第二章電液(氣)壓控制閥

1、第二章 電液（氣）壓控制閥第一節(jié) 液壓閥的基本結(jié)構(gòu)與原理1、概述液壓閥是用來控制系統(tǒng)中流體的流動方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥可以因為作用機(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制的流動方向。就是說，盡管液壓閥存在各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同點：1）在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都有閥體、閥芯（閥座或滑閥）和驅(qū)使閥芯動作的元、部件（如彈簧、電磁鐵）組成。2）在工作原理上，所有閥的開口大小，進(jìn)、出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅

2、是各種閥控制的參數(shù)各不同而已。液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中被用來控制液流的壓力、流量和方向，保證執(zhí)行元件按照要求進(jìn)行工作。屬控制元件。液壓閥是一種用壓力油操作的自動化元件，它受配壓閥壓力油的控制，通常與電磁配壓閥組合使用，可用于遠(yuǎn)距離控制水電站油、氣、水管路系統(tǒng)的通斷。常用于夾緊、控制、潤滑等油路。有直動型與先導(dǎo)型之分，多用先導(dǎo)型。2、液壓閥的基本結(jié)構(gòu)與原理：1）液壓閥基本結(jié)構(gòu)：包括閥芯、閥體和驅(qū)動閥芯在閥體內(nèi)作相對運動的裝置。2）液壓閥基本工作原理：利用閥芯在閥體內(nèi)作相對運動來控制閥口的通斷及閥口的大小，實現(xiàn)壓力、流量和方向的控制；且流經(jīng)閥口的流量與閥口前后壓力差和閥口面積有關(guān)，始終滿足壓力流量方

3、程。第二節(jié) 液壓閥的分類在液壓系統(tǒng)中，用于控制或調(diào)節(jié)液體的流動方向、壓力高低、流量大小的元件統(tǒng)稱為液壓控制閥。液壓閥性能的優(yōu)、劣、工作是否可靠，對整個液壓系統(tǒng)能否正常工作將產(chǎn)生直接影響。在液壓系統(tǒng)中，用于控制系統(tǒng)中液流壓力、流量和液流方向的元件總稱為液壓控制閥。液壓控制閥的種類繁多，除了不同品種、規(guī)格的通用閥外，還有許多專用閥和復(fù)合閥。就液壓閥的基本類型來說，通常按以下方式進(jìn)行分類。1、按按用途分(1)壓力控制閥 用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液流的壓力或利用壓力控制的閥類稱為壓力控制閥。如溢流閥、減壓閥、順序閥、電液比例溢流閥、電液比例減壓閥等。(2)流量控制閥 用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液流流量的

4、閥類稱為流量控制閥，如節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、電液比例流量閥等。(3)方向控制閥 用來控制和改變液壓系統(tǒng)中液流方向的閥類稱為方向控制閥，如單向閥、換向閥等。 這三類可互相組合，成為復(fù)合閥，以減少管路連接，使結(jié)構(gòu)更為緊湊，提高系統(tǒng)效率，如單向行程調(diào)速閥等。2、按控制方式(1)開關(guān)或定值控制閥這是最常見的一類液壓閥，又稱為普通液壓閥。此類閥采用手動、機(jī)動、電磁鐵和控制壓力油等控制方式啟閉液流通路、定值控制液流的壓力和流量。(2)伺服控制閥這是一種根據(jù)輸入信號(電氣、機(jī)械、氣動等)及反饋量成比例地連續(xù)控制液壓系統(tǒng)中液流的壓力、流量的閥類，又稱為隨動閥。伺服控制閥具有很高的動態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)性能，但價格昂

5、貴、抗污染能力差，主要用于控制精度要求很高的場合。(3)電液比例控制閥電液比例控制閥的性能介于上面兩類閥之間，它可以根據(jù)輸入信號的大小連續(xù)地成比例地控制液壓系統(tǒng)中液流的參量，滿足一般工業(yè)生產(chǎn)對控制性能的要求。與伺服控制閥相比具有結(jié)構(gòu)簡單、價格較低、抗污染能力強等優(yōu)點，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。但電液比例控制閥存在中位死區(qū)，工作頻寬較伺服控制閥低。電液比例閥又分為兩種，一種是直接將開關(guān)定值控制閥的控制方式改為比例電磁鐵控制的普通電液比例閥，另一種是帶內(nèi)反饋的新型電液比例閥。(4)數(shù)字控制閥用計算機(jī)數(shù)字信息直接控制的液壓閥稱為電液數(shù)字閥。數(shù)字控制閥可直接與計算機(jī)連接，不需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器。與比例閥

6、、伺服閥相比，數(shù)字閥具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、價廉、抗污染能力強、重復(fù)性好、工作穩(wěn)定可靠、放大器功耗小等優(yōu)點。在數(shù)字閥中，最常用的控制方法有增量控制型和脈寬調(diào)制(PWM)型。數(shù)字閥的出現(xiàn)至今已有二十多年，但它的發(fā)展速度不快，應(yīng)用范圍也不廣。主要原因是，增量控制型存在分辨率限制，而PWM型主要受兩個方面的制約：一是控制流量小且只能單通道控制，在流量較大或要求方向控制時難以實現(xiàn)；二是有較大的振動和噪聲，影響可靠性和使用環(huán)境。此外，數(shù)字閥由于按照載頻原理工作，故控制信號頻寬較模擬器件低。3、根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類液壓控制閥一般由閥心、閥體、操縱控制機(jī)構(gòu)等主要零件組成。根據(jù)閥心結(jié)構(gòu)形式的不同，迪壓控制閥又可以

7、分為以下幾類。(1)滑閥類滑閥類的閥心為圓柱形，通過閥心在閥體孔內(nèi)的滑動來改變液流通路開口的大小，以實現(xiàn)液流壓力、流量及方向的控制。 (2)提升閥類提升閥類有錐閥、球閥、平板閥等，利用閥心相對閥座孔的移動來改變液流通路開口的大小，以實現(xiàn)液流壓力、流量及方向的控制。(3)噴嘴擋板閥類噴嘴擋板閥是利用噴嘴和擋板之間的相對位移來改變液流通路開口大小，以實現(xiàn)控制的閥類。該類閥主要用于伺服控制和比例控制元件。4、根據(jù)連接和安裝方式分類(1)管式閥管式閥閥體上的進(jìn)出油口通過管接頭或法蘭與管路直接連接。其連接方式簡單，重量輕，在移動式設(shè)備或流量較小的液壓元件中應(yīng)用較廣。其缺點是閥只能沿管路分散布置，裝拆維修

8、不方便。(2)板式閥板式閥由安裝螺釘固定在過渡板上，閥的進(jìn)出油口通過過渡板與管路連接。過渡板上可以安裝一個或多個閥。當(dāng)過渡板安裝有多個閥時，又稱為集成塊，安裝在集成塊上的閥與閥之間的油路通過塊內(nèi)的流道溝通，可減少連接管路。板式閥由于集中布置且裝拆時不會影響系統(tǒng)管路，因而操縱、維修方便，應(yīng)用十分廣泛。(3)裝閥插裝閥主要有二通插裝閥、三通插裝閥和螺紋插裝閥。二通插裝閥是將其基本組件插入特定設(shè)計加工的閥體內(nèi)，配以蓋板、先導(dǎo)閥組成的一種多功能復(fù)合閥。因插裝閥基本組件只有兩個油口，因此被稱為二通插裝閥，簡稱插裝閥。該閥具有通流能力大、密封性好、自動化和標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點。三通插裝閥具有壓力油口、負(fù)載油

9、口和回油箱油口，起到兩個二通插裝閥的作用，可以獨立控制一個負(fù)載腔。但由于通用化、模塊化程度遠(yuǎn)不及二通插裝閥，因此，未能得到廣泛應(yīng)用。螺紋式插裝閥是二通插裝閥在連接方式上的變革，由于采用螺紋連接，使安裝簡捷方便，整個體積也相對減小。(4)疊加閥疊加閥是在板式閥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、結(jié)構(gòu)更為緊湊的一種形式。閥的上下兩面為安裝面，并開有進(jìn)出油口。同一規(guī)格、不同功能的閥的油口和安裝連接孔的位置、尺寸相同。使用時根據(jù)液壓回路的需要，將所需的閥疊加并用長螺栓固定在底板上，系統(tǒng)管路與底板上的油口相連。按操縱方法分類，液壓閥有手動式、機(jī)動式、電動式、液動式和電液動式等多種。按安裝方式分類，液壓閥有管式(螺紋式)和

10、板式兩種。液壓閥閥可按不同的特征進(jìn)行分類分類方法種類詳細(xì)分類按機(jī)能分類壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、卸荷閥、平衡閥、比例壓力控制閥、緩沖閥、儀表截止閥、限壓切斷閥、壓力繼電器等流量控制閥節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、集流閥、比例流量控制閥、排氣節(jié)流閥等方向控制閥單向閥、液控單向閥、換向閥、行程減速閥、充液閥、梭閥、比例方向控制閥、快速排氣閥、脈沖閥等按結(jié)構(gòu)分類滑閥圓柱滑閥、旋轉(zhuǎn)閥、平板滑閥座閥錐閥、球閥射流管閥噴嘴擋板閥單噴嘴擋板閥、雙噴嘴擋板閥按操縱方法分類手動閥手把及手輪、踏板、杠桿機(jī)動閥擋塊及碰塊、彈簧液動閥液動閥電液動閥電液動閥電動閥普通/比例電磁鐵控制、力馬達(dá)/力矩馬達(dá)/步

11、進(jìn)電動機(jī)/伺服電動機(jī)控制按連接方式分類管式連接螺紋式連接、法蘭式連接板式/疊加式連接單層連接板式、雙層連接板式、油路塊式、疊加閥、多路閥插裝式連接螺紋式插裝（二、三、四通插裝閥）、蓋板式插裝（二通插裝閥）按控制方式分類比例閥電液比例壓力閥、電液比例流量閥、電液比例換向閥、電液比例復(fù)合閥、電液比例多路閥；伺服閥單、兩級（噴嘴擋板式、滑閥式）電液流量伺服閥、三級電液流量伺服閥、電液壓力伺服閥、氣液伺服閥、機(jī)液伺服閥數(shù)字控制閥數(shù)字控制壓力閥、數(shù)字控制流量閥與方向閥按輸出參數(shù)可調(diào)節(jié)性分類開關(guān)控制閥方向控制閥、順序閥、限速切斷閥、邏輯元件輸出參數(shù)連續(xù)可調(diào)的閥溢流閥、減壓閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、各類電液控制閥

12、（比例閥、伺服閥）第三節(jié) 液壓閥的性能參數(shù) 1.密封性能液壓閥的密封性能是指液壓閥各密封部位阻止介質(zhì)泄漏的能力，它是液壓閥最重要的技術(shù)性能指標(biāo)。液壓閥的密封部位有三處：啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處；填料與閥桿和填料函的配和處；閥體與閥蓋的連接處。其中前一處的泄漏叫做內(nèi)漏，也就是通常所說的關(guān)不嚴(yán)，它將影響液壓閥截斷介質(zhì)的能力。對于截斷閥類來說，內(nèi)漏是不允許的。后兩處的泄漏叫做外漏，即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外。外漏會造成物料損失，污染環(huán)境，嚴(yán)重時還會造成事故。對于易燃易爆、有毒或有放射的介質(zhì)，外漏更是不能允許的，因而液壓閥必須具有可靠的密封性能。2.流動介質(zhì)介質(zhì)流過液壓閥后會產(chǎn)生壓力損失（既液壓閥前

13、后的壓力差），也就是液壓閥對介質(zhì)的流動有一定的阻力，介質(zhì)為克服液壓閥的阻力就要消耗一定的能量。從節(jié)約能源上考慮，設(shè)計和制造液壓閥時，要盡可能降低液壓閥對流動介質(zhì)的阻力。 3.啟閉力和啟閉力矩啟閉力和啟閉力矩是指液壓閥開啟或關(guān)閉所必須施加的作用力或力矩。關(guān)閉液壓閥時，需要使啟閉件與發(fā)座兩密封面間形成一定的密封比壓，同時還要克服閥桿與填料之間、閥桿與螺母的螺紋之間、閥桿端部支承處及其他磨擦部位的摩擦力，因而必須施加一定的關(guān)閉力和關(guān)閉力矩，液壓閥在啟閉過程中，所需要的啟閉力和啟閉力矩是變化的，其最大值是在關(guān)閉的最終瞬時或開啟的最初瞬時。設(shè)計和制造液壓閥時應(yīng)力求降低其關(guān)閉力和關(guān)閉力矩。4.啟閉速度啟閉

14、速度是用液壓閥完成一次開啟或關(guān)閉動作所需的時間來表示。一般對液壓閥的啟閉速度無嚴(yán)格要求，但有些工況對啟閉速度有特殊要求，如有的要求迅速開啟或關(guān)閉，以防發(fā)生事故，有的要求緩慢關(guān)閉，以防產(chǎn)生水擊等，這在選用液壓閥類型時應(yīng)加以考慮。 5.動作靈敏度和可靠性這是指液壓閥對于介質(zhì)參數(shù)變化，做出相應(yīng)反應(yīng)的敏感程度。對于節(jié)流閥、減壓閥、調(diào)節(jié)閥等用來調(diào)節(jié)介質(zhì)參數(shù)的液壓閥以及安全閥、疏水閥等具有特定功能的液壓閥來說，其功能靈敏度與可靠性是十分重要的技術(shù)性能指標(biāo)。6.使用壽命它表示液壓閥的耐用程度，是液壓閥的重要性能指標(biāo)，并具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。通常以能保證密封要求的啟閉次數(shù)來表示，也可以用使用時間來表示。在流體管

15、道系統(tǒng)中，液壓閥是控制元件，其主要作用是隔離設(shè)備和管道系統(tǒng)、調(diào)節(jié)流量、防止回流、調(diào)節(jié)和排泄壓力。由于管道系統(tǒng)選擇最適合的液壓閥顯得非常重要，所以，了解液壓閥的特性及選擇液壓閥的步驟和依據(jù)也變得至關(guān)重要起來。第四節(jié) 對液壓閥的基本要求各種液壓閥，由于不是對外作功的元件，而是用來實現(xiàn)執(zhí)行元件(機(jī)構(gòu))所提出的力(力矩)、速度、變向的要求的，因此對液壓控制閥的共同要求是：(1)動作靈敏、性能好，工作可靠且沖擊振動小；(2)油液通過閥時的液壓損失要小；(3)密封性能好；(4)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小，安裝、調(diào)整、維護(hù)、保養(yǎng)方便，成本低廉，通用性大，壽命長。 第五節(jié) 方向控制閥常見的方向控制閥的類型1.單向閥

16、液壓系統(tǒng)中常見的單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。1.1普通單向閥圖5-1-1單向閥a）結(jié)構(gòu)圖 b）圖形符號1-閥體 2-閥心 3-彈簧b）a）P1P2P2P1普通單向閥的作用，是使用油液只能沿一個方向流動，不許反向倒流。如圖5-1-1為一種管式普通單向閥的結(jié)構(gòu)。壓力油從閥體左端的通口P1流入時，克服彈簧3作用在閥芯2上的力，使閥芯向右移動，打開閥口，并通過閥芯上的徑向孔a軸向孔b從閥體右端的通口P2流出。但是壓力油從閥體右端的通口P2流出時，它和彈簧力一起使閥芯錐面壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，油液無法從P2口流向P1口。單向閥的閥芯也可以用鋼球式的結(jié)構(gòu)，其制造方便，但密封性較差，只適用于小流

17、量的場合。在普通單向閥中，通油方向的阻力應(yīng)盡可能小，而不通油方向應(yīng)有良好的密封。另外、單向閥的動作應(yīng)靈敏，工作時不應(yīng)有撞擊和噪聲。單向閥彈簧的剛度一般都選得較小，使閥的正向開啟壓力僅需0.030.05MPa。如采用剛度較大的彈簧，使其開啟壓力達(dá)0.20.6MPa，便可用作背壓閥。單向閥的性能參數(shù)主要有：正向最小開啟壓力、正向流動時的壓力損失以及反向泄漏量等。這些參數(shù)都和閥的結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量有關(guān)。 KP1P2P1L1P2234單向閥常被安裝在泵的出口，可防止系統(tǒng)壓力沖擊對泵的影響，另外泵不工作時可防止系統(tǒng)油液經(jīng)泵倒流回油箱。單向閥還可用來分隔油路防止干擾。單向閥和其他閥組合，便可組成復(fù)合閥。簡化符

18、號K1.2液控單向閥圖5-1-2普通型液控單向閥1-控制活塞 2-推桿 3-閥心 4-彈簧液控單向閥有普通型和帶卸荷閥心型兩種，每種又按其控制活塞的泄油腔的連接方式分為內(nèi)泄式和外泄式兩種。如圖5-1-2為普通型外泄式液控單向閥。當(dāng)控制口K處無控制壓力通入時，其作用和普通單向閥一樣，壓力油只能從通口P1流向通口P2，不能反向倒流。當(dāng)控制口K有控制油壓，且其作用在控制活塞1上的液壓力超過P2腔壓力和彈簧4作用在閥心3上的合力時（控制活塞上腔通泄油口），控制活塞推動推桿2使閥心上移開啟，通油口P1和P2接通，油液便可在兩個方向自由通流。這種結(jié)構(gòu)在反向開啟時的控制壓力較小。圖5-1-2中如沒有外泄油口

19、，而進(jìn)油腔P1和控制活塞的上腔直接相通的話，則是內(nèi)泄式液控單向閥。這種結(jié)構(gòu)較為簡單，在反向開啟時，K腔的壓力必須高于P1腔的壓力，故控制壓力較高，僅適用于P1腔壓力較低的場合。圖5-1-3帶卸荷閥心液控單向閥（內(nèi)泄）1、控制活塞2、推桿3、閥心 4、彈簧座5、彈簧6、卸荷閥心在高壓系統(tǒng)中，液控單向閥反向開啟前P2口的壓力很高，所以使之反向開啟的控制壓力也較高，且當(dāng)控制活塞推開單向閥心時，高壓封閉回路內(nèi)油液的壓力突然釋放，會產(chǎn)生很大的沖擊，為了避免這種現(xiàn)象且減小控制壓力，可采用如圖5-1-3所示的帶卸荷閥心的液控單向閥。作用在控制活塞1上的控制壓力推動控制活塞上移，先將卸荷閥心6頂開，P2和P1

20、腔之間產(chǎn)生微小的縫隙，使P2腔壓力降低到一定程度，然后再頂開單向閥心實現(xiàn)P2到P1的反向通流。液控單向閥的一般性能與普通單向閥相同，但有反向開啟最小控制壓力要求。當(dāng)P1口壓力為零時，反向開啟最小控制壓力，普通型的為（0.40.5）p2，而帶卸荷閥心的為0.05p2，兩者相差近10倍。必須指出，其反向流動時的壓力損失比正向流動時小，因為在正向流動時，除克服流道損失外，還須克服閥心上的液動力和彈簧力。液控單向閥在系統(tǒng)中主要用途有：1）對液壓缸進(jìn)行鎖閉。2）作立式液壓缸的支撐閥。3）某些情況下起保壓作用。順便指出，也有一種液控單向閥，其控制壓力的作用是使閥心關(guān)閉的，但這種閥僅在特殊場合中使用。2.換

21、向閥換向閥是利用閥心在閥體中的相對運動，使液流的通路接通、關(guān)斷、或變換流動方向，從而使執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。2.1對換向閥的主要要求換向閥應(yīng)滿足：1）流體流經(jīng)閥時的壓力損失要小。2）互不相通的通口間的泄漏要小。3）換向要平穩(wěn)、迅速且可靠。2.2換向閥的工作原理圖所示為滑閥式換向閥的工作原理。閥心在中間位置時，流體的全部通路均被切斷，活塞不運動。當(dāng)閥心移到左端時，泵的流量流向A口，使活塞向右運動，活塞右腔的油液流經(jīng)B口和閥流回油箱；反之，當(dāng)閥心移到右端時，活塞便向左運動。因而通過閥心移動可實現(xiàn)執(zhí)行元件的正、反向運動或停止。2.3換向閥的結(jié)構(gòu)形式換向閥的功能主要由其控制的通路數(shù)及工作位

22、置所決定。圖所示的換向閥有三個工作位子和四條通路（P、A、B、T）,稱為三位四通閥。（1）結(jié)構(gòu)主體 閥體和滑閥閥心是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。表列出了常見滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)原理、圖形符號和使用場合。以表中末行的三位五通閥為例，閥體上有P、A、B、T1、T2五個通口，閥心有左、中、右三個工作位置。當(dāng)閥心處在圖示中間位子時，五個通口都關(guān)閉； 當(dāng)閥心移向左端時，通口T2關(guān)閉，通口P和B相通，通口A和T1相通；當(dāng)閥心移向右端時，通口T1關(guān)閉，通口P和A相通，通口B和T2相通。這種結(jié)構(gòu)形式由于具有使五個通口都關(guān)閉的工作狀態(tài)，故可使受它控制的執(zhí)行元件在任意位置上停止運動。換向閥都有兩個或兩個以上的工

23、作位置，其中一個是常態(tài)位，即閥心未受外部操縱時所處的位置。繪制液壓系統(tǒng)圖時，油路一般應(yīng)連接在常態(tài)為上。 （2）滑閥的操縱方式1）手動換向閥。圖5-2-3所示為手動換向閥及其圖形符號。a所示為彈簧自動復(fù)位結(jié)構(gòu)的閥，松開手柄，閥心靠彈簧力恢復(fù)至中位（常為），適用于動作頻繁、持續(xù)工作時間較短的場合，操作比較安全，常用于工程機(jī)械。b所示為彈簧鋼球定位結(jié)構(gòu)的閥，當(dāng)松開手柄后，閥仍然保持在所需的工作位置上，適用于機(jī)床、液壓機(jī)、船舶等需保持工作狀態(tài)時間較長的情況。這種閥也可用腳踏操縱。圖5-2-3 將多個手動換向閥組合在一起，用以操縱多個執(zhí)行元件的運動，便構(gòu)成多路閥。 2）機(jī)動換向閥。圖5-2-4 所示為機(jī)

24、動換向閥及其圖形符號，它依靠當(dāng)鐵或凸輪來壓迫閥心移動，從而實現(xiàn)也流通、斷或改變流向。3）電磁換向閥。電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變液流流向。這類閥操縱方便，布置靈活，易實現(xiàn)動作轉(zhuǎn)換自動化，因此應(yīng)用最廣泛。圖5-2-5和5-2-6圖所示為電磁鐵換向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號。電磁閥的電磁鐵按所用電源的不同，分為交流型、直流型交流本整型三種；按電磁鐵內(nèi)部是否有油浸入，又分為干式、濕式和油浸式三種。圖5-2-4 機(jī)動換向閥交流電磁鐵使用方便，起動力大，吸合、釋放快，動作時間最快為10ms；但工作時沖擊和噪聲較大，為避免線圈過熱，換向頻率不能超過60次/min；起動電流大，在閥心被卡住時會燒毀線

25、圈；工作壽命僅數(shù)百萬次至一千萬次以內(nèi)。44圖5-2-5 交流二位三通電磁換向閥及其干式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖1、 推桿 2、閥心 3、彈簧 4、密封圈 直流電磁鐵體積小，工作可靠；沖擊小，允許換向頻率為120次/min,最高可達(dá)300次/min；使用壽命可高達(dá)兩千萬次以上；但起動力比交流電磁鐵要小，且需有直流電源。交流本整型電磁鐵自身帶有整流器，可以直接使用交流電源，又具有6圖5-2-6 直流三位四通電磁換向閥及其濕式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖 1、閥體 2、推桿 3、閥心 4、彈簧 5、擋塊 6、導(dǎo)磁套 7、銜鐵 8、線圈87直流電磁鐵的性能。干式電磁鐵如圖5-2-5a所示。為避免油液浸入電磁鐵，在推桿1的外周上裝

26、有密封圈4，使線圈的絕緣性能不受油液的影響。但推桿上密封圈的摩擦力則影響著電磁鐵的換向可靠性。濕式電磁鐵如圖5-2-6所示。該電磁鐵的導(dǎo)磁套6是一個密封筒狀結(jié)構(gòu)，與換向閥閥體1連接時僅套內(nèi)的銜鐵7工作腔與滑閥直接連接，推桿2上沒有任何密封，套內(nèi)可承受一定的液壓力。線圈8部分仍處于干的狀態(tài)。由于推桿上沒有密封，從而提高了換向可靠性。銜鐵工作時處于油液潤滑狀態(tài)，且有一定阻尼作用而減小了沖擊和噪聲。所以濕式電磁鐵具有吸合聲小、散熱快、可靠性好、壽命長等優(yōu)點。因此已逐漸取代傳統(tǒng)的干式電磁鐵。油浸式電磁鐵的鐵心和線圈都浸在油液中工作，因此散熱更快、換向更平穩(wěn)可靠、效率更高、壽命更長。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高

27、。由于電磁鐵的吸力一般90N，因此電磁鐵換向閥只適用于壓力不太高、流量不太大的場合。圖5-2-7三位四通液動換向閥4）液動換向閥。液動換向閥是利用控制油路的壓力來改變閥心位置圖1-2-7三位四通液動換向閥的換向閥。圖5-2-7所示為三位四通液動換向閥及圖形符號。當(dāng)控制油路的壓力油從控制K1進(jìn)入滑閥左腔、潤滑右腔經(jīng)控制油口K2接通回油時，閥心在其兩端壓差作用下右移，使壓力油口P與A相通、B與T相通；當(dāng)K2接壓力油、K1接回油時，閥心左移，使P與B相通、A與T相通；當(dāng)K1和K2都通回油時，閥心在兩端彈簧和定位套作用下處于中位，P、A、B、T相互均不通。必須指出，液動換向閥還需另一個閥來操縱其控制油

28、路方向。5)電液換向閥。圖5-2-8 所示電液換向閥的結(jié)構(gòu)原理及其圖形符號。圖5-2-8電液換向閥 1、7單向閥 2、6節(jié)流閥 3、5電磁閥 4電磁閥閥心 8液動閥閥心（主閥心） 由圖可見，當(dāng)兩個電磁鐵都不通電時，電磁閥閥心4處于中位，液動閥（主閥）閥心8因其兩端都接通油箱，也處于中位。電磁鐵3通電時，電磁閥閥心移向右位，壓力油經(jīng)單向閥1接通主閥心的左端，其右端的油則經(jīng)節(jié)流閥6和電磁閥而接通油箱，于是主閥心右移，移動速度由節(jié)流閥6的開口大小決定。同理，當(dāng)電磁鐵5通電，電磁閥閥心移向左位時，主閥心也移向左位，其移動速度由節(jié)流閥2的開口大小決定。在電液換向閥中，控制主油路的主閥芯不是靠電磁鐵的吸力

29、直接推動的，是靠電磁鐵操縱控制油路上的壓力油液推動的，因此推力可以很大，操縱也很方便。此外，主閥心向左或向右的移動速度可分別由節(jié)流閥2或6來調(diào)節(jié)，這就使系統(tǒng)中的執(zhí)行元件能夠得到平穩(wěn)無沖擊的換向。所以，這種操縱型式的換向性能是較好的，適用于高壓、大流量的場合。2.4滑閥機(jī)能換向閥的滑閥機(jī)能分為工作機(jī)能和過渡狀態(tài)機(jī)能，前者是指滑閥處于某個工作位置時，其各個油口的連通關(guān)系；后者則指滑閥從一個工作位置變換到另一個工作位置的過渡過程中，它的各個油口的瞬時連通關(guān)系。不同滑閥機(jī)能對應(yīng)有不同的功能?；y機(jī)能對換向閥的換向機(jī)能和系統(tǒng)的工作特性有著重要的影響。2.5電磁球閥電磁球閥是一種以電磁鐵的推力為驅(qū)動力推動

30、鋼球來實現(xiàn)油路通斷的電磁換向閥。圖5-2-9所示為一個二位三通電磁球閥。當(dāng)電磁鐵8斷電時，彈簧7將鋼球5壓緊在左閥座4的孔上，油口P與A通，T關(guān)閉。當(dāng)電磁鐵通電時，電磁鐵推力使杠桿3繞支店1逆時針旋轉(zhuǎn)，電磁鐵經(jīng)杠桿放大后通過圖5-2-9 電磁球式換向閥 （二位三通）1-支點 2-操縱桿 3-杠桿 4-左閥座 5-球閥 6-右閥座 7-彈簧 8-電磁鐵操縱桿2克服彈簧力將鋼球壓向右閥座6的孔上，于是油口P與A不通，A與T相通，實現(xiàn)換向。通道b的作用使鋼球兩側(cè)液壓力平衡。這類閥密封性能好，可應(yīng)用于達(dá)63MPa的高壓，換向、復(fù)位速度快，換向頻率高（可達(dá)250次/min），對工作介質(zhì)粘度的適應(yīng)范圍廣，

31、可直接用于高水基、乳化液，由于沒有液壓卡緊力，以及受液動力影響小，換向、復(fù)位所需的力很小，此外，它的抗污染性也好。電磁球閥在小流量系統(tǒng)中可直接控制主油路，而在大流量系統(tǒng)中作先導(dǎo)閥也很普通。目前電磁球閥只有兩位閥，需用兩個二位才能組成一個三位閥。這種閥的加工、裝配精度要求較高，成本價格也相應(yīng)增加。2.6轉(zhuǎn)閥圖5-2-10 轉(zhuǎn)閥 （三位四通）a）原理圖 b）圖形符號b）a）BTAPAP BT BTAPBAPT轉(zhuǎn)閥通過閥心的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)油路的通斷和換向。圖 所示為三位四通轉(zhuǎn)閥原理、符號和結(jié)構(gòu)圖。原理圖5-2-10a和符號圖5-2-10b 的左、中、右位置是相對應(yīng)的。圖5-2-10中，當(dāng)閥心處于圖5-2-

32、10a、b 所示的左位時，P、A、B、T互不相通。當(dāng)閥心順時針轉(zhuǎn)一角度，處于a、b中位所示狀態(tài)，油口T和A相通，P和A不相通。當(dāng)閥心反時針轉(zhuǎn)一角度，處于圖 a、b右位所示狀態(tài)，則油口P和A相通，B和T相通。轉(zhuǎn)閥可用于手動或機(jī)動操縱。由于轉(zhuǎn)閥徑向力不平衡，旋轉(zhuǎn)閥心所需力較大，且密封性能差，故一般用于低壓小流量場合，或作先導(dǎo)閥用。第六節(jié) 壓力控制閥常見的壓力控制閥的類型如表所示。 1溢流閥1.1功用和要求溢流閥是通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。對溢流閥的主要要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過流能力大，噪聲小。壓力控制閥按工作原理分按

33、閥心結(jié)構(gòu)分按功用分直動式先導(dǎo)式滑閥鋼閥錐閥溢流閥減壓閥順序閥平衡閥.1.2工作原理和結(jié)構(gòu)形式（1）直動式溢流閥 圖6-1-1 所示為制動式滑閥型溢流閥的結(jié)構(gòu)及其圖形符號。壓力油從進(jìn)口P進(jìn)入閥后，經(jīng)孔f和阻尼孔a后作用在閥心3的底面c上。當(dāng)進(jìn)口壓力較低時，閥心在彈簧2預(yù)調(diào)力作用下處于最下端，由底端螺母限位。由閥心與閥體5構(gòu)成的節(jié)流口有重疊量l將P與T口隔斷，閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)口P處壓力升高至作用在閥心底面上液壓壓力大于彈簧預(yù)調(diào)力時，閥心開始向上運動。當(dāng)閥心上移重疊量l時，閥口處于開啟的臨界狀態(tài)。若壓力繼續(xù)升高至閥口打開，油液從P口經(jīng)T口溢流回油箱。此時，由于溢流閥的作用，在流量變化時，進(jìn)口壓力

34、能基本保持恒定圖6-1-1 中L為泄漏油口。圖示回油口T與泄漏油流經(jīng)的彈簧腔相通，L口堵塞，稱為內(nèi)泄。內(nèi)泄時回油口T的背壓將作用在閥心上端面，這時與彈簧力相平衡的將是進(jìn)出油口壓差。若將泄漏油腔與T口的連接通道e堵塞，將L口打開，直接將泄漏油引回油箱，這種連接方式稱外泄。圖6-1-2 高壓大流量直動式溢流閥a)錐閥型 b）球閥型0 圖6-1-1 直動式滑閥型溢流閥 1調(diào)節(jié)螺母 2彈簧 3上蓋 4閥心 5閥體直動式滑閥型溢流閥當(dāng)壓力較高、流量較大時，要求調(diào)壓彈簧有很大的力，這不僅使調(diào)節(jié)性能變差，彈簧設(shè)計和結(jié)構(gòu)上也難以實現(xiàn)，而且閥口雖有重疊量，滑閥仍存在泄漏因而難以實現(xiàn)很高的壓力控制，因而這種閥一般

35、用于低壓小流量場合， 目前已較少應(yīng)用。圖6-1-2所示為直動式錐閥型和球閥型溢流閥的結(jié)構(gòu)。節(jié)流口密封性能好，不需要重疊量，可直接用于高壓大流量場合。圖6-1-2a所示高壓大流量直動式溢流閥錐閥型結(jié)構(gòu)的最高壓力、流量分別可達(dá)40MPa和300L/min,圖6-1-2b所示的球閥型結(jié)構(gòu)的最高壓力、流量可達(dá)63MPa和120L/min。（2）先導(dǎo)式溢流閥 先導(dǎo)式溢流閥按其主閥心不同有三種典型結(jié)構(gòu)形式，即一節(jié)、二節(jié)和三節(jié)同心式。二節(jié)同心式先導(dǎo)溢流閥如圖所示，因其主閥與錐閥部分直徑保持同心而得名。主閥心1上部受壓面積略大于下部，當(dāng)閥P口壓力較低先導(dǎo)閥心4未開啟時，作用在主閥心上也壓力合力方向與彈簧3作用

36、相同，使閥關(guān)閉。閥有兩個阻尼孔2和8，一個在主閥心上，另一個在先導(dǎo)閥座上。當(dāng)閥P口的壓力增加時，使阻尼孔2、流道a、動態(tài)阻尼孔8及先導(dǎo)閥心前容腔的壓力相應(yīng)增加，而能克服先導(dǎo)閥彈簧預(yù)調(diào)力使先導(dǎo)閥開啟，就有液流從P口經(jīng)阻尼孔2、流道a、阻尼孔8、開啟的先導(dǎo)閥和通道b流到T口。此流量將在阻尼孔2兩端產(chǎn)生壓差。壓差作用在主閥心上下面積上的合力正好與主閥彈簧力平衡時，主閥心處于開啟的臨界狀態(tài)。當(dāng)P口的壓力再稍稍增加，而使流經(jīng)阻尼孔的流量再稍稍增大，阻尼孔2兩端壓力之差克服主閥彈簧力使主閥打開，這時從P口輸入流量將分成兩部分，少量流量經(jīng)先導(dǎo)閥后流向出油口T，大部分則經(jīng)主閥節(jié)流閥流向T口。經(jīng)主閥節(jié)流口的流量

37、便在進(jìn)油口P建立壓力。因流經(jīng)先導(dǎo)閥的流量極小，所以主閥心上腔的壓力基本上和由先導(dǎo)閥彈簧預(yù)調(diào)力所確定的先導(dǎo)閥心前容腔壓力相等而主閥上阻尼孔2兩端用以打開主閥心的壓差，僅須克服主閥彈簧的作用力、主閥心重力及液動力等，也并不很大，所以可以認(rèn)為溢流閥進(jìn)口處壓力基本上也由先導(dǎo)閥彈簧預(yù)調(diào)力所確定。在溢流閥的主閥心升起且有溢流作用時，溢流閥進(jìn)口處的壓力便可維持由先導(dǎo)閥彈簧所調(diào)定的定值。先導(dǎo)式溢流閥中流經(jīng)先導(dǎo)閥的油液可內(nèi)泄（如圖），也可外泄。外泄時，可將先導(dǎo)閥回油單獨引回油箱，而將先導(dǎo)閥回油口與主閥回油口T的連接通道b堵塞。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，主閥心上腔的壓力接近于零，

38、主閥心在很小的壓力下即可向上移動且閥口開得最大，這時泵輸出的油液在很低的壓力下通過閥口流回油箱，實現(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)和溢流閥的先導(dǎo)閥一樣），并使打開遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的壓力小于打開溢流閥先導(dǎo)閥心4的壓力，則主閥心上腔的壓力（從而溢流閥的溢流壓力）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)的溢流壓力實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。1.3應(yīng)用在系統(tǒng)中，溢流閥的主要用途有：1）作溢流閥，溢流閥有溢流時，可維持閥進(jìn)口亦即系統(tǒng)壓力恒定。2）作安全閥，系統(tǒng)超載時，溢流閥才能打開，對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用，而平時溢流閥是關(guān)閉的。3）作背壓閥，溢流閥（一般為直動式的）裝在系統(tǒng)的回油路上，產(chǎn)生一定的

39、回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。4）用先導(dǎo)式溢流閥對系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓或使系統(tǒng)卸荷。2減壓閥減壓閥分定值、定差和定比減壓閥三種，其中最常用的定值減壓閥。如不指明，通常所稱的減壓閥即為定值減壓閥。2.1功用和要求在同一系統(tǒng)中，往往有一個泵要向幾個執(zhí)行元件供油，而各執(zhí)行元件所需的工作壓力不盡相同的情況。若某執(zhí)行元件所需的工作壓力較泵的供油壓力低時，可在該分支油路中串聯(lián)一減壓閥。油液流經(jīng)減壓閥后，壓力降低，且使其出口處相接的某一回路的壓力保持恒定。這種減壓閥稱為定值減壓閥。對減壓閥的要求是：出口壓力維持恒定，不受進(jìn)口壓力、通過流量大小的影響。2.2工作原理和結(jié)構(gòu)減壓閥也有直動式和先導(dǎo)式；兩種，每

40、種各有二通和三通兩種形式。圖2-2-1所示為直動式二通減壓閥的工作原理。當(dāng)閥心處在原始位置上時，它的閥口a是打開的，閥的進(jìn)、出口溝通。這個閥的閥心由出口處的壓力控制，出口壓力未達(dá)到調(diào)定壓力時閥口全開，閥心不動。當(dāng)出口壓力達(dá)到調(diào)定壓力時，閥心上移，閥口開度xR關(guān)小。如忽略其他阻力，僅考慮閥心上的也壓力和彈簧力相平衡的條件，則可以認(rèn)為出口壓力基本上維持在某一定值（調(diào)定值）上。這時如出口壓力減小，閥心下移，閥口開度xR開大，閥口處阻力減小，壓降減小，使出口壓力回升，達(dá)到調(diào)定值。反之，如出口壓力增大，則閥心上移，閥口開度xR關(guān)小，閥口處阻力加大，壓降增大，使出口壓力下降，達(dá)到調(diào)定值。圖所示為直動式三通

41、減壓閥（帶單向閥）的結(jié)構(gòu)和圖形符號。圖中P1口為一次壓力油口，P2口為二次壓力油口，T為回油口，彈簧腔泄漏油口Y和T口相通（內(nèi)泄）。三通與二通減壓閥的工作原理基本相似，其主要區(qū)別是：前者有兩個可變節(jié)流閥口，因此在工作腔P2中無任何負(fù)載流量時能正常工作，而后者的負(fù)載腔內(nèi)必須有流量時才能正常工作；此外，三通減壓閥的二次壓力油口流入反向流量時也可起恒壓作用，此時的功能相當(dāng)于溢流閥，因此三通減壓閥又稱溢流減壓閥。圖所示為先導(dǎo)式減壓閥，它的工作原理可仿照圖 以及先導(dǎo)式溢流閥來進(jìn)行分析。先導(dǎo)式減壓閥和先導(dǎo)式溢流閥有以下幾點不同之處：1）減壓閥保持出口處壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口處壓力基本不變。2）在不

42、工作時，減壓閥進(jìn)出口互通，而溢流閥進(jìn)出口不通。3）為保證減壓閥出口壓力調(diào)定值恒定，它的先導(dǎo)閥彈簧腔需通過泄油口單獨外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的，所以它的先導(dǎo)閥彈簧腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口接通，不必單獨外接油箱（當(dāng)然也可外泄）。2.3應(yīng)用減壓閥主要用在系統(tǒng)的夾緊、電液換向閥的控制壓力油、潤滑等回路中。而三通減壓閥還可用在有反向沖擊流量的場合。必須指出，應(yīng)用減壓閥必須有壓力損失，這將增加功耗和使油液發(fā)熱。當(dāng)分支油路壓力比主油路壓力低很多，且流量又很大時，常采用高、低壓泵分別供油，而不易采用減壓閥。定差減壓閥和定比減壓閥。主要用來和其他閥組成組合閥，如定差減壓閥可保證節(jié)流閥進(jìn)出口

43、間的壓差維持恒定，這種減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)連接組成的調(diào)速閥，圖 所示為定比減壓閥的結(jié)構(gòu)原理圖。定比減壓閥的進(jìn)口壓力和出口壓力之比維持恒定。3.順序閥3.1功用順序閥用來控制多個執(zhí)行元件的順序動作。通過改變控制方式、泄油方式和二次油路的接法，順序閥還可具有其他功能，如作背壓閥、平衡閥或卸荷閥用。3.2工作原理和結(jié)構(gòu)順序閥也有直動式和先導(dǎo)式之分，根據(jù)控制壓力來源的不同，它有內(nèi)控式和外控式之分；根據(jù)泄油方式，它有內(nèi)泄式和外泄式兩種。圖3-1-1所示為直動式內(nèi)控外泄順序閥的工作原理。泵啟動后，油源壓力p1客服負(fù)載使液壓缸I運動。當(dāng)p1口壓力升高至作用在柱塞A下端面積上的液壓力超過彈簧預(yù)調(diào)力時，閥心便向上

44、運動，使p1口和p2口接通。油源壓力經(jīng)順序閥口后客服液壓缸II的負(fù)載使活塞運動。這樣利用順序閥實現(xiàn)了液壓缸I和II的順序動作。順序閥的結(jié)構(gòu)與溢流閥相似。兩者主要差別是：順序閥的出口通常與負(fù)載油路相通，而溢流閥的出口則與回油相通，因此順序閥調(diào)壓彈簧中的泄漏油和先導(dǎo)控制油必須外泄，如內(nèi)泄閥將無法開啟；而溢流閥的泄漏油和先導(dǎo)控制油可內(nèi)泄也可外泄，此外，溢流閥的進(jìn)口壓力調(diào)定后是不變的，而順序閥的進(jìn)口壓力在閥開啟后將隨出口負(fù)載壓力而改變。若將圖3-1-1a的下部閥蓋轉(zhuǎn)動180，并將外控口K的螺堵卸去，便成為外控式。為減小彈簧剛度以使閥開啟后進(jìn)、出口壓力盡可能接近，該閥采用截面積較大的柱塞A。閥心中空以使閥心下端的泄漏油經(jīng)彈簧腔外泄。內(nèi)控式順序閥在其進(jìn)油路壓力p1達(dá)到閥的設(shè)定壓力之前，閥口一直是關(guān)閉的，達(dá)到設(shè)定壓力后閥口才開啟，使壓力油進(jìn)入二次油路，驅(qū)動另一個執(zhí)行元件工作。外控式順序閥閥口的開啟與否和一次油路處來的進(jìn)口壓力沒有關(guān)系，僅決定于控