液压故障分析方法教材新.ppt

1、液压故障分析方法,主讲：冯家麟4207,第一章.液压系统图的分析理解,.液压元件图形符号的“形象化”理解 液压系统图都是用液压元件的图形符号来绘制的，由于于液压元件的种类繁多，同类元件的图形符号又较为相似，很容易混淆，因此，如何正确地理解和掌握液压元件图形符号的含义，对于分析和设计液压系统都有着十分重要的意义。 针对液压元件图形符号繁多、易于混淆的情况，提出一种将元件的图形符号与其工作原理和特点相结合，“形象化”地理解其含义的方法，并“动态”地看待各元件在系统中的状态，从而能较简便地记忆并掌握液压元件的意义和在系统中的作用。,直动型溢流阀的图形符号,如图1所示的直动

2、型溢流阀，由于它是利用“作用于阀芯上的液体压力和弹簧力相平衡”的原理来进行工作的，所以“方框l”可形象地表示为“阀体”， “箭头线3”可形象地表示为“阀芯”并且“阀芯”右方有“弹簧”，左方有“液压力”作用；又由于它是利用“进油腔内部的液压力来控制阀芯的移动”，所以对应的图上就有了从进油口p1引入到“阀体”左方的液压力“斜虚线2”；同时由于溢流阀常态时的阀口关闭，所以“箭头线3”与p1、p2主油路不共线；再“动态地思考其工作过程可得出元件的作用，即当作用于阀芯上的液压力小于弹簧预紧力时，阀口关闭使进油口压力pl上升，反之其压力p2为零。,换向阀的图形符号,对于换向阀，它都是“利用阀芯和阀体的相对

3、运动使阀所控制的一些油口接通或断开”，只是操纵阀芯移动的方式和油液通路等有所不同。如图2所示的三位四通电液换向阀. 二位三通,比例方向阀的图形符号,三、流量阀基本图形符号的识别要领,流量控制阀图形符号的识别比较简单。图形符号中的直线线段表示油路，直线线段两侧的峡口形状即表示节流，图ll(o)即为固定节流阀；若峡口形状加上一斜着的箭头则表示是可调式节流阀。以往，上述图形的外围没有方框包住，就表示这不是一只单独的阀，而是在有关通道、油路或连接板上钻孔加工后配以零件而成，被称作为“固定节流器”，现按新规定，统一称为“节流阀”。若上述图形四面被围以方框，如图ll(q)所示，则为“普通型调速阀”；图l一

4、1(r)为“温度补偿型调速阀”。,1.1单向阀的功能,选择液流方向，使压力油或回油只能按单向阀限定的方向流动，构成特定的回路。 区分高、低压力油，防止高压油进入低压系统。 将单向阀安置在泵的出口处，防止系统压 力突然升高反向传给泵，避免泵反转或损坏,找错,单向阀的功能,液压泵停止时，保持液压缸的位置。 将单向阀做背压阀用，利用单向阀的背压作用，提高执行元件运动的稳定性。 利用单向阀的背压作用，保持低压回路的压力。 与其它控制阀并联使用，使之在单方向上起作用。,1）液控单向阀,一、工作原理及结构,液控单向阀是在单向阀上增加了液控部分而成，也叫液压操纵的单向阀。 但当从控制油口引入压力油PK时，控

5、制油PK使液压控制活塞1抬起，强迫阀芯3打开，此时主油流既可以从P1流向P2，也可以从P2流向P1。,上控式液控单向阀,反向油液流动时，B腔压力油很少部分经B腔、阻尼孔E、油腔A和泄油口排回油箱。此时由于B腔压力大于A腔压力(经阻尼孔E降压)，单向阀芯3上抬打开，从B腔来的大部分油可由C腔流出，从而实现反向流动。这种形式所要求的控制油压也很低，并且还兼有控制系统压力的功能。当系统中压力上升超过调压弹簧2的作用力时，控制阀被顶起，单向阀打开溢流。图5107为上控式液控单向阀结构实例。,双液控单向阀,双液控单向阀的工作原理是当一个油腔正向进油时，另一个油腔为反向出油，反之亦然。而当A腔或B腔都没有

6、液流时，A1腔与B1腔的反向油液被阀芯锥面与阀座的严密接触而封闭(液压锁作用)。,液控单向阀通常应用的场合,通过控制油路，单向阀使油液能够反向流动，则称使油液能够正、反向流动的单向阀为液控单向阀。 液控单向阀的应用场合如下(见图52)： (1)保持压力 滑阀式换向阀都有间隙泄漏现象，只能短时间保压。当有保压要求时，可在油路上加一个液控单向阀，如图52a所示，利用锥阀关闭的严密性，使油路长时间的保压。 (2)用于液压缸的“支承”液控单向阀接于液压缸下腔的油路，如图52b所示，可防止立式液压缸的活塞和滑块等活动部分因滑阀泄漏而下滑。,液控单向阀通常应用的场合,(3)实现液压缸的锁紧状态 换向阀处于

7、中位时，两个液控单向阀关闭，严密封闭液压缸两腔的油液(见图52c)，这时活塞就不能因外力作用而产生移动。 (4)大流量排油 图52d中液压缸两腔的有效工作面积相差很大。在活塞退回时，液压缸右腔排油量骤然增大，此时若采用小流量的滑阀，会产生节流作用，限制活塞的后退速度；若加设液控单向阀，在液压缸活塞后退时，控制压力油将液控单向阀打开，便可以顺利地将右腔油液排出。,液控单向阀通常应用的场合,(5)作为充油阀使用 立式液压缸的活塞在高速下降过程中，因高压油和自重的作用，至使下降迅速，产生吸空和负压，必须增设补油装置。图52e所示的液控单向阀作为充油阀使用，以完成补油功能。 (6)组合成换向阀 图52

8、f为组合成换向阀的一个例子，是用两个液控单向阀和一个单向阀组合成的，相当于一个三位三通换向阀的换向回路。,试比较图所示的双向锁紧效果,液压缸两腔均与液控单向阀相连，当液压缸停止运动时，液压缸两腔的油液能保持较长时间不泄漏，所以保压时间长，能达到双向锁紧的目的。 对于图521a、c所示回路，其换向阀分别为H形和Y形中位机能，因液控单向阀的阀芯锥端与油箱相通，油液压力为零因此无油压作用于液控单向阀，使液控单向阀可靠的锁紧液压缸两腔。 对于图521b、d所示回路，其换向阀分别为O形和M形中位机能，液控单向阀两端都有油压，因此锁紧效果不如图525a.c所示回路准确，可靠。,二通插装阀,1 简介 插装阀

9、是20世纪70年代初出现的大流量液压系统中的一种新结构的液压阀品种。传统形式的液压阀，没有大流量和超大流量的规格。因为传统结构形式的三大类(压力、方向、流量)阀，很难做出大流量和超大流量规格的阀来。勉强做大些(流量)，也是体积庞大，管路多而粗，配管工作量大，容易出现漏油、振动、噪声以及安装维修困难等。 为了满足大流量和超大流量液压系统的需要并消除上述弊端，插装阀应运而生。由于构成插装阀的插装件只有两个工作位置“开”与“关”，而且多是锥阀形式，故又称为逻辑阀和锥阀式阀。插装阀有二通和三通两种，但三通式的结构通用化及模块化程度不及二通式，所以插装阀均指二通插装阀。,插装阀的优点,可实现大功率控制，

10、压力损失小，发热小。这一方面由于二通插装阀的使用减少了许多管路，沿程损失小；另一方面单个插装阀单元(逻辑阀单元)较之同口径的常规阀压力损失大大降低；而且能通过常规阀无法比拟的大流量，常规液压阀根本就无法有这种大流量(大功率)的产品。这种通流能力是常规阀不可想象的，所以插装阀适用于高压大流量大功率的液压系统。 插装阀主要由逻辑单元(插装件)构成，它现已标准化，可组织专门生产厂家生产，利于批量生产，可降低成本和能专业化生产，从而提高产品质量，设计时也可方便选用。 无高速换向冲击：这是在大功率液压系统中最容易出现也感到头疼的问题。仰仗于插装阀为尺寸紧凑的锥阀式结构，切换时控制容积小，且无滑阀式阀的“

11、正遮盖”概念，因而可高速切换，通过对先导部分的元件采取一些措施和适应切换过程中过渡状态的控制，可大大减轻切换时的换向冲击。 具有高的切换可靠性： 一般锥阀式阀难以因污物而引起动作不良，压力损失小、发热小，加之阀芯有一段较长的导向部分，不易产生歪斜卡死现象，因而动作可靠。,插装阀的优点,因为插装逻辑阀国内外已标准化，无论是国际标准ISO7368，德国DIN 24342以及我国(GB 2877标准都规定了世界通用的安装尺寸，可以使不同制造厂的插装件能够互换，而且并未涉及阀的内部结构，这也给液压阀的设计工作留有广阔的发展余地。 插装逻辑阀便于集成化：可以将多个元件集中在一个块体内，构成一个液压逻辑控

12、制系统，较之用常规的压力、方向和流量阀组成的系统重量可减轻1314，效率可提高24。 反应速度快：由于插装式阀是座阀式结构，阀芯稍一离开阀座即开始通油。与此相反，滑阀式结构必须走完遮盖量后才开始接通油路，完成控制腔卸压而打开插装阀的时间仅需1 0ms左右，反应速度快。 只需改变先导阀或者更换控制盖板，便可改变、增加再生控制性能，精心选择控制盖板中的阻尼尺寸，可改善控制性能，防止冲击。 由于插装件(座阀式)为加压关闭，没有滑阀式阀的间隙泄漏。 因而，插装阀的应用日趋广泛，由插装阀组成的插装液压系统广泛用于塑料、钢铁冶炼、铸锻液压机械、工程机械、交通运输等各种大宗液压设备上。无论国外还是国内，使用

13、插装阀的液压设备已越来越多，大型液压设备使用插装阀组合成液压系统是液压技术发展的主要趋势之一。,2.插装阀的工作原理,组成插装阀和插装式液压回路的每一个基本单元叫插装件，插装件有三个油口：主油口A与B及控制油口X(C、AP)。从X口进入的控制油作用在阀芯的大面积Ax(Ac)上，通过对控制油Px的加压或卸压，可对阀进行“开”、“关”控制。如果将A与B的接通叫“1”，断开叫“0”，便实现逻辑功能，所以插装件又叫“逻辑单元”，插装阀又叫“逻辑阀”。 图53 1 5所示为插装单元(逻辑单元)的工作原理图。,3 插装阀的组成和基本结构,插装阀有盖板式和螺纹式两类。盖板式插装阀由先导部分(先导控制阀和控制

14、盖板)、插装件和通道块(阀体)等组成，其基本结构如图53 1 6所示。图(a)中的衬垫在图(b)中是与阀套连成一体的结构，也有衬垫与控制盖板连成一体的结构，在修理中均可见到。,(1)插装件,插装件的组成 插装件由弹簧1、阀芯2、阀套3及密封件4等组成，构成插装阀的基本单元(逻辑单元)，如图53 1 7所示，阀芯与阀套构成一个座阀式阀，关闭时密封性能好。阀芯底部形状有多种形式(见附录3)，以适应方向控制、压力控制和流量控制，以及缓冲、阻尼、安全保护等多种附加复合控制功能的不同需要。,插装件的图形符号,插装件的图形符号已经国际标准化(见ISO1 2 1 9)，但由于历史原因和进口设备来自不同国家，

15、插装件的五花八门的图形符号常出现在各种液压设备的技术资料中，图53 1 8为其几例。,插装件的面积比,插装件中的三个面积AA、AB、Ac(Ax)的大小选择对插装阀性能影响很大，尤其面积比值的选择更影响到插装阀的开关性能、阀的启闭性能(开启压力的大小)以及流动方向的可能性等这样一些基本性能。 目前国内外的插装件使用面积比大小的选择来取代上述三个面积的选择，以决定何种数值的面积比 适用于方向控制、压力控制和流 量控制，换言之，方向控制、压 力控制和流量控制的插装件中， 采用着合适的不同的面积比。,内供与外供、内排与外排插装件,与常规阀一样，插装阀控制油的供油方式和排油方式，根据不同情况的需要，也有

16、内供(内控)和外供(外控)、内排和外排等不同的组合方式。 如果控制油X不是引自插装件的A口或B口，而是来自其他部位或者由单独小流量泵供给，则称为“外控式插装件图5320(a)、(b)；若控制油X通过通道块(阀体)的内流道或者阀芯上的小孔由A口或B口引入到控制腔则称为“内控式”插装件图5320(c)、 (d)。 控制油引自A腔的内控式，在阀关闭时，来自A腔的控制油进入X腔后，会沿着阀芯与阀套之间导向圆柱面的环状间隙漏往B腔，即A、B腔之间存在内泄漏；若控制油引自B腔，则A、B腔之间不会存在内泄漏的现象；同时由于A腔、B腔要与负载相连，负载压力pA或pB的变化和冲击对阀的工作状态存在影响，所以必要

17、时应选用外控式。一般控制油引自A腔的内控式阀宜用于AB的油流；引自B腔的内控式阀宜用于控制BA的油流。,内流式与外流式,插装阀的基本流向一般为内流式，即从AB，而外流式则为B A。面积比(AA:Ax)为1的滑阀式插装阀因为AB=0，因而只能为内流式，一般只用来作压力控制阀。 面积比(AA:Ax)小于1的插装单元，方可实现双向流动(内流与外流)，方向控制与流量控制阀需要双向流动的诸多，因而多采用这种面积比，例如l:1.5、1:2等。 面积比(AA:Ax)接近于1(如1:1.07)的插装件一般也只适用于内流式，如果用于外流式(B A)，则阀的开启压力将很大。只有面积比(AA:Ax)为1:2的，双向

18、开启压力才相等。 对于只允许由A B单向流动(内流式)的单向阀，其反向(B A)的密封严密；而对允许B A单向流动的单向阀，反向则存在B X腔之间的内泄漏，同时还存在反向瞬间开启的可能性。,常闭与常开式,(图5321) 插装件最多的为常闭插件，所谓“常闭”是指在零位(未通入控制油)时依靠弹簧力将A与B之间的通路关闭；所谓“常开”是指在零位时依靠弹簧力使A与B之间保持流通状态，当有压力控制油时才予以关闭。 有时候并不需要弹簧力也能实现“常开”或“常闭”，这需要控制盖板与先导阀的配合。,(2)控制盖板,控制盖板作为插装阀的先导部分，其用途有： 固定先导插件于通路块内并密封通向插装阀的各通道； 内部

19、加工了一些控制油道，在某些控制油道上还设置若干个阻尼螺塞(固定节流小孔)或堵头，用以调节插装件的响应时间，控制插装阀芯的开闭时间，并控制控制油的走向导通与否； 内装一些小型液压元件，如梭阀、先导阀、调压阀等； 控制盖板底面装在通路块上，底面一般设有控制油进口X、Z1、Z2，控制油回油口Y以及通主阀芯上腔的AP(或用Ax、Ac、表示)油口，它们根据情况或堵住或导通，控制油口X 、 Z1、Z2控制压力油的来源可以来自A或B，也可以来自液压系统的其他油路，分别叫“内控”或“外控”； 控制盖板上端面上可以是全封闭的，也可以安装小型电磁阀作先导阀，相应的油口与电磁阀相配，另外控制盖板的上端面上可安装流量

20、调节用的阀芯升程调节螺钉，以限制与调节插装阀芯的开度，实现对流量的控制。 总之，控制盖板的作用是用来沟通先导控制油路并对主阀的工作状态进行控制。控制盖板一般分为方向、压力和流量控制盖极三大类，还有进行组合构成功能复合的控制盖板等。,(3)集成块(通道块),用来安装插装件、控制盖板和其他控制阀，是沟通主油路和控制油路的块体。块体可自行设计，也可委托液压公司(厂)设计加工制造，国内外公司目前可提供典型元件和典型回路的集成块体，配以插装件、控制盖板和先导控制元件，构成一些典型的液压回路，供用户选用。它们可分别起到调压、卸荷、保压、顺序动作以及方向控制和流量调节等作用。在进口设备上，可以看到多个典型集

21、成块叠装在一起，组成整台液压设备的插装阀液压控制系统。 通道块上每一插装件的加工安装尺寸也已国际标准化，全世界通用。表538。,4 插装阀的方向、流量和压力控制,如上所述，单个插装件能实现接通和断开两种基本功能，通过插件与阀盖(盖板)的组合，可构成方向、流量以及压力控制等多种控制功能阀(多种控制阀与组合阀)，也可构成液压控制回路以及独立完整的液压控制系统。 图5325为用插装件(逻辑单元)配以不同盖板(如先导式溢流阀盖板、先导换压阀盖板以及流量调节杆盖板)构成方向、流量和压力控制的例子。,(1)方向控制,利用单个或几个插装件和先导控制部分(控制盖板与先导阀)的不同组合方式，可组成类似与常规方向

22、控制阀中的单向阀、液控单向阀、液动换向阀及电液动换向阀的插装阀品种，并且构成换向阀的“位”与“通”及各种不同中位机能的控制形式。 单向阀 逻辑单元构成逻辑单向阀时，如图5326所示，只需将控制油X和主油路A或者B接通便可。 图5-326(a)的结构图 中，控制油X是从B引入的， 则构成BA截止，A B导 通的单向阀。,液控单向阀,用电磁阀或梭阀作先导阀，可构成插装式液控单向阀。图5327为用梭阀构成的液控单向阀的例子。,电磁阀作先导阀的液控单向阀,电液换向阀,由24个插装单元和先导电磁阀可组成二位二通、二位三通、三位二通、四位三通、三位四通、四位四通与十二位四通等电液动换向阀。 图5329为由

23、4个插装单元1、2、3、4和一先导电磁阀构成的三位四通电液换向阀的结构原理图。,1)二位二通,如果用一个小型电磁阀，使控制腔x与压力油接通或与油箱接通，便可实现锥阀的关闭或开启，构成一个电液动二位二通插装阀。如果控制油来自阀外部或者由单独小流量泵供给图6124(a)(b)，就为一个外控式电液动二位二通逻辑阀；若控制油X来自A腔或B腔图6一124(c)(d)，就是一个内控式二位二通逻辑阀。,两位二通插装阀的工作原理,2)二位三通,用两个逻辑单元并联，再用一个(或多个)小型常规的二位四通阀作先导阀进行控制，便可构成二位三通(或多位三通)插装阀。 图6一126(a)是采用一个二位四通电磁阀作先导阀来

24、控制的三通电液逻辑阀。它的工作原理是：当电磁铁断电时，锥阀1关闭，锥阀2打开，则P不通，AO连通；当电磁铁通电时，锥阀2关闭，锥阀1打开，油液从P到A流出。,插装阀具体实施图,3)两位四通电液逻辑换向阀,用四个逻辑单元控制主油路的四个工作腔P、A、B、T，X口并联后用一个两位四通先导电磁阀控制，可构成二位四通电液逻辑阀(图6一129、图6一130)。,4)三位四通电液逻辑阀,用一个P型中位机能的三位四通电磁换向阀控制四个逻辑单元，可组成一个相当于O型机能的三位四通电液动逻辑阀，它的工作状况如表64所示。,三位四通电液逻辑阀,同样由一个Y型机能的小流量三位四通电磁阀作先导阀控制四个逻辑单元，可组

25、成一个相当于H型机能的三位四通电液逻辑换向阀(图6132)。它的 工作状况 见表65。,四位四通插装换向阀,设有梭阀的电液换向阀,为了防止液压系统工作过程中对控制压力油出现干扰现象，常在控制油路中增设梭阀的先导控制油路，以保证控制油的控制压力，使控制压力油总取自压力最高处，如图5-330所示。,四位四通换向阀,图6一133(a)所示为采用两个二位四通电磁阀控制四个逻辑单元，组成一个内控式四位四通电液逻辑换向阀的工作原理图.,(2)压力控制,将小流量常规的先导调压(溢流)阀和插装件相组合，可实现插装阀对压力的控制。 溢流阀功能 液压逻辑系统中的溢流阀，是由小流量先导调压(溢流)阀F和逻辑单元组成

26、，它的工作原理如图5331所示，相当于二级(先导+主阀)溢流阀。,内控外泄式溢流阀,图5332为DSDU型插装式溢流阀结构例，图中符号为内控外泄式。,电磁溢流阀功能,图5333为美国派克公司的DAV系列电磁溢流阀插装阀结构例。 其工作原理与普通电磁溢流阀相同，先导电磁阀也有常开与常闭两种，决定是通电卸压还是断电卸压由此而定。图中图形符号表示电磁铁b通电升压， 为常开式。,卸荷阀功能,图5334为DAF系列插装式卸荷阀结构例。泵的出口与A口相连，B口与油箱相连，控制油从X口进入。当控制油压力大于先导调压阀调压手柄预先调定的压力时，先导球阀打开，控制回油从Y口经一单独的回油管流回油箱， 泵卸荷。,

27、(3)流量控制,在插装阀的控制盖板上安装调节螺钉，对阀芯的行程开度大小进行控制，达到改变由AB通流面积的大小，从而可对流经插装阀的流量大小进行控制，成为插装式节流阀。图5335为常见的插装式节流阀的结构例及图形 符号。,(4)主动控制的插装阀,在使用插装阀的液压系统中，为了安全，插装阀或关或开要相对程度的可靠。为了液压系统的这种高标准要求，出现了采用强制手段使插装阀的阀芯锁紧在阀套座上的插装阀，确保关阀时能绝对的密封。采取这种强制措施的插装阀叫“主动控制插装阀”。 这种阀除了上述三个面积AA、AB、Ac(Ax)外，还设有两个大小相同的环形面积Ast上环形面积用于强制关闭，此时X或Z1通入控制压

28、力油；下环形面积用于强制开阀，此时Z2通人压力油。并且采取严格的密封措施，真正能做到可靠地开阀与关阀，以及绝对无泄漏。其工作原理如图5336所示。,主动控制插装阀的不带行程调节螺钉,主动控制插装阀的带行程调节螺钉,7 螺纹式插装阀,除了上述盖板式插装阀以外，还有螺纹连接的插装阀-螺纹式插装阀。与盖板式插装阀不同的是螺纹式插装阀多依靠自身完成液压阀的功能，而盖板式多依靠先导阀来实现液压阀的功能；螺纹式只适用于较小流量的系统；盖板式多为锥阀式，而螺纹式中锥阀式、滑阀式都很多。两者安装形式也有区别，一为盖板固定，一为螺纹连接。螺纹式插装阀常见于工程机械的多路阀中。,(1)方向控制螺纹式插装阀,单向阀

29、与液控单向阀 如图5362所示，图(a)为单向阀，A腔油液可流向B腔，而B腔油液不可以流入A腔。它与传统的单向阀的区别不过是用螺纹连接以插装式的方式植入通路块而已；图(b)中当控制口 K通人压力油时，控制活塞上抬推开单向阀芯，也可实现油液由BA的反向流动，为液控单向阀。 一般控制活塞面积为单向阀阀座面积的4倍，因而控制压力至少应大于油压力(B腔)的14以上，方可打开阀芯，实现反向流动。,电磁换向阀,图5 363所示为二位二通插装阀结构原理图。当电磁铁线圈未通电时，弹簧推动铁芯下移，将阀芯也推至最下端位置。图(a)中A与B之间的通路被切断，为常闭式；图(b)中A与B的油路被打开(AB)，为常开式

30、。 而当电磁铁线圈通电时，铁心被电磁铁线圈吸合压缩弹簧而上抬，图(a)与图(b)的阀芯随铁心的上抬而上升，图(a)中A与B的通路被打开，可实现A B之间的油液流动，图(b)中A与之间的通路则被关闭而截止。,电液动换向阀,图5364为二位二通电液动换向阀结构原理图。图(a)中当电磁铁未通电时，先导阀芯在弹簧力的作用下上抬，打开先导阀口，B腔与主阀芯上腔相通，此时当A腔压力大于B腔，可实现AB的流动(主阀芯向上的作用力大于向下的作用力)，当B腔压力大于A腔压力，可实现BA的流动。当电磁铁通电时，可动铁心被吸下移，压缩弹簧并推动先导阀芯下移，关闭先导阀口，此时只可实现由B向A的流动，而A到B的液流被

31、截止。,手动换向阀与液动换向阀,图5365(a)为二位三通手动转阀结构原理图。手轮通过手柄轴和销与阀芯固联，阀芯径向加工有互成90的a、b孔，轴向位置分别与油口A、C对正。当转动手轮如图示位置时，阀芯上的b孔与C口对正，A口被封闭，此时可实现B阀芯中心孔 b C的流动，即B C；当手轮旋转90，a孔与A口对正，C口被封闭，实现B A的流动。当手轮在三个位置上定位时，可做成三位阀。,梭阀,梭阀是对进油途径作出选择的阀。按进口压力高低选择哪一个进油口进油分为高压优先梭阀和低压优先梭阀。 图5366(a)为高压优先梭阀，它是个三油口的球阀。如果进油口P的压力高过进油口P2的压力，钢球因两油口的压差而

32、被压在下端阀座上封闭P2油口，油液选择从压力高的P油口从出口流出；反之若P2口的压力高，则钢球在压差作用下被压向上端封闭 P油口，油液选择从P流人，由出口流出。此为高压优先梭阀，哪个油口压力高哪个从出口流出。,(2)压力控制螺纹式插装阀,溢流阀 也分为直动式与先导式两种。 图5367中图(a)为直动式，图(c)为先导式，图(d)为双向溢流阀。它们的工作原理与常规阀相同，图(a)、图(b)中当P口压力大于由调节螺钉所调定的压力时，阀芯克服弹簧力而上抬，阀门打开，使PT溢流，起限压与调压作用；图(c)中先导式溢流阀，先导阀为球阀；图(d)中双向溢流阀用在变量泵马达系统中，可代替两个溢流阀。,顺序阀

33、和单向顺序阀,图5368(a)为直动式顺序阀结构原理图。当一次压力油口A的压力未达到调节螺钉所调定的压力时，一次压力油口A被封闭，而二次压力油口B与通油箱的T口相通(与普通顺序阀仅此区别)；而当一次压力油达到阀所调定的压力值时，阀芯上抬，T油口被封闭，一次油口与二次油口相通。 图5368(b)为单向顺序阀的结构原理图。当进油压力升高到由螺杆调节的值时，阀芯被抬起，油液通过B孔流向执行元件。I。孔是泄油口，必须直接连通油箱；反向时，油液经B孔把单向阀套推开，流向A孔。,卸荷阀,如图5369所示，当外控油口K未通人控制压力油时，阀芯在弹簧力作用下处于图示的下端位置，压力油口与回油箱口T不通；当K口

34、通人足够压力的控制油时。阀芯上抬，压力油口P与油口T接通，P油腔压力油卸压。,减压阀,如图53所示，图(a)为二次油口先导式减压阀，先导阀为球阀，主阀为滑阀式阀二次油口通过阻尼孔与主阀上腔、先导球阀前腔相通，其工作原理与普通先导式减压阀完全相同，利用阻尼孔前后压差的反馈作用，可改变一次油口至二次油口之间的减压口通流而积的大小保持二次油口压力的恒定、泄油压Y须直接通油箱 图(b)、图(c)分别为直动式和先导式滑阀型三通减压阀，一次油口P到二次油口A经减压口减压；反向油(二次油)到T口实现溢流功能，所以又称溢流减压阀。其工作原理与传统的三通减压阀完全相同。,平衡阀,(图5371) 它用在垂直安装的

35、液压缸(例如液压起重机、汽车吊等)的下油路上。图中A孔和换向阀来油相通，B孔与液压缸被封闭的一腔相连。该阀工作时，B孔是被封死的，起平衡支撑重物的作用。只有当控制油通过X孔将开锁阀套推起并带动主阀芯抬起时，油流才能从A孔经换向阀流回油箱。,(3)螺纹式流量控制插装阀,节流阀与单向节流阀 图53 7 2所示为节流阀结构原理图。图(a)为二通式，旋转调节手柄，可改变节流阀芯上下位置，从而可改变由AB腔之间节流槽的通流面积，起调节通过节流槽口流量大小的节流阀的作用，图(b)为三通式节流阀的结构原理图，在车辆式液压设备 上可见到它。,单向节流阀,图5373为单向节流阀结构原理图。由A到B起节流阀的作用

36、；由BA反向流动时，阀套2 上抬而打开B到A的通路，起单向阀的作用。,压力补偿型定流量阀(调速阀),图5374为压力补偿型定流量阀结构原理图。,带压力补偿的调速阀,分流集流阀,图5-376所示为压力补偿的不可调分流集流螺纹式捕装阀结构原理图。这种阀能按规定的比例(1:1或不为1:1)分流或集流，不受系统负载压力或油源压力变化的影响。,5 插装阀的故障分析与排除,二通插装式逻辑阀由插装件、先导控制阀、控制盖板和块体四部分组成。产生故障的原因和排除方法也着眼于这四个地方。 先导控制阀部分和控制盖板内设置的阀与一般常规的小流量电磁换向阀、调压阀及节流阀等完全相同，所以因先导阀引起的故障可根据相关内容

37、进行故障分析与排除。而插装件逻辑单元如前所述有多种形式，但归结起来不外乎为二三种：滑阀式、锥阀式及减压阀芯式。从原理上讲，均起开启或关闭阀口两种作用。,(2)插装阀的安装及使用注意事项,在设计插装阀系统时，应注意负载压力的变化以及冲击压力对插装阀的影响，采取相应的措施，如增加梭阀和单向阀等。 为避免压力冲击引起阀芯的误动作，应尽量避免几个插装阀共用一个回油或者泄油回路的情况。 (3)插装阀的常见故障及排除 插装阀由先导控制部分和插装单元组成，先导控制部分与普通小流量电磁换向阀、压力控制阀、流量控制阀(节流阀)完全相同，所以先导控制阀的故障排除方法可以参考有关章节的内容。而插装单元部分其实质从原

38、理上讲就是起“开”和“关”的作用，从结构上看，相当于一个单向阀。,插装单元主要故障,失去“开”和“关”的功能。产生不动作故障的主要原因是阀芯卡死在开启或关闭的位置，具体原因如下： a油液叫的污物进入阀芯与阀套的配合间隙中； b阀芯棱边处有毛刺，或者阀芯外表面有损伤； c阀芯外圆和阀套内控几何精度差，产生液压卡紧； d阀套嵌入集成块的过程中内孔变形，或者阀芯和阀套配合间隙过小而卡住阀芯。 排除方法：过滤或更换液压油，保持油液清洁，处理阀芯和阀套的配合间隙至合理值并注意检测阀芯和阀套的加工精度。,插装单元主要故障,反向开启，不能可靠关闭。 故障分析：如图11 2 1所示，当1 YA与2 YA均断电

39、时，两个插装单元的控制腔X1 X2：均与控制油接通，此时两个插装单元应关闭。但当P腔卸荷或突然降至较低压力，而A腔还存在比较高的压力时，插装单元1可能开启，A、P腔反向接通，不能可靠关闭，由于插装单元1的出口接油箱，并不存在反向开启的问题。,插装单元主要故障,排除方法：如图l l 2 1(b)所示，在控制油路上增加一个梭阀，来确保控制油路X1上腔的压力，从而确保插装单元l的可靠关闭。 应当指出的是当梭阀因污染原因卡住或梭阀密封性差时，也会出现反向开启的问题。,插装单元主要故障,(3)不能封闭保玉 a.导阀的原因。这种情况往往出现在使用普通电磁换向阀(滑阀式)作先导阀的情况下,由于普通电磁换向阀

40、泄漏，造成插装单元不能保压。 排除方法：如图1一122所示，采用零泄漏电磁球阀或外控式液控单向阀作导阀。 b.插装单元本身的原因。阀芯与阀套的配合锥面不密合；阀套外圆柱面上的O形圈失效。 解决方法：提高阀芯与阀座的加工精度，确保良好的密封；更换密封圈。,插装单元主要故障,内、外泄漏。 内泄漏的原因：阀芯与阀套配合间隙超差或锥面密封不良。 外泄漏的原因：先导控制阀与插装单元之间的结合向密封件损坏。 排除方法：提高阀芯与阀座的加工精度，确保良好的密封；更换密封圈。,2 比例阀的使用与维修,1 简介 比例阀是在通断式控制元件和伺服元件的基础上发展起来的一种新型的电一液控制元件，故称为电液比例阀。这种

41、阀从阀的基本结构和动作原理来讲与通断式液压阀更接近或相同；但比例阀输人的是电流信号而输出的是液压参数(压力、流量等)，只要改变输入电流的大小，就能实现连续比例地改变输出的压力或流量，因而其控制原理又同伺服控制阀是相同的，而与通断式液压阀又是不相同的。通常比例阀用在开环控制的液压系统中。 一般来讲比例阀的主阀结构和工作原理类同于通断式液压阀，先导控制的结构取自伺服阀，但简单得多。 所以比例控制阀适用在一些要求进行连续比例的电一液控制，控制精度和速度响应要求不高、油液污染要求也不太高且使用维护不难、造价又明显低于伺服阀的液压控制系统中。它将通断式液压控制元件和电液控制元件的优点综合起米，避开了某些

42、缺点，使两类元件互相渗透。因此近些年来比例控制阀得到了越来越广泛的应用。 比例控制阀由两部分组成：电一机械转换器和液压部分。前者可以将电信号比例地转换成机械力与位移，后者接受这种机械力和位移后可按比例地、连续地提供油液压力、流量等的输出，从而实现电一液两个参量的转换过程。简言之，电液比例阀就是以电一机械转换器代替普通常规式(通断式)液压阀的调节手柄，用电调代替手调。,电液比例控制阀的优点有,能简单地实现自控、遥控、程序控制及初级的适应控制，解决了液压与PC或CPU的连接问题，即与程控器或电脑的连接问题；但一般比例阀多用于开环控制系统。 把电的快速性、灵活性、遥控性等优点与液压力量大等特点结合起

43、来。 能连续地、按比例地控制液压机构的力、速度及其运动方向，并能防止因压力或速度变化或改变运动方向时产生的冲击现象。 可简化液压系统，减少液压元件的使用数量；用于注塑机可大大节约能量。 使用条件、维修保养与普通液压阀相同，耐污染。 控制性能比伺服控制差，但其静、动态性能足可满足绝大多数液压设备(例如注塑机)的要求，技术上易于掌握。,比例阀的分类,(1)按所控制的参数分类 比例阀控制的参数有压力、流量和方向等，有控制一个参数(单参数、单机能)的比例阀，有控制两个参数或多个参数(多参数、多机能)的比例阀。 比例压力阀 包括比例先导式压力阀、比例溢流阀，比例减压阀，比例顺序阀等，均是输入电信号控制液

44、压系统的压力参数(单参数)的比例阀。 比例流量阀 包括比例节流阀、比例调速阀、比例单向调速阀等，也为单参数控制阀。 比例方向(方向流量)阀 属于多(两)参数控制阀，根据输入电信号的大小和方向来同时控制液流的流量和流动方向。 比例复合阀 属于多参数控制阀，它是在比例方向阀的基础上复合了压力补偿器和压力阀的一种复合阀。根据输入电信号的大小和方向同时控制回路的流量及油流方向，并且由于装有压力补偿器，因此在控制回路的流量时可不受负载变化的影响，与负载变化无关。另外又由于组合了压力阀，还可用来控制液压系统的最高工作压力，实现多种控制机能。 比例压力流量阀 也为多参数比例控制阀，它将压力、流量控制组合在一

45、起，通过平衡阀(压力补偿阀)，使节流阀节流口两端的压力保持不变。,(2)按比例阀本身控制的方式分类,这主要是指按照比例阀的先导控制阀中的电一机械转换方式来分类。其电控制部分有比例电磁铁、力矩马达(移动式与悬挂式)及直流伺服电机等多种形式。 电磁式 是指采用比例电磁铁作为电一机械转换元件的比例阀。比例电磁铁将输入的电流信号转换成机械输出，即输出力、位移，进而控制压力、流量及方向等参数。 电动式 是指采用直流伺服电机作为电机械转换元件的比例阀。直流伺服电机将输入的电信号，转换成旋转运动的转速，再经丝杠螺母、齿轮齿条或凸i轮等减速装置和变换机构，输出力与位移，去控制输出液压参数。 电液式 是指采用力

46、矩马达和喷嘴一挡板的结构为先导控制级的比例阀。对力矩马达输入不同的电信号，并通过同它连接在一起的挡板(有时力矩马达的衔铁就是挡板)输出位移或角位移。改变挡板和喷嘴之间的距离，使从喷嘴喷出的油液的液阻产生变化，进而控制输出参数。 手动式,(3)按电子放大器与比例阀本体的安装位置分类,分离型(比例阀本体与电子放大器分离)； 带电子放大器型(电子放大器集成在比例阀本体上)。 (4)按带与不带位移传感器分类 带位移传感器的能实现阀的位移闭环控制，且其稳态误差(滞环、回差、灵敏度)好于不带位移传感器(电反馈)的伺服阀。 (5)按阀芯结构分 有滑阀式、锥阀式和插装式的结构。对大流量的比例阀多采用插装阀的结

47、构。,2 比例电磁铁,(1)简介 比例电磁铁多为直流装甲式螺管电磁铁，有锥底和盆底两种，二者之间的区别仅在于铁心与下轭铁之间工作气隙形状不同而已。锥底式比盆底式可得到更大的吸力，而盆底式更容易满足比例阀所提出的基本要求。前者多为力控制型比例电磁铁，后者既可以为力控制型，也可以为行程控制型比例电磁铁。 力控制型比例电磁铁直接输出力，工作行程短，将其输出的连续大小不同的电磁力作为指令力，直接推动阀芯或通过传力弹簧推动阀芯移动。输出力只与输入电流成比例，而与位移无关。常用于比例阀的先导级直动式比例调压(溢流)阀。 行程控制型比例电磁铁是力控制型比例电磁铁与负载弹簧共同工作形成的，比例电磁铁和弹簧分置

48、于阀芯两端，电磁铁的输出力通过弹簧转换成位移。比例方向阀、比例流量阀属于此类。,(2)比例电磁铁结构例,单向比例电磁铁 图5420为单向比例电磁铁结构例。,位置调节型比例电磁铁,图5-421为带位移传感器的比例电磁铁结构图。在结构上除了比例电磁铁部分外，还包含有位移传感器部分(反馈用的差动变压器和输出轴位移检测)。,双向比例电磁铁,如图5422所示，这种比例电磁铁采用左右对称的平头(盆形)动铁式结构。控制线圈通电后，可在衔铁上得到与控制电流的方向和数值相对应的输出力；改变励磁线圈通过电流的大小，可改变电流一力特性的增益大小以及特性曲线的形状，使电磁铁能在磁化曲线的最佳区域工作，因此消除了零位死

49、区，特性线性度好，滞环小，可双向连续控制。 这种比例电磁铁在比例 方向阀采用三通插装阀结构 时使用。因为这种阀需要中 间位置(相对无信号)时对阀 芯在两个方向上的连续控制， 而由于插装阀的结构限制， 比例电磁铁只能安装在阀的 一端，故采用这种双向比例电 磁铁。,3 比例压力阀,是指用于控制液压系统压力的比例控制阀，与普通压力阀一样，按功率大小可分为自动式和先导式两类；按功能分有比例溢流阀、比例减压阀等；按结构形式分有锥阀式、滑阀式和插装式。,(1)比例溢流阀,工作原理 无论是直动式比例溢流阀还是先导式比例溢流阀，其工作原理均与普通溢流阀相似，其区别仅在于用来调节压力的调压手柄在此处改为用比例电

50、磁铁而已，用于旋转手轮调节压力在此处改为通过输入比例电磁铁大小不同的电流，调节所控制的压力大小。,比例溢流阀控制原理,直动式比例溢流阀单独使用时不太多，常用来作为先导式压力阀的先导阀用，因为常用来调节先导式压力阀工作压力的大小，所以又称为比例调压阀。 显然，先导式溢流阀除了先导级(导阀)采用直动式比例调压阀外，主级(主阀)与普通溢流阀的工作原理相同。其工作原理控制方框图如图5-424所示。,结构例,A直动式。直动式比例溢流阀在结构上由比例电磁铁和液压阀两部分组成，属单级控制的比例压力阀。 图5-425为力士乐公司的DBET型直动式比例溢流阀的结构图，推杆与阀芯之间无弹簧，衔铁推杆输出的力直接作

51、用在锥阀(针阀)芯上。,BOSCH公司直动式比例溢流阀,图542 6为德国BOSCH公司直动式比例溢流阀结构图，弹簧1为传力弹簧，弹簧2用来防止阀芯与阀座之间的撞击。,油研公司EDG型直动式比例溢流阀,图5-427为日本油研公司EDG型直动式比例溢流阀的结构图。工作前应先松开左端放气螺钉放气，以保证工作过程中不至于因空气而产生的噪声和振动。比例电磁铁不通电时，依然可用左端的手动调节螺钉来调节工作压力。,带安全阀和阀座可动式结构,在结构上该阀还有图5428所示的带安全阀和阀座可动式等结构。,德国Bosch公司带位移传感器的NG6型直动式电磁比例溢流阀,图5-42 9为德国Bosch公司带位移传感

52、器的NG6型直动式电磁比例溢流阀结构图。一方面比例电磁铁的线圈通电后电磁力使衔铁运动，通过推杆直接将力作用在弹簧座上，再通过传力弹簧作用在锥阀上；另一方面位移传感器检测出衔铁的实际位置(弹簧座的位置)，并反馈到比例放大器，与输入信号进行比较，构成闭环控制。,美国Vickers公司PDL型线性直动式比例溢流阀结构,图5-430为美国Vickers公司PDL型线性直动式比例溢流阀结构图。请注意：比例电磁铁在此处是推动阀座而不是锥阀芯，阀座推向锥阀芯再压缩阀芯背面的弹簧1，弹簧被压缩的反作用力再作用在阀芯3上，因而弹簧1的压缩量，决定了作用在锥阀芯3上的力，在此弹簧1不再只是传力弹簧而是作为指令力弹

53、簧使用的，弹簧1的弹力决定了阀的开启压力。,B先导式,图5-431为德国力士乐(北京华德)公司生产的DBE型(不带安全阀)与DBEM型(带安全阀4)的结构图例。这种阀由比例电磁铁3的先导阀1和内装有主阀芯(锥阀、二级同心式)6的主阀组成。,先导式比例溢流阀图形符号,先导式比例溢流阀和普通溢流阀一样，按先导控制油的供油和排油方式也有内供内排、内供外排、外供内排、和外供外排等形式，图5-432给出了一部分图形符号。,德国B0sch公司的一种先导式比例溢流阀结构,图5433为德国Bosch公司的一种先导式比例溢流阀结构图。,带位移传感器的先导式比例阀结构,图5-434为带位移传感器的先导式比例阀结构

54、例。主阀采用插装阀的结构。A口接泵来油，B口接油箱。X接外控油口，Y为控制油回油口。图形符号所列为卸掉螺堵3堵上螺堵1，并从X 引入外来控制油的外供外排式比例溢流阀。,(2)比例减压阀,工作原理 与普通减压阀一样，比例减压阀也有直动式和先导式、二通式和三通式之分。其作用也是油液以一个较高的输入压力从P口进入，通过减压口的节流作用产生一定的压差，此压差即减压阀所能减少的进口压力的多少，减压后变成二次压力从出口A流出。即比例减压阀与普通减压阀，无论是先导式还是直动式，无论是二通式还是三通式，其工作原理均相同。不同之处仅在于比例减压阀用比例电磁铁代替普通减压阀的调节手柄而已。 二通式的缺点为：当出口

55、压力油p2因某种原因压力突然升高时，升高压力油经k油道推动阀芯左行，有可能全关减压口，造成p2更升高而可能发生危险。 而三通式没有这种危险，同样的情况如果出现在三通减压阀中，阀芯的左移虽然关小了减压口，但却打开了溢流口，出口压力油p2可经溢流口流回油箱而降压，不会再产生事故。,直动式比例减压阀的工作原理,比例减压阀结构例,A二通式。图5436为德国Bosch公司产的NG10型先导式比例减压阀的结构原理图。,德国力士乐公司生产的DREM(DRE型)先导式比例减压阀结构,德国力士乐公司产的DRE型先导式比例减压阀的结构,图5438(a)为德国力士乐公司产的DRE型二通带先导流量稳定器的先导式比例减

56、压阀的结构例。其结构特点是： 先导控制油引自进口B； 配置了先导流量稳定器； 带单向阀，允许液流反向(AB)自由流动。 先导流量稳定器的作用是：当进口B的压力发生变化时，它可使流过先导阀的流量不变，从而排除了进口压力变化的干扰，保证出口压力不变，提高了压力控制精度。其工作原理如图5438(b)所示，它实际上是由一个固定阻尼R1与可变阻尼R2组成的B型液压半桥控制的定流量阀。,常闭式的比例减压阀,传统形式的减压阀其减压口均为常开的，这类阀存在启动时出口压力超调量(阶跃响应)大的缺点，为此出现了常闭式的比例减压阀。当未通入电流时，弹簧的作用使主阀芯关闭，减压口封闭使BA不导通，这样便能抑制减压阀刚

57、启动工作时的压力超调量。并且这类常用式比例减压阀还装设了先导流量稳定器定流量控制阀。 其工作原理如图5439所示。来自进口B的控制油经通道a、流量稳定器的固定阻尼R1，和可变阻尼R2作用在先导锥阀左端，比例电磁铁通人电流产生的力作用在先导锥阀的右端，二力的平衡与否决定着主阀出口A所调压力的大小和压力的稳定性。,美国派克公司比例减压阀,图5440为美国派克公司PE型二通式比例减压阀与PC型二通式比例单向减压阀的结构图。它们由电子集成放大板、先导比例调压阀(先导级)和滑阀主级构成。其液压工作原理与DWL型DWK型相同，不同之处是此处用比例电磁铁代替手柄调压。 电子板中的最小和最大电位器可以设定出口

58、最低压力和最高压力，设定的压力范围对应于指令输入信号的整个量程。先导锥阀与比例电磁铁衔铁连成一体，带光导流量稳定器。,电子集成板不装在阀本体上(分离型),例如DWE型和DWU型比例减压阀，其结构和图形符号如图5441所示。它们的安装面都符合国际标准(ISO 5781和ISO 6264)。,德国力士乐公司的3DREP6型比例减压阀,该阀由比例电磁铁1和2、双减压阀芯4及压力控制阀芯5和6、阀体3等组成。当电磁铁1输入电气信号时，产生的电磁力经控制阀芯5作用在减压阀芯4上并使其右移，于是P腔和B腔通过彼此之间的减压口打开而相通，P腔为一次压力，B腔为二次压力(减压压力)。,4 比例流量阀,(1)简

59、介 比例流量阀的功能是通过电信号对液压系统中的流量进行控制，以实现对液压缸的速变或液压马达的输出转速进行控制。 比例流量控制阀中不带压力补偿装置的称为比例节流阀，这种阀所通过的流量不仅与节流口的开度有关，而且还受节流口前后压差的影响。 带压力补偿装置或者流量反馈元件的称为比例调速阀或比例流量阀，以示与比例节流阀的区别。压力补偿装置有串联在节流阀口之前，也有串联在节流阀口之后的。压力补偿器有定差减压型和定差溢流型两种。流量反馈元件有位移传感器及其电路，比例流量阀通过的流量一般只与阀口开度有关。 比例流量阀可与比例压力阀等构成比例压力流量复合阀，例如PQ阀等。,(2)工作原理,比例节流阀的工作原理如图5446所示。当比例电磁铁线圈1通入电流后，产生铁心吸力F，此力推动推杆3再推动节流阀芯4，克服弹簧5的弹力，平衡在一位置上，此时节流口开度X(也为弹簧变形量)。,(3)结构例,直动式比例节流阀结构例