第四章液压控制调节元件

1、第五章 液压控制调节元件 5.1 控制阀的分类 方向控制阀 （1）按用途分 压力控制阀 流量控制阀（2）按操作方式分：手动、机动、电动、液动、气动。 （3）安装方式分：管式、板式、叠加式、集成块式 5.2 方向控制阀 5.2.1 单向阀 （1）普通单向阀 功能：只容许油液一个方向流动，而不能反向流动。 结构 阀芯、阀体、弹簧 原理 特点： 1）只容许油液单向流动，反向密封性好； 2）弹簧软，开启压力为0.30.1MPa。进口出口a）c）图3-14 a）单向阀结构 c）符号b）直角式单向阀结构pp121pp2图5-1 普通单向阀单向阀工作原理.exe （2）液控单向阀 结构 普通单向阀+微型油缸

2、 工作原理 当控制口不通压力油时它的工作机理与普通单向阀相同；当控制口通压力油时，液体可以两方向自由流动。 应用 执行元件需要长时间的保压、锁紧的墙况下构成锁紧回路。 如：汽车起重机的液压自支腿。进油口A出油口B123控制油口Ka）b）图3-16 液控单向阀1-单向阀 2-卸荷阀 3-控制活塞图5-2 液控单向阀机构原理图液控单向阀.exe 5.2.2 换向阀(滑阀式换向阀） 作用:利用阀芯和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开，从而改变液体的流动方向，实现运动换向或速度换接。1pp2W图5-3 双向液压锁结构简图图5-4 起重机液压支腿双向液压锁回路液压锁回路.exe （1）滑阀式换

3、向阀的工作原理和职能符号 结构 圆柱形阀芯 （多段环形槽） 阀体 （开若干个沉割槽） 控制元 工作原理 通过阀芯在阀体内的移动改变个油口的通断状态而实现换向。图5-5 换向阀的主体结构结构图结构图换向阀工作原理.exe 职能符号 12二位二通二位三通二位四通三位四通三位五通图3-2 换向阀的位置数和通路符号图5-6 换向阀的换向原理图5-7 换向阀的位置数和通路数手动( )机动( )(行程)电磁交流直流()液动( )电磁液动(交流直流)弹簧( )图3-3 换向阀操纵方式符号图5-8 换向阀的操纵方式符号图 7-4 换向阀换向原理TAPBTPAB（b）PATB（a）TPBA （2）典型结构 手动

4、换向阀（a） 图 5-9 手动换向阀（三位四通） （a） 自动复位式OAT（c） PA B（b）钢球定位式PB（d） TP（b） A B手动换向阀.exe 机动换向阀 电磁换向阀 123a)b)进油口 （接工作腔）图3-5 a）二位二通常闭式行程换向阀 b）图形符号1滚轮； 2阀芯； 3弹簧图5-10 二位二通常闭式行程换向阀图 5-11 三位四通电磁换向阀 1-阀体 2-阀芯 3-定位套 4-对中弹簧 5-挡圈 6-推杆 7-环 8-线圈 9-衔铁 10-导套 11-插头组件1234PABT56789 1011PTAB二位二通机动换向阀.exe电磁换向阀结构.exe 液动换向阀 A1P2B3

5、PBA4图5-12 二位三通电磁换向阀图5-13 液动换向阀K1AK2PBOPOBA液动换向阀.exe 电液换向阀图5-14 电液换向阀结构简图 1、7-单向阀 2、6-节流阀 3、5-电磁铁 4-电磁阀阀芯 8-液动阀阀芯83421TB5PA76（b）APTBTPBPAT （3）换向阀的滑阀机能 换向阀在常态位 各油口的连通方式。 表3-1 常用滑阀机能代号名称结构简图符号H中间封闭中间开启ABO连接PAB连接PAO连接BO连接PO连接ABPOABPOPOBAOPABBAPOABPOABPO换向回路.exe 5.3 压力控制阀 作用；是用来控制液压系统的压力或用压力作为信号控制其它元件动作的

6、阀。 按功能和用途分：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器 5.3.1 溢流阀 主要作用： 在节流调速系统中起定压溢流的作用； 在系统中起安全阀的作用。图5-15 溢流阀在液压系统中的作用 （1）直动式溢流阀 结构 阀芯 （滑阀、锥阀、球阀） 阀体、调压弹簧 调压手柄 图5-16 直动式溢流阀.直动式溢流阀工作原理.exen结构图结构图 工作原理 阀芯上的两个力： 弹簧力： 液压力： 当 时，阀芯不动， p o不通； 当 时： 当 时，阀芯上移，p o相通，溢流阀开始溢流。阀芯上移x，平衡方程为： xpopA图5-17 直动式溢流阀原理图0kxFspAsFpAsFpA 0kxApkAkxpk0s

7、FpA)(0 xxkpA.直动式溢流阀工作原理1.exe A0是薄壁小孔的面积，为 ，当溢流量有变化时，也就是阀处于不同工作位置时，x是不同的，溢流压力有变化。然而，x相对于x0是很小的，可认为溢流压力p基本保持不变。 说明： a、直动式溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端的液压力相平衡来控制溢流压力的； b、不同溢流量时，阀口大小有变化，即压力有变化，调压不稳。 主要用于：低压，溢流量不大的溢流阀或安全阀。)(0 xxAkppACqd20 xd （2）先导式溢流阀 结构 314215141312111098765图5-18 先导式溢流阀结构图结构图结构图 主阀+先导阀 工作原理 当p较低时

8、， 导阀关闭，主阀上端的压力p1与下端的压力p相等，主阀在软弹簧力的作用下压向下端，p o 不通。 当 时，先导阀打开，压力油通过阀口，压力为： pk0图5-19 先导式溢流阀的工作原理图.先导式减压阀工作原理1.exe1sRFpA 1pp1sRFpA )(010011xxkApsR)(010011xxAkpRs 此时，主阀上端的压力p1p，当 时，主阀上移，p 0 相通，实现溢流。此时，阀芯的的受力平衡方程式为： 由于先导阀的流量时主阀流量的1%，先导阀弹簧的x01变量很小，p1决定于x00，p1定值。 远程控制口 在此口接一个先导阀，此阀可以远离主阀，当此阀的调节压力低于主阀中先导阀的调节

9、压力时，可以通过它调节主阀的溢流压力，即实现远程调压，另接的先导阀为远程调压阀。 sFApp)(1)(011xxkApFAppAsAxxkpp)(01p0.远程调压阀工作原理.exe二级调压回路2.exe两级调压回路.exe （3）溢流阀的主要性能 压力流量特性q=f(p) 024kxdpk)(4)(020 xxdkxxAkpkdpxk420)(44202kppkdxkdpx2)(4222123320pppkdCpxdCpACqkddd 调压偏差： 开启压力比：qppTpkqT0图5-20 溢流阀的流量-压力特性曲线0pq12图5-21 溢流阀的启闭特性kTpp Tkpp 压力损失 当调压弹簧

10、全部放松，阀通过额定流量时，进油腔压力与回油腔压力的差值为阀的压力损失。 卸荷压力 当先导阀式溢流阀的远程控制口直接回油箱，当阀通过额定流量时，阀的进口压力与回油腔压力的差值为卸荷压力 （4）职能符号 （5）溢流阀的应用和调压回路 作溢流阀用 作安全阀用 远程调压回路图5-22图5-23图5-24 多级调压回路图5-25 多级调压回路 5.3.2 减压阀 作用；起减压作用，使局部油路得到一个降低的稳定的压力油。 减压阀图5-26 （1）结构和工作原理 结构211312151011986753144L121212图5-27 减压阀的结构图减压阀结构图减压阀结构图12.减压阀结构.exe 先导式：

11、先导阀+主阀 工作原理 利用油液经过缝隙产生压降的原理，使出口压力低于进口压力并保持恒定。 a、减压作用 当 时，导阀关闭， 主阀在软弹簧的作用下处于最下端，h全开。 当 时，导阀打开，压力油经过锥阀回油箱，使p12p3ph图5-28 减压阀工作原理图13scFAp32pp 13sFAp32pp .先导式减压阀工作原理1.exe 当 时，主阀上移，h减小，p2下降，主阀上的液压力与弹簧力在新的位置上平衡。 力的平衡方程式为： 由于 由于 sFApp)(32sFApAp32Axxkpps)(032)(013ccscxxkApccxx 0013ccsxAkp xx 0032xAkpps b、稳压作

12、用 瞬时， ， 增加，阀芯上移，h减小， 阀芯在外力作用下在新的位置上平衡， 保持稳定。 当 ， ，阀芯下移， ， ，使 ，阀芯在新的位置平衡， 保持稳定。 职能符号 2p32pp 2p2p1p2ph32pp2p2p （2）减压回路 松开夹紧图5-29 一级减压回路图5-30 二级舰压回路.减压回路.exe 5.3.3 顺序阀 是以压力作为信号，在一定的控制压力作用下能自动接通或断开某一油路的压力阀。 （1）结构和工作原理 结构124612531212图5-31 顺序阀的结构.顺序阀原理.exe 结构、工作原理、职能符号和溢流阀基本相同。 差别 a、出油口与其它油路相接； b、泄油口单独接油箱

13、。 （2）顺序阀的应用 使两个或两个以上的执行元件按预定的顺序动作。图5-32 定位夹紧顺序动作回路至主油路定位缸A定位缸B退回定位夹紧 .顺序阀控制的顺序动作回路.exe 作卸荷阀构成卸荷回路 用顺序阀组成平衡回路5.3.4 压力继电器 是将液压系统中的压力信号转化为电信号的转换装置。ac12b低压泵高压泵图5-33 卸荷回路图5-34 平衡回路.平衡回路.exe.双泵供油液压回路.exe 作用；根据系统中的压力变化，通过压力继电器的微动开关，自动接通或断开有关电路，以实现顺序动作或安全保护。 （1)结构和工作原理 结构 压力阀+微动开关 原理 职能符号 图5-33 压力继电器结构原理图.压

14、力继电器工作原理.exe （2）压力继电器的应用图5-34 压力继电器的应用22DT41DT135.压力继电器回路.exe 5.4 流量控制阀 定义：控制进入或流出执行元件的流量，从而控制执行元件速度的阀。 5.4.1 调速原理 液压缸的运动速度： 液压马达的转速: 改变输入执行元件的流量的两种方法： a、定量泵：用节流元件调节输入执行元件的流量。 b、变量泵：调节泵的排量，调节输出流量。 AQv MqQn 图5-35 QQQp1Qppp1pA1p22AvF1QQppp1pA1QFp22Av 5.4.2 通过小孔的流量 （1）细长孔： （2）薄壁小孔： 统一分析式： 对于细长孔：m=1，薄壁小

15、孔：m=0.5,厚壁孔:m=1-0.5。 （3）流量稳定性分析 的影响 pAKplAdpldQ3212824ldK322212pAKpACQd2dCK mpAKQp.,;,QpQp 结论：细长孔受 的影响大；薄壁小孔受 的影响小。 温度的影响 细长孔： 薄壁小孔：流量不受温度的影响。 杂质的影响 杂质越多，对流量的影响越大，甚至堵塞阀口，水利半径越大，越不易堵塞。 结论：为了减少压差和温度对通过节流阀流量的影响，最好选择薄壁小孔为节流口。 节流阀的最小稳定流量 节流阀在最小开口量和一定压差的作用下能够长时期保持 其调节的流量恒定。ppq细长孔薄壁小孔qQT, 5.4.3 节流口形式 图5-36

16、 节流口的形式 （1）针阀式节流口；（2）偏心式节流口（3）轴向三角槽式节流口；（4）周向缝隙式，（5）轴向缝隙式21A向放大a)图3-47 节流口的形式a)针形节流口 b)偏心节流口 c)轴向三角槽式节流口d)周向缝隙式节流口 e)轴向缝隙式节流口b)c)d)e)21212121 5.4.4 普通节流阀 （1）结构 阀芯+阀体+调节手柄 （2）职能符号432151212图3-46 普通节流阀1-阀芯 2-阀体 3-调节手把 4-顶杆 5-弹簧图5-37 普通节流阀节流阀工作原理.exe节流阀结构.exe进油路节流调速回路.exeQpppF工件1QQ1pA1刨刀p22AvFp1QpppQQ12

17、p工件A1Av2刨刀 5.4.5 调速阀 说明，通过普通节流阀的流量是压差的函数，在负载变化的液压系统，使用这种节流阀不可能使通过阀的流量保持恒定，这时，如果要获得基本上稳定的流量，必须使用调速阀。 （1）结构 定差减压阀+节流阀 mpAKQ图5-38 调速阀工作原理图调速阀工作原理.exe （2）工作原理 p1是由液压泵提供的，由溢流阀调定，基本恒定。 p3是由负载决定的， 如何使 在节流阀开口A不变的情况下为恒定值？ 处在平衡位置上的平衡方程式为： Fs3p AgcAp22p AdAFp332pp sgcdFApApAp322dcgAAA)()(032xxkFAppssggsAxxkpp)

18、(032图5-39 减压阀芯受力简图 当 ，使 ，阀芯下移，阀的开口增大，使 基本不变，q稳定。 当 ，使 ，阀芯上移，阀的开口减小，使 ， 恒定。 由于某种原因，当 ，瞬间 ，阀芯上移，阀的开口变小，使 ， 恒定。 总之，无论调速阀出口压力还是进口压力变化，由于定差减压阀能自动调节液阻，节流阀前后的压差总能保持不变 （3）特性比较 要使调速阀正常工作，必须使 3pgAp32p32pp 3pgAp32p32pp 1p2p2p32pp qp0节流阀调速阀minpp MPap5 . 04 . 0min5-40 特性比较n5-1 画出下列各种名称的方向阀的图形符号：n（1）二位四通电磁换向阀；n（2

19、）二位二通行程换向阀（常开）；n（3）三位四通P型机能的电磁换向阀；n（4）二位五通手动换向阀；n（5）二位三通液动换向阀；n（6）液控单向阀；n（7）三位四通M型机能的电液换向阀；n5-2 电液换向阀中的电磁先导阀为什么采用Y型中位机能？能否用O型、P型或其它型机能？n5-3 在液压系统中，当工作部件停止运动后，使泵卸荷有什么好处？你能提出哪些卸荷方法？n5-4 试分析图示中液控单向阀的作用。n5-5 图为采用行程换向阀A、B以及带定位机构的液动换向阀组成的连续往复运动回路，试说明其工作原理。题7-4GBA题7-5二位二通机动换向阀.exe液动换向阀.exe手动换向阀.exen5-6 试说明

20、图所示回路中液压缸往复移动的工作原理。为什么无论是进还是退，只要负载G一过中线，液压缸就会出现断续停顿的现象？为什么换向阀一到中位，液压缸便左右推不动？题7-6Gn5-7 直动式溢流阀的阻尼孔起什么作用？如果它被堵塞将会出现什么现象？如果弹簧腔不和回油腔相接，会出现什么现象？n5-8 用先导式溢流阀调节液压泵的压力，但不论如何调节手轮，压力表显示的泵压力都很低。把阀拆下检查，看到各零件都完好无损，试分析液压泵压力低的原因。如果压力表显示的泵压力都很高，试分析液压泵压力高的原因。 5-9 如图所示，先导式溢流阀远程控制口和二位二通电磁阀之间的管路上接一压力表，试确定在下列不同工况时，压力表所指示

21、的压力。 （1）二位二通电磁阀断电，溢流阀无溢流； （2）二位二通电磁阀断电，溢流阀有溢流； （3）二位二通电磁阀通电。至系统1DT3MPa题7-9题7-10 5-10 试确定图示回路（各阀的调定压力在阀的一侧）在下列情况下，液压泵的最高出口压力。（1）全部电磁阀断电；（2）电磁铁2DT通电；（3）电磁铁2DT断电，1DT通电。1DT2DT2MPa3MPa0.5MPa 5-11 图示两个系统中，各溢流阀的调整压力分别是批pA=4Mpa，pB=3Mpa，pc=2Mpa，如果系统的外负载趋于无穷大，泵的工作压力各为多少？对图a系统，请说明溢流量是如何分配的？至系统ABC至系统ACB5-15 图示回路中，py=5Mpa，pJ=2.5Mpa，试分析下列各种情况，并说明减压阀阀口处于什么状态？1)当泵压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A、C点的压力多少？2）当泵压力由于工作缸快进，压力降到时（工件原先处于夹紧状态）A、C点的压力为多少？3）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，A、B、C三点的压力各为多少？ P至工作缸夹紧缸CBAPJY5-16 图示回路中，pY=5Mpa，pJ=1.5Mpa，活塞运动时负载压力为1Mpa，其损失不计，试求： （1）活塞在运动期间和碰到死档铁后A、B处压力； （2）如果减压阀的外泄油口堵死，活塞碰到