流體傳動-方向控制閥9(內(nèi)含swf動畫)課件

液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類。

方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液壓油通斷關(guān)系的閥類。如單向閥、換向閥及壓力表開關(guān)等。本節(jié)主要介紹方向控制閥和相應(yīng)的方向控制回路。5.3方向控制閥1方向閥單向閥換向閥普通單向閥液控單向閥轉(zhuǎn)閥式換向閥手動式換向閥機動式換向閥電動式換向閥液動式換向閥電液式換向閥滑閥式換向閥內(nèi)容提要⑵換向回路與鎖緊回路方向控制閥的主要內(nèi)容為：⑴2單向閥只允許經(jīng)過閥的液流單方向流動，而不許反向流動。單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。

單向閥5.2.1.1普通單向閥

圖5.10普通單向閥(b)正向?qū)?，反向不?1一閥體；2一闊芯；3一彈簧；A一進油口；B一出油口。管式閥板式閥圖5.11普通單向閥直通式直角式⑴普通單向閥按進出油液流動方向的不同，分為直通式和直角式。4上圖所示的閥屬于管式連接閥，此類閥的油口可通過管接頭和油管相連，閥體的重量靠管路支承，因此閥的體積不能太大太重。321ABAP1BP23211—閥體；2—閥芯；3—彈簧；直通式單向閥中的液壓油流動的方向和閥的軸線方向相同。5直角式單向閥的進出油口A(P1)、B(P2)的軸線均和閥體軸線垂直。ABAB圖5.11(a)所示的閥屬于板式連接閥，閥體用螺釘固定在機體上，閥體的平面和機體的平面緊密貼合，閥體上各油孔分別和機體上相對應(yīng)的孔對接，用“O”形密封圈使它們密封。6(2)對單向閥的要求

①開啟壓力要小。

②能產(chǎn)生較高的反向壓力，反向的泄漏要小。

③正向?qū)〞r，閥的阻力損失要小。 ④閥芯運動平穩(wěn)，無振動、沖擊或噪聲。不但單向閥有管式連接和板式連接之分，其它閥類也有管式連接和板式連接之分。大多數(shù)液壓系統(tǒng)都采用板式連接閥。7⑷用途：(3)單向閥的符號如圖5.10AB圖5.10（C）單向閥的職能符號①泵出口處防沖擊、倒流；②支路處起分隔作用；③單向閥與其它閥組合形成復(fù)合閥。例如單向順序閥、單向節(jié)流閥等。85.2.1.2液控單向閥(1)液控單向閥的工作原理和圖形符號②控制口通壓力油時，液流可反向自由通過；實現(xiàn)兩個方向的通流。③控制口通油箱時（目的是使閥心可靠復(fù)位），同普通單向閥?！绕胀▎蜗蜷y多一個控制油口K①A口進油時,作用同普通單向閥；9(1)簡式內(nèi)泄型液控單向閥

此類閥不帶卸荷閥芯，無專門的泄油口?？刂苹钊城坏挠团c反向油液一起流出。故稱為內(nèi)泄式。

簡式內(nèi)泄型液控單向閥1—閥體；2—閥芯；3—彈簧；4—閥蓋；5—閥座；6—控制活塞；7—下蓋。A—正向進油口;B—正向出油口K—控制口控制活塞的背腔10圖5.13簡式外泄型液控單向閥1—控制活塞；2—頂桿；3—閥芯。(1)簡式外泄型液控單向閥

此類閥不帶卸荷閥芯，有專門的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于較高壓力系統(tǒng)。P1—正向進油口;P2—正向出油口K—控制口泄油口11(3)帶卸荷閥的液控單向閥若在控制口K加控制壓力，先頂開卸荷閥芯3，A腔和B腔之間產(chǎn)生微小的縫隙，使B腔壓力降低，活塞5繼續(xù)上升并頂開主閥芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向?qū)?。此閥適用于反向壓力很高的場合。K內(nèi)泄式圖5.14(a)帶卸荷閥的內(nèi)泄式液控單向閥2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞

123456AB12圖5.14(b)帶卸荷閥的液控單向閥(外泄式)2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞A-正向進油口;B-正向出油口;K-控制口ABKKL123456AB

(4)液控單向閥符號

ABK〈a〉內(nèi)泄式ABK〈b〉外泄式13換向閥能改變液流方向，將換向閥與缸連接可以很方便地使缸的活塞改變運動方向。5.2.2換向閥換向閥的類型有

按閥的結(jié)構(gòu)形式：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。

按閥的操縱方式：手動式、機動式、電磁式、液動式、電液動式、氣動式。

按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)：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。

滑閥式換向閥又稱滑閥。其工作原理是依靠閥芯和閥體的相對運動來切換液壓油方向的。14換向閥的工作原理

如下圖，換向閥閥體2上開有4個通油口P、A、B、O(T)。換向閥的通油口永遠用固定的字母表示，它所表示的意義如下：P—壓力油口；A、B—工作油口；O(T)——回油口。PTBA

滑閥式換向閥的閥體內(nèi)是開有多級沉割槽的圓柱孔，閥芯是具有若干個環(huán)槽的圓柱體。TPAB15PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB16PTABTPAB下圖表示閥芯處于中位時的情況,此時從P口進來的壓力油沒有通路。A、B兩個油口也不和T口相通。17TPAB下圖表示人向一側(cè)搬動控制手柄，閥芯左移，或者說閥芯處于左位的情況。此時P口和A口相通，壓力油經(jīng)P、A到其它元件；從其它元件回來的油經(jīng)B、閥芯中心孔，T回油箱。PTAB左位18PTABTPAB下圖表示人向另一側(cè)搬動控制手柄閥芯右移，或者說閥芯處于右位時的情況。此時，從P口進來的壓力油經(jīng)P、B到其它元件。從其它元件回來的油經(jīng)A、T回油箱。右位195.2.2.1換向機能

1.換向閥的“通”和“位”

“通”和“位”是換向閥的重要概念。不同的“通”和“位”構(gòu)成了不同類型的換向閥。

“位”(Position)一指閥芯的位置，通常所說的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個或三個不同的工作位置，“位”在符號圖中用方框表示。所謂“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個、三個、四個各不相通且可外部（即液壓系統(tǒng)）連接的油口數(shù)目，不同油道之間只能通過閥芯移位時閥口的開關(guān)來連通。20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)形式和圖形符號名稱結(jié)構(gòu)原理圖圖形符號二位二通

二位三通

二位四通

三位四通

21表5.1中圖形符號的含義如下：用方框表示閥的工作位置，有幾個方框就表示有幾“位”； 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際方向；方框內(nèi)符號“┻”或“┳”表示該通路不通；方框外部連接的接口數(shù)（或油口數(shù)）有幾個，就表示幾“通”；一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進油口用字母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。有時在圖形符號上用L表示泄漏油口。閥的操縱方式畫在方框的左右兩側(cè)。22表5.1中圖形符號的含義如下：換向閥都有兩個或兩個以上的工作位置，其中一個為常態(tài)位，即閥芯未受到操縱力時所處的位置，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，油路一般應(yīng)連接在換向閥的常態(tài)位上。

換向閥的命名要順序的表明其“位”、“通”及控制能源方式（或操縱方式）。如：三位四通電磁換向閥二位二通機動換向閥232.滑閥機能

滑閥式換向閥處于中間位置或原始位置時，閥中各油口的連通方式稱為換向閥的滑閥機能。

兩位閥和多位閥的機能是指閥芯處于原始位置時，閥各油口的通斷情況。

三位閥的機能是指閥芯處于中位時，閥各油口的通斷情況。三位閥的滑閥機能也稱中位機能。三位閥有多種機能現(xiàn)只介紹最常用的幾種。24（l）二位二通換向閥

二位二通換向閥其兩個油口之間的狀態(tài)只有兩種：通或斷。二位二通換向閥的滑閥機能有：常閉式（O型）（即油路是斷開的）、常開式（H型）（即油路是接通的）。圖5.15二位二通換向閥的滑閥機能

二位閥的原始位置：若為手動控制，則是指控制手柄沒有動作的位置；若為液壓控制則是指失壓的位置若為電磁控制則是指失電的位置。二位閥的常態(tài)位常指靠近彈簧的方格。25

（2）三位四通換向閥

三位四通換向閥的滑閥機能有很多種，常見的有表5.1中所列的幾種。中間一個方框表示其原始位置，左右方框表示兩個換向位。其左位和右位各油口的連通方式均為直通或交叉相通，所以只用一個字母來表示中位的型式。PTABO型機能26②因P口封閉，泵不能卸荷，泵排出的壓力油只能從溢流閥排回油箱。③可用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。當一個分支中的換向閥處于中位時,仍可保持系統(tǒng)壓力，不致影響其它分支的正常工作。PTABO型機能①缸的兩腔被封閉,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向負載和反向負載。

1）O型機能閥芯處于中位時,

P,A,B,T四個油口均被封閉，其特點是：272）H型機能

閥芯處于中位時,P,A,B,T四個油口互通。PTABH型機能①雖然閥芯已除于中位，但缸的活塞無法停住。中位時油缸不能承受負載。②不管活塞原來是左行還是右行，缸的各腔均無壓力沖擊，也不會出現(xiàn)負壓。換向平穩(wěn)無沖擊，換向時無精度可言③泵可卸荷。④不能用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。因一個分支的換向閥一旦處于中位，泵即卸荷，系統(tǒng)壓力為零，其它分支也就不能正常工作了。H型機能的特點如下：283）M型機能閥芯處于中位時,

A、B油口被封閉，P、T油口互通。M型機能是取O型機能的上半部，H型機能的下半部組成的，故兼有二者的特點。M型機能如下：①活塞可停在任一位置上，用能承受雙向負載。②缸的兩腔會出現(xiàn)壓力沖擊或負壓，依活塞原來的運動方向而定。活塞有前沖。③泵能卸荷。④不宜用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。PTABM型機能29

此種機能目的是構(gòu)成差動連接油路，使單活塞桿缸的活塞增速。4）P型機能閥芯處于中位時，P、A、B油口互通，油口T被封閉。PTABP型機能30O型機能H型M型P型使泵在空載的工況下運動（常使液壓泵在很小的功率下作空運轉(zhuǎn)），這種工況稱為卸荷。31Y型機能――Ｐ封閉，Ａ、Ｂ、Ｔ互通。Ｋ型機能――Ｐ、Ａ、Ｔ互通，Ｂ封閉。Ｘ型機能――Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ之間只有很小的縫隙連通。Ｊ型機能――Ｐ、Ａ封閉，Ｂ、Ｔ互通。Ｃ型機能――Ｐ、Ａ相通，Ｂ、Ｔ封閉。Ｎ型機能――Ｐ、Ｂ封閉，Ａ、Ｔ互通。Ｕ型機能――Ｐ、Ｔ封閉，Ａ、Ｂ互通。除上述四種常用的機能外，根據(jù)油口通斷情況不同尚可組合成多種機能，不過這些機能多用在特殊場合。這些機能是：32圖5.17三位四通手動換向閥彈簧復(fù)位方式鋼珠定位方式

手動換向閥主要有彈簧復(fù)位和鋼珠定位兩種型式。圖5.17(a)所示為鋼球定位式三位四通手動換向閥。圖5.17(b)則為彈簧自動復(fù)位式三位四通手動換向閥。5.2.3換向閥的操縱方式5.2.3.1手動換向閥鋼球卡在溝槽中，可保持閥心處于換向位置。33圖5.17三位四通手動換向閥中位手柄閥芯復(fù)位彈簧34圖5.17三位四通手動換向閥左位手柄閥芯復(fù)位彈簧彈簧力使閥心回到初始位置。35圖5.17三位四通手動換向閥右位手柄閥芯復(fù)位彈簧彈簧力使閥心回到初始位置。。36旋轉(zhuǎn)移動式手動換向閥

圖5.17(c)所示為旋轉(zhuǎn)移動式手動換向閥，旋轉(zhuǎn)手柄可通過螺桿推動閥芯改變工作位置。這種結(jié)構(gòu)具有體積小、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。由于這種閥的手柄帶有鎖，不打開鎖不能調(diào)節(jié)，因此使用安全。37此類控制方式的“信號源”是缸的運動件。例如將擋塊固定在運動的活塞桿（液壓缸上的）上，當擋塊觸壓閥推桿2的滾輪1時，推桿2即推動閥芯3換向。擋塊和推桿2端部的滾輪脫離接觸后，閥芯即可靠彈簧復(fù)位。此種閥的控制方式因和缸的行程有關(guān)，也有管此類閥叫“行程閥”。1—滾輪2—推桿3—閥芯圖5.18機動換向閥5.2.3.2機動換向閥38

電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。（1）直流電磁鐵和交流電磁鐵5.2.3.3電磁換向閥閥用電磁鐵根據(jù)所用電源的不同，有以下三種：①交流電磁鐵。壽命較短。②直流電磁鐵。需要專用直流電源，使用壽命較長。③本整型電磁鐵。本整型指交流本機整流型。（2）干式、油浸式、濕式電磁鐵

不管是直流還是交流電磁，都可做成干式和濕式的。濕式電磁鐵具有吸著聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點。

39圖5.19三位四通電磁換向閥右電磁鐵通電換向左、右電磁鐵斷電（復(fù)中位）左電磁鐵通電換向（3）電磁換向閥的工作原理左電磁鐵線圈得電，吸銜鐵，銜鐵通過推桿使閥芯右移。換向閥處于左邊工作位置。右電磁鐵線圈得電，吸銜鐵，銜鐵通過推桿使閥心左移。換向閥處于右邊工作位置。銜鐵電磁鐵線圈推桿閥芯結(jié)論：對下圖所示的三位四通電磁換向閥。⑴左、右兩端的電磁鐵都斷電時，換向閥處于中間工作位置。⑵左端電磁鐵得電時，換向閥處于左端工作位置。⑶右端電磁鐵得電時，換向閥處于右端工作位置。40

圖5.20所示為交流式二位三通電磁換向閥。當電磁鐵斷電時，閥芯2被彈簧7推向左端，P和A接通；當電磁鐵通電時，鐵芯通過推桿3將閥芯2推向右端，使P和B接通。

（4）電磁換向閥的典型結(jié)構(gòu)

圖5.20交流式二位三通電磁換向閥

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圖5.21為直流濕式三位四通電磁換向閥。當兩邊電磁鐵都不通電時，閥芯2在兩邊對中彈簧4的作用下處于中位，P、T、A、B口互不相通；當右邊電磁鐵通電時，推桿6將閥芯2推向左端，P與A通，T與B通；當左邊電磁鐵通電時，P與B通，T與A通。

圖5.21直流濕式三位四通電磁換向閥

425.2.3.4液動換向閥液動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。43閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。當對液動滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時，還應(yīng)在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝單向節(jié)流閥（即阻尼調(diào)節(jié)器）。調(diào)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)器節(jié)流口大小即可調(diào)整閥芯的動作時間。液壓操縱可給閥芯很大的推力，所以液動換向閥用于壓力高、流量大、閥芯移動行程長的場合。圖5.22彈簧對中型三位四通液動換向閥

44p1p21、5—對中彈簧；2、4—定位套筒；3—閥芯；k1、k2—控制油口圖5.22彈簧對中型三位四通液動換向閥

45電磁換向閥起先導(dǎo)作用，控制液動換向閥的動作；液動換向閥作為主閥，用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。5.2.3.5電液動換向閥圖5.23外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥

電液換向閥是電磁換向閥和液動換向閥的組合。電液換向閥用在大流量的液壓系統(tǒng)中。46圖5.23外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥

電液換向閥有彈簧對中和液壓對中兩種型式。若按控制壓力油及其回油方式進行分類則有：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。p1T1A1B14725134

圖中，用單向閥5將系統(tǒng)和泵隔斷，泵開機時泵排出的油可經(jīng)單向閥5進入系統(tǒng);泵停機時，單向閥5可阻止系統(tǒng)中的油倒流。１.普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用（1）用單向閥將系統(tǒng)和泵隔斷

5.2.4方向閥在換向與鎖緊回路中的應(yīng)用

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(2)用單向閥將兩個泵隔斷

在下圖中，1是低壓大流量泵，2是高壓小流量泵。低壓時兩個泵排出的油合流，共同向系統(tǒng)供油。高壓時，單向閥的反向壓力為高壓，單向閥關(guān)閉，泵2排出的高壓油經(jīng)過虛線表示的控制油路將閥3打開，使泵1排出的油經(jīng)閥3回油箱，由高壓泵2單獨往系統(tǒng)供油，其壓力決定于閥4。這樣，單向閥將兩個壓力不同的泵隔斷，不互相影響。214349在右圖中，高壓油進入缸的無桿腔，活塞右行，有桿腔中的低壓油經(jīng)單向閥后回油箱。單向閥有一定壓力降，故在單向閥上游總保持一定壓力，此壓力也就是有桿腔中的壓力，叫做背壓，其數(shù)值不高一般約為0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背壓，可防止活塞的沖擊，使活塞運動平穩(wěn)。此種用途的單向閥也叫背壓閥。背壓閥pb(3)用單向閥產(chǎn)生背壓50由單向閥和節(jié)流閥組成復(fù)合閥，叫單向節(jié)流閥。用單向閥組成的復(fù)合閥還有單向順序閥、單向減壓閥等。在單向節(jié)流閥中，單向閥和節(jié)流閥共用一閥體。當液流沿箭頭所示方向流動時，因單向閥關(guān)閉，液流只能經(jīng)過節(jié)流閥從閥體流出。若液流沿箭頭所示相反的方向流動時，因單向閥的阻力遠比節(jié)流閥為小，所以液流經(jīng)過單向閥流出閥體。此法常用來快速回油。從而可以改變缸的運動速度。(4)用單向閥和其它閥組成復(fù)合閥51在右圖中，通過液控單向閥往立式缸的下腔供油，活塞上行。停止供油時，因有液控單向閥，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置懸浮。將液控單向閥的控制口加壓后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行為工作行程，可同時往缸的上腔和液控單向閥的控制口加壓，則活塞下行，完成工作行程。ABKG(5)用液控單向閥使立式缸活塞懸浮(保壓回路)有些機械設(shè)備在工作過程中，常常要求液壓執(zhí)行機構(gòu)在其行程終端終止時，保持壓力一段時間，這時需采用保壓回路。保壓回路：就是在執(zhí)行元件（如液壓缸）停止工作或僅有工件變形所產(chǎn)生的微小位移的情況下使系統(tǒng)壓力基本上保持不變。52在右圖中，換向閥在左位時，液控單向閥1打開，活塞向下運動，回油路中的節(jié)流閥起調(diào)速作用，可防止活塞超速下降

；換向閥在中位時，油缸下腔壓力升高，液控單向閥1關(guān)閉，使液壓缸下腔不能回油，從而使活塞停止運動。即液壓缸被鎖住。(6)用液控單向閥的平衡回路FGA1A2當執(zhí)行機構(gòu)不工作時，為了防止立式液壓缸與垂直運動的工作部件由于自重而自行下落造成事故或沖擊，可以采用平衡回路。53將高壓管A中的壓力作為控制壓力加在液控單向閥2的控制口上，液控單向閥2也構(gòu)成通路。此時高壓油自A管進入缸,活塞右行,低壓油自B管排出,缸的工作和不加液控單向閥時相同;同理,若B管為高壓,A管為低壓時,則活塞左行。當三位四通閥處于中位或泵停止供油時，兩個液控單向閥把液壓缸內(nèi)的液體密閉在里面，使液壓缸在需要停留的位置上“鎖住”。12AB圖5.27鎖緊回路

雙向液壓鎖AB(7)用兩個液控單向閥使液壓缸雙向閉鎖54(7)用兩個液控單向閥使液壓缸雙向閉鎖

由于液控單向閥一般為錐閥式結(jié)構(gòu)，所以密封性好，泄漏極少，鎖緊的精度主要取決于液壓缸的泄漏。這種回路被廣泛用于工程機械、起重運輸機械等有鎖緊要求的場合。12AB圖5.27鎖緊回路

雙向液壓鎖AB為了保證可靠的鎖緊，其換向閥應(yīng)該采用H型或Y型。這樣當換向閥處于中位時，A、B兩油口直通油箱，液控單向閥才能立即關(guān)閉，活塞停止運動并被鎖緊。否則（例如采用O型閥），往往因單向閥控制腔壓力油被封閉而不能立即關(guān)閉，直到換向閥內(nèi)泄（換向閥在中位時，液壓油從高壓腔泄漏到低壓腔）后才使液控單向閥關(guān)閉，這樣就影響其鎖緊精度。PTAB55對于換向要求高的主機（如各類磨床），若用手動換向閥就不能實現(xiàn)自動往復(fù)運動，一般采用特殊設(shè)計的機液換向閥，以行程擋塊推動機動先導(dǎo)閥，由它控制一個可調(diào)式液動換向閥來實現(xiàn)工作臺的換向，既可避免“換向死點”，又可消除換向沖擊。這種換向回路，按換向要求不同可分為時間控制制動式和行程控制制動式兩種。⑴簡單換向回路⑵復(fù)雜換向回路

簡單換向回路，只需在泵與執(zhí)行元件之間采用標準的普通換向閥即可。２.換向閥的應(yīng)用56圖5.25時間控制制動式換向回路

（1）時間控制制動式換向回路57圖5.25時間控制制動式換向回路

其制動時間可通過節(jié)流閥J1和J2的開口量得到調(diào)節(jié)；此外，換向閥中位機能采用H