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液壓傳動(dòng)之液壓閥1
5687026
Hydraulic2內(nèi)容第一章緒論第二章液壓油液第三章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第四章液壓泵和液壓馬達(dá)第五章液壓缸第六章液壓閥第七章液壓輔助裝置第八章調(diào)速回路第九章其它基本回路第十章典型液壓系統(tǒng)第十一章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算3第5章液壓閥液壓控制閥對(duì)液壓系統(tǒng)所需的液體壓力、流動(dòng)方向、流量大小進(jìn)行控制調(diào)節(jié),以滿足執(zhí)行元件克服外部載荷、改變運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的要求。結(jié)構(gòu)性能原理應(yīng)用學(xué)習(xí)注意四個(gè)要點(diǎn)5§6-1液壓閥概述一、閥的分類詳見表6-11.按機(jī)能分:壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥6一、閥的分類詳見表6-17一、閥的分類詳見表6-19閥的分類續(xù)4.按操縱方式分:手動(dòng)、腳動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和聯(lián)動(dòng)型。5.按安裝方式分:管式、板式、疊加式和插裝式。9疊加式是板式連接閥的一種發(fā)展形式。插裝式將閥芯、閥套組成的組件插入專門設(shè)計(jì)的閥塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同功能。結(jié)構(gòu)緊湊。管式連接閥體進(jìn)出口由螺紋或法蘭與油管連接。安裝方便。板式連接閥體進(jìn)出口通過連接板與油管連接。便于集成。10液壓控制閥的集成塊11二、閥的結(jié)構(gòu)要素和基本要求1.閥的結(jié)構(gòu)三要素:閥體、閥芯、閥芯動(dòng)力源2.對(duì)閥的基本要求:1)動(dòng)作靈敏、可靠、沖擊振動(dòng)小;2)密封性好;3)壓力損失小4)結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便,通用性好。01-10.控制閥基礎(chǔ).mpg13一、閥口形式表6-214二、液動(dòng)力由第三章中液流的動(dòng)量定律可知,作用在閥芯上的液動(dòng)力有穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和瞬態(tài)液動(dòng)力兩種。1.穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力是閥芯移動(dòng)完畢,開口固定后,液流流過閥口時(shí)因動(dòng)量變化而作用在閥芯上的力。圖l示油液流過閥口的兩種情況。這兩種情況下的軸向液動(dòng)力方向都是促使閥口關(guān)閉的。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力對(duì)滑閥性能的影響是加大了操縱滑閥所需的力。補(bǔ)償措施:二級(jí)結(jié)構(gòu),先導(dǎo)閥。152.瞬態(tài)液動(dòng)力瞬態(tài)液動(dòng)力是沿閥在移動(dòng)過程中(即開口大小發(fā)生變化時(shí))閥腔中液流因加速或減速而作用在閥芯上的力。這個(gè)力只與閥芯移動(dòng)速度有關(guān)(即與閥口開度的變化率有關(guān)),而與閥口的開度本身無關(guān)。圖6-3示閥芯移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)瞬態(tài)液動(dòng)力的情況。172.瞬態(tài)液動(dòng)力反之,圖b中油液流入閥腔,閥口開度變化時(shí)引起液流流速變化的結(jié)果,都是使瞬態(tài)液動(dòng)力的作用方向與閥芯移動(dòng)方向相同,起著幫助閥芯移動(dòng)的作用,相當(dāng)于一個(gè)負(fù)的阻尼力。這種情況下式l稱之為滑閥的“負(fù)阻尼長度”。182.瞬態(tài)液動(dòng)力在滑閥式換向閥中,滑閥上常有幾個(gè)閥腔在工作,閥芯工作的穩(wěn)定與否就要根據(jù)各閥腔阻尼長度的綜合作用而定,理想情況應(yīng)該是正負(fù)阻尼長度相等,此時(shí)不管閥芯移動(dòng)速度怎樣變化,作用在閥芯上的瞬態(tài)液動(dòng)力都是零,滑閥工作的穩(wěn)定性就與瞬態(tài)液動(dòng)力無關(guān)。在閥芯所受的各種作用力中,瞬態(tài)液動(dòng)力所占比重不大,在一般液壓閥中通常忽略不計(jì)。只當(dāng)分析計(jì)算動(dòng)態(tài)響應(yīng)較高的閥(如伺服閥或高相應(yīng)的比例閥)時(shí),才予考慮。19三、液流對(duì)滑閥的徑向力滑閥式換向閥中,由于滑閥移動(dòng)副幾何形狀誤差和同心度誤差,進(jìn)入滑閥配合間隙中的壓力油將對(duì)產(chǎn)生不平衡的徑向液壓力,即液壓卡緊力圖6-4、6-5。21四、閥的泄漏特性滑閥由于閥芯和閥孔間有一定的間隙,在壓力作用下要產(chǎn)生泄漏。滑閥用于壓力閥或方向閥時(shí),壓力油通過徑向縫隙泄漏量的大小可按式(3-62)計(jì)算。為了減小泄漏,應(yīng)盡量使閥芯和閥孔同心,另外應(yīng)提高制造精度。滑閥在某一位置停留時(shí),通過縫隙的泄漏量隨時(shí)間的增加而逐漸減小,但有時(shí)也出現(xiàn)相反的現(xiàn)象,即隨時(shí)間的增加而增大。泄漏量減小的原因,有人認(rèn)為是油液中的污染物沉積所致,但也有人認(rèn)為是油液中的極化分于粘附在縫隙表面而使通流截面減小所致。泄漏增大的原因則是由于在液壓卡緊力作用下,閥芯和閥孔的偏心率增大所致。為了減小縫隙處的泄漏,往往要在閥芯上開出幾條環(huán)形槽來。22§6-3方向控制閥分類:分為單向閥和換向閥兩大類功能:解決液流的定向、換向、鎖閉問題。包括單向閥和換向閥。單向閥有普通單向閥和液控單向閥。換向閥按操作閥芯運(yùn)動(dòng)的方式可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)、電液動(dòng)等。23一、單向閥分為普通單向閥和液控單向閥兩種(一)普通單向閥1.單向閥的工作原理圖6-82.單向閥在液壓系統(tǒng)中的作用(1)選擇液流方向,正向流動(dòng),反向截止。(二極管)(2)背壓作用:背壓力=開啟彈簧所需的壓力。02-12.控制閥:單向閥.mpg直通式252.普通單向閥的應(yīng)用安裝在泵的出口,一方面防止壓力沖擊影響泵的正常工作,另一方面防止泵不工作時(shí)系統(tǒng)油液倒流經(jīng)泵回油箱。用來分隔油路以防止高低壓干擾。安裝在執(zhí)行元件的回油路上,使回油具有一定背壓。作背壓閥的單向閥應(yīng)更換剛度較大的彈簧,其正向開啟壓力為(0.3~0.5)MPa。與其他的閥組成單向節(jié)流閥、單向減壓閥、單向順序閥等,使油液一個(gè)方向流經(jīng)單向閥,另一個(gè)方向流經(jīng)節(jié)流閥等。26(二)液控單向閥1、液控單向閥的工作原理圖6-92、液控單向閥的應(yīng)用保壓、鎖緊、排油、充液3、使用液控單向閥時(shí)應(yīng)注意的問題反向流動(dòng)時(shí)有足夠的控制壓力,防止在需要反向時(shí)打不開。29二、換向閥換向閥的作用換向閥利用閥芯相對(duì)于閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向,從而使液壓執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。(一)對(duì)換向閥的主要要求1)油液流經(jīng)閥時(shí)的壓力損失要小。2)互不相通的油口間的泄漏要小。3)換向要平穩(wěn)、迅速而且可靠。04-11.控制閥:換向閥.mpg30(二)滑閥式換向閥1.滑閥的結(jié)構(gòu)主體閥體和滑動(dòng)閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。31(二)滑閥式換向閥表6-4中圖形符號(hào)的說明:①方格數(shù)表示位數(shù),位置數(shù),二位、三位。②用外接管道數(shù)表示通路數(shù),二通、三通、四通、五通。③帶箭頭表示兩口相通,“┬”或“┸”表示該口被堵。P代表接泵,T(或O)代表接油箱。④表示位的符號(hào)(方框)相當(dāng)于閥芯,可以左右移動(dòng),二通閥為左右兩位;三通閥為左、中、右三位。⑤方框外面的通路不動(dòng),與移過來的閥芯相接,構(gòu)成不同的工作狀態(tài)。⑥符號(hào)(方框)左位與通路相接為左位,右位與通路相接為右位。32二位二通閥-右位33二位二通閥-左位34三位四通閥-左位35三位四通閥-中位36三位四通閥-右位372.滑閥的操縱方式(1)手動(dòng)換向閥,圖6-12ABpO38(1)手動(dòng)換向閥39(2)機(jī)動(dòng)換向閥,圖6-13依靠擋鐵或滾輪來壓迫閥心移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)液流通、斷或改變流向。40(3)電磁換向閥05-EleDV電磁換向閥.exe41(3)電磁換向閥42電磁換向閥的圖形符號(hào)二位四通閥三位四通閥w圖形符號(hào)的說明:①方格數(shù)表示位數(shù),位置數(shù),二位、三位。②用外接管道數(shù)表示通路數(shù),二通、三通、四通、五通。③帶箭頭表示兩口相通,“┬”或“┸”表示該口被堵。④控制方式在兩端,靠電磁鐵符號(hào)的一格,為該閥在電磁鐵通電狀態(tài)下的位置。斷電后為常態(tài)位。⑤二位閥靠彈簧的那一格為常態(tài)位;三位閥的中格為常態(tài)位,左邊通電為左位,右邊通電為右位。在液壓原理圖上,換向閥與油路的聯(lián)接應(yīng)畫在常態(tài)位。43電磁換向閥的應(yīng)用場合小流量、短行程、對(duì)換向要求不高的場合。反之?44(5)電液換向閥當(dāng)閥的通流直徑大于10mm及換向要求較高的液壓系統(tǒng),常用壓力油操縱換向閥芯位移。06-EleHyDV電液換向閥.exe45(5)電液換向閥46(5)電液換向閥47(5)電液換向閥48(5)電液換向閥49(5)電液換向閥503.滑閥的結(jié)構(gòu)換向閥種類繁多,僅介紹一下電液換向閥的結(jié)構(gòu)原理。當(dāng)兩個(gè)電磁鐵都不通電時(shí),電磁閥閥芯4處于中位,液動(dòng)閥(主閥)閥芯8因其兩端都接通油箱,也處于中位。左電磁鐵3通電時(shí),電磁閥閥芯4右移,壓力油經(jīng)單向閥1接通主閥芯8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,于是主閥芯8右移,移動(dòng)速度由節(jié)流閥6的開口大小決定。同理,當(dāng)右電磁鐵5通電,電磁閥閥芯4向左移動(dòng)時(shí),主閥芯8也移向左邊,其移動(dòng)速度由節(jié)流閥2的開口大小決定。在電液操縱式換向閥中,控制主油路的主閥芯不是靠電磁鐵的吸力直接推動(dòng)的,是靠電磁鐵操縱控制油路上的壓力油液推動(dòng)的,因此推力可以很大,操縱也很方便。此外,主閥芯向左或向右的移動(dòng)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。514.換向閥的中位機(jī)能分析三位換向閥的閥芯在中位時(shí),各通口間有不同的連通方式,可滿足不同的使用要求。這種連通方式稱為換向閥的中位機(jī)能。三位四通換向閥常見的中位機(jī)能、型號(hào)、符號(hào)及其特點(diǎn),示于表6-5中。
三位五通換向閥的情況與此相仿。不同的中位機(jī)能是通過改變閥芯的形狀和尺寸得到的。
52表6-553表6-554表6-655在分析和選擇閥的中位機(jī)能時(shí),通??紤]以下幾點(diǎn)(1)系統(tǒng)保壓:當(dāng)P口被堵塞,系統(tǒng)保壓,液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P口不太通暢地與O口接通時(shí)(如X型),系統(tǒng)能保持一定的壓力供控制油路使用。(2)系統(tǒng)卸荷:P口通暢地與O口接通時(shí),系統(tǒng)卸荷。(3)換向平穩(wěn)性和精度當(dāng)通液壓缸的A、B兩口都堵塞時(shí),換向過程易產(chǎn)生液壓沖擊,換向不平穩(wěn),但換向精度高。反之,A、B兩口都通O口時(shí),換向過程中工作部件不易制動(dòng),換向精度低但液壓沖擊小。選擇閥的中位機(jī)能56(4)啟動(dòng)平穩(wěn)性閥在中位時(shí),液壓缸某腔如通油箱,則啟動(dòng)時(shí)該腔內(nèi)因沒有油液起緩沖作用,啟動(dòng)不太平穩(wěn)。(5)液壓缸“浮動(dòng)”和在任意位置上的停止閥在中位,當(dāng)A、B兩口互通時(shí),臥式液壓缸呈“浮動(dòng)”狀態(tài),可利用其它機(jī)構(gòu)移動(dòng)工作臺(tái),調(diào)整其位置。當(dāng)A、B兩口堵塞或與P口連接(在非差動(dòng)情況下),則可使液壓缸在任意位置處停下來。三位五通換向閥的機(jī)能與上述相仿。選擇閥的中位機(jī)能575.換向閥的主要性能以電磁閥的項(xiàng)目為最多,它主要包括下面幾項(xiàng)(1)工作可靠性。指電磁鐵通電后是否可靠地?fù)Q向,而斷電后是否可靠地復(fù)位。它主要取決于設(shè)計(jì)和制造,且和使用有關(guān)。液動(dòng)力和液壓卡緊力的大小對(duì)工作可靠性影響很大,而這兩個(gè)力是與通過閥的流量和壓力有關(guān)。所以電磁閥也只有在一定的流量和壓力范圍內(nèi)才能正常工作。(2)壓力損失。電磁閥的開口很小,故液流流過閥口時(shí)產(chǎn)生較大的壓力損失。一般地說,閥體鑄造流道中的壓力損失比機(jī)械加工流道中的損失小。(3)內(nèi)泄漏量。在各個(gè)不同的工作位置,在規(guī)定的工作壓力下,從高壓腔漏到低壓腔的泄漏量為內(nèi)泄漏量。過大的內(nèi)泄漏量不僅會(huì)降低系統(tǒng)的效率,引起過熱,而且還臺(tái)影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常工作。58(4)換向和復(fù)位時(shí)間。換向時(shí)間指從電磁鐵通電到閥芯換向終止的時(shí)間;復(fù)位時(shí)間指從電磁鐵斷電到閥芯回復(fù)到初始位置的時(shí)間。減小換向和復(fù)位時(shí)間可提高機(jī)構(gòu)的工作效率但會(huì)引起液壓沖擊。一般說來,交流電磁閥的換向時(shí)間約為0.03~0.05s,換向沖擊較大,而直流電磁閥的換向時(shí)間約為0.1~0.3s,換向沖擊較小。通常復(fù)位時(shí)間比換向時(shí)間稍長。(5)換向頻率。是在單位時(shí)間內(nèi)所允許的換向次數(shù)。目前單電磁鐵的電磁閥的換向頻率一般為60次/min。(6)使用壽命。指電磁閥用到它某一零件損壞,不能進(jìn)行正常的換向或復(fù)位動(dòng)作,或使用到電磁閥的主要性能指標(biāo)超過規(guī)定指標(biāo)時(shí)經(jīng)歷的換向次數(shù)。主要取決于電磁鐵。濕式電磁鐵的壽命比干式的長,直流電磁鐵的壽命比交流的長。5.換向閥的主要性能59(三)電磁球閥電磁球閥是以電磁鐵推動(dòng)鋼球?qū)崿F(xiàn)油路的通斷和切換。因6-14a示常開式二位三通電磁球閥。當(dāng)電磁鐵5斷電時(shí),彈簧6的推力作用在復(fù)位桿7上將鋼球4壓在左閥座9上,切斷A腔和O腔的通路,使P腔和A腔溝通。電磁鐵5通電時(shí),電磁鐵推力通過杠桿3、鋼球2和推桿1作用在鋼球4上,將它壓在右閥座8上,使A腔和O腔相通,P腔封閉。60(三)電磁球閥圖6-14b是其符號(hào)。61(四)轉(zhuǎn)閥62三、多路換向閥(自學(xué))多路換向閥是若干個(gè)單連換向閥、安全溢流閥、單向閥和補(bǔ)油閥等組合成的集成閥。具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)。多路換向閥控制回路能操縱多個(gè)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng),主要用于工程機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械和其他要求集中操縱多個(gè)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的行走機(jī)械。操縱方式多為手動(dòng)操縱,當(dāng)工作壓力較高時(shí),則采用減壓閥先導(dǎo)操縱。多路換向閥控制回路按連接方式分為串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)三種基本油路。63三、多路換向閥(自學(xué))多路換向閥的作用、特點(diǎn)、油路分析64串聯(lián)油路多路換向閥內(nèi)第一連滑閥的回油為下一連的進(jìn)油,依次下去直到最后一連
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