《液压控制阀》PPT课件.ppt

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1、,重点难点,教学要求,本章目录,在液压系统中，液压阀控制和调节液流的压力、流量和流向，保证执行元件按照要求进行工作，属于控制元件。,第五章 液压控制阀,掌握各种阀的工作原理 熟悉各种阀的特性及应用场合 了解常见阀的结构及调整方法 能识别各种阀的职能符号 能评价和选择各种阀的性能参数,教学要求:,重点难点：,各种液压阀的工作原理及典型结构 各种液压阀的职能符号 各种液压阀的作用及应用 各种液压阀的性能参数,本章目录：,概述,方向控制阀,压力控制阀,比例控制阀,插装阀及叠加阀,流量控制阀,液压阀基本结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。驱动装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁

2、，有时还作用有液压力。 液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。流经阀口的流量q与阀口前后压力差p和阀口面积 A 有关，始终满足压力流量方程。,液压阀的结构与原理,第一节 概述,液压阀分类,按用途分：,方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀,滑阀 锥阀 球阀,按结构形式分：,按控制方式分：,定值控制阀 比例控制阀 伺服控制阀 数字控制阀,按控制方式分：,管式连接 板式连接 插装式 叠加式,液压阀基本参数,公称流量：阀在额定工作状态下所允许通过的 名义流量（l/min),公称通径：表征阀通流能力大小的物理量。,额定压力：阀长期工作所允许

3、的最高压力。,第二节 方向控制阀,防止液流 倒流,切换液流 方向,一、单向阀,1、结构及工作原理,职能符号：,（一）普通单向阀,正向导通,反向截止,（一）普通单向阀,动画,2、参数,公称压力、公称流量,开启压力：正向开启压力只需（0.030.05 ）MPa， 反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大， 密封性能良好。开启后进出口压力差（压力损失） 为（0.20.3 ）MPa。,（一）普通单向阀,常被安装在泵的出口，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统油液倒流经泵回油箱。 被用来分隔油路以防止高低压干扰。 与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一

4、个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。 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。,3、应用,（二）液控单向阀,1、结构及工作原理,Pk=0 正向导通， 反向截止,Pk0 正反向导通,液控单向阀动画,2、带卸荷功能的 液控单向阀,（二）液控单向阀,单向阀芯内装有卸载小阀芯。 控制压力为工作压力的 4.5， 没有卸载小阀芯的液控单向 阀的控制压力为工作压力的 40 50 。,（三）双向液压锁,工作原理：,职能符号：,用于保压回路,用于锁紧回路,需要指出，控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以

5、复位，单向阀反向不能截止液流。,3、应用,二、换向阀,液压缸换向动画,结构动画,（一）换向阀工作原理,1、滑阀式换向阀,二、换向阀,换向阀工作原理动画,滑阀的液压卡紧现象，开径向平衡槽,2、转阀式换向阀,二、换向阀,2、转阀式换向阀,二、换向阀,方框表示“位”，方框数表示位数,“”表示连通，“T”表示堵塞,在一方框内“”的首尾及“T” 与方框交点数表示通路数,每一方框表达的内容，为该阀芯 在此位工作位置时的连通方式,（二）换向阀的职能符号,二、换向阀,位、通及职能符号对照表,二、换向阀,（三）换向阀的机能,换向阀的机能表示阀在自然状态的连通方式。,对于三位阀为中位机能， 对于二位阀为常态机能,

6、二、换向阀,三位阀的中位机能,换向阀常 见形式,电磁换向阀,手动换向阀,液动换向阀,电液换向阀,机动换向阀,二、换向阀, 二位三通电磁换向阀,二、换向阀,1）电磁换向阀：以电磁铁为动力实现换向的阀,结构、工作原理及职能符号, 三位四通电磁换向阀,将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，可组成三位的电磁 换向阀，电磁铁通电分别为左右位，断电为中位（常位）,二、换向阀,电磁吸力有限，电磁换向阀 最大通流量小于100 L/min。 对液动力较大的大流量阀则 应选用液动换向阀或电液换 向阀。,2）液动换向阀,以液压力推动阀芯移动实现换向,工作原理,职能符号,二、换向阀,液动换向阀动画,3）电液换向阀,二、换向

7、阀,液动主阀+电磁先导阀,二、换向阀,4）机动换向阀,以外加运动件的机动力推动阀芯移动换向,职能符号,二、换向阀,机动换向阀动画,5）手动换向阀：分为手动和脚踏,职能符号,二、换向阀,手动换向阀动画,第三节 压力控制阀,* 压力继电器,压力控制阀的作用：,1、用来控制液压系统中油液压力,* 溢流阀,* 减压阀,2、通过压力信号实现控制,* 顺序阀,直动式溢流阀,按结构型式分：,先导式溢流阀,溢流阀,（一）直动式溢流阀,1.结构和工作原理,一、溢流阀的结构和工作原理,阀芯受力：PA 与Fs,直动式溢流阀动画,一、溢流阀的结构和工作原理,2.职能符号,直动式溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面

8、的液压力相平衡来控制溢流压力的。 一般直动式阀只做成低压、流量不大的溢流阀。,进油口压力控制阀芯移动,3.直动型溢流阀特点,对应调压弹簧一定的预压缩量 xo，阀的进口压力 p 基本为一定值。 由于阀开口大小 x 和 稳态液动力Fs的影响，阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时的阀的进口压力 ps 最大，ps称为阀的调定压力。 弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。 对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。,（二）先导式溢流阀,先导阀：,一般

9、采用锥形座阀式结构，是一个小流量直动型溢流阀,1.结构和工作原理,主阀：阀芯上有一阻尼孔，且上腔 作用面积略大于下腔作用面积,一、溢流阀的结构和工作原理, 溢流过程分析, 调压弹簧：先导阀弹簧 复位弹簧：主阀弹簧, 调压性能较好, 遥控口,2.职能符号,工作原理动画演示,一、溢流阀的结构和工作原理,F液=PA,F弹= kx,一、溢流阀的结构和工作原理,3. 先导型溢流阀特点,先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡，其阀口都满足压力流量方程。阀的进口压力由两次比较得到，压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。 通过先导阀的流量很小，是主阀额定流量的1，因此其尺寸很小，即使是高压阀

10、，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。 主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差。阻力孔一般为细长孔，孔径很小=0.81.2mm，孔长l = 812mm，因此工作时易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。 先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。,一、溢流阀的结构和工作原理,二、溢流阀的性能,1. 静态特性, 启闭特性,阀在工作状态，溢流量q变化时进口压力变化情况。, 压力流量特性,阀在开启闭合过程中， 压力流量间关系。, 卸荷压力：,将先导式溢流阀的远程 控制口直接油箱，当阀 通过额定流量时，阀的 进油口压力和回油口压 力的差值称为卸荷压力。,二、溢流阀的性能, 压力调节范围

11、：,在保证性能情况下 压力使用范围。在 规定的范围内调节 时，阀的输出压力 能平稳的升降，无 突跳或迟滞现象。,2. 溢流阀的动态特性,过渡时间： 压力上升达到稳定调定值 所需时间。,压力稳定性： 压力在调定值上下变化。,压力超调： 最大峰值压力与调定压力 之间的差值。,二、溢流阀的性能,三、溢流阀的应用,三、溢流阀的应用,减压阀,主要用途： 当回路中有两个以上液压缸， 其中之一需要较低的工作压力， 同时其它的液压缸仍需高压运作时，就得用减压阀提供一较系统 压力为低的压力给低压缸。,结构,一、减压阀结构和工作原理,减压阀是利用液流流过缝隙 产生压力损失，使其出口压力低 于进口压力的压力控制阀。

12、,减压阀动画,减压回路,二、减压阀的应用,稳压回路,减压阀用在液压系统中获得压力低于主系统压力或使出口压力稳定的二次油路上。,若负载压力低于调定压力，减压阀不起减压作用。,减压阀与溢流阀比较：,减压阀是出口压力控制， 保证出口压力为定值； 溢流阀是进口压力控制， 保证进口压力为定值。,减压阀阀口常开； 溢流阀阀口常闭。,减压阀有单独的泄油口； 溢流阀弹簧腔泄漏油经 阀体内流道内泄至出口。,减压阀与溢流阀一样有遥控口。,顺序阀,顺序阀是以压力为控制信号，利用压力控制阀口通断的压力阀。 根据控制方式的不同可分为两类：一是直接利用阀进油口的压力来控制阀口启闭的内控顺序阀；二是利用独立于阀进油口的外来

13、压力控制阀口启闭的外控顺序阀。 按结构不同可分为直动式和先导式顺序阀两类。,一、顺序阀的结构及原理,内控外泄,外控外泄,直动式顺序阀动画,（一）直动式顺序阀,顺序阀的四种结构形式及符号,内控内泄,内控外泄,外控内泄,外控外泄,通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型。,一、顺序阀的结构及原理,先导式顺序阀,（二）先导式顺序阀,二、顺序阀的应用,顺序阀的调定压力应高于先动作的液压缸的最高压力。,定位夹紧顺序动作回路,顺序阀用于控制多个执行元件顺序动作。其进口压力要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载。,三、顺序阀与溢流阀比较:,顺序阀进口压力先要达到

14、阀的调定 压力，而出口压力取决于负载。,溢流阀出口接油箱，顺序阀 出口接下一级液压元件。,溢流阀采取内泄漏， 顺序阀一般为外泄漏。,溢流阀,顺序阀,是一种将液压系统的压力信号转换为电信号 的转换元件。其作用是，根据液压系统压力 的变化，通过压力继电器内的微动开关，自 动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺 序控制或安全保护。,压力继电器,工作原理： 当压力达到调定值时， 发电信号使电路接通。 调节方式： 螺钉2调整发信压力 返回区间： 发信压力与断信压力之差,一、压力继电器的结构和工作原理,压力继电器动画,二、压力继电器的应用,如图所示，压力继电器 用在顺序动作回路中。 当执行元件工作压力达

15、到压力继电器调定压力 时，压力继电器将发出 电信号，使电磁铁得电， 换向阀换向，从而实现 两液压缸的顺序动作。,第四节 流量控制阀,流量控制阀是通过改变通流截面积，实现对流量的控制，以达到调节执行元件运动速度（转速）的目的。包括节流阀、调速阀、溢流节流阀。,节流阀,调速阀,一、流量控制原理,通用节流方程,影响流量的因素:,为了减小温度对流量的影响，通常流量阀的通流截面会选薄壁孔。m=0.5,节流口形式,一、流量控制原理,二、节流阀,1、节流阀结构和工作原理,职能符号,2、节流阀的应用,二、节流阀,节流阀通常用于速度平稳性要求不高的场合。 （为什么？）,也可作为背压阀使用,三、调速阀,1、调速阀

16、结构和工作原理,p2A1+p2A2=p3A+Fs,A=A1+A2,p2-p3=p=Fs/A,调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。,保证节流阀的过流量不受系统压力波动的影响，速度平稳性高。,三、调速阀,1、调速阀结构和工作原理,调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。,最小压差： 一般调速阀为0.5MPa, 高压调速阀为1MPa。,2调速阀的流量特性,三、调速阀,为保证定差减压阀的压力补偿作用，调速阀的进出口压力差应大于弹簧力Fs和液动力F 所确定的最小压力差，否则无法保证流量稳定。,由压差式溢流阀和节流阀并联而成。溢流阀为压力补偿元件，它也能保持节流阀前后压差基本不变。,p1Acp1Ab=p2

17、A+Fs 即 p=p1-p2=Fs/A,四、溢流节流阀（旁路调速阀）,该阀只能安装在执行元件的进油路上，速度平稳性较调速阀小，但回路压力损失小，效率较高。,第五节 比例阀,比例控制阀是一种使输出液体参数（压力、流量和方向）随输入电信号参数（电流、电压）成比例变化的液压元件。是集普通控制阀和伺服阀液控制元件优点于一身的新型液压控制元件。它可以根据输入电信号的大小连续成比例地对油液的压力、流量、方向实现远距离控制、计算机控制。比例控制阀由比例调节机构和液压阀两部分组成。,比例控制阀根据所控制参数不同可分为：比例压力阀，比例流量阀，比例方向阀；按所控制参数的数量可分单参数控制阀和多参数控制阀。,比例

18、电磁铁,按照功能不同电液比例阀可分为： 电液比例压力阀 电液比例流量阀 电液比例方向阀,电液比例阀,按反馈方式电液比例阀又可分为： 不带位移电反馈型 带位移电反馈型,比例阀种类很多，几乎所有种类、功能的普通液压阀都有相应种类、功能的电液比例阀。,图示为电液比例压力先导阀，它与普通溢流阀、减压阀、顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀、电液比例减压阀和电液比例顺序阀。改变输入电磁铁电流的大小，即可改变电磁吸力，从而改变先导阀前腔压力，对主阀的进口或出口压力实现控制。,与普通压力先导阀不同： 1、与作用在阀芯上的液压力进行比较的是电磁吸力，不是弹簧力。 2、此处弹簧为传力弹簧，无压缩量。,电液比例压

19、力阀,输出压力P正比于输入电流I,电液比例溢流阀,电液比例流量阀,图示为位移弹簧力反馈型电液比例二通节流阀。主阀芯5为插装阀结构。当比例电磁铁输入一定电流时，产生的电磁吸力推动先导阀芯2下移，先导阀阀口开启，主阀进口压力油经R1和R2、先导阀阀口流至主阀出口。因阻尼R1作用，使主阀芯上下腔产生压力差，致使主阀芯克服弹簧力上移，主阀口开启。主阀芯向上位移使反馈弹簧3受压缩，但反馈弹簧力与先导阀芯上端电磁吸力相等时，先导阀芯和主阀芯受力平衡，主阀阀口大小与输入电流大小成比例。改变输入电流大小，即可改变阀口大小，在系统中起节流调速作用。,特点 输入电流为零时，阀口是关闭的；主阀的位移量不受比例电磁铁

20、行程的限制，阀口开度可以设计得较大，即阀的通流能力较大。,输出流量q正比于输入电流I,电液比例节流阀,电液比例方向阀,电液比例换向阀由前置级（电液比例双向减压阀）和放大级（液动比例双向节流阀）两部分组成。 前置级由比例电磁铁控制双向减压阀阀芯位移。当比例电磁铁输入电流时，减压阀芯移动，减压开口一定，经阀口减压后得到稳定的控制压力。放大级由阀体、主阀芯、左右端盖、阻尼螺钉和弹簧等零件组成。控制压力油经阻尼孔作用在主阀芯的端面时，液压力将克服弹簧力使阀芯移动，开启阀口，沟通油道。主阀开口大小取决于输入电流的大小。 改变比例电磁铁的输入电流，不仅可以改变阀的工作液流方向，而且可以控制阀口大小实现流量

21、调节，即具有换向、节流复合功能。,电液比例阀应用,压力阀应用,图示为普通调压回路与比例调压回路的比较。图a）为普通调压回路，它是以直动式溢流阀与安全阀并联使用的方案，此时，两直动式溢流阀的调节压力分别为p2、p3，安全阀的调节压力为p1。其中，直动式溢流阀的调节压力p2、p3不能大于安全阀的调节压力p1。由图可知，此方案使用的阀较多，且系统只能实现两级压力调节。图b）为用电液比例阀的方案。在此方案中，将普通先导式溢流阀的遥控口上连接一电液比例溢流阀，此时，先导式溢流阀所调节的压力p1为系统安全限定压力，比例阀的调节压力可在不大于p1的范围下无级调节。,流量阀应用,图示为用普通流量阀与比例流量阀

22、调速回路的比较。图a）为使用普通流量阀回路，图b）为用电液比例阀的回路。由图可知，要使执行元件实现多级调速，用普通流量阀时需要较多的液压元件，系统复杂效率低，且只能实现几级速度，而使用比例流量阀后可使系统大为简化 ，且可以实现无级调速。,第六节 插装阀及叠加阀,插装阀,二通插装阀是插装阀组件（阀芯、阀套、弹簧和密封圈）插到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复合阀。因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装阀，早期又称为逻辑阀。,组件由阀芯、阀套、弹簧和密封圈组成。根据用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件。同一通径的三种组件安装尺寸相同，但阀芯的结构形

23、式和阀套座直径不同（附图）。三种组件均有两个主油口A 和B、一个控制口x 。,插装组件,插装组件的工作原理 设油口A、B、x的压力分别为pA、pB、px，作用面积别为AA、AB、Ax，阀芯上端复位弹簧力为Ft ， 当 pxAx + Ft pAAA + pBAB 时 阀口关闭 ； 当 pxAx + Ft pAAA+ pBAB 时 阀口开启。 （动画）,实际工作时，阀芯的受力状况是通过油口x的通油方式控制的。 X通回油箱，阀口开启； x与进油口相通，阀口关闭。 改变油口通油方式的阀称为先导阀。,常用插装组件如下：,返回,用来安装插装件、控制盖板 和其他控制阀用以沟通主油路,控制盖板,先导控制阀,由

24、嵌装着微型先导控制元件及其他元件阀的板组成,由安装在控制盖板上对插装元件动作进行控制的小流量控制阀组成,集成块,插装阀基本原理,插装单向阀,插装阀应用,将方向阀组件的控制口通过阀块和盖板上的通道与油口A或B直接沟通，可组成单向阀。,插装二位二通阀,由一个二位三通电磁滑阀控制方向阀组件控制腔的通油方式，可组成二位二通阀。,插装三通阀,由两个方向阀组件并联而成，对外形成一个压力油口、一个工作油口和一个回油口。三通插装阀的工作状态数取决于先导换向阀的工作位置数。,插装四通阀,由两个三通阀并联而成 先导阀可以是一个三位四通换向阀； 先导阀也可以是两个二位四通换向阀或四个二位三通换向阀； 四通插装阀的工

25、作状态数取决于先导换向阀的工作位置数。,插装复合阀,阀1、2、3、4与三位四通电磁阀组成三位四通换向回路，用于液压缸的换向； 阀1、2组成单向节流阀，与溢流阀共同作用用于调节液压缸的工作速度； 阀3、4与远程调压阀组成单向顺序阀，用作单向背压阀； 阀5与二位三通电磁阀和远程调压阀组成电磁溢流阀，用于系统的调压和卸载。,结构：,动画,动画：,插装压力阀,插装流量阀,叠加阀以板式阀为基础，每个叠加阀不仅起到单个阀的功能，而且还沟通阀与阀的流道。换向阀安装在最上方，对外连接油口开在最下边的底板上，其他的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间。左图为叠加阀装置图，右图为其系统图。 由叠加阀组成的系统结构紧凑，配置灵活，设计制造周期短。,叠加阀,分为：叠加换向、压力、流量阀及复合阀 例：叠加溢流阀,