液压阀的基本结构与原理.ppt

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1、第三节 液压控制元件,1 液压阀的基本结构与原理,液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。属控制元件。 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，还可以是液压力。 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。,2.3.1 液压阀的基本知识,根据用途不同分类,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

2、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。,2 液压阀的分类,根据控制方式不同分类,定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。 比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。 伺服控制阀 被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。 数字控制阀 用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。,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

3、。,叠加式 是板式连接阀的一种发展形式。,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。,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。,3 液压阀的基本要求,方向控制阀用于液压系统中控制液流的方向。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。,2.3.2 方向控制阀 dire

4、ction control valves,1 单向阀,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。故又称为逆止阀或止回阀。要求正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。按进油流动方向有直通式和直角式两种。 图形符号,（1）普通单向阀,潘存云教授研制,潘存云教授研制,直通式,直角式,普通单向阀的应用,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。 与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。,潘存云教授研制,液控单向阀的组成 液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许

5、油液双向流动的单向阀。它由单向阀和液控装置组成。,液控单向阀的工作原理 当控制口X未通压力油时，作用与普通单向阀相同。正向流通，反向截止。,当控制口X通入控制压力油后，控制活塞把单向阀的锥形阀心顶离阀座。油液正反向均可以流动。,（2）液控单向阀,液控单向阀的应用,用于保压回路,用于锁紧回路,换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。 换向阀的分类 按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。 按阀体连通的主油路数可分：两通、三通、四通等。 按阀芯在阀体内的工作位置可分：两位、三位、四位等。 按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、液动、电液动等。 按阀芯定位方

6、式分：钢球定位式、弹簧复位式。 应用最广的是滑阀式换向阀，下面以它为例讲解换向阀工作原理。,2 换向阀,（1）滑阀式换向阀的工作原理,位 阀芯相对于阀体不同的工作位置数,几个重要概念,通 换向阀与液压系统油路相连的油口数,（2）换向阀的图形符号及含义,位通及图形符号,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。,手动换向阀,阀芯运动是借助于机械外力实现

7、的。特点是工作可靠。,（3）换向阀的操作控制方式,电磁换向阀,阀芯运动是借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相通，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。,如果将两个电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，电磁铁得电分别为左位和右位，不得电为中位。,组成：阀体、弹簧、弹簧座、阀心、线圈、衔铁、壳体、插头组件,动作原理 右端电磁铁通电吸合时，衔铁通过推杆将阀芯推到左端；,左端电磁铁通电吸合时，衔铁通过推杆将阀芯推到右端；,所示为三位四通液动换向阀，当K1通压力油，

8、K2回油时，P与A接通，B与T接通；当K2通压力油，K1回油时，P与B接通，A与T接通；当K1、K2都未通压力油时，P、T、A、B四个油口全堵死。,液动换向阀,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。,电液换向阀,动作原理 常态时先导阀和液动阀处在中位，控制油路和主油路皆不进油；,左端电磁铁通电时，先导阀处在左位，控制油流入主阀心左腔，操纵主阀心换向，主阀切换到左位工作； 油路：，,左端电磁铁断电，右端电磁铁通电时，实现主油路油口交换。 油路为：，,压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号

9、实现动作控制的阀类。,2.3.3 压力控制阀,按功能分：包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。,按工作原理分：直动式、先导式,按结构形式分 直动型溢流阀 先导型溢流阀,溢流阀 功用：控制系统油液压力的高低，实现稳压、调压或限压作用。对液压系统定压或进行安全保护。,1 溢流阀 Relief valve,直动式溢流阀 Spring loaded type relief valve,结构原理 直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。阀体上进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底

10、端面，当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢回油箱。,直动式溢流阀,工作原理 进油口P压力较低于时，锥阀心被弹簧压住而关闭；,进油口P压力高于弹簧压力时，锥阀心被推开，油液将被排入油箱；,拧动调整螺钉可以改变弹簧的变形量，从而改变溢流压力。,直动型溢流阀工作原理要点,1. 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。,2.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最大，称为阀的调定压力。,3.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

11、差，结构上也难以实现。,先导型溢流阀 Pilot operated relief valve,结构组成 它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。 图形符号,先导型溢流阀 组成：先导阀+主阀。先导阀就是一个小规格的直动型溢流阀，主阀的阀心是一个具有锥形端部，上面开有阻尼小孔的圆柱筒。,工作原理 油液从阻尼孔进入主阀的弹簧腔，并作用在先导阀锥阀心上；,进油口P压力高于弹簧压力时，先导阀心先被推开，油液直接排入油箱；,当压力不高时，主阀两端油压力相同，此时主阀关闭，先导阀也处于关闭

12、状态；,由于油液流经主阀小孔时，会产生压力损失而在主阀两端产生压力差，主阀心在压差的作用下被打开，油液直接排入油箱。,潘存云教授研制,先导型溢流阀工作原理要点,1.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。 2.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，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。 3.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

13、口常开无法调压。 4.先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。,溢流阀的功用,溢流阀旁接在泵的出口，用来保证系统压力恒定，称为定压阀。,溢流阀旁接在泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用，称为安全阀。,电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载。,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。 按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，一般简称为减压阀。,2 减压阀 Reducing valve,先导式减压阀,减压阀由压力先导阀和主阀组成。出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔，当出口压力大于减压阀的调定压力时，先导阀

14、开启，主阀芯上移，减压缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。 图形符号,先导型减压阀的工作原理 压力油p1 A口流入 减压口降低为p2 B口流出。,压力油 径向孔轴向小孔主阀心的两端 先导阀锥；,当p2 额定值p0时，先导阀关闭，主阀左、右腔压力相等，主阀心被弹簧压在最左端，开口x最大，压降最小，阀处于非工作状态。当出口压力升高到能打开先导阀锥时，先导阀弹簧腔的泄油便流入油箱，由于轴向孔为阻尼小孔。油液流动时会使主阀心两端产生压力差，由此推动主阀心右移，减压口开度x减小，压降增加，出口压力降低，直到等于先导阀调定的数字为止。,减压阀的特点与功用,与先导型溢流阀比较： 减压阀是出口压

15、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；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。 减压阀与溢流阀一样有遥控口。,减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上，如夹紧回路、润滑回路和控制回路。必须说明，减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。,功用：利用系统油液压力的变化来控制油路的通断。从而实现多个液压元件按一定的顺序动作。,按结构分有：直动型顺序阀、先导型顺序阀,按控制油来源分有：内控式、外控式顺序阀,3 顺序阀 sequence

16、valve,直动型顺序阀的工作原理 压力油从A口进入控制活塞的下方，使阀心受到向上的推力；,进油压力增高到大于弹簧压力时，阀心被顶起，A、B口连通，油液流经顺序阀；,拧动调整螺钉可以改变弹簧的变形量，从而改变顺序阀的工作压力。, 当进口油压力较低于时，阀心被弹簧压住，A、B口不通；,常用四种典型控制结构型式 内控外泄式 控制油来自内部进油口A，泄油从Y口排入油箱。,外控外泄式 控制油来自外部油口X，泄油从Y口排入油箱。,外控内泄式 控制油来自外部油口X，泄油排入出口B。,内控内泄式 控制油来自内部进油口A，泄油排入出口B。,内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油

17、路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。如图示阀作背压阀。,外控内泄顺序阀等同于二位二通阀，可作卸载阀，如双泵供油回路中阀是泵1的卸载阀。,外控外泄顺序阀可作液动开关和限速锁。如远控平衡阀可限制重物下降的速度。,顺序阀的功用,压力继电器是一种液电转换元件。当控制油压达到调定值时，便接通电器开关并产生相应的动作。常用于实现泵的加载或卸载、执行元件顺序动作、系统安全保护、元件动作联锁等功能。,4 压力继电器,组成： 压力 位移转换装置+微动开关,工作原理： 压力油从P口进入，作用在柱塞底部,压力达到弹簧的调定值时，便克服阻力推动柱塞上升，触动微动开关发出电信号。,改变螺钉位置可调节工作压力

18、。,压力继电器的功用,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。,是一种通过改变阀口过流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。常用有节流阀和调速阀两种。,2.3.4 流量控制阀,特点： 调节范围大； 流量与阀口前后形成的压力差呈线性关系，有较小的稳定流量 流量易受温度影响（因为流道有一定长度）。,节流阀的结构 在阀心的锥形部位开有2或4个三角槽； 弹簧用于顶紧阀心保持开口不变；,工作原理 压力油从A口进入，经节流口从B口流出； 调节手轮，可改变阀心的位置，从而调节进、出油口之间的流通面积。,1 节流阀,是一种由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。其中的节流阀用来调节通过的流量，定差阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差p2-p3为定值。,2 调速阀,反之亦然。,阀心左移,压差p2-p3保持不变。,因为压差p2-p3保持不变，调速阀通过的流量就能保持恒定。,温度升高，开口会增大，流量随之增大。,