液壓傳動(dòng)第6次課

1、l 5-1 液壓閥的分類(lèi)及油液在閥內(nèi)的運(yùn)動(dòng)液壓閥的分類(lèi)及油液在閥內(nèi)的運(yùn)動(dòng) （1） 液壓閥的分類(lèi)液壓閥的分類(lèi)（P 119） 液壓閥是用來(lái)控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的油壓、流量和液流方向的液壓元件。根據(jù)用途和工作特點(diǎn)的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類(lèi)，它們的分類(lèi)及作用如表5-6所示。表表5-6 液壓閥的作用及分類(lèi)液壓閥的作用及分類(lèi)第五章液壓控制閥第五章液壓控制閥 類(lèi) 別作用分分 類(lèi)類(lèi)壓力控制閥壓力控制閥用于控制液流壓力。其作用是：用于控制液流壓力。其作用是：保持系統(tǒng)的油壓恒定；限制液壓系統(tǒng)的最高壓力；利用回路壓力來(lái)控制油缸的順序動(dòng)作；降低回路的壓力及給液壓回路以一定的背壓等。溢

2、流閥順序閥減壓閥壓力繼電器流量控制閥流量控制閥用于控制液流流量。其作用是：用于控制液流流量。其作用是：利用節(jié)流原理來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)回路的流量以控制液壓機(jī)械的運(yùn)動(dòng)速度。節(jié)流閥調(diào)速閥方向控制閥方向控制閥用于控制液流的方向，以控制液壓機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向和啟停。單向閥換向閥 （2）油液在閥體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及作用力（自學(xué)）油液在閥體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及作用力（自學(xué)）.閥口流量公式及流量系數(shù)閥口流量公式及流量系數(shù) 對(duì)于各種滑閥、錐閥、球閥、節(jié)流孔口滑閥、錐閥、球閥、節(jié)流孔口，通過(guò)閥口的流量閥口的流量均可用下式表示： 式中，Cq為流量系數(shù)，A為閥口通流面積， p為閥口前、后壓差，為液體密度。/2 pACqq閥的結(jié)構(gòu)形式主要有：滑閥、

3、轉(zhuǎn)閥、錐閥、球閥等。通常，閥均由閥體、閥芯組成。i).對(duì)于圓柱滑閥對(duì)于圓柱滑閥(圖圖5-1)，當(dāng)，當(dāng)Re260時(shí)，時(shí)，Cq為常數(shù)為常數(shù)。此時(shí)： 若閥口為銳邊，則若閥口為銳邊，則Cq=0.60.65；若閥口有不大的圓角或很小的；若閥口有不大的圓角或很小的倒角，則倒角，則Cq=0.80.9。 通常，Re表示為，Re=4m/ 式中：為油液流經(jīng)滑閥閥口的平均速度，為油液的運(yùn)動(dòng)粘度， m為滑閥閥口處液流的平均深度。M的計(jì)算詳見(jiàn)P120。ii).對(duì)于錐閥對(duì)于錐閥(圖圖5-2)，當(dāng)當(dāng)Re很大時(shí)，很大時(shí)，Cq=0.770.82。.液動(dòng)力液動(dòng)力 液流經(jīng)過(guò)閥口時(shí)，由于流動(dòng)方向和流速的改變，閥芯上會(huì)受到附加的作用力

4、。 在閥口開(kāi)度一定的穩(wěn)定流動(dòng)下，液動(dòng)力為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)力穩(wěn)態(tài)流動(dòng)力；當(dāng)閥口開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)，還有瞬態(tài)液動(dòng)力瞬態(tài)液動(dòng)力作用。 i).作用在圓柱滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力：作用在圓柱滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力： 此時(shí)，分解為軸向分力和徑向分力（圖5-3），由于閥芯結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)，通常徑向力互相抵消，只有軸向的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力Fs，F(xiàn)s通常表示為： Fs = q2cos。 ii).作用在圓柱滑閥上的瞬態(tài)液動(dòng)力作用在圓柱滑閥上的瞬態(tài)液動(dòng)力Ft： 瞬態(tài)液動(dòng)力是滑閥在移動(dòng)過(guò)程中(即開(kāi)口大小發(fā)生變化時(shí))閥腔中液流因加速或減速而作用于閥芯上的力。此力只與閥芯移動(dòng)速度有關(guān)，與閥口開(kāi)度本身無(wú)關(guān)。 所以，瞬態(tài)液動(dòng)力Ft與滑閥的移動(dòng)速度dx/dt成正比

5、，它起粘性阻尼作用，KL為阻尼系數(shù)。 iii).作用在錐閥上的液動(dòng)力：作用在錐閥上的液動(dòng)力： (詳見(jiàn)P125126.)dtdxKdtdqLdtdmFLt .作用在滑閥上的液壓卡緊力作用在滑閥上的液壓卡緊力 實(shí)際中，由于閥體或閥芯的幾何形狀、加工精度及雜質(zhì)等原因，都會(huì)使液體在流過(guò)閥芯與閥孔間隙時(shí)產(chǎn)生徑向不平衡力，稱(chēng)之為側(cè)向力。 由于側(cè)向力的存在，引起閥芯移動(dòng)時(shí)的軸向摩擦阻力，稱(chēng)之為卡緊力。如果閥芯的驅(qū)動(dòng)力不足以克服這個(gè)阻力，就會(huì)發(fā)生所謂的卡卡緊現(xiàn)緊現(xiàn)象。象。（詳見(jiàn)P120128） 減小液壓卡緊力，可采取以下措施： i). 嚴(yán)格控制閥芯或閥孔的錐度(盡量減小t/, t為大小端半徑差、為滑閥大端的徑

6、向間隙)； ii). 在閥芯凸肩上開(kāi)均壓槽，使閥芯在中心定位； iii). 采用順錐 (圖5-12 (b)； iv). 在閥芯的軸向加適當(dāng)頻率和振幅的顫振； v). 精密過(guò)濾油液。 l 5-2壓力控制閥壓力控制閥 壓力控制閥種類(lèi)繁多，可分為四種基本類(lèi)型：四種基本類(lèi)型：溢流閥、減壓閥、順溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器序閥、壓力繼電器。它們的共同特點(diǎn)是利用油液壓力和彈簧力相平衡的原理來(lái)進(jìn)行工作。 （1）、溢流閥）、溢流閥 1）直動(dòng)型溢流閥）直動(dòng)型溢流閥 按結(jié)構(gòu)又分為：錐閥式錐閥式、球閥式、滑閥式三種。當(dāng)彈簧力大于液壓力時(shí)，閥口關(guān)閉；當(dāng)彈簧力小于液壓力時(shí)，閥口打開(kāi)，油液由錐閥閥口經(jīng)回油口溢回油箱

7、。 2）先導(dǎo)型溢流閥）先導(dǎo)型溢流閥 3）溢流閥的作用）溢流閥的作用 （圖（圖5-37 溢流閥的溢流閥的職能符號(hào)）職能符號(hào)）溢流閥的職能符號(hào)如圖5-37所示。溢流閥的主要作用是：防止液壓系統(tǒng)過(guò)載，保護(hù)油泵和油路系統(tǒng)的安全，保持液壓系統(tǒng)的壓力恒定。圖5-37 溢流閥的職能符號(hào) 、作安全閥用。如圖5-38所示，溢流閥的調(diào)壓彈簧調(diào)至液壓系統(tǒng)所允許達(dá)到的最高壓力。正常工作時(shí)，溢流閥關(guān)閉，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到所調(diào)的極限壓力值時(shí)，溢流閥才打開(kāi)溢流，以防止系統(tǒng)壓力過(guò)載，保證液壓系統(tǒng)的安全。圖5-38 溢流閥作安全閥用 、作溢流閥用。如圖5-39所示，在定量泵進(jìn)油（或回油）調(diào)速系統(tǒng)中（圖5-39a），溢流閥是常開(kāi)的，

8、溢流量的大小，通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入油缸的流量大小來(lái)決定，在溢流的過(guò)程中保持系統(tǒng)壓力基本穩(wěn)定。溢流閥安裝在油缸進(jìn)出口油路的兩端起吸收換向沖擊（圖5-39b）和作背壓閥用（圖5-39c）。 圖5-39 溢流閥的各種應(yīng)用 、先導(dǎo)式溢流閥用作卸荷閥。如圖5-40所示，當(dāng)微型電磁換向閥的電磁鐵斷電時(shí)，電磁換向閥的通路被隔斷，系統(tǒng)正常工作；當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，電磁換向閥的通路被接通，溢流閥打開(kāi)，系統(tǒng)低壓卸荷。圖5-40 電磁溢流閥用于卸荷 、先導(dǎo)式溢流閥可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。如圖5-41所示，當(dāng)電磁換向閥3的電磁鐵通電時(shí)，溢流閥2的遙控口和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4相通，此時(shí)油泵的供油壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4的調(diào)整壓力決定。應(yīng)注意的是，遠(yuǎn)

9、程調(diào)壓閥4的調(diào)整壓力應(yīng)小于溢流閥2的調(diào)整壓力，否則遠(yuǎn)程調(diào)壓閥不起作用。 圖5-41 二級(jí)調(diào)壓回路 4）溢流閥的性能特征指標(biāo)）溢流閥的性能特征指標(biāo) .靜態(tài)特征指標(biāo)靜態(tài)特征指標(biāo) 壓力調(diào)節(jié)范圍：壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)壓力平衡地上升或下降的最大和最小調(diào)定壓力。啟閉特性啟閉特性：是從開(kāi)啟到閉合過(guò)程中，被控壓力與通過(guò)溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。通常，開(kāi)始溢流的開(kāi)啟壓力Pk及停止溢流的閉合壓力Pb，兩者越接近，溢流閥的啟閉特性越好。卸荷壓力卸荷壓力：當(dāng)溢流閥作卸荷閥用時(shí)，額定流量下進(jìn)、出油口的壓力差稱(chēng)為卸荷壓力。最大允許流量和最小穩(wěn)定流量最大允許流量和最小穩(wěn)定流量：最大允許流量下工作無(wú)噪聲，最小穩(wěn)定流量下壓力平穩(wěn)

10、。 .動(dòng)態(tài)特征指標(biāo)動(dòng)態(tài)特征指標(biāo)（如圖517、圖518，P133134）壓力超調(diào)量壓力超調(diào)量：最高瞬時(shí)壓力峰值與額定壓力調(diào)定值Pn的差值P。響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間t1：圖517中A、B兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。t1越小、溢流閥的響應(yīng)越快。過(guò)渡過(guò)程時(shí)間過(guò)渡過(guò)程時(shí)間t2：圖517中B、C兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。t2越小、溢流閥的動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程越短。升壓時(shí)間升壓時(shí)間t1：圖518中A、B兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。卸荷時(shí)間卸荷時(shí)間t2：圖518中B、C兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。 t1、t2越小，溢流閥的動(dòng)態(tài)性能越好。5）先導(dǎo)型溢流閥的靜態(tài)特性分析）先導(dǎo)型溢流閥的靜態(tài)特性分析 （詳見(jiàn)（詳見(jiàn)P135138） （2）、減壓閥）、減壓閥減壓閥是用來(lái)

11、減低液壓系統(tǒng)中某部分的壓力，它的職能符號(hào)如圖5-21所示。減壓閥又可分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥三種。 圖圖5-21 減壓閥減壓閥(定壓輸出定壓輸出)及職能符號(hào)及職能符號(hào) 定壓輸出減壓閥，有直動(dòng)型直動(dòng)型和先導(dǎo)型先導(dǎo)型兩種結(jié)構(gòu)式。先導(dǎo)型中又有“出口壓力控制式”和“進(jìn)口壓力控制式”兩種控制方式。 1）“出口壓力控制式出口壓力控制式”先導(dǎo)型定壓輸出減壓閥先導(dǎo)型定壓輸出減壓閥 圖521為出口壓力控制式先導(dǎo)型定壓輸出減壓閥，它由先導(dǎo)閥調(diào)壓、主閥調(diào)壓。 其工作原理為：其工作原理為：進(jìn)口壓力P1經(jīng)減壓口減壓后，出口壓力變?yōu)镻2；出口壓力油通過(guò)閥體6下部和端蓋8上的

12、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(guò)錐閥座4中的阻尼孔后，作用在錐閥3上。當(dāng)出口壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥口關(guān)閉，阻尼孔9沒(méi)有液體流動(dòng)；當(dāng)出口壓力超過(guò)調(diào)定壓力時(shí)，出油口部分液體經(jīng)阻尼孔9、先導(dǎo)閥口、閥蓋5上的泄油口L流回油箱。 2）“進(jìn)口壓力控制式進(jìn)口壓力控制式”先導(dǎo)型先導(dǎo)型定壓輸出定壓輸出減壓閥減壓閥 該閥如圖522所示，由“控制油流量恒定器”6中的固定阻尼I和可變阻尼II，實(shí)現(xiàn)液阻的改變。由進(jìn)口引入的壓力油的壓力達(dá)到調(diào)壓彈簧8的調(diào)定值時(shí)，先導(dǎo)閥7開(kāi)啟，液流經(jīng)先導(dǎo)閥口流向油箱，P3由調(diào)壓彈簧8調(diào)定。由于P3P1，主閥2在上、下腔壓力差的作用下，克服主閥彈

13、簧5的力向上抬起，減小主閥開(kāi)口，起減壓作用，使主閥出口壓力降低為P2。 定壓減壓閥的作用是保持閥的出口壓力為恒定值；定差減壓閥的作用是保持閥的進(jìn)、出口壓力之差為恒定值；定比減壓閥的作用是保持進(jìn)、出口壓力之比為恒定值。其中，定壓減壓閥的應(yīng)用最廣泛。 3）定差減壓閥定差減壓閥 定差減壓閥如圖523所示，可使進(jìn)、出口壓力差保持為定值。 一般，一般，P1P2，P1P2常數(shù)。常數(shù)。4）定比減壓閥）定比減壓閥定比減壓閥如圖524所示。如忽略剛度很小的彈簧力，閥芯平衡關(guān)系式為： P1/P2=D2/d2 比較減壓閥和溢流閥的工作原理，可看出它們自動(dòng)調(diào)節(jié)的原理是相似的，所不同的只是減壓閥是保持出油口低壓油的壓力

14、基本不變，而溢流閥是保持進(jìn)油口壓力基本不變。 （3）、順序閥）、順序閥 順序閥的作用是利用油路本身的壓力來(lái)控制油缸或油馬達(dá)動(dòng)作的先后順序。它的職能符號(hào)如圖5-43所示。順序閥可構(gòu)成三種類(lèi)型： 、直接順序閥（如圖5-43（a），直接利用進(jìn)口油路壓力來(lái)控制閥的動(dòng)作。 、外控順序閥（如圖5-43（b），控制壓力油從閥外經(jīng)外控口引入，當(dāng)外控壓力未達(dá)到順序閥所調(diào)的壓力以前，順序閥關(guān)閉。 、卸荷閥（如圖5-43（c），當(dāng)控制油路的壓力達(dá)到順序閥的預(yù)調(diào)壓力時(shí)，順序閥打開(kāi)使油泵卸荷。 （a）直接順序閥符號(hào) （b）外控順序閥符號(hào) （c）卸荷閥符號(hào)圖5-43 順序閥的職能符號(hào)順序閥的典型結(jié)構(gòu)如圖525所示。如把順

15、序閥和單向閥并聯(lián)組合，可構(gòu)成單向順序閥，其職能符號(hào)如圖5-44所示。 順序閥主要來(lái)控制油缸的順序工作，還可用來(lái)作卸荷閥和平衡閥用，具體內(nèi)容請(qǐng)參看基本回路一節(jié)。 圖5-44 單向順序閥職能符號(hào) （4）、壓力繼電器）、壓力繼電器利用油液壓力來(lái)控制電器觸頭的接觸與分離，將液壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電氣訊號(hào)而使電器元件（電磁閥、電機(jī)等）動(dòng)作的一種壓力控制元件。壓力繼電器可實(shí)現(xiàn)“液壓-電氣系統(tǒng)”的自動(dòng)程序控制和安全保護(hù)作用。柱塞式壓力繼電器的職能符號(hào)如圖5-45所示。當(dāng)液壓系統(tǒng)要求在系統(tǒng)壓力達(dá)到一定值后，延時(shí)一段時(shí)間再接通（或斷開(kāi)）電氣元件時(shí)，可使用延時(shí)壓力繼電器，如圖5-46所示。 l 53流量控制閥流量控制閥

16、流量控制閥是用來(lái)控制流體流量的閥類(lèi)，其工作原理是利用改變閥的通流截面積或流道長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)流量，使執(zhí)行元件獲得要求的速度。常用的流量控制閥有節(jié)流閥和調(diào)速閥節(jié)流閥和調(diào)速閥。它們又可與單向閥、行程閥等組合成復(fù)合式流量控制閥，如單向節(jié)流閥、單向行程節(jié)流閥和行程調(diào)速閥等。 （1）、節(jié)流閥）、節(jié)流閥 1）工作原理）工作原理 節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理如圖5-28所示。 節(jié)流閥、單向節(jié)流閥及單向行程節(jié)流閥的職能符號(hào)如圖5-47所示。 節(jié)流閥（圖5-47（a）是流量控制閥的基本元件，通過(guò)改變節(jié)流口的大小可實(shí)現(xiàn)流量的控制。 單向節(jié)流閥（圖5-47（b）由單向閥和節(jié)流閥組成，可實(shí)現(xiàn)單向控制流量的目的。 單向行程節(jié)流閥由單向閥

17、和行程節(jié)流閥并聯(lián)組成（圖5-47（c），當(dāng)工作部件運(yùn)動(dòng)至額定位置時(shí)，將滾輪壓下，使閥芯向下移動(dòng)，進(jìn)入P1腔的壓力油需經(jīng)閥芯上的軸向三角溝才能流入P2腔，流量因節(jié)流而減小。它廣泛用于各種液壓系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的減速，所以也稱(chēng)為行程減速閥。（a）節(jié)流閥 （b）單向節(jié)流閥 （c）單向行程節(jié)流閥圖5-47 節(jié)流閥、單向節(jié)流閥及單向行程節(jié)流閥的職能符號(hào)2）節(jié)流閥的流量特征）節(jié)流閥的流量特征即：通過(guò)節(jié)流閥的流量q及其前后壓差p的關(guān)系，表示為：qKApm式中，K為節(jié)流系數(shù)（計(jì)算方法詳見(jiàn)P146），A節(jié)流閥的過(guò)流面積（計(jì)算公式詳見(jiàn)P146，表5-2），m為由孔口形狀決定的指數(shù)（0.5m1.0）。流量特性

18、曲線如圖5-29所示。 3）節(jié)流閥的剛度）節(jié)流閥的剛度T：Td (p)/dqT反映了節(jié)流閥在負(fù)載壓力變動(dòng)時(shí)保持流量穩(wěn)定的能力。T越大，保持流量穩(wěn)定的能力越強(qiáng)。dqKAmpm-1d(p)；即：Td (p)/dqp1-m/(KAm)。 4）節(jié)流口堵塞的原因及防治措施：詳見(jiàn)）節(jié)流口堵塞的原因及防治措施：詳見(jiàn)P149 （2）調(diào)速閥）調(diào)速閥1）工作原理）工作原理用節(jié)流閥調(diào)速時(shí)，節(jié)流閥前后的壓力差變化是影響流量控制的一個(gè)重要因素。對(duì)于載荷有波動(dòng)而又要求工作速度穩(wěn)定的液壓系統(tǒng)，使用一般的節(jié)流閥不能滿足要求，必須采用具有壓力補(bǔ)償功能的調(diào)速閥。實(shí)質(zhì)上，實(shí)質(zhì)上，調(diào)速閥是進(jìn)行了壓力補(bǔ)償?shù)墓?jié)流閥調(diào)速閥是進(jìn)行了壓力補(bǔ)償

19、的節(jié)流閥。如圖5-30所示。 調(diào)速閥與節(jié)流閥的流量特性比較，詳見(jiàn)圖531所示。 （3）溫度補(bǔ)償調(diào)速閥）溫度補(bǔ)償調(diào)速閥為了克服溫度對(duì)流量控制的影響，可采用溫度補(bǔ)償措施，即采用溫度補(bǔ)償調(diào)速閥。溫度補(bǔ)償調(diào)速閥，由減壓閥和節(jié)流閥兩部分組成。其工作原理由圖532組成。其核心是，采用熱脹系數(shù)較大的芯桿材料。當(dāng)油溫升高時(shí)，芯桿受熱膨脹，使節(jié)流口關(guān)小。 （4）溢流節(jié)流閥）溢流節(jié)流閥 壓力補(bǔ)償調(diào)速閥是由一個(gè)普通節(jié)流閥和一個(gè)壓力補(bǔ)償裝置（穩(wěn)壓閥）組成。穩(wěn)壓閥的作用是保證節(jié)流口前后的壓力差P基本恒定，使通過(guò)節(jié)流口的流量Q只與節(jié)流閥的開(kāi)口面積大小有關(guān)，而與載荷變化基本無(wú)關(guān)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作速度的目的。壓力補(bǔ)償裝置的形式有兩種，一種是減壓閥，一