液壓與氣壓傳動課件 (5)

1、液壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動 Hydraulic fluid power & pneumatic fluid power 任課教師：任課教師： 機(jī)械系 陳東 tel：E-mail: E-mail: 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院本次課教學(xué)內(nèi)容：第5章 液壓與氣壓傳動控制調(diào)節(jié)元件5.1 概述概述5.2 方向控制閥方向控制閥5.3 壓力控制閥壓力控制閥5.4 流量控制閥流量控制閥5.5 插裝閥插裝閥5.6 電液數(shù)字控制閥電液數(shù)字控制閥5.7 電液比例控制閥電液比例控制閥5.8 液壓閥的連接與安裝方式液壓閥的連接與安裝方式武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院1.控制閥的分類 (1) 按用

2、途分類 按閥的用途可分為： （a）方向控制閥（如單向閥、換向閥）； （b）壓力控制閥（如溢流閥、減壓閥、順序閥）； （c）流量控制閥（如節(jié)流閥、調(diào)速閥）。 這三類閥還可根據(jù)需要組合成組合閥，如單向順序閥、單向節(jié)流閥、電磁溢流閥等，這樣使得其結(jié)構(gòu)緊湊，連接簡單，并提高了效率。(短片)5.1 概述概述武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (2) 按控制方式分類n按閥的控制方式可分為：n （a）開關(guān)或定值控制閥這種閥借助于手輪、手柄、凸輪、電磁鐵、壓縮氣體、壓力液體等來控制流體的通路，定值地控制流體的流動方向、壓力和流量，它們統(tǒng)稱為開關(guān)閥，多用于普通液壓與氣壓傳動系統(tǒng)；武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院按控制方式分類n（b）

3、比例控制閥這種閥用與輸入輸出成比例的電信號來控制流體的通路，使其實(shí)現(xiàn)按一定的規(guī)律成比例地控制系統(tǒng)中流體的流動方向、壓力和流量，它多用于開環(huán)程序控制系統(tǒng)；n（c）伺服控制閥這種閥能將微小的電氣信號轉(zhuǎn)換成大的功率輸出，以控制系統(tǒng)中流體的流動方向、壓力和流量，它多用于高精度、快速響應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)；n（d）電液數(shù)字控制閥這種閥是用數(shù)字信息直接控制的閥，它用以控制系統(tǒng)中流體的流動方向、壓力和流量。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (3) 按結(jié)構(gòu)形式分類 按閥的結(jié)構(gòu)形式可分為： （a）滑閥； （d）轉(zhuǎn)閥； （b）錐閥； （e）噴嘴擋板閥； （c）球閥； （f）射流管閥。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (4) 按安裝連接

4、形式分類n按閥的安裝連接可分為：n （a）螺紋式（管式）安裝連接這種連接方式的閥的連接口用螺紋管接頭與管道及其它元件連接，它適用于簡單系統(tǒng)。n （b）板式安裝連接這種連接方式使閥的各連接口均布置在同一安裝面上，并用螺釘固定在與閥有對應(yīng)連接口的連接板上，再用管接頭和管道與其它元件連接。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 按安裝連接形式分類n （c）集成塊式連接這種連接方式把幾個閥用螺釘固定在一個集成塊的不同側(cè)面上，在集成塊上打孔，來溝通各閥的孔道組成回路，由于拆卸閥時不用拆卸與它們相連的其它元件，因此這種安裝連接方式應(yīng)用較廣。n （d）疊加式安裝連接這種連接方式閥的上下面為連接結(jié)合面，各連接口分別在這兩個面

5、上，同規(guī)格閥的連接口連接尺寸相同，每個閥除其自身功能外，還起通道作用，閥相互疊裝構(gòu)成回路，不用管道連接，因此結(jié)構(gòu)緊湊，沿程損失很小。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院按安裝連接形式分類n（e）法蘭式安裝連接這種連接方式的閥和螺紋式連接相似，只是用法蘭代替螺紋管接頭。通常用于通徑32 mm以上的大流量系統(tǒng)，它的強(qiáng)度高，連接可靠。n（f）插裝式安裝連接 這種連接方式的閥沒有單獨(dú)的閥體，由閥心、閥套等組成的單元體插裝在插裝塊的預(yù)制孔中，用連接螺紋或蓋板固定，并通過插裝塊內(nèi)通道把各插裝式閥連通組成回路，插裝塊起到閥體和管路的作用，它是適應(yīng)系統(tǒng)集成化而發(fā)展起來的一種新型安裝連接方式。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院2.控制閥

6、的性能參數(shù) 閥的性能參數(shù)是對閥進(jìn)行評價和選用的依據(jù)。它反映了閥的規(guī)格大小和工作特性。在我國液壓與氣壓傳動技術(shù)的發(fā)展過程中，開發(fā)了若干個不同壓力等級和不同連接方式的閥系列。它們不但性能各有差異，而且參數(shù)的表達(dá)方式也不相同。 閥的規(guī)格大小用通徑Dg（單位mm）表示。 Dg是閥連接口的名義尺寸，它和連接口的實(shí)際尺寸不一定相等，因后者還受流體流速等參數(shù)的影響。如通徑同為10 mm，某電磁換向閥連接口的實(shí)際直徑為11.2 mm，而直角單向閥卻是14.7 mm。有些系列閥的規(guī)格用額定流量來表示；也有的既用通徑，又給出所對應(yīng)的流量。但即使是在同一壓力級別，對于不同的閥，同一通徑所對應(yīng)的流量也不一定相同。 武

7、漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 閥主要有兩個參數(shù)，即額定壓力和額定流量。還有一些與具體閥有關(guān)的量，如通過額定流量時的額定壓力損失、最小穩(wěn)定流量、開啟壓力等等。只要工作壓力和流量不超過額定值，閥即可正常工作。目前對不同的閥也給出一些不同的數(shù)據(jù)，如最大工作壓力、開啟壓力、允許背壓、最大流量等。同時給出若干條特性曲線，如壓力流量曲線、壓力損失流量曲線、進(jìn)口壓力出口壓力曲線等，供使用者確定不同狀態(tài)下的參數(shù)數(shù)據(jù)。這既便于使用，又比較確切地反映了閥的性能。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院5-2 方向控制閥方向控制閥武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院1.單向閥n(1) 單向閥的分類(短片)n 單向閥是控制流體只能向一個方向流動、反向截止或

8、有控制的反向流動。單向閥按其功能分為普通單向閥、液控單向閥、梭閥、雙壓閥和其它閥等。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院普通單向閥簡稱為單向閥，它是控制流體只能正向流動，不允許反向流動的閥，因此又可稱為逆止閥或止回閥。按進(jìn)出流體流動方向的不同，可分為直通式和直角式兩種結(jié)構(gòu)。圖5.1是單向閥的結(jié)構(gòu)圖和圖形符號。(2) 普通單向閥武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 它主要由閥心、閥體和彈簧等組成。流體從P1流入時，克服彈簧力推動閥心，使通道接通，流體從P2流出；當(dāng)流體從反向流入時，流體的壓力和彈簧力將閥心壓緊在閥座上，流體不能通過。圖5.1a是管式連接的直通式液壓單向閥，它只有螺紋連接形式，圖5.1b是板式連接的液壓單向閥

9、，圖5.1c是單向閥的圖形符號。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院n在單向閥中，通流的阻力應(yīng)盡可能小，而反向應(yīng)有良好的密封性。此外，單向閥的動作應(yīng)靈敏，工作時不應(yīng)有撞擊和噪聲。n 單向閥中的彈簧僅用于使閥心在閥座上就位，因此彈簧的剛度一般都選得較小，使閥的開啟壓力小，一般僅有0.030.05 MPa。若當(dāng)作背壓閥用時，可換上剛度較大的彈簧，其壓力可達(dá)0.20.6 MPa。沒有彈簧的單向閥在裝配時必須是垂直安置，閥心通過本身的重量停止在閥座上。n 單向閥的主要性能是正向最小開啟力、正向流動時的壓力損失和反向泄漏量。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (3) 液控單向閥n液控單向閥是一種通入控制壓力油后即允許流體雙向流

10、動的單向閥。它由單向閥和液控裝置兩部分組成，圖5.2a是液控單向閥的結(jié)構(gòu)圖，圖5.2b是圖形符號。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院當(dāng)控制口K處不通入壓力油（簡稱控制油）時，它的工作機(jī)能和普通單向閥一樣，流體只能從通口P1（正向）流向通口P2，反向截止。當(dāng)控制口K處有壓力油通入時，活塞1右側(cè)的a腔通泄油口（圖中末畫出），活塞右移，推動頂桿2頂開閥心3離開閥座，使通口P1和通口P2接通，這時流體便可在兩個方向自由流通。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 流體反向流動時，P2口壓力相當(dāng)于系統(tǒng)工作壓力，通常很高；而P1口的壓力也可能很高，這樣都要求控制油的壓力很大才能頂開閥心，因而影響了液控單向閥的工作可靠性。解決的辦法是

11、：對于P1口壓力較高造成控制活塞背壓較大的情況，可減小P1腔控制活塞的受壓面積，并采用外泄口回油以降低背壓，以便降低開啟閥心的阻力，達(dá)到控制目的。這種結(jié)構(gòu)的閥被稱為外泄式液控單向閥。而對于P2腔壓力很高的情況，可采用先導(dǎo)閥預(yù)先卸壓。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院液控單向閥的主要性能n液控單向閥的主要性能與單向閥差不多。當(dāng)p10時，它反向開啟的最小控制壓力，一般為（0.40.5）p2。液控單向閥具有良好的密封性能，其泄漏量可為零，因此這種閥也被稱為液壓鎖。n 液控單向閥通常用于保壓、鎖緊和平衡等回路，用于對液壓缸進(jìn)行鎖閉、保壓，也用于防止立式液壓缸停止時的自動下滑。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (4) 梭

12、閥、雙壓閥和快速排氣閥n（ a ）梭閥 梭閥相當(dāng)于兩個單向閥的組合，其作用相當(dāng)于“或門”。其工作原理如圖5.3所示。它有兩個進(jìn)口P1和P2，一個出口A。P1和P2口都可與A口相通，但P1和P2不相通。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院無論是P1有信號，見圖5.3a，還是P2有信號，見圖5.3b，A口都有輸出；在P1和P2都有信號輸入，并且兩側(cè)壓力相等時，閥心可以停在左邊或右邊，這主要取決于壓力輸入的先后次序，先入者通路開放；若兩邊壓力不等時，壓力高的通路開放，A口有輸出。梭閥常用于氣壓回路上，將控制信號有次序地輸入給控制執(zhí)行元件。圖5.3c為該閥的圖形符號，圖5.3d是其結(jié)構(gòu)圖。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院

13、（b）雙壓閥 雙壓閥也相當(dāng)于兩個單向閥的組合結(jié)構(gòu)，其作用相當(dāng)于“與門”。圖5.4為其工作原理圖。它有兩個輸入口P1和P2，一個輸出口A。當(dāng)P1口或P2口單獨(dú)有輸入時閥心被推向右端或左端，見圖5.4a，輸出口A無輸出。只有當(dāng)P1與P2同時有輸入時，A口才有輸出，見圖5.4b。當(dāng)P1和P2壓力不等時，則壓力低的通過A輸出。圖5.4c為該閥的圖形符號。 雙壓閥常用于氣壓回路中，當(dāng)“與門”使用。圖5.4d為氣壓雙壓閥的結(jié)構(gòu)圖。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （c）快速排氣閥 快速排氣閥通常用于氣壓回路中，圖5.5為快速排氣閥工作原理圖。 圖5.5a是由進(jìn)氣口P進(jìn)壓縮空氣，將密封活塞向上推，開啟閥口，同時關(guān)閉排

14、氣口O，使進(jìn)氣口P和工作口A相通；圖5.5b是進(jìn)氣口P不進(jìn)壓縮空氣，在A口和P口的壓差作用下，密封活塞快速下降，關(guān)閉閥口P，使A口通過O口快速排氣。圖5.5c為快速排氣閥圖形符號。圖5.5d為快速排氣閥的一種結(jié)構(gòu)形式。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (1) 換向閥的分類 換向閥是借助于閥心與閥體之間的相對位置，使閥體相連的各通路之間實(shí)現(xiàn)接通或斷開來改變流體流動方向的閥。 換向閥按其結(jié)構(gòu)可分為座閥式換向閥（錐閥式、球閥式等）、滑閥式換向閥和轉(zhuǎn)閥式換向閥三種。座閥式泄漏少，滑閥式由于在閥心和閥體之間有配合間隙，泄漏是不可避免的，轉(zhuǎn)閥式與滑閥式類似，僅是閥心和閥體之間的動作是移動還是旋轉(zhuǎn)的區(qū)別。(短片)2

15、.換向閥武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (2) 滑閥式換向閥 （a）換向閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 滑閥式換向閥是借助于滑閥閥心在閥體內(nèi)的軸向位置變化，使與閥體相連的各通路實(shí)現(xiàn)接通或斷開來改變流體流動方向的閥?；y有許多優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、壓力均衡、操縱力小和控制功能強(qiáng)等。 滑閥式換向閥的主體結(jié)構(gòu)主要是閥心和閥體，閥體是有多級沉割槽的圓柱孔，閥心是一個具有多段環(huán)形槽的圓柱體。 按閥心移動后可以停留的工作位置不同可分為：二位閥、三位閥和多位閥等。 按滑閥通道數(shù)的不同可分為：二通閥、三通閥、四通閥、五通閥和多路閥等。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 換向閥的名稱按其工作位置和通道數(shù)稱為幾位幾通換向閥。不同的位數(shù)和通道數(shù)是由閥

16、體上的沉割槽和閥心上臺肩的不同組合形成的。將五通閥的兩個回油口和溝通成一個回油口O，即成四通閥。 按閥心換位控制方式的不同可分為：手動、機(jī)動、電動、氣動、液動和電液動等類型。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院滑閥式換向閥的圖形符號的意義n滑閥式換向閥的圖形符號的意義是：方框表示閥的工作位置，二框即二位，三框即三位；方框內(nèi)的箭頭、表示通道處于接通狀態(tài)，但不一定表示流通的實(shí)際方向；方框內(nèi)堵塞符號“”或“”表示該通路不通；n一個方框外部的接口數(shù)有幾個，就表示有幾通；n一般來說閥與系統(tǒng)提供流體通道連接的進(jìn)口用字母P表示，閥與流體相連接的出口用O或T表示，連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口用A、B等表示；換向閥通常有兩個或兩個以

17、上的工作位置，其中一個為常態(tài)，即閥心未受到操縱時所處的位置，通常三位閥的常態(tài)位是中位，二位閥的常態(tài)位是靠近彈簧的那個方框。繪制系統(tǒng)圖時，通道一般應(yīng)連接在常態(tài)位上。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （b）滑閥的中位機(jī)能 三位滑閥在中位時各通道的連接狀態(tài)稱為滑閥的中位機(jī)能。不同的滑閥中位機(jī)能可滿足系統(tǒng)的不同要求。不同機(jī)能的閥，其閥體通用，僅閥心臺肩結(jié)構(gòu)、尺寸及內(nèi)部通孔情況有區(qū)別。 在分析和選擇閥的中位機(jī)能時，通常考慮以下幾點(diǎn)： 系統(tǒng)保壓 P口關(guān)閉，系統(tǒng)保持壓力，泵可以用于多缸系統(tǒng)，如J、O、U、Y型。當(dāng)P口與O口連接不太暢通時，系統(tǒng)能保持一定的壓力供控制部分使用，如X型。 系統(tǒng)卸荷 P口與O口連通時，系統(tǒng)卸

18、荷，如可選H、K、M型。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 執(zhí)行機(jī)構(gòu)換向精度與平穩(wěn)性 當(dāng)通往執(zhí)行機(jī)構(gòu)的A、B口都堵塞時（如M、O型），換向過程中易產(chǎn)生沖擊，使換向不平穩(wěn)，但換向精度高；反之，A、B兩口都與O口相通時（如Y型），換向過程中工作部件不易制動，換向精度低，但換向沖擊小、平穩(wěn)。 啟動平穩(wěn)性 閥在中位時，液壓缸某腔通油箱（A、B或其一與O口通），則啟動時該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動不太平穩(wěn)，（如J、Y型等）。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)“浮動”和任意位置停止 閥在中位時，對非差動缸使A、B兩口互通（如U型）或A，B兩口通P口（如P型），或A、B口都與O口相通，這樣臥式缸呈“浮動”狀態(tài)，可利用其它機(jī)構(gòu)調(diào)整其位置。當(dāng)

19、閥在中位時，A、B、P三口之一堵死，或A、B口都與O口相通，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)可在任意位置上停止。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （c）換向閥的主要性能 換向閥的主要性能包括以下幾項： 工作可靠工作可靠是指換向閥能否可靠地?fù)Q向和可靠地復(fù)位。這一方面取決于換向閥的設(shè)計和制造，另一方面還和換向閥的使用有關(guān)。液動力和卡緊力的大小對工作可靠性影響很大，而這兩個力與通過閥的流量和壓力有關(guān)，所以一定要使換向閥在換向界內(nèi)工作。 壓力損失由于閥工作時的開口較小，故流體流過閥口時會產(chǎn)生較大的壓力損失。恰當(dāng)?shù)剡x擇閥的通流量，以使其壓力損失在允許的范圍內(nèi)。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 內(nèi)泄量當(dāng)換向閥在各個不同的工作位置時，在規(guī)定的工

20、作壓力下，從高壓腔漏到低壓腔的泄漏量稱為內(nèi)泄量。過大的內(nèi)泄漏量不僅會降低系統(tǒng)的效率，還會影響執(zhí)行元件的正常工作。 換向時間與復(fù)位時間換向時間是指從收到信號到閥心換向終止的時間；復(fù)位時間指從信號消失到閥心復(fù)位終止的時間。減少這些時間都會提高系統(tǒng)的效率，但將引起壓力沖擊。 使用壽命使用壽命是指換向閥用到某一零件損壞、不能進(jìn)行正常的換向或復(fù)位動作。通常用換向次數(shù)來衡量換向閥的壽命。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （d）操作方式 1）手動換向閥 用手操縱杠桿推動滑閥閥心相對閥體移動，改變工作位置，從而改變通道的通斷。這類閥統(tǒng)稱為手動換向閥。按換向定位方式的不同，手動換向閥有鋼球定位式和彈簧復(fù)位式兩種。當(dāng)操縱

21、手柄的外力取消后，前者因鋼球卡在定位溝槽中，可保持閥心處于換向位置；后者則在彈簧力作用下使閥心自動回復(fù)到初始位置。手動換向閥的結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，有的還可人為地控制閥口的大小，從而控制執(zhí)行元件的速度。但由于需要人力操縱，故只適用于間歇動作且要求人工控制的小流量場合。使用中須注意的是：定位裝置或彈簧腔的泄漏油需單獨(dú)用油管接入油箱，否則泄漏油積聚會產(chǎn)生阻力，以至于不能換向，甚至造成事故。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 圖5.6所示為液壓系統(tǒng)常用的彈簧自動復(fù)位式三位四通手動換向閥結(jié)構(gòu)圖和圖形符號。圖5.7所示為氣壓系統(tǒng)常用的推拉式手動換向閥的結(jié)構(gòu)圖和圖形符號。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 在手動換向閥中有一種

22、多路換向閥，多路換向閥是一種集中布置的組合式手動換向閥，常用于工程機(jī)械等要求集中操縱多個執(zhí)行元件的設(shè)備中。多路閥的組合方式有并聯(lián)式、串聯(lián)式和順序單動式三種，如圖5.8所示。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 當(dāng)多路閥如圖5.8a并聯(lián)組合時，液壓泵可以同時對三個或單獨(dú)對其中一個執(zhí)行元件供油。在對三個執(zhí)行元件同時供油的情況下，由于負(fù)載不同，三者將先后動作。當(dāng)多路閥如圖5.8b串聯(lián)式組合時，液壓泵依次向各執(zhí)行元件供油，第一個閥的回油口與第二個閥的壓力油口相連。各執(zhí)行元件可單獨(dú)動作，也可同時動作。在三個執(zhí)行元件同時動作的情況下，三個負(fù)載壓力之和不應(yīng)超過泵壓。當(dāng)多路閥如圖5.8c順序單動式組合時，液壓泵按順序向各

23、執(zhí)行元件供油。操作前面一個閥時，就切斷了后面閥的油路，從而可以防止各執(zhí)行元件之間的動作干擾。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 2）機(jī)動換向閥 機(jī)動換向閥又稱行程閥。圖5.9所示為二位二通機(jī)動換向閥的結(jié)構(gòu)圖和圖形符號。這種閥必須安裝在執(zhí)行元件附近，在執(zhí)行元件驅(qū)動工作部件的行程中，裝在工作部件一側(cè)的擋塊或凸塊移動到預(yù)定位置時就壓下閥心2，使閥換位。 機(jī)動換向閥通常是彈簧復(fù)位式的二位閥。它的結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，換向位置精度高，改變擋塊的迎角或凸輪外形，可使閥心獲得合適的換向速度，減小換向沖擊。但這種閥不能安裝在液壓能源上，因而連接管路較長，使整個液壓裝置不緊湊。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 3）電磁換向閥 電磁

24、換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥心來改變閥的工作位置。由于它可借助于按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、壓力繼電器等發(fā)出的信號進(jìn)行控制，易于實(shí)現(xiàn)自動化，所以液壓與氣壓系統(tǒng)常用這類閥。在二位電磁換向閥的一端有一個電磁鐵，另一端有一個復(fù)位彈簧；在三位電磁換向閥的兩端各有一個電磁鐵和一個對中彈簧。圖5.10所示為二位三通電磁換向閥的結(jié)構(gòu)圖及圖形符號；圖5.11所示為三位四通O型中位機(jī)能電磁換向閥的結(jié)構(gòu)圖及圖形符號。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 在圖5.11中，當(dāng)兩邊的電磁鐵都不通電時，閥心2在兩邊的對中彈簧4作用下處于中位，A、B、P口和O口不通；當(dāng)右邊電磁鐵通電時，推桿6將閥心推向左端，P口與A口通，B口與O口通；當(dāng)左邊

25、電磁鐵通電時，推桿將閥心推向右端，P口與B口通，A口與O口通。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 二位電磁閥一般由單電磁鐵控制。但無復(fù)位彈簧而設(shè)有定位機(jī)構(gòu)的雙電磁鐵二位閥，由于電磁鐵斷電后仍能保留通電時的狀態(tài)，從而減少了電磁鐵的通電時間，延長了電磁鐵的壽命，節(jié)約了能源；此外，當(dāng)電源因故中斷時，電磁閥的工作狀態(tài)仍能保留下來，可以避免系統(tǒng)失靈或出現(xiàn)事故，這種“記憶”功能對于一些連續(xù)作業(yè)的自動化機(jī)械和自動線來說，往往是十分需要的。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 電磁鐵按所接電源的不同，分交流和直流兩種基本類型。交流電磁閥使用方便，啟動力大，但換向時間短（約0.03 0.15 s），換向沖擊大，噪聲大，換向頻率低，而且

26、當(dāng)閥心被卡住或由于電壓低等原因吸合不上時，線圈易燒壞。直流電磁閥需直流電源或整流裝置，但換向時間長（約0.1 0.3 s），換向沖擊小，換向頻率允許較高，而且有恒電流特性，當(dāng)電磁鐵吸合不上時，線圈不會燒壞，故工作可靠性高。還有一種整型（本機(jī)整流型）電磁鐵，其上附有二極管整流線路和沖擊電壓吸收裝置，能把接入的交流電整流后自用，因而兼具了前述兩者的優(yōu)點(diǎn)。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 電磁換向閥的使用壽命在很大的程度上取決于電磁鐵的壽命。干式電磁鐵的使用壽命較短，濕式電磁鐵的使用壽命較長；直流電磁鐵比交流電磁鐵的壽命長。此外，影響電磁閥使用壽命的另外因素是復(fù)位彈簧的疲勞斷裂，而電磁閥本體對其使用壽命的影

27、響則主要是閥體孔和閥心兩配合面的磨損。 應(yīng)該指出，由于電磁鐵的吸力有限，因此電磁換向閥只適用于流量不太大的場合。當(dāng)流量較大時，應(yīng)該采用液動或電液控制。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 4）液動換向閥 液動換向閥是利用控制油路的壓力油來改變閥心位置的換向閥。圖5.12所示為三位四通液動換向閥的結(jié)構(gòu)圖及圖形符號。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 在圖5.12中，閥心兩端分別接通控制口K1和K2，當(dāng)控制壓力油從控制口K1進(jìn)入時，推動閥心右移，P口與A口通，B口與O口通；當(dāng)控制壓力油從控制口K2進(jìn)入時，則推動閥心左移，P口與B口通，A口與O口通；當(dāng)兩控制口都不通壓力油時，閥心在對中彈簧的作用下處于中位。 液動換向閥對閥心

28、的操縱推力很大，因此適用于壓力高、流量大、閥心移動行程長的場合。這種閥通過一些簡單的裝置可使閥心的移動速度得到調(diào)節(jié)。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 5）電液換向閥 電磁換向閥布置靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動化，但電磁吸力有限，在液壓傳動系統(tǒng)處于高壓和大流量的情況下難于切換。因此，當(dāng)閥的通徑大于10 mm時，常用控制壓力油操縱閥心換位，這就是上述的液動閥。但液動閥較少單獨(dú)使用，因其閥心換位首先要用另一個小換向閥來改變控制油的流向。小換向閥可以是手動閥、機(jī)動閥或電磁閥。標(biāo)準(zhǔn)元件通常采用靈活方便的電磁閥，并將大小兩閥組合在一起，即電液換向閥。在電液換向閥中，其中電磁換向閥起先導(dǎo)作用，用來改變控制流體的方向，從而改變

29、起主閥作用的液動換向閥的工作位置。由于操縱主閥的液壓推力可以很大，所以主閥心的尺寸可以做得很大，允許大流量通過。這樣，用較小的電磁鐵就可控制較大的閥。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 圖5.13所示為三位四通電液換向閥的結(jié)構(gòu)圖及圖形符號。在電液換向閥中，當(dāng)先導(dǎo)電磁閥的a口通壓力油時，主閥心1推動差動活塞3和差動套筒2一起右移，P口與B口通，A口與O口通；當(dāng)先導(dǎo)電磁閥b口通壓力油時，活塞推動主閥心和差動套筒一起左移，這時P口與A口通，B口與O口通；從而實(shí)現(xiàn)換向。當(dāng)a、b兩口都接回油時，閥心在兩邊彈簧和彈簧座的作用下處于中位。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 在電液換向閥中，主閥心的移動速度可由單向節(jié)流閥來調(diào)節(jié)，

30、這使系統(tǒng)中的執(zhí)行元件能夠得到平穩(wěn)無沖擊的換向。這里單向節(jié)流閥是換向時間調(diào)節(jié)器，也被稱為阻尼調(diào)節(jié)器。它可疊放在先導(dǎo)閥與主閥之間。調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口，即可調(diào)節(jié)主閥換向時間，從而消除執(zhí)行元件的換向沖擊。所以，這種操縱形式的換向性能是比較好的，它適用于高壓、大流量的場合。 在電液換向閥中，如果進(jìn)入先導(dǎo)電磁閥的壓力油（即控制油）來自主閥的P腔，這種控制油的進(jìn)油方式稱為內(nèi)部控制，即電磁閥的進(jìn)油口與主閥的P腔是溝通的。其優(yōu)點(diǎn)是油路簡單，但因泵的工作壓力通常較高，所以控制部分能耗大，只適用于在系統(tǒng)中電液換向閥較少的情況；如果進(jìn)入先導(dǎo)電磁閥的壓力油引自主閥P腔以外的油路，如專用的低壓泵或系統(tǒng)的某一部分，這種控制油的

31、進(jìn)油方式稱為外部控制。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 如果先導(dǎo)電磁閥的回油口單獨(dú)接油箱，這種控制油回油方式稱為外部回油；如果先導(dǎo)電磁閥的回油口與主閥的O腔相通，則稱為內(nèi)部回油。內(nèi)回式的優(yōu)點(diǎn)是無需單設(shè)回油管路，但因先導(dǎo)閥回油允許背壓較小，所以主回油背壓必須小于它才能采用，而外部回油式不受此限制。先導(dǎo)閥的進(jìn)油和回油可以有外控外回、外控內(nèi)回、內(nèi)控外回、內(nèi)控內(nèi)回四種方式。在電液換向閥上還可以設(shè)置主閥心行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它可在主閥兩端蓋加限位螺釘來實(shí)現(xiàn)。這樣主閥心換位移動的行程和各閥口的開度即可改變，通過主閥的流量也隨之變化，因而可對執(zhí)行元件起粗略的速度調(diào)節(jié)作用。如果電液換向閥采用內(nèi)控方式供油，并且在常態(tài)位使泵卸

32、荷（具有H、K和M型等中位機(jī)能），為克服閥在通電后因無控制油而使主閥不能動作的缺點(diǎn)，可在主閥的進(jìn)油孔中插裝一個預(yù)壓閥（即裝有硬彈簧的單向閥），使在卸荷狀態(tài)下仍有一定的控制油壓，足以操縱主閥心換向。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 6）氣壓換向閥 氣壓換向閥是利用氣體壓力來改變閥心位置的換向閥，通常用于氣壓系統(tǒng)中。圖5.14所示為三位五通雙氣壓控制換向閥的結(jié)構(gòu)圖。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 在圖5.14中，換向活塞3和5只在對中活塞2和6內(nèi)部運(yùn)動。而對中活塞在控制腔1和7中運(yùn)動。閥心4在換向活塞推動下可以左右移動。當(dāng)控制口K1和K2都沒有信號時，由于兩端有對中活塞，兩控制腔存在有相同壓力，使閥心處于中間位

33、置。當(dāng)左控制腔的K1口有卸壓信號時，則右換向活塞上的作用力將克服摩擦力推動閥心，連同左換向活塞和左對中活塞一齊向左運(yùn)動，使P口與B口接通，B腔進(jìn)氣；A口與O1口接通，A腔排氣。當(dāng)K1卸壓信號一消失，則閥心復(fù)位至中間位置。當(dāng)右控制腔7的K2口有卸壓信號時，閥心右移，P口與A口接通，A腔進(jìn)氣；B口與O2口接通，B腔排氣。改變閥心臺肩尺寸，其中位可有不同狀態(tài)。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (3) 球閥式換向閥 球閥式換向閥是座閥式換向閥的一種形式。它通過變換鋼球在閥體內(nèi)的相對工作位置來使閥體各油口連通或斷開。球閥式換向閥與滑閥式換向閥相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：閥心不易卡死，換向和復(fù)位力小，可適用于高壓（達(dá)到63

34、 MPa），動作可靠性高；密封性能好；反應(yīng)速度快；對油液污染不敏感；換向時間短；使用介質(zhì)粘度范圍大；閥心球體可直接從軸承廠獲得，精度高，價格便宜。所以，球閥式換向閥在小流量系統(tǒng)中可直接用于控制主油路，在大流量系統(tǒng)中可作為先導(dǎo)控制元件。電磁球閥的主要缺點(diǎn)是不像滑閥那樣具備多種位通組合形式和多種中位機(jī)能，故目前使用范圍還受到限制。 球閥式換向閥有手動、機(jī)動、電磁、液動和電液動等多種形式。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 圖5.15a為常開型二位三通電磁球閥式換向閥的結(jié)構(gòu)圖，圖5.15b為其圖形符號。它主要由左右閥座4和6、球閥5、彈簧7、推桿2和杠桿3等部分組成。圖示為電磁鐵斷電狀態(tài)，P口的壓力油一方面作

35、用在球閥的右側(cè)，另 一方面經(jīng)過通道b進(jìn)入推桿的空腔作用在球閥的左側(cè)，以保證球閥兩側(cè)承受的液壓力平衡。球閥在彈簧的作用下壓在左閥座上，P口與A口通，A口與O口切斷。當(dāng)電磁鐵通電時，銜鐵推動杠桿，以1為支點(diǎn)推動推桿，克服彈簧力，使球閥壓在右閥座上，實(shí)現(xiàn)換向，P口與A口切斷，A口與O口通。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 圖5.16所示為二位四通球閥式換向閥的工作原理。它可以在圖5.15所示的二位三通電磁球閥的下面加一活塞組件組成。在圖5.16中，上部1表示二位三通球閥，下部2表示活塞組件。在圖5.16a中的初始位置時，二位三通球閥的鋼球在彈簧的作用下壓在閥座上。油道P和油道A相通，油道B和O相通。在油道A上

36、有一控制油道通向活塞組件的大活塞。該活塞左側(cè)面積大于右側(cè)通油道P的活塞面積。在壓力的作用下使右端錐閥右移壓緊在閥座上。活塞組件使油道B和油道P切斷。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院在圖5.16b所示狀態(tài)下，二位三通球閥在電磁力的作用下使鋼球右移，這時油道A和P被切斷，A和O相通，由于活塞組件中大活塞左端的壓力降低，活塞組件在右端錐閥上壓力油的作用下左移，使油道P和B相通，來實(shí)現(xiàn)換向目的。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (4) 插裝式換向閥 插裝式換向閥是錐閥中的一類。 (5) 截止式氣壓換向閥 截止式氣壓換向閥的開啟和關(guān)閉是用大于管道直徑的圓盤從端面進(jìn)行控制的。圖5.17所示為二位三通單氣壓控制截止式換向閥

37、的工作原理圖。圖5.17a為控制口K沒有控制信號時的狀態(tài)，閥心在彈簧與P腔壓力的作用下，使P口與A口斷開，A口與O口相通，這時閥處于排氣狀態(tài)。圖5.17b為控制口K有控制信號時的狀態(tài)，這時閥心下移，使P口與A口連通，A口與O口斷開。圖5.17c為該閥的圖形符號，圖5.17d為該閥的結(jié)構(gòu)圖。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 與滑閥式結(jié)構(gòu)相比，它的特點(diǎn)是：閥心行程短，開啟時間短，通流能力強(qiáng)，流量特性好，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于大流量場合；采用軟密封，并且由于氣流流動方向使閥口關(guān)閉后閥心始終有壓，因此，關(guān)閉時密封性好，泄漏量小，抗粉塵和污染能力強(qiáng)，但換向力和換向時沖擊較大，不宜在靈敏度要求高的場合使用。 武漢大學(xué)動力

38、與機(jī)械學(xué)院5.3 壓力控制閥壓力控制閥1.溢流閥 溢流閥有多種用途，但其基本功用主要有兩點(diǎn)：一是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過或等于溢流閥的調(diào)定壓力時，系統(tǒng)的液體或氣體通過閥口溢出一部分，保證系統(tǒng)壓力恒定，用于調(diào)壓；二是在系統(tǒng)中作安全閥用，在系統(tǒng)正常工作時，溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只有在系統(tǒng)壓力大于或等于其調(diào)定壓力時才開啟溢流，對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。溢流閥按其結(jié)構(gòu)原理分為直動式和先導(dǎo)式兩種。 (1) 溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 （a）直動式溢流閥 直動式溢流閥的閥心有錐閥式、球閥式和滑閥式三種形式。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 圖5.18所示為用于液壓系統(tǒng)中的低壓直動式溢流閥。其滑閥式閥心的下端有軸向孔，壓力油經(jīng)閥心下端

39、的徑向孔、軸向阻尼孔a進(jìn)入滑閥的底部，形成一個向上的油壓作用力。當(dāng)進(jìn)口壓力較低時，閥心在彈簧力的作用下被壓在圖示的最 低位置。閥口（即進(jìn)油口P和回油口O之間閥內(nèi)通路）被閥心封閉，閥不溢流。當(dāng)閥的進(jìn)口壓力升高，使閥心下端的油壓作用力足以克服彈簧力時，閥心向上移動，使P口與O口相通。彈簧對閥心的作用力可通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)溢流閥的入口壓力。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 這種溢流閥因壓力油直接作用于閥心，故稱直動式溢流閥。直動式溢流閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏。但在工作時易產(chǎn)生振動和噪音，壓力波動大。一般用于小流量、壓力較低的場合。因控制較高壓力或較大流量時，需要裝剛度較大的硬彈簧，不但手動調(diào)節(jié)困難，

40、而且閥口開度（彈簧壓縮量）略有變化，便引起較大的壓力波動，因而不易穩(wěn)定。系統(tǒng)壓力較高時需要采用先導(dǎo)式溢流閥。 （b）先導(dǎo)式溢流閥 先導(dǎo)式溢流閥是由先導(dǎo)調(diào)壓閥和溢流主閥兩部分組成。其中先導(dǎo)調(diào)壓閥類似于直動式溢流閥，多為錐閥結(jié)構(gòu)。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 圖5.19是先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)圖。主閥心6與閥蓋3、閥體4和主閥座7三處同心配合。壓力油自閥體中部的進(jìn)油口P進(jìn)入，并通過主閥心上的阻尼孔5進(jìn)入主閥心上腔，再由閥蓋上的通道a和錐閥座2上的小孔作用于錐閥1上，當(dāng)進(jìn)油壓力p1小于先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧9的調(diào)定值時，先導(dǎo)閥關(guān)閉，同時由于主閥心上下兩側(cè)有效面積比為1.031.05，上端稍大，作用于主閥心上的壓力差

41、和主閥彈簧力均使主閥口壓緊，不溢流。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 當(dāng)進(jìn)油壓力p1超過先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的調(diào)定值時，先導(dǎo)閥打開，使進(jìn)油口P的壓力油經(jīng)主閥心阻尼孔a、先導(dǎo)閥口、主閥心中心孔至閥體下部出油口（溢流口）O進(jìn)行溢流。阻尼孔5處的壓力損失使主閥心上下腔中的油液產(chǎn)生一個隨先導(dǎo)閥流量增加而增加的壓力差，當(dāng)它在主閥心上下面上作用力的差足以克服主閥彈簧力、主閥心自重和摩擦力之和時，主閥心開啟，此時進(jìn)油口P與出油口O直接相通，進(jìn)行溢流，以保持閥前壓力恒定。由于主閥心的開啟主要取決于閥心上下兩端的壓力差，主閥彈簧只用來克服閥心運(yùn)動時的摩擦力和主閥心重力，故其閥彈簧力小，所以先導(dǎo)式溢流閥在溢流量發(fā)生大幅度變化時，

42、被控腔壓力p只有很小的變化。調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥手輪便能調(diào)整溢流壓力。更換不同剛度的調(diào)壓彈簧，便能得到不同的調(diào)壓范圍。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 在閥體上有一個遠(yuǎn)程控制口K，當(dāng)將此口通過二位二通閥接通油箱時，主閥上端的壓力接近于零，主閥心在很小的壓力下便可移到上端，閥口開得最大，這時系統(tǒng)的油液在很低的壓力下通過閥口流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷作用。如果將K口接到另一個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥上（其結(jié)構(gòu)和先導(dǎo)閥一樣），當(dāng)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)整壓力小于先導(dǎo)閥的壓力時，則主閥上端的壓力（即溢流閥的溢流壓力）就由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥來決定。使用遠(yuǎn)程調(diào)壓閥后，便可對系統(tǒng)的溢流壓力實(shí)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 流經(jīng)阻尼孔的流量即為流出先導(dǎo)閥的流量。

43、這一部分流量通常稱作泄油量。阻尼孔直徑很小，泄油量只占全溢流量（額定流量）的極小的一部分，約1%左右，絕大部分油液均經(jīng)主閥口溢回油箱。在先導(dǎo)式溢流閥中，先導(dǎo)閥的作用是控制和調(diào)節(jié)溢流壓力，主閥的功能則在于溢流。先導(dǎo)閥閥口直徑較小，即使在較高壓力的情況下，作用在錐閥心上的液壓推力也不很大，因此調(diào)壓彈簧的剛度不必很大，壓力調(diào)整也就比較輕便。主閥心因兩端均受油壓作用，主閥彈簧只需很小的剛度，當(dāng)溢流量變化引起彈簧壓縮量變化時，進(jìn)油口的壓力變化不大，故先導(dǎo)式溢流閥恒定壓力的性能優(yōu)于直動式溢流閥，所以，先導(dǎo)式溢流閥可被廣泛地用于高壓大流量場合。但先導(dǎo)式溢流閥是兩級閥，其反應(yīng)不如直動式溢流閥靈敏。 武漢大學(xué)動

44、力與機(jī)械學(xué)院 圖5.20是氣壓溢流閥的幾種典型結(jié)構(gòu)形式。氣壓溢流閥在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用。圖5.20a為活塞式安全閥，閥心是一平板，氣源壓力ps作用在活塞A上，當(dāng)壓力超過由彈簧力確定的安全值時，活塞A被頂開，一部分壓縮空氣可從閥口排出到大氣；當(dāng)氣源壓力低于安全值時，彈簧驅(qū)動活塞下降，關(guān)閉閥口。圖5.20b和5.20c分別為球閥式安全閥和膜片式安全閥，其工作原理與活塞式完全相同。這三種安全閥都是調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力，便可改變安全值的大小，因此稱為直動式安全閥。圖5.20d為先導(dǎo)式安全閥，它用小型直動閥提供控制壓力pc作用在膜片上，膜片上硬心就是閥心，它壓在閥座上，當(dāng)氣源壓力ps大于安全壓力時，閥心開啟

45、，壓縮空氣從左側(cè)輸出孔排入大氣。膜片式安全閥壓力特性較好，動作靈敏，但最大開啟量比較小，流量特性較差。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 (2) 溢流閥的主要性能 （a）壓力調(diào)節(jié)范圍 壓力調(diào)節(jié)范圍是指調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力平穩(wěn)地上升或下降的最大和最小調(diào)定壓力的差值。 （b）壓力流量特性（pq特性） 壓力流量特性又稱溢流特性。它表征溢流量變化時溢流閥進(jìn)口壓力的變化情況，即穩(wěn)壓性能。理想的溢流特性曲線應(yīng)是一條平行于流量坐標(biāo)的直線，即進(jìn)口壓力達(dá)到調(diào)壓彈簧所確定的壓力后，立即溢流，且不管溢流量多少，壓力始終保持恒定。但溢流量的變化引起閥口開度變化，即彈簧壓縮量的變化，進(jìn)口壓力

46、不可能恒定。為便于分析問題，下面先推導(dǎo)直動式溢流閥的pq特性方程式。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 以圖5.18所示的直動式溢流閥為研究對象，設(shè)閥心直徑為d；當(dāng)閥穩(wěn)定溢流時，設(shè)閥口開度為x，閥口前后腔壓力分別為p和p2。由于回油通油箱，p2=0，故壓差p=p 。若忽略閥心自重和穩(wěn)態(tài)液動力這些次要因素，可以列出閥心在垂直方向上的受力平衡方程式為： （5.1） 式中：Ks 調(diào)壓彈簧剛度； x0 閥口開度為零時彈簧的預(yù)壓縮量。 溢流閥開始溢流時，閥口處于將開未開狀態(tài)，x = 0，這時的進(jìn)口壓力稱為開啟壓力，以p0表示，則有： （5.2） 2s0()4dpKxx20s04dpK x武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 將

47、式（5.1）和（5.2）相減，可得閥口開度x的表達(dá)式為： （5.3） 閥口通流面積AT=dx，將式（5.3）代入則有： （5.4） 再將式（5.4）代入閥口流量計算公式，并注意到p=p ，便得： （5.5） 20s()4dxppK23T0s()4dAppK23q3 21 2qT0s224CdpqC App pK武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院n此即直動式溢流閥的pq特性方程，任設(shè)一適當(dāng)?shù)膞0值代入式（5.2），便可得出一對應(yīng)的開啟壓力p0值，進(jìn)而可畫出在該下的pq特性曲線，如圖5.21a所示。n由該曲線結(jié)合式（5.1）可見，當(dāng)溢流流量q（或閥口開度x）變化時，溢流閥所控制的壓力p即隨之變化，而不可能完全

48、恒定。23q3 21 2qT0s224CdpqC App pK武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 先導(dǎo)式溢流閥的pq曲線由兩段組成，也示于圖5.21a中。AB段由先導(dǎo)閥的pq特性決定，這時先導(dǎo)閥剛開啟而主閥心仍封閉；BC段由主閥的pq特性決定。即A點(diǎn)對應(yīng)的壓力是先導(dǎo)閥的開啟壓力，拐點(diǎn)B對應(yīng)的壓力為主閥的開啟壓力。從圖中看出，先導(dǎo)式和直動式溢流閥相比，它的pq曲線要平緩得多。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 實(shí)際上，在以圖5.19所示的先導(dǎo)式溢流閥的主閥心為研究對象時，其受力情況與圖5.18相似，不同之處是壓力p2不再為零。該處的壓力值主要取決于先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整時的預(yù)壓縮量，工作中基本為一定值。若主閥心直徑為d，則對

49、應(yīng)于式（5.1）的受力平衡方程式為： （5.6） 式中，Ks和x0是主閥彈簧的彈簧剛度和預(yù)壓縮量。由于主閥彈簧較軟， Ks值較小，因此當(dāng)溢流量q（或開度x）變化時，p值變化很小，故pq曲線變化平緩。 212s04dppKxx武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 pq曲線表明，閥的進(jìn)出口壓力隨溢流量的增減而增減。溢流量為額定值（全溢流量）時所對應(yīng)的壓力稱為調(diào)定壓力，以pn表示。調(diào)定壓力pn與開啟壓力p0之差稱為調(diào)壓偏差，即溢流量變化時溢流閥控制壓力的變化范圍。開啟壓力p0與調(diào)定壓力之pn比稱為開啟比。先導(dǎo)式溢流閥的特性曲線較平緩，調(diào)壓偏差小，開啟比大，故穩(wěn)壓性能優(yōu)于直動式溢流閥。 因此，先導(dǎo)式溢流閥宜用于系統(tǒng)

50、溢流穩(wěn)壓，直動式溢流閥因靈敏度高宜用作安全閥。 圖5.21a中的曲線是調(diào)壓彈簧在任一預(yù)壓縮量x0下得到的。通過調(diào)節(jié)手輪將x0由松往緊調(diào)節(jié)，便可得到一組溢流特性曲線，如圖5.21b所示。最小調(diào)定壓力到最大調(diào)定壓力之間的范圍稱為溢流閥的調(diào)壓范圍，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，壓力要能平穩(wěn)地升降，無突跳及延滯現(xiàn)象。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 啟閉特性是指溢流閥從開啟到閉合的過程中，被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。由于摩擦力的存在，開啟和閉合時的pq曲線將不重合。在圖5.19中，先導(dǎo)式溢流閥的主閥心開啟時所受摩擦力和進(jìn)口壓力方向相反，而閉合時相同。因此在相同的溢流量下，開啟壓力大于閉合壓力。如圖5.21b所示

51、的中間一對曲線，實(shí)線為開啟曲線，虛線為閉合曲線。它是衡量溢流閥定壓精度的一個重要指標(biāo)。 （c）啟閉特性武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院n一般用溢流閥在額定流量、額定壓力時，開始溢流的開啟壓力p0及停止溢流的閉合壓力pk分別與系統(tǒng)壓力ps之比的百分?jǐn)?shù)來衡量。前者稱為開啟壓力比，后者稱為閉合壓力比。其比值越大及二者越接近，其啟閉特性越好。n在某溢流量下，兩曲線壓力坐標(biāo)的差值（如pnpn或p0pk）稱為不靈敏區(qū)，因壓力在此范圍內(nèi)升降時，閥口開度無變化。它的存在相當(dāng)于加大了調(diào)壓偏差，并加劇了壓力波動。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （a）調(diào)壓 利用溢流閥的溢流定壓功能來調(diào)整系統(tǒng)或某部分壓力恒定。在圖5.22中，溢流閥與

52、泵并聯(lián)，油泵輸出的壓力油只有一部分進(jìn)入執(zhí)行元件，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱。溢流閥是常開的，由此使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在調(diào)定值附近，以保持系統(tǒng)壓力恒定。 (3) 溢流閥的應(yīng)用武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （b）遠(yuǎn)程調(diào)壓 先導(dǎo)式溢流閥與直動式遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（實(shí)際就是一個小溢流量的直動式溢流閥）配合使用，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)壓。液壓系統(tǒng)中的液壓泵、液壓閥通常都組裝在液壓站上，為使操作人員就近調(diào)壓方便，在控制臺上安裝一遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，如圖5.23所示。為了獲得較好的遠(yuǎn)程控制效果，還需注意兩閥之間的油管不宜太長（最好在3 m之內(nèi)），要盡量減小管內(nèi)的壓力損失，并防止管道振動。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （c）安全保護(hù) 系統(tǒng)中安裝作

53、安全閥用的溢流閥，以限制系統(tǒng)的最高壓力。當(dāng)壓力超過調(diào)定值時，溢流閥打開溢流，保證系統(tǒng)安全工作。圖5.24所示的液壓回路中的溢流閥在回路中作安全閥用；圖5.25所示的氣壓回路中的閥1在回路中起安全閥作用。在正常工作時，溢流閥是常閉的，故其調(diào)整值應(yīng)比系統(tǒng)的最高工作壓力高10%20%，以免溢流閥打開溢流時，影響系統(tǒng)正常工作。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 （d）造成背壓 將溢流閥安裝在系統(tǒng)的回油路上，可對回油產(chǎn)生阻力，即造成執(zhí)行元件的背壓?；赜吐反嬖谝欢ǖ谋硥海梢蕴岣邎?zhí)行元件的運(yùn)動穩(wěn)定性。 （e）系統(tǒng)卸荷和多級調(diào)壓 將先導(dǎo)溢流閥的遙控口直接與油箱相通或通過二位二通電磁換向閥與油箱相通，可使泵和系統(tǒng)卸荷。

54、在圖5.23中，當(dāng)二位二通電磁換向閥的P口和O口處于接通狀態(tài)時，系統(tǒng)中的油液在壓力很小時便可從溢流閥的主閥心流回油箱，使系統(tǒng)卸荷，泵空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣組合起來的閥叫電磁溢流閥。這種卸荷方法所用的二位二通閥可以是通徑很小的換向閥。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 電磁溢流閥中的電磁換向閥可以是二位二通、二位四通或三位四通閥，并可具有不同的機(jī)能，由此形成了電磁溢流閥的多種結(jié)構(gòu)和功能，如電磁溢流閥中的換向閥是二位二通可使泵卸荷。如是二位四通，除可使泵卸荷外，還能實(shí)現(xiàn)二級調(diào)壓。如是三位四通閥并將P口與遠(yuǎn)控口相接，A、B口分別與兩個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（各調(diào)節(jié)不同的壓力數(shù)值）相接，當(dāng)三位四通閥（如中位機(jī)能為H型）兩端的電磁

55、鐵分別通電時，即可實(shí)現(xiàn)二級調(diào)壓；當(dāng)兩電磁鐵皆不通電時，則泵卸荷。如果采用O型中位機(jī)能的三位三通閥，則可實(shí)現(xiàn)三級調(diào)壓功能，但不再有卸荷作用，這時先導(dǎo)式溢流閥本身的調(diào)定壓力要高于兩個外接的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 減壓閥主要用于降低系統(tǒng)某一支路的油液壓力，使同一系統(tǒng)能有兩個或多個不同壓力的回路。油液流經(jīng)減壓閥后能使壓力降低，并保持恒定。只要液壓閥的輸入壓力（一次壓力）超過調(diào)定的數(shù)值，二次壓力就不受一次壓力的影響而保持不變。例如，當(dāng)系統(tǒng)中的夾緊支路或潤滑支路需要穩(wěn)定的低壓時，只需在該支路上串聯(lián)一個減壓閥即可。減壓閥利用流體流過閥口產(chǎn)生壓降的原理，使出口壓力低于進(jìn)口壓力。按調(diào)節(jié)要

56、求的不同可分為定值減壓閥和定差減壓閥。按照工作原理，減壓閥也有直動式和先導(dǎo)式之分。直動式減壓閥在液壓系統(tǒng)中較少單獨(dú)使用。采用直動式結(jié)構(gòu)的定差減壓閥僅作為調(diào)速閥的組成部分來使用。先導(dǎo)式減壓閥應(yīng)用較多。(短片) (1) 減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 （a）定值減壓閥 定值減壓閥是使進(jìn)入閥體的壓力減低后輸出，并保持輸出的壓力值恒定。 2.減壓閥武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 直動式減壓閥 圖5.26所示為用于氣壓系統(tǒng)的直動式減壓閥。當(dāng)閥處于工作狀態(tài)時，壓力氣體從左端輸入經(jīng)進(jìn)氣閥口10的節(jié)流減壓后從右端輸出。輸出口又經(jīng)阻尼管7與膜片氣室6相通，因此，輸出壓力作用在膜片5向上的力與彈簧2和3對膜片向下的作用力相平衡。

57、調(diào)壓時，順時針方向調(diào)節(jié)旋鈕1，壓縮彈簧2、3使其膜片和閥心8下移，增大閥口的開度，其減壓能力變小，輸出壓力增大。反時針方向調(diào)節(jié)旋鈕，減小閥口的開度使輸出壓力減小。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 該減壓閥當(dāng)輸入壓力波動時，靠膜片上力的平衡作用及溢流閥座4上溢流孔12的溢流作用使輸出壓力穩(wěn)定不變。當(dāng)輸入壓力瞬時升高，經(jīng)閥口后的輸出壓力隨之升高，使膜片氣室內(nèi)的壓力升高，在膜片上產(chǎn)生的推力相應(yīng)增大，破壞了原來力的平衡，使膜片向上移動，使閥心瞬間脫離溢流閥座，將出口氣體瞬時溢流，壓力瞬降，因復(fù)位彈簧9的作用，使閥心向上移動，關(guān)小進(jìn)氣閥口，節(jié)流作用加大，使輸出壓力下降，直至達(dá)到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原值

58、。反之，當(dāng)輸入壓力瞬時下降，輸出壓力也下降，膜片下移，閥心隨之下移，進(jìn)氣閥口開大，節(jié)流作用減小，使輸出壓力也基本回到原值。 這種閥是靠閥口的節(jié)流作用減壓，靠膜片上力的平衡作用來穩(wěn)定輸出壓力，調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)節(jié)輸出壓力，它能使出口壓力降低并保持恒定，故稱為定值輸出減壓閥，通常稱減壓閥。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 先導(dǎo)式減壓閥 圖5.27是用于液壓系統(tǒng)的先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)圖。該閥由先導(dǎo)閥調(diào)壓，主閥減壓。進(jìn)口壓力p1經(jīng)減壓口減壓后變?yōu)閜2（即出口壓力），出口壓力油通過閥體6下部和端蓋8上的通道進(jìn)入主閥7下腔，再經(jīng)主閥上的阻尼孔9進(jìn)入主閥上腔和先導(dǎo)閥前腔，然后通過錐閥座4中的孔，作用在錐閥3上。當(dāng) 出口壓力

59、低于調(diào)定壓力時，先導(dǎo)閥口關(guān)閉，阻尼孔中沒有液體流動，主閥上下兩端的油壓力相等，主閥在彈簧力作用下處于最下端位置，減壓口全開，不起減壓作用。當(dāng)出口壓力超過調(diào)定壓力時，出油口部分液體經(jīng)阻尼孔、先導(dǎo)閥口、閥蓋5上的泄油口L流回油箱。武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 由于阻尼孔中有液體流動，使主閥上下腔產(chǎn)生壓差，當(dāng)此壓差所產(chǎn)生的作用力大于主閥彈簧力時，主閥上移，使減壓口關(guān)小，減壓作用增強(qiáng)，直至出口壓力p2穩(wěn)定在先導(dǎo)閥所調(diào)定的壓力值。如果外來干擾使p1升高（如流量瞬時增大），則p2也升高，使主閥上移，減壓口減小，p2又降低，使閥心在新的位置上處于受力平衡，而出口壓力p2基本維持不變。 當(dāng)減壓閥出口油路的油液不再流

60、動的情況下（如所連的夾緊支路油缸運(yùn)動到終點(diǎn)后），由于先導(dǎo)閥泄油仍未停止，減壓口仍有油液流動，閥就仍然處于工作狀態(tài)，出口壓力也就保持調(diào)定數(shù)值不變。 由此可以看出，與溢流閥、順序閥相比較，減壓閥的主要特點(diǎn)是：閥口常開，從出口引壓力油去控制閥口開度，使出口壓力恒定，泄油單獨(dú)接入油箱。這些特點(diǎn)在它們的元件符號上都有所反映。 武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院 定值器 定值器是用在氣壓系統(tǒng)中的一種高精度減壓閥。圖5.28a是其結(jié)構(gòu)圖，圖5.28b是工作原理圖。 從工作原理圖中可看出，它由三部分組成：I是直動式減壓閥的主閥部分；II是恒壓降裝置，它相當(dāng)于一個定差減壓閥，主要作用是使噴嘴得到穩(wěn)定的氣源流量；III是噴嘴擋板裝置