液壓與氣壓傳動(dòng)：第四章 液壓控制閥

1、第四章 液壓控制閥一. 液 壓 閥 概 述 二. 方 向 控 制 閥三. 壓 力 控 制 閥四. 流 量 控 制 閥五. 伺 服 閥第一節(jié) 液壓閥概述一、作用 控制液流的方向、壓力和流量。二、液壓閥的基本結(jié)構(gòu) 由閥體、閥芯和操縱機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)閥芯在閥體內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置）。三、工作原理， 利用閥芯在閥體內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制閥口的開(kāi)、閉及開(kāi)口大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、流量和方向的控制。四、液壓閥分類(lèi)1. 按閥芯結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)a 滑閥：閥芯為圓柱形，與進(jìn)出油口對(duì)應(yīng)的閥體上開(kāi)有沉割槽，閥芯在閥體孔內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)、開(kāi)啟或關(guān)閉閥口。 錐閥閥口關(guān)閉時(shí)為線(xiàn)密封，密封性能好，且開(kāi)啟時(shí)無(wú)死區(qū)，閥芯稍有位移，即開(kāi)啟，動(dòng)作靈敏。c

2、.球閥：性能與錐閥相同b.錐閥2.按用途分類(lèi) 方向閥（如單向閥、換向閥） 壓力閥（溢流閥、減壓閥、順序閥） 流量閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥）3.按安裝連接形式分類(lèi)螺紋式（管式）連接： 閥體進(jìn)出油口由螺紋直接與油管連接，安裝方式簡(jiǎn)單，但元件分散布置，裝卸維修不大方便。適用于簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)。板式連接： 板式閥需要專(zhuān)用的連結(jié)板，將閥用螺釘裝在連結(jié)板上，管子與連結(jié)板相連。板的前面裝閥，板的后面接油管。插裝閥疊加閥4.根據(jù)閥的操縱方式分類(lèi)人力操縱閥：如手把及手輪、踏板、杠桿機(jī)械操縱閥：如檔塊、彈簧、液壓、氣動(dòng)電動(dòng)操縱閥：如電磁鐵控制、電-液聯(lián)合控制三. 對(duì)液壓閥的基本要求1 閥的動(dòng)作靈敏，工作可靠，沖擊和振動(dòng)要小

3、；2 閥口全開(kāi)時(shí)，液流損失小，閥口關(guān)閉時(shí)，密封性能好，不允許有外泄漏3 閥的結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)試、維護(hù)方便，通用性好。第二節(jié) 方向控制閥作用 控制液流方向，從而改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。分類(lèi) 單向閥 換向閥一. 單向閥1、普通單向閥結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯、彈簧等作用：只許油液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)，反向不通。要求：正向流動(dòng)阻力小，反向不通，密封好。 開(kāi)啟壓力：0.030.05 MPa背壓閥：彈簧較硬 開(kāi)啟壓力：0.20.6 MPa背壓：執(zhí)行元件回油腔的壓力。 職能符號(hào)：?jiǎn)蜗蜷y的應(yīng)用將單向閥安裝在泵的出口處，防止系統(tǒng)壓力突然升高反向傳給泵，避免泵反轉(zhuǎn)或損壞。 利用單向閥的背壓作用，提高執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。圖中單向閥接

4、在液壓缸回油路上，使回油產(chǎn)生背壓，這樣可以減小液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)的前沖和爬行現(xiàn)象。與其它控制閥并聯(lián)使用，使之在單方向上起作用。圖中單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)使用，則實(shí)現(xiàn)只在單方向起節(jié)流或調(diào)速作用。2、液控單向閥 職能符號(hào)：組成：普通單向閥+小活塞缸特點(diǎn)：a. 無(wú)控制油時(shí)，與普通單向閥一樣， b. 通控制油時(shí)，正反向都可以流動(dòng)。應(yīng)用 液控單向閥中的錐閥閥口應(yīng)具有良好的反向密封性能，它通常用于保壓、鎖緊和平衡等回路。保持壓力實(shí)現(xiàn)液壓缸的鎖緊狀態(tài)換向閥處于中位時(shí)，兩個(gè)液控單向閥關(guān)閉，嚴(yán)密封閉液壓缸兩腔的油液，這時(shí)活塞不能因外力作用而產(chǎn)生移動(dòng)。二 .換向閥作用：改變油流方向組成主體(閥體、閥芯）操縱定位裝置1. 換

5、向閥的“位” 為了改變液流方向，閥芯相對(duì)于閥體應(yīng)有不同的工作位置，這個(gè)工作位置數(shù)叫“位”。方格表示工作位置，三個(gè)格為三位，兩個(gè)格為二位換向閥有幾個(gè)工作位置就相應(yīng)的有幾個(gè)格數(shù)，即位數(shù)。2. 換向閥的“通”： 當(dāng)閥芯相對(duì)于閥體運(yùn)動(dòng)時(shí)，可改變各油口之間的連通情況，從而改變了液流的流動(dòng)方向。 通常把換向閥與液壓系統(tǒng)油路相連的油口數(shù)叫做“通”，油口連接情況，用箭頭表示液流方向?；y式換向閥的結(jié)構(gòu) 閥體和滑動(dòng)閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體，閥體上開(kāi)有多個(gè)油口，閥芯移動(dòng)后可以停留在不同的工作位置。圖示為三位四通滑閥結(jié)構(gòu)主體部分1. 兩位兩通PA職能符號(hào)：作用：控制油路的通與斷2. 兩位三通職能符號(hào)：作用：控制

6、液流方向PAB3. 兩位四通職能符號(hào)：作用：控制執(zhí)行元件換向P 壓力油口O 回油口A、B 分別接執(zhí)行元件的兩腔4. 三位四通職能符號(hào)：作用：換向、停止。PABO5. 兩位五通職能符號(hào)：作用：換向、兩種回油方式。PABO1O26. 三位五通職能符號(hào)：作用：換向、停止、回油不同。PABO1O2操縱定位裝置作用：移動(dòng)閥芯并使其保持在工作位置上。a.手柄控制，彈簧復(fù)位。1.手動(dòng)b.手柄控制，鋼球定位。應(yīng)用：小流量，需徒手操作的場(chǎng)合。三位四通手動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)圖3. 電磁兩位三通電磁換向閥電磁鐵操縱，彈簧復(fù)位。優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。應(yīng)用：小流量的場(chǎng)合。（q63 L/min ) 實(shí)物4. 液動(dòng)液體操縱，彈簧復(fù)

7、位。三位四通液動(dòng)換向閥應(yīng)用：高壓，大流量的場(chǎng)合。（q160 L/min ) 5. 電液動(dòng)電液動(dòng)電液聯(lián)合控制，彈簧復(fù)位。電磁控制先導(dǎo)閥動(dòng)作，液體控制主閥芯動(dòng)作，節(jié)流閥控制閥芯移動(dòng)速度。簡(jiǎn)化符號(hào)：應(yīng)用：高壓、大流量的場(chǎng)合。 （q1200 L/min) 三位四通電液換向閥實(shí)物滑閥的中位機(jī)能 三位換向閥的閥芯處于中間位置時(shí)（即常態(tài)位置），其油口P、A、B、T間的通路有各種不同的連接形式，以適應(yīng)各種不同的工作要求，這種常態(tài)時(shí)的內(nèi)部通路形式就稱(chēng)為中位機(jī)能。 不同的中位機(jī)能是通過(guò)改變閥芯的形狀和尺寸得到的。雙向鎖緊，系統(tǒng)保壓。O型M型雙向鎖緊，油泵卸荷。H型油缸浮動(dòng)，泵卸荷。P型差動(dòng)連接。Y型油缸浮動(dòng)，系統(tǒng)

8、保壓。K型單向鎖緊，油泵卸荷。換向閥的性能1）換向要平穩(wěn)，迅速且可靠；2）油液流經(jīng)閥時(shí)壓力損失要??；3）互不相通的油口間泄漏要小。換向閥小結(jié)職能符號(hào):位:閥芯的工作位置;通:閥體上油路的通道數(shù);機(jī)能:中位時(shí)油路的連通方式?？刂品绞?O型H型P型Y型K型手動(dòng)機(jī)動(dòng)電磁液動(dòng)電液第三節(jié) 壓力控制閥 壓力控制閥是用來(lái)控制油液壓力高低的液壓閥，這類(lèi)閥的共同點(diǎn)是： 利用閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。 根據(jù)工作需要不同，對(duì)壓力控制的要求是各不相同的。有的需要限制液壓系統(tǒng)的最高壓力如安全閥；有的需要穩(wěn)定液壓系統(tǒng)中某處的壓力值（或壓差）如溢流閥，減壓閥等定壓閥；還有利用液壓力作為信號(hào)控制其動(dòng)作，如順序

9、閥、壓力繼電器等。一. 溢流閥作用：防止系統(tǒng)過(guò)載，保持系統(tǒng)壓力恒定。結(jié)構(gòu)和工作原理 a.直動(dòng)式溢流閥工作原理：p A Fs ,溢流。Fs 彈簧力職能符號(hào)：b. 先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥的作用是控制主閥的溢流壓力，主閥的作用是溢流。2、溢流閥的靜態(tài)特性 指閥在系統(tǒng)壓力沒(méi)有突變的穩(wěn)態(tài)情況下，所控制流體的壓力、流量的變化情況。 溢流閥的靜態(tài)特性主要指： 壓力-流量特性 啟閉特性 壓力調(diào)節(jié)范圍 卸荷壓力1). 溢流閥的壓力-流量特性Pn 為溢流閥調(diào)定壓力Pk1為直動(dòng)型溢流閥開(kāi)啟壓力Pk2為先導(dǎo)型溢流閥開(kāi)啟壓力指溢流閥入口壓力與流量之間的變化關(guān)系。 溢流閥理想特性曲線(xiàn)是一條在ps處平行于流

10、量坐標(biāo)的直線(xiàn)，即只有進(jìn)口壓力達(dá)到閥調(diào)整壓力ps時(shí)才溢流，且不管溢流量多少，壓力始終保持在該值上，但實(shí)際溢流閥的特性不可能是這樣的，而只能要求它的特性曲線(xiàn)盡可能接近這條理想曲線(xiàn)。即當(dāng)閥溢流量發(fā)生變化時(shí)，閥進(jìn)口壓力波動(dòng)越小，閥的性能越好。先導(dǎo)式溢流閥性能優(yōu)于直動(dòng)式溢流閥。2). 溢流閥的啟閉特性啟閉特性是表征溢流閥性能好壞的重要指標(biāo)。 一般用開(kāi)啟壓力比率和閉合壓力比率表示。開(kāi)啟壓力比率與閉合壓力比率越高，閥的性能越好。3). 溢流閥的卸荷壓力 將溢流閥的遙控口與油箱連通后，油泵處于卸荷狀態(tài)時(shí)，溢流閥進(jìn)出油口壓力之差稱(chēng)為卸荷壓力。 溢流閥卸荷壓力越小，系統(tǒng)發(fā)熱越少，一般溢流閥的卸荷壓力不大于0.2M

11、Pa，最大不應(yīng)超過(guò)0.45MPa。3、應(yīng)用1).作安全閥（常閉） 作用：防止系統(tǒng)過(guò)載。2). 作溢流閥（常開(kāi)）作用：保持系統(tǒng)壓力恒定3).卸荷或遠(yuǎn)程調(diào)壓卸荷遠(yuǎn)程調(diào)壓4).作背壓閥放在系統(tǒng)回油路上溢流閥產(chǎn)生背壓，運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性增加。二. 減壓閥作用：減低系統(tǒng)壓力，并有穩(wěn)壓作用。 當(dāng)液壓系統(tǒng)中的某一部分需要獲得一個(gè)比液壓泵供油壓力低的穩(wěn)定壓力時(shí)，就可使用減壓閥，它在系統(tǒng)的夾緊、控制、潤(rùn)滑等油路中應(yīng)用較多。定值減壓閥工作缸夾緊缸應(yīng)用：使夾緊缸獲得穩(wěn)定的低壓。三. 順序閥是用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的先后順序的。依控制方式不同可分為內(nèi)控式和外控式兩種。前者用閥的進(jìn)口壓力控制閥芯的啟閉，后者用外來(lái)

12、控制壓力油控制閥芯啟閉。應(yīng)用：控制液壓缸動(dòng)作順序用于壓力油卸荷A 大流量泵B 小流量泵四. 壓力繼電器 壓力繼電器是一種將油液壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電液控制元件。當(dāng)油液壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)，即發(fā)出電信號(hào)，以控制電磁鐵、電磁離合器或繼電器等元件動(dòng)作，使油路卸壓、換向和執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作，或關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。圖示為單觸點(diǎn)柱塞式壓力繼電器。壓力油作用在柱塞的下端，液壓力直接與上端彈簧力相比較。當(dāng)液壓力大于彈簧力時(shí)，柱塞向上移壓微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭，接通或斷開(kāi)電器線(xiàn)路。當(dāng)液壓力小于彈簧力時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭復(fù)位。應(yīng)用：控制電磁閥，實(shí)現(xiàn)油缸順序動(dòng)作。壓力閥小結(jié)作用：控制液壓系

13、統(tǒng)中的壓力。共性：利用液壓力和彈簧力比較，控制閥口的 開(kāi)與關(guān)；或控制開(kāi)口大小。溢流閥：控制進(jìn)口壓力減壓閥：控制出口壓力順序閥：控制閥口通與不通，進(jìn)而控制執(zhí)行元件的 動(dòng)作順序。平衡閥：裝在執(zhí)行元件的回油路上，平衡重物。卸荷閥：使油泵卸荷。要求：掌握各種閥的工作原理及應(yīng)用場(chǎng)合。第四節(jié) 流量控制閥作用：控制流量，調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。分類(lèi)：節(jié)流閥 調(diào)速閥一 . 流量控制原理 流經(jīng)孔口及縫隙的流量與其前后壓差和孔口、縫隙的面積有關(guān)，可用通用節(jié)流方程表示：KL 節(jié)流系數(shù)，一般視為常數(shù)，對(duì)薄壁小孔 A 孔口或縫隙的過(guò)流面積孔口或縫隙的前后壓差m 指數(shù)，0.5m 1，與節(jié)流口的形式有關(guān)。 薄壁孔 m=0.

14、5， 細(xì)長(zhǎng)孔 m=1 在閥芯端部開(kāi)有一個(gè)或兩個(gè)斜三角溝，軸向移動(dòng)閥芯時(shí)，可以改變?nèi)菧贤鹘孛娴拇笮?，使流量得到調(diào)節(jié)。 這種節(jié)流形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，小流量時(shí)穩(wěn)定性好，不易堵塞，應(yīng)用廣泛。軸向三角槽式節(jié)流口二. 節(jié)流閥 是一種最簡(jiǎn)單又最基本的流量控制閥，其實(shí)質(zhì)相當(dāng)于一個(gè)可變節(jié)流口，常用在定量泵節(jié)流調(diào)速回路實(shí)現(xiàn)調(diào)速。1. 結(jié)構(gòu)與工作原理閥芯的一端開(kāi)有三角尖槽，另一端加工有螺紋，旋轉(zhuǎn)閥芯即可軸向移動(dòng)閥芯，從而改變閥口過(guò)流面積。2.影響流量穩(wěn)定性的因素A 一定時(shí) ，q變。1) 壓差對(duì)流量穩(wěn)定性的影響 ABFpA一定，當(dāng)F變時(shí)，pB變。即當(dāng)F變時(shí)， p變，q變。同樣p下，對(duì)薄壁孔的流量影響小。2) 溫度對(duì)流量穩(wěn)定性的影響T變，變，q變。 如T增大， 減小， q增加薄壁孔不受溫度變化影響。3) 節(jié)流口的阻塞阻塞現(xiàn)象： 當(dāng)p一