汽車液壓與氣壓傳動第五章：液壓控制閥課件

1、第五章：液壓控制閥第一節(jié)：方向控制閥第二節(jié)：壓力控制閥第三節(jié)：流量控制閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥教學(xué)目標(biāo)教學(xué)要點(diǎn)返回目錄本章習(xí)題教學(xué)目標(biāo)1) 掌握各種液壓閥的工作原理、基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)特性等。2) 能合理選用液壓控制閥。3) 會結(jié)合汽車液壓傳動裝置進(jìn)行必要的液壓控制閥分析和計(jì)算。返回本章教學(xué)要點(diǎn)知識要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識 返回本章 常用液壓控制閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 常用液壓控制閥的工作特性和應(yīng)用 理解常用液壓控制閥的類型、結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn);重點(diǎn)掌握多位多通換向閥、先導(dǎo)式壓力閥和調(diào)速閥的工作原理和工作特點(diǎn),并能熟練分析其工作過程;了解插裝閥、疊加閥、電液伺服閥及電液比例控制閥等的結(jié)構(gòu);熟悉常用液壓控

2、制閥的圖形符號 熟悉常用液壓控制閥的工作特性、特點(diǎn)和參數(shù)計(jì)算方法,并能靈活選用;了解插裝閥、疊加閥、電液伺服閥及電液比例控制閥等的特點(diǎn)和工作過程 流體力學(xué)的基本知識、機(jī)械結(jié)構(gòu)相關(guān)知識、液壓與氣壓元件圖形符號國家標(biāo)準(zhǔn) 典型方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥工程應(yīng)用;汽車中常用的電磁球閥、多位手動閥和換檔閥等的應(yīng)用和點(diǎn)第一節(jié)：方向控制閥 方向控制閥的工作原理較簡單，從本質(zhì)上講，它是利用閥芯和閥體間相對位置的改變來實(shí)行閥內(nèi)部某些油路的接通和斷開，以滿足液壓系統(tǒng)中各換向功能的要求。 方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩類。第一節(jié)：方向控制閥返回本章第一節(jié)：方向控制閥一、單向閥 液壓系統(tǒng)中常用的單向閥有普通

3、單向閥和液控單向閥兩種。 1.普通單向閥： 第一節(jié)：方向控制閥錐閥式普通單向閥 錐閥式普通單向閥密封性好, 使用壽命長。第一節(jié)：方向控制閥2.液控單向閥 液控單向閥具有良好的單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要長時間保壓、鎖緊的情況，也用于防止立式液壓缸在自重作用下下滑等。 第一節(jié)：方向控制閥2.液控單向閥 液控單向閥具有良好的單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要長時間保壓、鎖緊的情況，也用于防止立式液壓缸在自重作用下下滑等。 第一節(jié)：方向控制閥內(nèi)卸式液控單向閥第一節(jié)：方向控制閥雙向液壓鎖 1閥體 2控制活塞 3卸荷閥芯 4錐閥(主閥芯)第一節(jié)：方向控制閥二、換向閥 換向閥是利用閥芯相對于閥體的相對運(yùn)

4、動，達(dá)到特定的工作位置，使不同的油路接通、關(guān)閉，從而變換液壓油流動的方向，改變執(zhí)行元件的運(yùn)動方向。 表51 換向閥類型表分類方式類型按閥的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)閥式、滑閥式按閥的操縱方式手動、機(jī)動(行程)、電磁、液動、電液動按閥的位置和通路數(shù)二位二通、二位三通三位四通、三位五通第一節(jié)：方向控制閥1.轉(zhuǎn)閥式換向閥(轉(zhuǎn)閥)第一節(jié)：方向控制閥2.滑閥式換向閥(換向閥) 滑閥式換向閥在液壓系統(tǒng)中遠(yuǎn)比轉(zhuǎn)閥式用得廣泛，所以本章主要以滑閥式換向閥為主介紹換向閥的各項(xiàng)工作性能。第一節(jié)：方向控制閥換向閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)第一節(jié)：方向控制閥換向閥圖形符號 用方框表示換向閥的工作位置； 一個方框的上邊和下邊與外部連接的接口數(shù)即為通路數(shù)； 方

5、框內(nèi)的箭頭表示此位置上油路的通斷狀態(tài)，但箭頭的方向并不一定代表油液實(shí)際流動的方向； 一般用P表示進(jìn)油口，T或O表示回油口，A、B、C等表示與接執(zhí)行元件連接的油口，用表示控制油口； 方框內(nèi)的“”“”表示此通路被閥芯封閉，即該路不通。 名稱結(jié)構(gòu)原理圖圖形符號使用場合第一節(jié)：方向控制閥換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)型式二位二通閥二位三通閥二位四通閥三位四通閥二位五通閥三位五通閥控制油路的接通與斷開(相當(dāng)于一個開關(guān))控制液流方向(從一個方向換成另一個方向)控制執(zhí)行元件換向不能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運(yùn)動能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運(yùn)動不能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運(yùn)動能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運(yùn)動執(zhí)行元件正

6、反向運(yùn)動時回油方式相同執(zhí)行元件正反向運(yùn)動時回油方式不同操縱方式圖形符號簡要說明第一節(jié)：方向控制閥換向閥操縱形式手動機(jī)動電磁液動電液動手動操縱，彈簧復(fù)位，中間位置時閥口互不相通檔塊操縱，彈簧復(fù)位，通口常閉電磁鐵操縱，彈簧復(fù)位液壓操縱，彈簧復(fù)位，中間位置時四口互通 電磁鐵先導(dǎo)控制，液壓驅(qū)動，閥芯移動速度可分別由兩端的節(jié)流閥調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)中執(zhí)行元件能得到平穩(wěn)的換向第一節(jié)：方向控制閥換向閥結(jié)構(gòu)以三位四通換向閥為例說明其結(jié)構(gòu)a)結(jié)構(gòu)原理圖 b)圖形符號1閥體 2閥芯 3定位套 4對中彈簧 5擋圈 6推桿 7環(huán) 8線圈 9銜鐵 10導(dǎo)套 11插頭組件第一節(jié)：方向控制閥二位三通電磁換向閥第一節(jié)：方向控制閥三位

7、四通電液換向閥第一節(jié)：方向控制閥三位四通手動換向閥第一節(jié)：方向控制閥三位四通換向閥中位機(jī)能型式符號中位通路狀況、特點(diǎn)及應(yīng)用O型H型Y型K型M型X型P型四口全封閉，液壓泵不卸荷，液壓缸閉鎖，可用于多個換向閥的并聯(lián)工作。液壓缸充滿油，從靜止到啟動平穩(wěn)；制動時運(yùn)動慣性引起液壓沖擊較大；換向位置精度高四口全接通，泵卸荷，液壓缸處于浮動狀態(tài)，在外力作用下可移動。液壓缸從靜止到啟動有沖擊；制動比O型平穩(wěn)；換向位置變動大 P口封閉，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液壓缸浮動，在外力作用下可移動。液壓缸從靜止到啟動有沖擊；制動性能介于O型和H型之間 P 、A、B相通，B口封閉，泵卸荷，液壓缸處于閉鎖狀態(tài)。兩個方

8、向換向時性能不同 P 、 T相通，A 、B 口封閉，泵卸荷，液壓缸閉鎖，從靜止到啟動較平穩(wěn)；制動性與O 型相同；可用于泵卸荷液壓缸鎖緊的系統(tǒng)中四口處于半開啟狀態(tài)，泵基本卸荷，但仍保持一定的壓力。換向性能介于O 型和H型之間P 、A 、B 相通， T封閉，泵與液壓缸兩腔相通，可組成差動連接。從靜止到啟動平穩(wěn)；制動平穩(wěn)；換向位置變動比 H型的小，應(yīng)用廣泛第一節(jié)：方向控制閥中位機(jī)能選擇在選擇換向閥的中位機(jī)能時, 通常要考慮以下幾個問題:系統(tǒng)保壓。2) 系統(tǒng)卸荷。3) 換向平穩(wěn)性和精度。4) 起動平穩(wěn)性。5) 液壓缸“浮動” 和在任意位置上的停止。第一節(jié)：方向控制閥 三、其它類型的換向閥 1.電磁球閥

9、 電磁球閥是近年來發(fā)展起來的一種電磁換向閥, 以電磁鐵推動鋼球?qū)崿F(xiàn)油路的通斷和切換。 1支點(diǎn)2操縱推桿3杠桿4左閥座5球閥6右閥座7彈簧8電磁鐵9復(fù)位桿第一節(jié)：方向控制閥 1.電磁球閥 電磁球閥的密封性好; 反應(yīng)速度快; 換向頻率高; 對液壓油液的黏度適用范圍寬; 換向可靠; 其抗污染能力好; 但性能較少。在小流量系統(tǒng)中用于控制主油路, 在大流量系統(tǒng)中常作為先導(dǎo)控制元件使用。第一節(jié)：方向控制閥2.手動閥 手動閥是汽車自動變速器液壓控制系統(tǒng)中使用的一種換向閥，其相當(dāng)于油路的總開關(guān)，由駕駛室內(nèi)的換檔手柄控制。1主油路 2倒檔油路 3、7泄油孔 4閥芯 5前進(jìn)檔油路 6前進(jìn)低檔油路 第一節(jié)：方向控制

10、閥3.換擋閥 在自動變速器的換擋操縱手柄位于前進(jìn)擋位或閉鎖擋位(S、L或2、1)時，可根據(jù)車輛行駛的不同工況自動地調(diào)節(jié)擋位，它是通過主油路的壓力油作用換擋閥，在換擋閥的控制下進(jìn)入不同的擋位油路來得到不同的擋位 。a)電磁閥斷開 b)電磁閥接通1換檔電磁閥 2換檔閥 3主油路壓力油 4至換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)返回本節(jié)第二節(jié)：壓力控制閥第二節(jié) 壓力控制閥 在液壓系統(tǒng)中，用來控制液壓油壓力和利用液壓油壓力來控制其它液壓元件動作的閥統(tǒng)稱為壓力控制閥。此類閥的工作是利用液壓力和彈簧力相平衡的原理。 按其功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。 返回本章第二節(jié)：壓力控制閥一、溢流閥 溢流閥是通過對

11、油液的溢流，使液壓系統(tǒng)的壓力維持恒定，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)壓、調(diào)壓和限壓。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動式和先導(dǎo)式兩類。 第二節(jié)：壓力控制閥先導(dǎo)型溢流閥第二節(jié)：壓力控制閥溢流閥的壓力流量特性 當(dāng)溢流閥開啟后，隨著閥口的開度的增大，其壓力、流量也隨之變化，壓力和流量之間的變化關(guān)系稱為壓力流量特性。 第二節(jié)：壓力控制閥溢流閥應(yīng)用 在液壓系統(tǒng)中， 溢流閥主要的用途有：作為溢流閥， 使系統(tǒng)壓力恒， 對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用；作為背壓閥，接在系統(tǒng)回油路上， 提供回油阻力，使執(zhí)行元件運(yùn)動平穩(wěn)； 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓或系統(tǒng)卸荷。第二節(jié)：壓力控制閥例題第二節(jié)：壓力控制閥二、減壓閥 減壓閥是利用液體流過縫隙產(chǎn)生壓降的原理，使出

12、口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥，按調(diào)節(jié)要求的不同，可分為定值減壓閥、定比減壓閥和定差減壓閥三種。 其中定值減壓閥應(yīng)用較廣，簡稱減壓閥。 第二節(jié)：壓力控制閥減壓閥a) 結(jié)構(gòu)b) 圖形符號(直動式)c) 圖形符號(先導(dǎo)式)d) 實(shí)物圖1先導(dǎo)閥閥芯2閥體3主閥閥芯4端蓋第二節(jié)：壓力控制閥例題 第二節(jié)：壓力控制閥三、順序閥 順序閥是利用油液壓力作為控制信號來控制油路通斷，保證液壓系統(tǒng)中多個執(zhí)行元件的動作有一定的先后順序。第二節(jié)：壓力控制閥四、壓力繼電器 壓力繼電器是利用液體壓力來啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件，它在油液壓力達(dá)到其設(shè)定壓力時，發(fā)出電信號，控制電氣元件動作。返回本節(jié)第三節(jié)：流量控制閥第三節(jié)

13、 流量控制閥 流量控制閥(簡稱流量閥)是在一定的壓差下通過改變節(jié)流口通流面積的大小，改變通過閥口流量的閥。 在液壓系統(tǒng)中，控制流量的目的是對執(zhí)行元件的運(yùn)動速度進(jìn)行控制，因此液壓系統(tǒng)流量控制回路又常稱為速度控制回路或調(diào)速回路。 常見的流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥等。返回本章第三節(jié)：流量控制閥一、節(jié)流閥流量控制原理 第三節(jié)：流量控制閥節(jié)流口的節(jié)流特性 節(jié)流口的節(jié)流特性是指液體流經(jīng)節(jié)流口時，通過節(jié)流口的流量受到的影響因素與流量之間的關(guān)系，以及分析提高流量的穩(wěn)定性的措施。節(jié)流口的流量取決于節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式。節(jié)流口對流量穩(wěn)定性的控制質(zhì)量影響極大。 節(jié)流方程 第三節(jié)：流量控制閥影響節(jié)流口流量穩(wěn)定的因素 節(jié)流

14、口前后的壓差 為進(jìn)一步分析壓差對流量的影響可引入節(jié)流剛度。節(jié)流剛度是節(jié)流口前、后壓力差的變化量與通過閥流量變化量之比，即第三節(jié)：流量控制閥節(jié)流孔的節(jié)流特性曲線 結(jié)論：T越大，越小，節(jié)流閥性能越好。即節(jié)流口通流面積越小，節(jié)流口兩端的壓差越大越有利于提高節(jié)流閥剛度，但太大，造成壓力損失也越大，而且可能造成閥口太小而堵塞，一般壓差為（0.150.4）MPa。 第三節(jié)：流量控制閥液壓油溫度 油的粘度隨液壓油的溫度發(fā)生變化，節(jié)流閥的流量受到影響。 油液粘度對細(xì)長孔式節(jié)流口的流量影響較大，對薄壁孔式節(jié)流口的流量幾乎沒有影響。因此，性能好的節(jié)流閥一般采用薄壁孔類的節(jié)流口。 第三節(jié)：流量控制閥節(jié)流口的形狀 流

15、量閥在工作時，節(jié)流口的通流斷面通常是很小的，當(dāng)系統(tǒng)速度較低時更是這樣。因此節(jié)流口很容易被油液中所含的機(jī)械雜質(zhì)、膠質(zhì)沉淀物和氧化物等雜質(zhì)堵塞，另外油液中的極化分子和金屬表面吸附作用會破壞節(jié)流口的形狀、大小。 在節(jié)流口被堵塞的瞬間，油液斷流，壓力很快升高，直到把堵塞的小孔沖開，流量又突然加大，該過程不斷重復(fù)，造成了時多時少的流量脈動，嚴(yán)重時完全斷流，使節(jié)流閥喪失工作能力。上述現(xiàn)象稱為節(jié)流閥的堵塞現(xiàn)象。 第三節(jié)：流量控制閥4.節(jié)流口的形式序號節(jié)流口名稱特 點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式12345針閥式節(jié)流口結(jié)構(gòu)簡單，針閥作軸向移動，但水力半徑小，易堵塞，受油溫影響較大，流量穩(wěn)定性差，適用于對節(jié)流性能要求不高的系統(tǒng)偏心槽

16、式節(jié)流口在閥芯上開有截面為三角槽的周向偏心槽，通過轉(zhuǎn)動閥芯改變通流面積。流量穩(wěn)定性較好，但在閥芯上有徑向不平衡力，使閥芯轉(zhuǎn)動費(fèi)力，易堵塞。一般用于低壓、大流量和對流量穩(wěn)定性要求不高的系統(tǒng)中軸向三角槽式節(jié)流口工藝性好，結(jié)構(gòu)簡單，徑向力平衡，水利半徑較合適，調(diào)節(jié)范圍大，穩(wěn)定流量較小，但油溫變化對流量有一定影響，廣泛應(yīng)用于各種流量閥中周向縫隙式節(jié)流口節(jié)流口接近于薄壁孔，通道短，水力半徑大，不易堵塞，受油溫影響小，用于低壓小流量（約30ml/min）場合，其流量穩(wěn)定特性也較好軸向縫隙式節(jié)流口節(jié)流口更接近于薄壁孔，流量對溫度變化不敏感，通流性能較好，這種節(jié)流口為目前最好的節(jié)流口之一，用于性能要求較高、低

17、壓（7MPa）小流量（約20ml/min）的流量閥上第三節(jié)：流量控制閥5.節(jié)流閥的典型結(jié)構(gòu) （1）普通節(jié)流閥a)結(jié)構(gòu)圖 b)職能符號1閥體 2閥芯 3調(diào)節(jié)手輪 第三節(jié)：流量控制閥（2）單向節(jié)流閥a)結(jié)構(gòu)圖 b)職能符號1彈簧 2閥芯 3閥體 4頂桿 5螺母 第三節(jié)：流量控制閥6.最小穩(wěn)定流量及其物理意義 節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量是指在不發(fā)生節(jié)流口堵塞現(xiàn)象條件下又能正常工作的最小流量。如果穩(wěn)定流量的值越小，就說明節(jié)流閥節(jié)流口的通流性越好，允許系統(tǒng)的執(zhí)行元件工作的最低速度就越小。 實(shí)際回路中，節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量必須比系統(tǒng)的執(zhí)行元件工作的最低速度所決定的流量值（一般流量控制閥最小穩(wěn)定流量為0.05L/

18、min）小，這樣執(zhí)行元件在低速工作時，才能保證速度的穩(wěn)定性。這就是節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量的物理意義，這也是選用節(jié)流閥的一個主要原則。 第三節(jié)：流量控制閥7.應(yīng)用節(jié)流閥主要起節(jié)流調(diào)速、負(fù)載阻尼和壓力緩沖作用。 第三節(jié)：流量控制閥二、調(diào)速閥 節(jié)流閥的剛性較差，當(dāng)節(jié)流調(diào)速回路的負(fù)載變化時，節(jié)流閥壓差隨之變化，流量也發(fā)生變化，即流量受負(fù)載變化影響，從而不能使執(zhí)行元件速度保持穩(wěn)定。 必須采取壓力補(bǔ)償?shù)霓k法使節(jié)流閥前后的壓差保持在一個穩(wěn)定的值上，使流量不變。這種帶壓力補(bǔ)償?shù)牧髁块y稱為調(diào)速閥。 第三節(jié)：流量控制閥調(diào)速閥的工作原理 第三節(jié)：流量控制閥調(diào)速閥的靜態(tài)特性分析 調(diào)速閥能保持流量穩(wěn)定，主要是由于在節(jié)流閥之

19、前串聯(lián)了減壓閥，而減壓閥具有壓力補(bǔ)償作用，這樣就使節(jié)流閥口前后的壓差保持近似不變，而使流量保持近似恒定。 節(jié)流閥流量方程式第三節(jié)：流量控制閥3.溢流節(jié)流閥 溢流節(jié)流閥是節(jié)流閥與壓差式溢流閥并聯(lián)組成的，它也能補(bǔ)償閥兩端的壓差變化，使通過溢流節(jié)流閥的流量基本不受負(fù)載變化的影響。 a)原理圖 b)職能符號 c)簡化職能符號1溢流閥芯 2節(jié)流閥芯 3-溢流閥 第三節(jié)：流量控制閥4.調(diào)速閥與溢流節(jié)流閥的比較 (1)調(diào)速閥應(yīng)用范圍較廣。調(diào)速閥可安裝在執(zhí)行元件的進(jìn)、回油路和旁油路上。而溢流節(jié)流閥只能安裝在節(jié)流調(diào)速回路的進(jìn)油路上組成進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路。 (2)采用溢流節(jié)流閥的系統(tǒng)效率較高。 (3)調(diào)速閥較溢流

20、節(jié)流閥流量穩(wěn)定性好。返回本節(jié)第三節(jié)：流量控制閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥 一、插裝閥二、疊加閥三、電液伺服閥四、電液比例控制閥返回本章第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥一、插裝閥 插裝閥又稱為二通插裝閥、邏輯閥、錐閥，是一種以二通型單向元件為主體、采用不同的蓋板組成插裝閥系統(tǒng)。1插裝件 2控制蓋板 3先導(dǎo)控制閥 4集成塊 5彈簧 6密封圈 第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥1.插裝方向控制閥（1）單向閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥（2）液控單向閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥（3）二位二通換向閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥(4)二位三通插裝換向閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥(5)四通插裝換向閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥2.插裝壓力控制閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥3.插裝流量控制閥第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥二、疊加閥l推桿 2、5彈簧 3錐閥芯 4錐閥座 6主閥芯 第四節(jié)：其它類型的液壓控制閥三、電液伺服閥 伺服閥是為閉環(huán)控制使用設(shè)計(jì)的。電液伺服閥是一種將電信號變?yōu)橐簤耗芤詫?shí)現(xiàn)流量或壓力控制的轉(zhuǎn)換裝置，電液伺服閥既是電液轉(zhuǎn)換元件，又是功率放大元件。輸入的小功率電信號與輸