液壓轉(zhuǎn)動(dòng)五章講課教案

液壓轉(zhuǎn)動(dòng)五章ysu-20105方向控制閥方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流通斷關(guān)系及流動(dòng)方向的閥類。如單向閥、換向閥等。5.2單向閥單向閥可分為普通單向閥和液控單向閥。

5.2.1普通單向閥單向閥又稱止回閥，它使液體只能沿一個(gè)方向通過。單向閥可單獨(dú)使用，也可與其它類型的液壓閥相并聯(lián)，從而構(gòu)成組合閥。對單向閥的主要性能要求是：油液向一個(gè)方向通過時(shí)壓力損失要??；反向不通時(shí)密封性要好，動(dòng)作靈敏，工作時(shí)無撞擊和噪聲。ysu-2010

(1)單向閥的工作原理和圖形符號圖5．10單向閥的工作原理和圖形符號

(a)工作原理圖，(b)詳細(xì)符號，(c)簡化符號

圖5.10為單向閥的工作原理和圖形符號。當(dāng)液流由A腔流入時(shí)，克服彈簧力將閥芯頂開，于是液流由A流向B；當(dāng)液流反向流入時(shí)，閥芯在液壓力和彈簧力的作用下關(guān)閉閥口，使液流截止，液流無法流向A腔。作單向閥用時(shí)，彈簧剛度較小。ysu-2010

(2)典型結(jié)構(gòu)與主要用途

單向閥的結(jié)構(gòu)如圖5.11所示。按進(jìn)出口流道的布置形式，單向閥可分為直通式和直角式兩種。直通式單向閥進(jìn)口和出口流道在同一軸線上;而直角式單向閥進(jìn)出口流道則成直角布置。圖5.11單向閥的典型結(jié)構(gòu)

(a)直角式單向閥(板式連接);(b)閥芯為球閥的直通式單向閥(管式連接);(c)閥芯為錐閥的直通式單向閥(管式連接)ysu-2010圖5.11(a)為板式連接的直角式單向閥，在該閥中，液流頂開閥芯后，直接從閥體內(nèi)部的鑄造通道流出，壓力損失小，而且只要打開端部螺塞即可對內(nèi)部進(jìn)行維修，十分方便。圖5.11(b)、(c)為管式連接的直通式單向閥，它可直接裝在管路上，結(jié)構(gòu)較簡單，但液流阻力損失較大，而且維修裝拆及更換彈簧不便。ysu-2010單向閥開啟壓力一般為0.035~0.05MPa，所以單向閥中的彈簧很軟。單向閥的主要用途如下（1）單向閥可以安裝在回油路中作為背壓閥。將軟彈簧更換成合適的硬彈簧，用以產(chǎn)生0.2~0.6MPa的背壓。就成為背壓閥。1-防止油液倒流；2-形成背壓Q315264（2）安裝在液壓泵出口，防止泵倒灌。防止系統(tǒng)中的油液在泵停機(jī)時(shí)倒流回油箱、系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵。（3）與其它閥組合成單向控制閥。（4）用于隔開油路之間的聯(lián)系，防止油路相互干擾；防止泵倒灌1隔開油路；2組成單向平衡閥ysu-2010

5.2.2液控單向閥液控單向閥是允許液流向一個(gè)方向流動(dòng)，反向開啟則必須通過液壓控制來實(shí)現(xiàn)的單向閥。液控單向閥可用作二通開關(guān)閥，也可用作保壓閥，用兩個(gè)液控單向閥還可以組成“液壓鎖”。(1)液控單向閥的工作原理和圖形符號液控單向閥的工作原理及職能符號如圖所示。圖5.12液控單向閥的工作原理和圖形符號

(a)工作原理圖;(b)詳細(xì)符號;(c)簡化符號ysu-2010當(dāng)控制油口無壓力油(pK=0)通入時(shí)，它和普通單向閥一樣，壓力油只能由A腔流向B腔，不能反向倒流。若從控制油口K通入控制油pK時(shí)，即可推動(dòng)控制活塞，將閥芯頂開，從而實(shí)現(xiàn)液控單向閥的反向開啟，此時(shí)液流可從B腔流向A腔。ysu-2010(2)液控單向閥應(yīng)用1）控制重物勻速下落當(dāng)換向閥通電時(shí)，油缸勻速下落（不會自由落體下落）；當(dāng)換向閥斷電時(shí)，油缸起吊重物。2）液壓鎖：液壓鎖用于汽車液壓吊等的支腿。ysu-2010

(3)典型結(jié)構(gòu)

液控單向閥有不帶卸荷閥芯的筒式液控單向閥(見圖5.13)和帶卸荷閥芯的卸載式液控單向閥(見圖5.14)兩種結(jié)構(gòu)形式。圖5.13筒式液控單向閥1-控制活塞；2-頂桿；3-單向閥芯ysu-2010當(dāng)控制活塞上移時(shí)先頂開卸載閥的小閥芯，使主油路卸壓，然后再頂開單向閥芯。這樣可大大減小控制壓力，使控制壓力與工作壓力之比降低到4.5％，因此可用于壓力較高的場合，同時(shí)可以避免筒式閥中當(dāng)控制活塞推開單向閥芯時(shí)，高壓封閉回路內(nèi)油液的壓力將突然釋放，產(chǎn)生巨大沖擊和噪聲的現(xiàn)象。帶卸荷閥芯的卸載式液控單向閥ysu-2010上述兩種結(jié)構(gòu)形式按其控制活塞處的泄油方式，又均有內(nèi)泄式和外泄式之分。外泄式的活塞背壓腔直接通油箱，這樣反向開啟時(shí)就可減小p1腔壓力對控制壓力的影響，從而減小控制壓力pK。故一般在反向出油口壓力p1較低時(shí)采用內(nèi)泄式，高壓系統(tǒng)采用外泄式。ysu-2010

5.3換向閥換向閥是利用閥芯和閥體間相對位置的不同來變換不同管路間的通斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)接通、切斷，或改變液流方向的閥類。它的用途很廣，種類也很多。對換向閥性能的主要要求是：①油液流經(jīng)換向閥時(shí)的壓力損失要小(一般0.3MPa)；②互不相通的油口間的泄漏要小;③換向可靠、迅速且平穩(wěn)無沖擊。ysu-2010換向閥類型換向閥按閥的結(jié)構(gòu)形式、操縱方式、工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)的不同，可分為各種不同的類型。按閥的結(jié)構(gòu)形式有：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。按閥的操縱方式有：手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、電磁式、液動(dòng)式、電液動(dòng)式、氣動(dòng)式。按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)有：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。ysu-20105.3.1.1換向閥的“通”和“位”“通”和“位”是換向閥的重要概念。幾“通”：即閥的通路個(gè)數(shù)；幾“位”：即閥的工作位置個(gè)數(shù)。幾種不同“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號如下表所示。5.3.1換向機(jī)能ysu-2010表5．1不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號．ysu-2010表5.1中圖形符號的含義如下：(1)用方框表示閥的工作位置，有幾個(gè)方框就表示有幾“位”；(2)方框內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，但箭頭方向不一定表示液流的實(shí)際方向;(3)方框內(nèi)符號“┻”或“┳’”表示該油路不通；(4)方框外部連接的接口數(shù)有幾個(gè)，就表示幾“通”;ysu-2010

(5)一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進(jìn)油口用字母P表示，閥與系統(tǒng)回油路連通的回油口用T(有時(shí)用O)表示；而閥與執(zhí)行元件連接的油口用A、B等表示。有時(shí)在圖形符號上用L表示泄漏油口；(6)換向閥都有兩個(gè)或兩個(gè)以上的工作位置，其中一個(gè)為常態(tài)位，即閥芯未受到操縱力時(shí)所處的位置。圖形符號中的中位是三位閥的常態(tài)位。利用彈簧復(fù)位的二位閥則以靠近彈簧的方框內(nèi)的通路狀態(tài)為其常態(tài)位。繪制系統(tǒng)圖時(shí)，油路一般應(yīng)連接在換向閥的常態(tài)位上。ysu-20105.3.1.2滑閥機(jī)能滑閥式換向閥處于中間位置或原始位置時(shí)，閥中各油口的連通方式稱為換向閥的滑閥機(jī)能。滑閥機(jī)能直接影響執(zhí)行元件的工作狀態(tài)，不同的滑閥機(jī)能可滿足系統(tǒng)的不同要求。正確選擇滑閥機(jī)能是十分重要的。這里介紹二位二通和三位四通換向閥的滑閥機(jī)能。ysu-2010

(1)二位二通換向閥二位二通換向閥其兩個(gè)油口之間的狀態(tài)只有兩種：通或斷[見圖5.15(a)]。自動(dòng)復(fù)位式(如彈簧復(fù)位)的二位二通換向閥的滑閥機(jī)能有常閉式(O型)和常開式(H型)兩種[見圖5.15(c)]。圖5．15二位二通換向閥的滑閥機(jī)能ysu-2010

(2)三位四通換向閥

三位四通換向閥的滑閥機(jī)能有很多種，常見的有表5.2中所列的幾種。中間一個(gè)方框表示其原始位置，左右方框表示兩個(gè)換向位，其左位和右位各油口的連通方式均為直通或交叉相通，所以只用一個(gè)字母來表示中位的形式。ysu-2010表5.2三位四通閥常用滑閥機(jī)能P、O口相通，A與B口均封閉，活塞閉鎖不動(dòng)，泵卸荷，也可用多個(gè)M型換向閥串聯(lián)工作M型P、A、O口相通，B口封閉，活塞處于單向閉鎖狀態(tài)，泵卸荷K型P封閉，A、B、O口相通，活塞浮動(dòng)，在外力作用下可移動(dòng)，泵不卸荷Y型P、A，B、O口全通，活塞浮動(dòng)，在外力作用下可移動(dòng)，泵卸荷H型P、A，B、O四口全封閉，液壓缸閉鎖，可用于多個(gè)換向閥并聯(lián)工作O型中位油口狀況，特點(diǎn)及應(yīng)用符號型式y(tǒng)su-2010P、A、B口相通，O封閉，泵與缸兩腔相通，可組成差動(dòng)回路P和O封閉，A與B相通，活塞浮動(dòng)，在外力作用下可移動(dòng)，泵不卸荷U型P與A相通，O與B封閉，活塞處于停止位置C型P與A封閉，B與O相通，活塞停止，但在外力作用下可向一邊移動(dòng)，泵不卸荷J型P型X型符號型式四油口處于半開啟狀態(tài)，泵基本上卸荷，但仍保持一定壓力中位油口狀況，特點(diǎn)及應(yīng)用ysu-2010不同機(jī)能的滑閥，其閥體是通用件，區(qū)別僅在于閥芯臺肩結(jié)構(gòu)、軸向尺寸及閥芯上徑向通孔的個(gè)數(shù)。ysu-2010

5.3.2換向閥的操縱方式

5.3.2.1手動(dòng)換向閥手動(dòng)換向閥主要有彈簧復(fù)位和鋼球定位兩種形式。圖5．17三位四通手動(dòng)換向閥

(a)彈簧鋼球定位式符號，(b)彈簧自動(dòng)復(fù)位式符號ysu-2010圖5.17(a)所示為鋼球定位式三位四通手動(dòng)換向閥，用手操縱手柄推動(dòng)閥芯相對閥體移動(dòng)后，可以通過鋼球使閥芯穩(wěn)定在三個(gè)不同的工作位置上。圖5.17(b)則為彈簧自動(dòng)復(fù)位式三位四通手動(dòng)換向閥。通過手柄推動(dòng)閥芯后，要想維持在極端位置，必須用手扳住手柄不放，一旦松開了手柄，閥芯會在彈簧力的作用下，自動(dòng)彈回中位。ysu-20105.3.2.2機(jī)動(dòng)換向閥

機(jī)動(dòng)換向閥又稱行程換向閥，它是用擋鐵或凸輪推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向。機(jī)動(dòng)換向閥多為圖所示的二位閥。圖5.18二位二通機(jī)動(dòng)換向閥1-擋鐵；2-滾輪；3-閥芯；4-彈簧ysu-2010二位二通機(jī)動(dòng)換向閥工作原理演示ysu-2010

5.3.2.3電磁換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來改變閥的工作位置。由于它可借助于按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)、壓力繼電器等發(fā)出的信號進(jìn)行控制，所以操作輕便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此應(yīng)用廣泛。

(1)工作原理電磁換向閥的品種規(guī)格很多，但其工作原理是基本相同的?，F(xiàn)以圖所示三位四通O型滑閥機(jī)能的電磁換向閥為例來說明。ysu-2010圖5.19電磁換向閥的工作原理圖l-閥體;2-閥芯;3-彈簧座;4-彈簧;5-推桿;6-鐵芯;7-銜鐵在圖中，閥體l內(nèi)有三個(gè)環(huán)形沉割槽，中間為進(jìn)油腔P，與其相鄰的是工作油腔A和B。兩端還有兩個(gè)互相連通的回油腔T。閥芯兩端分別裝有彈簧座3、復(fù)位彈簧4和推桿5，閥體兩端各裝一個(gè)電磁鐵。當(dāng)兩端電磁鐵都斷電時(shí)[圖(a)]，閥芯處于中間位置。此時(shí)P、A、B、T各油腔互不相通；ysu-2010

當(dāng)左端電磁鐵通電時(shí)[圖(b)]，該電磁鐵吸合，并推動(dòng)閥芯向右移動(dòng)，使P和A連通，B和T連通。當(dāng)其斷電后，右端復(fù)位彈簧的作用力可使閥芯回到中間位置，恢復(fù)原來四個(gè)油腔相互封閉的狀態(tài)；當(dāng)右端電磁鐵通電時(shí)[圖(c)]，其銜鐵將通過推桿推動(dòng)閥芯向左移動(dòng)，P和B相通，A和T相通。電磁鐵斷電，閥芯則在左彈簧的作用下回到中間位置。

PT

ABysu-2010

(2)電磁鐵類型閥用電磁鐵根據(jù)所用電源的不同，有以下三種：

①交流電磁鐵。

②直流電磁鐵。③本整型電磁鐵。ysu-2010

(3)干式、油浸式、濕式電磁鐵直流電磁鐵和交流電磁鐵，都可做成干式的、油浸式的和濕式的。①干式電磁鐵。其線圈、鐵芯與軛鐵處于空氣中不和油接觸，常用于簡單液壓系統(tǒng)。②油浸式電磁鐵。其線圈和鐵芯都浸在無壓油液中。因有多處密封，靈敏性較差，造價(jià)較高。③濕式電磁鐵。它和油浸式電磁鐵不同之處是推桿處無密封圈。線圈和銜鐵都浸在有壓油液中，故散熱好，摩擦小。濕式電磁鐵具有吸聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣的一種電磁鐵。注意：由于電磁鐵的吸力有限(120N)，因此電磁換向閥只適用于流量不太大的場合。當(dāng)流量較大時(shí)，需采用液動(dòng)或電液動(dòng)控制。ysu-2010

5.3.2.4液動(dòng)換向閥液動(dòng)換向閥是利用控制壓力油來改變閥芯位置的換向閥。對三位閥而言，按閥芯的對中形式，分為彈簧對中型和液壓對中型兩種。圖5.22(a)所示為彈簧對中型三位四通液動(dòng)換向閥，閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。圖5．22彈簧對中型三位四通液動(dòng)換向閥ABPOysu-2010當(dāng)K1通壓力油時(shí)，閥芯右移，P與A通，B與T(O)通；當(dāng)K2通壓力油時(shí)，閥芯左移，P與B通，A與T(O)通；當(dāng)K1和K2都不通壓力油時(shí)，閥芯在兩端對中彈簧的作用下處于中位。當(dāng)對液動(dòng)滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時(shí)，還應(yīng)在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝阻尼調(diào)節(jié)器[見下圖]。阻尼調(diào)節(jié)器由一個(gè)單向閥和一個(gè)節(jié)流閥并聯(lián)組成，單向閥用來保證滑閥端面進(jìn)油暢通，而節(jié)流閥用于滑閥端面回油的節(jié)流，調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口大小即可調(diào)整閥芯的動(dòng)作時(shí)間。ysu-2010

5.3.2.5電液換向閥電液換向閥是電磁換向閥和液動(dòng)換向閥的組合。其中，電磁換向閥起先導(dǎo)作用，控制液動(dòng)換向閥的動(dòng)作，改變液動(dòng)換向閥的工作位置；液動(dòng)換向閥作為主閥，用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。由于液壓力的驅(qū)動(dòng)，主閥芯的尺寸可以做得很大，允許大流量通過。因此，電液換向閥主要用在流量超過電磁換向閥額定流量的液壓系統(tǒng)中，從而用較小的電磁鐵就能控制較大的流量。電液換向閥的使用方法與電磁換向閥相同。ysu-2010電液換向閥有彈簧對中和液壓對中兩種形式。若按控制壓力油及其回油方式進(jìn)行分類則有：外部控制、外部回油；外部控制、內(nèi)部回油；內(nèi)部控制、外部回油；內(nèi)部控制、內(nèi)部回油等四種類型。圖5．23內(nèi)部控制、外部回油的彈簧對中型電液換向閥

(a)結(jié)構(gòu)圖；(b)符號，(c)簡化符號l、7-單向閥;2、6-節(jié)流閥;3、5-電磁鐵;4-電磁閥閥芯;8-主閥芯外部控制外部回油外部回油口ysu-2010原理演示ysu-2010

5.4方向閥在換向與鎖緊回路中的應(yīng)用在液壓系統(tǒng)中，工作機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向等是利用控制進(jìn)入執(zhí)行元件油流的通、斷及改變流動(dòng)方向來實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路稱為方向控制回路。5.4.1換向回路向回路，只需在泵與執(zhí)行元件之間采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥即可。方向閥主要用于通斷控制、換向控制、鎖緊、保壓等方面。ysu-2010電磁閥與行程開關(guān)自動(dòng)換向回路ysu-20105.4.2鎖緊回路鎖緊回路可使液壓缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后竄動(dòng)。使執(zhí)行元件鎖緊的最簡單的方法是利用三位換向閥的M型或O型中位機(jī)能封閉液壓缸兩腔，使執(zhí)行元件在其行程的任意位置上鎖緊。但由于滑閥式換向閥不可避免地存在泄漏，這種鎖緊方法不夠可靠，只適用于鎖緊時(shí)間短且要求不高的回路中。ysu-2010最常用的方法是采用液控單向閥，其鎖緊回路如圖所示。由于液控單向閥有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使執(zhí)行元件長期鎖緊。為了保證在三位換向閥中位時(shí)鎖緊，換向閥應(yīng)采用H型或Y型機(jī)能。這種回路常用于汽車起重機(jī)的支腿油路中，也用于礦山采掘機(jī)械的液壓支架的鎖緊回路中。ysu-20105.5液壓閥的連接方式液壓閥的連接方式有五種。(1)螺紋連接閥體油口上帶螺紋的閥稱為管式閥。將管式閥的油口用螺紋管接頭與管道連接，并由此固定在管路上。這種連接方式適用于小流量的簡單液壓系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：連接方式簡單，布局方便，系統(tǒng)中各閥間油路一目了然。缺點(diǎn)：元件分散布置，所占空間較大，管路交錯(cuò)，接頭繁多，不便于裝卸維修。

(2)法蘭連接通過閥體上的螺釘孔與管件端部的法蘭用螺釘連接在一起。這種閥稱為法蘭連接式閥。適用于通徑32mm以上的大流量液壓系統(tǒng)。其優(yōu)缺點(diǎn)與螺紋連接相同。ysu-2010

(3)板式連接閥的各油口均布置在同一安裝平面上，并留有連接螺釘孔，這種閥稱為板式閥，如電磁換向閥多為板式閥。將板式閥用螺釘固定在與閥有對應(yīng)油口的平板式或閥塊式連接體上。其優(yōu)點(diǎn)是：更換元件方便，不影響管路，并且有可能將閥集中布置。與板式閥相連的連接體有連接板和集成塊兩種形式。①連接板。將板式閥固定在連接板上面，閥間油路在板后用管接頭與管子連接。板式連接閥ysu-2010

②集成塊。集成塊是一個(gè)正六面連接體。將板式閥用螺釘固定在集成塊的三個(gè)側(cè)面上，有時(shí)在閥與集成塊間還可以用墊板安裝一個(gè)簡單的閥，如單向閥、節(jié)流閥等。剩余的一個(gè)側(cè)面則安裝油管，連接執(zhí)行元件。集成塊的上、下面是塊與塊的接合面，在各集成塊的結(jié)合面上同一坐標(biāo)位置的垂直方向鉆有公共通油孔：壓力油孔P、回油孔T、泄漏油孔L以及安裝螺栓孔。在集成塊內(nèi)打孔，溝通各閥組成回路。每個(gè)集成塊與裝在其周圍的閥類元件構(gòu)成一個(gè)集成塊組，每個(gè)集成塊組就是一個(gè)典型回路。圖5.28集成塊式液壓裝置1-底板;2-集成塊;3-閥;4-蓋板ysu-2010這種集成方式的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，便于裝卸和維修，可把液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡化為集成塊組的選擇，因而得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)工作量大，加工復(fù)雜，不能隨意修改系統(tǒng)等。圖5.28集成塊式液壓裝置1-底板;2-集成塊;3-閥;4-蓋板ysu-2010

(4)疊加式連接

將各種液壓閥的上下面都做成像板式閥底面那樣的連接面，相同規(guī)格的各種液壓閥的連接面中，油口位置、螺釘孔位置、連接尺寸都相同(按相同規(guī)格的換向閥的連接尺寸確定)，這種閥稱為疊加閥。按系統(tǒng)的要求，將相同規(guī)格的各種功能的疊加閥按一定次序疊加起來，即可組成疊加閥式液壓裝置，如圖所示。疊加閥式液壓裝置的最下面一