第四章液壓控制閥

1、第四章液壓控制閥v第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v第二節(jié)第二節(jié) 方向控制閥方向控制閥v第三節(jié)第三節(jié) 壓力控制閥壓力控制閥v第四節(jié)第四節(jié) 流量控制閥流量控制閥 本章主要介紹液壓系統(tǒng)四大類液壓元件中的控制元件,本章是以后學習和分析液壓基本回路和系統(tǒng)的重要基礎。重點：1.換向閥的換向原理和滑閥機能。2.先導式溢流閥的工作原理，減壓閥和溢流閥的主要區(qū)別； 難點：1. 電液動換向閥的工作原理。2. 先導式溢流閥的工作原理。3. 調速閥的工作原理第一節(jié) 概述 液壓回路主要是由各種液壓控制閥按一定需要組合而成。對于實現相同目的液壓回路，由于選擇的液壓控制閥或組合方式不同，回路的性能也不完全相同。熟悉各種液壓控制閥的

2、性能，對于設計和分析液壓系統(tǒng)極為重要。一、液壓控制閥的作用 液壓控制閥（簡稱液壓閥）是通過控制和調節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的流動方向、壓力和流量，以滿足執(zhí)行元件所需要的啟動、停止、運動方向、力或力矩、速度或轉速和動作順序，限制和調節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力，防止過載等要求，從而使系統(tǒng)按照指定要求協(xié)調工作。二、液壓閥的分類 (一) 按功能分類1方向控制閥（如單向閥、換向閥等）；2壓力控制閥（如溢流閥、減壓閥和順序閥等）；3流量控制閥（如節(jié)流閥、調速閥等）。(二) 按控制方式分類1定值或開關控制閥：這類液壓閥借助于手輪、手柄、凸輪、電磁鐵和液體壓力等方式，將閥芯位置或閥芯上的彈簧設定在某一工作狀態(tài)，定值地控制液

3、體的壓力、流量和流動方向，它們統(tǒng)稱為開關閥，這種閥多用于普通液壓閥； 2比例控制閥：這類閥輸出的（流量、壓力）可按照輸入信號的變化規(guī)律連續(xù)成比例地進行調節(jié)。它們常采用比例電磁鐵將輸入的電信號轉換成力或閥的機械位移量進行控制。也可以采用其它形式的電氣輸入控制器件。由于比例閥結構簡單、工作可靠、價格較低，性能較高于普通的定值控制閥，并且可以通過電信號進行連續(xù)控制，因此在許多場合獲得了應用；3伺服控制閥：這種閥能將微小的電氣信號轉換成大的功率輸出，以控制系統(tǒng)中液體的流動方向、壓力和流量。工作性能類似于比例控制閥。與比例控制閥相比除了在結構上有差異外，主要在于伺服閥具有優(yōu)異的動態(tài)響應和靜態(tài)性能。但它的

4、價格較貴，使用維護要求較高，多用于高精度、快速響應的閉環(huán)控制系統(tǒng)； 4電液數字控制閥：這種閥是用數字信息直接控制系統(tǒng)中液體的流動方向、壓力和流量。三) 按安裝連接方式分類1螺紋式（管式）連接這種連接方式的閥是通過閥體上的螺紋孔直接與管路相連（大型閥則用法蘭連接）。連接比較簡單，但各個液壓閥只能分散布置，裝卸維護不方便。2板式連接采用這種連接方式的閥需配專用的連接板，管路與連接板相連，而閥僅用螺釘固定在連接板上，因此裝卸時不影響管路，易將液壓閥集中布置，裝卸維護方便。3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

5、拆卸與它們相連的其它元件，因此這種安裝連接方式應用較廣。4疊加式連接：這種連接方式控制閥的上下面為連接接合面，各連接口分別在這兩個面上，通過螺釘將閥體疊裝在一起構成回路。每個閥除其自身功能外，還起通道作用，不用管道連接，結構緊湊，沿程壓力損失小。5插裝式連接：這種連接方式的閥沒有單獨的閥體，由閥芯、閥套等組成的單元體插裝在插裝塊的預制孔中，用連接螺紋或蓋板固定，并通過插裝塊內的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，它是適應系統(tǒng)集成化而發(fā)展起來的一種新型安裝連接方式。第二節(jié)方向控制閥 方向控制閥在液壓系統(tǒng)中用的最多，是任何液壓系統(tǒng)必不可少的控制元件。其主要作用是控制液壓系統(tǒng)中

6、液體的流動方向，其工作原理是利用閥芯和閥體之間相對位置的改變來實現通道的接通或斷開，以滿足系統(tǒng)對管路的不同要求。 方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩大類。一、單向閥 單向閥控制液體只能向一個方向流動、反向截止或可控制的反向流動。單向閥按其功能分為普通單向閥和液控單向閥等 圖 5-1 普通單向閥1-彈簧 2-閥芯（錐閥或球閥） 3-閥體（a）P2P1213（b）（c）321P2P2P1P11普通單向閥 （1）工作原理（圖5-1） 2）作用 普通單向閥常被安裝在液壓泵的出口，可防止系統(tǒng)液壓沖擊對液壓泵的影響,泵不工作時可防止系統(tǒng)油液經液壓泵倒流回油箱；常在回路中起保持部分回路壓力的作用，還可以分割油

7、路防止干擾；常與其它閥組成復合閥；普通單向閥也可用作背壓閥，常安裝在液壓系統(tǒng)的回油路上，但必須根據需要更換較硬的彈簧，用以產生0.20.6MPa背壓力。 2液控單向閥 液控單向閥是允許液流向一個方向流動，反向開啟則必須通過液壓控制來實現的單向閥。如圖5-2所示是帶卸荷閥芯液控單向閥的結構圖和圖形符號。 (1) 作用 (2) 工作原理(圖5-2) 圖 5-2 液控單向閥1-彈簧 2-卸荷閥芯 3-錐閥 4-推桿 5-控制活塞（a）KP15（b）3P24K21P1P2 液控單向閥液控單向閥 液控單向閥液控單向閥液控單向閥 液控單向閥液控單向閥 (3) 特點及應用 由于液控單向閥具有良好的單向密封性

8、能，常用于執(zhí)行元件需要長時間保壓、鎖緊等情況或防止立式液壓缸停止時在自重作用下自動下滑等;也可用作二通開關閥。此外帶卸荷閥芯的液控單向閥還常用于卸壓回路中；用兩個液控單向閥還可以組成“液壓鎖”。(圖5-3)4（a）P2P111-閥體 2-控制活塞 3-卸荷閥芯 4-錐閥圖5-3 雙向液壓鎖P4P4P323P2（b）P3P1 二、換向閥 換向閥是利用閥芯在閥體中的相對運動，接通、切斷油路或改變液體的流動方向，從而使執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。對換向閥主要性能要求是：油路導通時，壓力損失要??；油路切斷時，泄漏要小;閥芯換位時，操縱力要小。 （一）分類 換向閥的用途十分廣泛，種類也很多，可根據

9、換向閥的結構、操縱方式、工作位置和通路數分類，見表5-1。 表5-1 換向閥的分類分 類 方 法 類 型 按閥的工作位置數 二位、三位、四位 按閥的控制通路 二通、三通、四通、五通 按閥的操縱方式 手動、機動（也稱行程）、氣動等換向閥 按閥的控制方式 電磁、液控、電液控等換向閥 按閥的結構形式 滑閥式、轉閥式等 （二）滑閥式換向閥的工作原理和圖形符號 滑閥式換向閥（又稱滑閥）的閥體和閥芯是換向閥的主體?；y的閥芯是一個具有多個凸肩的圓柱體，與之相配合的閥體有若干個沉割槽。通過移動閥芯，改變閥芯在閥體內的相對位置使相應的油路接通和切斷或變換液體的流動方向。如圖5-4所示。 表5-2列出了幾種常用

10、的滑閥式換向閥的結構原理圖，并畫出了閥的工作位置數、通路數和在各個位置上油口連通關系的圖形符號。 圖 5-4 換向閥換向原理TAPBTPAB（b）PATB（a）TPBA換向閥：換向閥：滑閥式換向閥ABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵PTABPTABABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵PTABABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵ABPT溢流閥溢流閥液壓泵液壓泵PTAB換向閥：換向閥：滑閥式換向閥ABPTPTAB換向閥換向閥ABPTPTABP表 5-2 常用換向閥的結構原理和圖形符號二位三通T2BPAT1TPT2PBAT1TABPBABAT2PT1BATPBAPT2T1BAPBABATPBA三位五通三位四通二

11、位五通二位四通二位二通圖形符號結構原理圖位 和 通AB （三）操縱方式 滑閥閥芯相對閥體的移動是靠操縱力實現的， 根據改變閥芯位置的操縱方式不同，換向閥可分為手動、機動、電磁、液控和電液換向閥等。其表示符號見圖5-5。換向閥的職能符號是由不同的位數、通路及操縱方式組合而成。 1手動換向閥（圖5-6）圖5-5 換向閥操縱方式符號直流 EY交流 DY(行程)機動 （C）液控（Y）(電磁液控手動 （S）彈簧 （T） )直流 E交流 D (電磁 ) 2機動換向閥 機動換向閥也叫行程換向閥，是通過安裝在執(zhí)行機構上的擋鐵或凸輪推動閥芯，從而對油路進行切換的方向控制閥。它需要安裝在運動部件（如移動的工作臺）

12、的附近。機動換向閥通常是二位的，有二通、三通、四通及五通幾種。二位二通閥又有常閉及常開兩種。如圖5-7所示為二位二通常閉式機動換向閥結構圖及圖形符號。 1-滾輪 2-閥芯 3-彈簧圖 5-7 二位二通機動換向閥 （a）12P（b）PA3A3電磁換向閥A1P2B3PBA4（b）圖 5-8 電磁換向閥（二位三通）1-推桿 2-閥芯 3-復位彈簧 4-電磁鐵（a）（b）PTAB4液動換向閥(圖5-9)BAOp（b） 5電液換向閥(圖5-10)（b）APT（c）BBTPATP（四）滑閥機能TPBATPBATPABBAPTABTPTPBATPBATTTTTTT各油路全封閉，液壓泵保壓，執(zhí)行元件閉鎖，可用

13、于多個換向閥的并聯工作各油路全連通，液壓泵卸荷，執(zhí)行元件處于浮動狀態(tài)液壓泵保壓，執(zhí)行元件兩腔與回油連通壓力油與執(zhí)行元件兩腔連通，說，可組成差動回路壓力油與執(zhí)行元件一腔及回油連通，另一腔封閉，液壓泵卸荷，執(zhí)行元件處于閉鎖狀態(tài)液壓泵保壓，執(zhí)行元件一腔封閉，另一腔與回油連通液壓泵卸荷，執(zhí)行元件兩腔封閉，也可用多個M型換向閥并聯工作特點表 5-3 三位四通換向閥常用滑閥(中位)機能代號名 稱結構簡圖 符 號HYPKJMO中間封閉中間開啟ABT連通PAB連通PAT連通BT連通PT連通ABPABPABPABPABPABPABP三位的滑閥三位的滑閥在中位時各在中位時各油口的連通油口的連通方式體現了方式體現了

14、換向閥的控換向閥的控制機能，稱制機能，稱之為滑閥的之為滑閥的中位機能。中位機能。換向閥中位機能換向閥中位機能（O型）型）ABPPABT1T2T1T2（T）PABT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（H型）型）ABPPABT1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（Y型）型）ABPPABT1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（J型）型）ABPPABT1T2T1T2（T）PABT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（C型）型）ABPPABT1T2T1

15、T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（P型）型）ABPPABT1T2T1T2（T）PABT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（K型）型）ABPPABT1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（X型）型）ABPPABT1T2T1T2B（T）PAT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（M型）型）ABPPABT1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位四通三位五通三位五通換向閥中位機能換向閥中位機能（U型）型）ABPPABT1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位

16、四通三位五通三位五通 中位機能1、系統(tǒng)保壓 中位為“O”型， P口被堵塞時，此時油需從溢流閥流回油箱，增加功率消耗；但是液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。 2 、 系 統(tǒng) 卸 荷 ： 中 位“M”型，左圖所示，當方向閥于中位時，因P、T口相通，泵輸出的油液不經溢流閥即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的輸出壓力近似為零，也稱泵卸荷，減少功率損失。3、液壓缸快進：中位“P”型，右圖所示，當換向閥于中位時，因P、A、B相通，故可用作差動回路。一、溢流閥（一）主要用途：1.作溢流閥用：在定量泵的液壓系統(tǒng)中如左圖所示，常利用流量控制閥調節(jié)進入液壓缸的流量，多余的壓力油可經溢流閥流回油箱，這樣可使泵的工作壓力保持定

17、值。2.作安全閥用：右圖所示液壓系統(tǒng)，在常工作狀態(tài)下，溢流閥是關閉的，只有在系統(tǒng)壓力大于其調整壓力時，溢流閥才被打開溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。 第三節(jié)第三節(jié) 壓力控制閥壓力控制閥 在液壓系統(tǒng)中，用來控制液體壓力的閥統(tǒng)稱為壓力控制閥。這類閥的共同點主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的。 （二）溢流閥的結（二）溢流閥的結構和工作原理構和工作原理 根據結構不同，溢流閥根據結構不同，溢流閥可分為可分為直動式和先導式兩類。直動式和先導式兩類。 1、直動式溢流閥、直動式溢流閥(Spring loaded type relief valve)的的結構和工作原理結構和工作原理(圖圖5-11

18、)圖5-11低壓直動式溢流閥(a)結構圖 (b) 職能符號圖1螺帽 2調壓彈簧 3上蓋 4閥芯 5閥體PT符號符號PTpA=FstTxApF st 2、先導式溢流閥的結構和工作原理 結構組成(圖5-12)314215141312111098765Kp圖5-12 先導式溢流閥1主閥芯 2流道 3，7阻尼孔 4外控口 5，8流道 6主閥彈簧9-先導閥 10-錐閥 11-彈簧 12-先導閥彈簧腔13調節(jié)手柄 14管道 15閥體Ta)b)pT調節(jié)手輪調節(jié)手輪錐閥錐閥錐閥座錐閥座調壓彈簧調壓彈簧閥體閥體主閥芯主閥芯主閥體主閥體主閥彈簧主閥彈簧遙控口遙控口K進油口進油口P出油口出油口TPT符號符號 Avp

19、FFGFpAfsAFppsvstAFp 工作原理(圖5-13)pK pT 3、溢流閥的主要性能、溢流閥的主要性能 （1）溢流閥啟閉特性）溢流閥啟閉特性(圖圖5-14 ) ,其特性曲線如圖（其特性曲線如圖（5-15） pdd1x圖 5-14 直動式溢流閥原理圖p12（2）流量）流量壓力曲線表示壓力曲線表示 (圖圖5-15)圖5-15溢流閥的流量-壓力特性曲線(額定流量)(額定壓力)p1np10q4321pp pqqO（二）（二）溢流閥的應用溢流閥的應用 1、作溢流閥用、作溢流閥用 (圖圖5-16)2、作安全閥用、作安全閥用 (圖5-17)圖5-17 變量泵系統(tǒng)安全回路圖圖5-16 溢流閥起定壓流

20、閥作用溢流閥起定壓流閥作用 3、作背壓閥，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性；、作背壓閥，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性；4、遠程調壓、遠程調壓 (圖圖5-18)圖5-18 遠程調壓回路遠程調壓閥至系統(tǒng)5、系統(tǒng)卸荷（圖5-19）和多級調壓（圖5-20） 圖5-20多級調壓圖5-19作卸荷閥（一）主要用途（一）主要用途 當回路內有兩個以上液壓缸，其中之一需要較低的工作壓力，同時其它的液壓缸仍需高壓運作時，此刻就得用減壓閥提供一較系統(tǒng)壓力為低的壓力給低壓缸。（二） 減壓閥結構及工作原理：減壓閥有直動型和先導型兩種，右圖為先導型減壓閥，由主閥和先導閥組成，先導閥負責調定壓力，主閥負責減壓作用。 二、減壓閥二、減

21、壓閥 （二）、減壓閥的結構和工作原理（二）、減壓閥的結構和工作原理 1結構組成結構組成 (圖圖5-18)3422117569810111221L15141132圖5-18 先導式減壓閥的結構及符號1-主閥芯 2、5、8、14-流道 3、7阻尼孔 4-外控口 6-主閥彈簧9-先導閥 10-錐閥 11-先導閥彈簧腔 12-彈簧 13-調節(jié)手柄 15-閥體 2. 工作原理工作原理 (圖圖5-19)FFGFApApfs22sFApAp22AFpps22p2 pp1T（二）（二） 減壓閥的應用減壓閥的應用 326至主油路145至系統(tǒng)遠程調壓閥 必須指出，應用減壓閥組成減壓回路雖然可以方便地使某一分支回路

22、壓力降低，但油液流經減壓閥將產生壓力損失，這增加了功率損失并使油液發(fā)熱。當分支回路的壓力較主油路壓力低得多，而需要的流量又較大時，為了減少功率損耗，常采用高、低壓泵分別供油，以提高系統(tǒng)的效率。圖5-19 減壓回路 圖5-20 減壓回路 例題1：如圖所示，溢流閥調定壓力ps1=4.5MPa，減壓閥的調定壓力ps2=3MPa，活塞前進時，負荷F=1000N，活塞面積A=20 10-4m2 ，減壓閥全開時的壓力損失及管路損失忽略不計，求：（1）活塞在運動時和到達盡頭時，A、B兩點的壓力。（2）當負載F=7000N時，A、B兩點的壓力是多少？ 三、順序閥三、順序閥 （一）順序閥的結構和工作原理（一）順

23、序閥的結構和工作原理圖5-21 先導式順序閥1-主閥芯 2-阻尼孔 3、4-流道 5-先導閥 6-滑閥（二）單向順序閥（二）單向順序閥 (圖圖5-22)（三）順序閥的應用（三）順序閥的應用 1、使兩個或兩個以上執(zhí)行元件按、使兩個或兩個以上執(zhí)行元件按預定的順序動作預定的順序動作(圖圖5-23)。 2、組成卸荷回路（圖、組成卸荷回路（圖5-24）pa)21p2pb)1p圖5-22單向順序閥的圖形符號 a）內控式 b）外控式定位缸A退回至主油路定位缸B夾緊 定位圖5-23定位夾緊順序動作回路 1低壓泵c2b高壓泵a圖5-24用順序閥組成卸荷回路 123ApLp4AAA 3、組成平衡回路 （圖5-25

24、） 四、壓力繼電器四、壓力繼電器（Pressure Relay） 1. 作用 是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉換為電信號的轉換元件。其作用是，根據液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內的微動開關，自動接通或斷開電氣線路，實現執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。圖5-25 順序閥組成平衡回路2.壓力繼電器的結構和工作原理壓力繼電器的結構和工作原理 壓力繼電器的結構形式有很多，工作原理大致相同，下面介紹一種常用的壓力繼電器。圖5-26所示為柱塞式壓力繼電器的結構。3. 壓力繼電器的應用壓力繼電器的應用 （圖5-27） 2YA241YA315 圖5-26 壓力繼電器1-柱塞 2-頂桿 3-調節(jié)螺釘 4-微動開關圖5-27壓力繼電器的應用 流量控制閥（簡稱流量閥）是通過改變通流截面積來改變局部阻力的大小，從而實現對流量的控制，以達到調節(jié)執(zhí)行元件運動速度（轉速）目的。常用的流量閥有節(jié)流閥、調速閥、旁通式調速閥等。一、流