位），油口p与A通，B不通；电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯右移，则阀左位工作，油口p与B通，A不通。 电磁铁可以是直流、交流或交流整流的。 两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。,液动换向阀,

12、液动换向阀是利用控制油路的压力在阀芯端部产生的推力来使阀芯移动，从而改变阀芯的位置。 由于液动力可产生较大的推动力，因此液动换向阀适用于高压、大流量的场合。,电液换向阀,电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成， 液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀； 电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向，称为先导阀。,电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。,电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。,电液换向阀用在大流量的液压系统中。,3）滑阀的中位机能,三位的滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换向阀的控制机能，称之为滑阀的中位机能。,不同滑阀机能的

13、滑阀，阀体是通用的，仅阀芯台肩的尺寸和形状不同。 滑阀机能的应用： 使泵卸载的有H、K、M型；使执行元件停止的有O、M型；使执行元件浮动的有H、Y型；使液压缸实现差动的有P型。,注意： 图形符号所表达的滑阀功能与中位机能的区别。,液压卡紧现象,从理论上讲，阀芯换向只要克服阀芯与阀体的摩擦力以及复位弹簧的弹力就可移动。但是，由于阀芯几何形状的偏差以及阀芯与阀体的不同心，在中、高压控制油路中，当阀芯停止一段时间后或换向时，阀芯在操纵动力作用下不移动，或操纵动力解除后，恢复弹簧不能使阀芯复位，这种现象叫做液压卡紧现象。阀芯的卡紧现象是由于阀芯所受径向力不平衡所造成，它会使操纵费力，液压动作失灵，故必

14、须尽可能地排除产生卡紧的因素。,提高几何精度开环形均压槽,解决措施,5.2 方向控制阀,5.2.2 换向阀,2.转阀式换向阀,通过操纵机构使阀芯在阀体内做相对转动，从而改变各油口通断状态的阀类。,因存在径向不平衡力，使得旋转阀芯的力较大，操纵费劲，阀芯容易磨损，且密封性能差，内泄漏大，故一般用作低压小流量的先导阀或小型换向阀。,5.2 方向控制阀,5.2.2 换向阀,3.球式换向阀,也称电磁球阀。通过电磁力推动钢球运动来实现油路通断或切换的阀类。,对换向阀的性能要求,换向可靠性,换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置； 换向信号撤除后阀芯能自动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同，一般用工作极限曲线表示。,压力损失,包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，一般不超过1MPa。,内泄漏量,滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高， 内泄漏越大。泄漏不仅带来功率损失，而且引起油液发热。因此阀芯与阀体要同心，并要有足够的封油长度。,换向平稳性,就是要求换向时压力冲击要小。手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击。,换向时间 和换向频率,交流电磁铁的换向时间约为0.030.15s，直流电磁铁的换向时间约为0.10.3s；换