《液壓與氣壓傳動技術(shù)》第5章 液壓控制元件

第5章

液壓控制元件第1節(jié)

液壓控制閥概述第2節(jié)

方向控制閥第3節(jié)

壓力控制閥第4節(jié)

流量控制閥第5節(jié)

電液比例控制閥第6節(jié)

電液數(shù)字閥第7節(jié)

疊加閥及二通插裝閥返回第1節(jié)

液壓控制閥概述1.液壓控制閥的作用液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中的控制調(diào)節(jié)元件，它通過控制和調(diào)節(jié)液體的流動方向、壓力高低、流量大小，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動方向、輸出推力(或轉(zhuǎn)矩)及輸出速度。2.液壓控制閥的分類液壓控制閥可按不同的特征進(jìn)行分類，如表5一1所示。3.液壓控制閥的連接方式常見的液壓控制閥的連接方式有以下五種。(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和管道連接，并由此固定在管路上。下一頁返回第1節(jié)

液壓控制閥概述這種連接方式適用于小流量的簡單液壓系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是連接方式簡單，布局方便，系統(tǒng)中各閥間油路一目了然。其缺點(diǎn)是元件分散布置，所占空間較大，管路交錯，接頭繁多，不便于裝卸維修。(2)法蘭連接法蘭連接是通過閥體上的螺釘孔(每個油口多為4個螺釘孔)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。適用于通徑犯mm以上的大流量液壓系統(tǒng)。其優(yōu)缺點(diǎn)與螺紋連接相同。(3)板式連接板式連接的液壓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，電磁換向閥多為板式閥。上一頁下一頁返回第1節(jié)

液壓控制閥概述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，再通過板上的孔道或與板連接的管接頭和管道同其他元件連接。還可把幾個閥用螺釘分別固定在一個集成塊的不同側(cè)面上，由集成塊上加工出的孔道連接各閥組成回路。由于這種連接方式更換元件方便，不影響管路，并且有可能將閥集中布置，故這種連接方式應(yīng)用廣泛。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和管子連接。這種連接板簡單，檢查油路較方便，但板上油管多，裝配極為麻煩，占空間也大。上一頁下一頁返回第1節(jié)

液壓控制閥概述②集成塊。集成塊是一個正六面連接體。將板式閥用螺釘固定在集成塊的三個側(cè)面上，通常三個側(cè)面各裝一個閥，有時在閥與集成塊間還可以用墊板安裝一個簡單的閥，如單向閥、節(jié)流閥等。剩余的一個側(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，如壓力油孔、回油孔、泄漏油孔以及安裝螺栓孔，有時還有測壓油路孔。塊與塊之間及塊與閥之間接合面上的各油口用O形密封圈密封。在集成塊內(nèi)鉆孔，溝通各閥組成回路。每個集成塊與裝在其周圍的閥類零件構(gòu)成一個集成塊組。每個集成塊組就是一個典型回路。根據(jù)各種液壓系統(tǒng)的不同要求，選擇若干不同的集成塊組疊加在一起，即可構(gòu)成整個集成塊式液壓裝置(見圖5一1)。上一頁下一頁返回第1節(jié)

液壓控制閥概述這種集成方式的優(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)計簡化為集成塊組的選擇，因而得到廣泛應(yīng)用。但它也有設(shè)計工作量大，加工復(fù)雜，不能隨意修改系統(tǒng)等缺點(diǎn)。(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5一2所示。疊加閥式液壓裝置的最下面一般為底塊，底塊上開有進(jìn)油口、回油口及通往執(zhí)行元件的油口和壓力表油口。一個疊加閥組一般控制一個執(zhí)行元件。上一頁下一頁返回第1節(jié)

液壓控制閥概述若系統(tǒng)中有幾個執(zhí)行元件需要集中控制，可將幾個垂直疊加閥組并安裝在底板上。用疊加閥組成的液壓系統(tǒng)，元件間的連接不使用管子，也不使用其他形式的連接體，因而結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，系統(tǒng)的泄漏損失及壓力損失較小，尤其是液壓系統(tǒng)更改較方便、靈活。疊加閥為標(biāo)準(zhǔn)化元件，設(shè)計中僅需繪出疊加閥式液壓系統(tǒng)原理圖，即可進(jìn)行組裝，因而設(shè)計工作量小，應(yīng)用廣泛。(5)插裝式連接插裝閥是取消了閥體的圓筒形專用元件。將插裝閥直接插人布有孔道的閥塊(集成塊)的插座孔中，構(gòu)成液壓系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)十分緊湊。各種壓力閥、流量閥、方向閥、比例閥等均可制成插裝閥形式。上一頁下一頁返回第1節(jié)

液壓控制閥概述2.液壓控制閥的基本要求液壓控制閥盡管存在著各種各樣的類型，它們還是具有一些基本的共同點(diǎn)，例如在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥芯(轉(zhuǎn)閥或滑閥)和驅(qū)使閥芯動作的零部件(如彈簧、電磁鐵)組成。在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進(jìn)出口間壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。液壓系統(tǒng)對閥的基本要求如下。①動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。②液壓油流過的壓力損失小。③密封性能好。④結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性強(qiáng)。上一頁返回第2節(jié)

方向控制閥方向控制閥用以控制液壓系統(tǒng)中液壓油流動的方向或液流的通斷，從而控制執(zhí)行元件的啟動、停止或換向。它分為單向閥和換向閥兩類。一、單向閥液壓系統(tǒng)中常見的單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。1.普通單向閥普通單向閥的作用是使液壓油只能沿一個方向流動而反向截止。圖5一3(a)所示是一種管式連接的普通單向閥。壓力油從閥體左端的通口P，流人時，克服彈簧3作用在閥芯2上的力，使閥芯向右移動，打開閥口，并通過閥芯2上的徑向孔a、軸向孔b從閥體右端的通口流出。但是壓力油從閥體右端的通口P:流人時，它和彈簧力一起使閥芯錐面壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，液壓油無法通過。圖5一3(b)所示為板式連接的普通單向閥。圖5-3(c)所示為單向閥的職能符號圖。下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥2.液控單向閥圖5-4(a)所示是液控單向閥的結(jié)構(gòu)。當(dāng)控制口K處無壓力油通人時，它的工作機(jī)制和普通單向閥一樣，壓力油只能從通口P，流向通口Pz，不能反向倒流。當(dāng)控制口K有控制壓力油時，因控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口，控制活塞1右移，推動頂桿2頂開閥芯3，使通口P。和P:接通，液壓油就可在兩個方向自由通流。當(dāng)控制油口不通控制油液時，液控單向閥的反向密封性能較好，多用于鎖緊回路，也常被稱為“液壓鎖”。圖5-4(b)所示是液控單向閥的職能符號。二、換向閥換向閥利用閥芯相對于閥體的相對運(yùn)動，使油路接通、斷開或變換液壓油的流動方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止或改變運(yùn)動方向。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥1.換向閥的分類換向閥有多種分類方式，按閥芯相對于閥體的運(yùn)動方式可分為滑閥和轉(zhuǎn)閥;按操作方式有手動控制式閥、機(jī)動控制式閥、電磁動控制式閥、液動控制式閥和電液動控制式閥等;按閥芯在閥體中所處的工作位置數(shù)可分為二位式閥和三位控制式閥;按換向閥所控制的通路數(shù)不同有二通式閥、三通式閥、四通式閥和五通式閥等。(1)轉(zhuǎn)閥圖5-5(a)所示為轉(zhuǎn)動式換向閥(簡稱轉(zhuǎn)閥)的工作原理圖。該閥由閥體1、閥芯2和使閥芯轉(zhuǎn)動的操作手柄3組成，在圖示位置，通口P和A相通、B和T相通。當(dāng)操作手柄轉(zhuǎn)換到“止”位置時，通口P,A,B和T均不相通。當(dāng)操作手柄轉(zhuǎn)換到另一位置時，則通口P和B相通，A和T相通。圖5-5(b)所示是它的職能符號。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥(2)滑閥式換向閥滑閥式換向閥在液壓系統(tǒng)中遠(yuǎn)比轉(zhuǎn)閥用得廣泛。閥體和滑動閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。表5-2是其最常見的滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)形式。由表可見，閥體上開有多個通口，閥芯移動后可以停留在不同的工作位置上。2.換向閥的中位機(jī)能三位換向閥的閥芯在中間位置時，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、符號及其特點(diǎn)見表5-3。三位五通換向閥的情況與此相似。不同的中位機(jī)能是通過改變閥芯的形狀和尺寸得到的。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥3.典型換向閥示例在液壓傳動系統(tǒng)中廣泛采用滑閥式換向閥，在這里主要介紹這類換向閥的幾種典型結(jié)構(gòu)。(1)手動換向閥圖5-7為自動復(fù)位式手動換向閥。放開手柄1，閥芯2在彈簧3的作用下自動回復(fù)中位。該閥適用于動作頻繁、工作持續(xù)時間短的場合，操作比較安全，常用于工程機(jī)械的液壓傳動系統(tǒng)中。如果將該閥閥芯左端彈簧3的部位改為可自動定位的結(jié)構(gòu)形式，即成為可在三個位置定位的手動換向閥。圖5-7(a)所示為職能符號圖。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥(2)機(jī)動換向閥機(jī)動換向閥又稱行程閥，主要用來控制機(jī)械運(yùn)動部件的行程，它是借助于安裝在工作臺上的擋鐵或凸輪來迫使閥芯移動，從而控制液壓油的流動方向。機(jī)動換向閥通常是二位的，有二通、三通、四通和五通。其中二位二通機(jī)動閥又分常閉和常開兩種。圖5一8所示為滾輪式二位三通常閉式機(jī)動換向閥，在圖示位置閥芯2被彈簧1壓向上端，油腔P和A通，B口關(guān)閉。當(dāng)擋鐵或凸輪壓住滾輪4，使閥芯2移動到下端時，就使油腔P和A斷開，P和B接通，A口關(guān)閉。圖5-8(b)所示為其職能符號。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥(3)電磁換向閥電磁換向閥包括換向滑閥和電磁鐵兩部分，它是利用電磁鐵的吸力控制閥芯換位的換向閥。電磁換向閥操作方便，布局靈活，有利于提高設(shè)備的自動化程度，因而應(yīng)用廣泛。電磁鐵按使用電源的不同，可分為交流和直流兩種。按銜鐵工作腔是否有液壓油又可分為“干式”和“濕式”。交流電磁鐵啟動力較大，不需要專門的電源且吸合、釋放快，動作時間約為0.O1-0.03s。其缺點(diǎn)是若電源電壓下降15%以上，則電磁鐵吸力明顯減小，若銜鐵不動作，干式電磁鐵會在10-15min后燒壞線圈(濕式電磁鐵為1一1.5h)，且沖擊及噪聲較大，壽命低，因而在實(shí)際使用中交流電磁鐵允許的切換頻率一般為10次/min，不得超過30次/min。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥直流電磁鐵工作較可靠，吸合、釋放動作時間約為0.O5一0.08s，允許使用的切換頻率較高，一般可達(dá)120次/min，最高可達(dá)300次/min，且沖擊小、體積小、壽命長，但需有專門的直流電源，成本較高。此外，還有一種整體電磁鐵，其電磁鐵是直流的，但電磁鐵本身帶有整流器，通人的交流電經(jīng)整流后再供給直流電磁鐵。目前，國外新發(fā)展了一種油浸式電磁鐵，不但銜鐵，而且激磁線圈也都浸在液壓油中工作，它具有壽命更長、工作更平穩(wěn)可靠等特點(diǎn)，但由于造價較高，應(yīng)用面不廣。如前所述，電磁換向閥就其工作位置來說，有二位式和三位式等。二位電磁閥有一個電磁鐵，靠彈簧復(fù)位，圖5-9(a)所示為二位三通交流電磁換向閥結(jié)構(gòu)。在圖示位置，油口P和A相通，油口B斷開。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥當(dāng)電磁鐵通電吸合時，推桿1將閥芯2推向右端，這時油口P和A斷開，而與B相通。而當(dāng)磁鐵斷電釋放時，彈簧3推動閥芯復(fù)位。圖5一9(b)所示為其職能符號。(4)液動換向閥電磁換向閥布置靈活，易實(shí)現(xiàn)程序控制，但受電磁鐵尺寸限制，難以用于切換大流量(63L/min以上)的油路。當(dāng)閥的通徑大于10mm時常用壓力油操縱閥芯換位。這種利用控制油路的壓力油推動閥芯改變位置的閥，即為液動換向閥。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥圖5一10(a)所示為三位四通液動換向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)其兩端控制油口K1和K2均不通入壓力油時，閥芯在兩端彈簧的作用下處于中位;當(dāng)K:進(jìn)壓力油、K:接油箱時，閥芯移至右端，閥左位工作，其通油狀態(tài)為P通A,B通T;反之，當(dāng)KZ進(jìn)壓力油、K，接油箱時，閥芯移至左端，閥右位工作，其通油狀態(tài)為P通B,A通T。圖5一10(b)為三位四通液動換向閥的圖形符號。(5)電液動換向閥在大中型液壓設(shè)備中，當(dāng)通過閥的流量較大時，作用在滑閥上的摩擦力和液動力較大，此時電磁換向閥的電磁鐵推力相對較小，需要用電液動換向閥來代替電磁換向閥。電液動換向閥是由電磁滑閥和液動滑閥組合而成。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥電磁滑閥起先導(dǎo)作用，它可以改變控制液流的方向，從而改變液動滑閥閥芯的位置。由于操縱液動滑閥的液壓推力可以很大，所以主閥芯的尺寸可以做得很大，允許有較大的液壓油流量通過。這樣用較小的電磁鐵就能控制較大的液流。圖5一11所示為彈簧對中型三位四通電液動換向閥，當(dāng)先導(dǎo)電磁閥左邊的電磁鐵通電后使其閥芯向右邊位置移動，來自主閥P口或外接油口的控制壓力油可經(jīng)先導(dǎo)電磁閥的A‘油口和左單向閥進(jìn)人主閥左端容腔，并推動主閥閥芯向右移動，這時主閥閥芯右端容腔中的控制液壓油可通過右邊的節(jié)流閥經(jīng)先導(dǎo)電磁閥的B‘油口和T‘油口，再從主閥的T油口或外接油口流回油箱(主閥閥芯的移動速度可由右邊的節(jié)流閥調(diào)節(jié))，使主閥P與A,B和T的油路相通。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥反之，由先導(dǎo)電磁閥右邊的電磁鐵通電，可使P與B,A與T的油路相通。當(dāng)先導(dǎo)電磁閥的兩個電磁鐵均不帶電時，先導(dǎo)電磁閥閥芯在其對中彈簧作用下回到中位，此時來自主閥P口或外接油口的控制壓力油不再進(jìn)人主閥芯的左、右兩容腔，主閥芯左、右兩腔的液壓油通過先導(dǎo)電磁閥中間位置的A',B‘兩油口與先導(dǎo)電磁閥T‘油口相通，如圖5一11(b)所示，再從主閥的T口或外接油口流回油箱。主閥閥芯在兩端對中彈簧的預(yù)壓力的推動下，依靠閥體定位，準(zhǔn)確地回到中位，此時主閥的P,A,B和T油口均不通。電液動換向閥除了上述的彈簧對中以外還有液壓對中的。在液壓對中的電液換向閥中，先導(dǎo)式電磁閥在中位時，A',B‘兩油口均與油口P連通，而T‘則封閉，其他方面與彈簧對中的電液換向閥基本相似。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥(6)多路換向閥多路換向閥是一種集中布置的組合式手動換向閥，常用于工程機(jī)械等要求集中操縱多個執(zhí)行元件的設(shè)備中。多路換向閥的組合方式有并聯(lián)式、串聯(lián)式和順序單動式三種，其符號如圖5一12所示。當(dāng)多路換向閥為并聯(lián)式組合時，如圖5一12(a)所示，泵可以同時對三個或單獨(dú)對其中任一個執(zhí)行元件供油。在對三個執(zhí)行元件同時供油的情況下，由于負(fù)載不同，三者將先后動作。當(dāng)多路換向閥為串聯(lián)式組合時，如圖5一12(b)所示，泵依次向各個執(zhí)行元件供油，第一個閥的回油口與第二個閥的進(jìn)油口相連。各執(zhí)行元件單獨(dú)動作，也可同時動作。上一頁下一頁返回第2節(jié)

方向控制閥在三個執(zhí)行元件同時動作的情況下，三個負(fù)載壓力之和不應(yīng)超過泵壓。當(dāng)多路換向閥為順序單動式組合時，如圖5一12(c)所示，泵按順序向各個執(zhí)行元件供油。操作前一個閥時，就切斷了后面閥的油路，從而可以防止各執(zhí)行元件之間的動作干擾。上一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥在液壓傳動系統(tǒng)中，控制液壓油壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥，簡稱壓力閥。這類閥的共同點(diǎn)是利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。在具體的液壓系統(tǒng)中，根據(jù)工作需要的不同，對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(或者壓力差、壓力比等)，如溢流閥、減壓閥等定壓閥;還有的是利用液壓力作為信號控制其動作，如順序閥、壓力繼電器等。一、溢流閥1.溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理常用的溢流閥按其結(jié)構(gòu)形式和基本動作方式可分為直動式和先導(dǎo)式兩種。下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥(1)直動式溢流閥直動式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力相平衡，以控制閥芯的啟閉動作，圖5-13所示為低壓直動式溢流閥，P是進(jìn)油口，T是回油口，進(jìn)油口壓力油經(jīng)閥芯4中間的阻尼孔作用在閥芯的底部端面上。當(dāng)進(jìn)油壓力較小時，閥芯在調(diào)壓彈簧2的作用下處于下端位置，將P和T兩油口隔開。當(dāng)進(jìn)油壓力升高，在閥芯下端所產(chǎn)生的作用力超過彈簧的壓緊力F，此時，閥芯上升，閥口被打開，將多余的液壓油排回油箱。閥芯上的阻尼孔用來對閥芯的動作產(chǎn)生阻尼，以提高閥的工作平衡性，調(diào)整螺母1可以改變彈簧的壓緊力，這樣也就調(diào)整了溢流閥進(jìn)口處的液壓油壓力P}上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥溢流閥是利用被控壓力作為信號來改變彈簧的壓縮量，從而改變閥口的流通面積和系統(tǒng)的溢流量來達(dá)到定壓目的。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時，閥芯上升，閥口流通面積增加，溢流量增大，進(jìn)而使系統(tǒng)壓力下降。溢流閥內(nèi)部通過閥芯的平衡和運(yùn)動構(gòu)成的這種負(fù)反饋?zhàn)饔檬瞧涠▔鹤饔玫幕驹?，也是所有定壓閥的基本工作原理。由分析可知，彈簧力的大小與控制壓力成正比，因此如果提高被控壓力，一方面可用減小閥芯的面積來達(dá)到，另一方面則需增大彈簧力，因受結(jié)構(gòu)限制，需采用大剛度的彈簧。這樣，在閥芯相同位移的情況下，彈簧力變化較大，因而該閥的定壓精度就低。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥所以，這種低壓直動式溢流閥一般用于壓力小于2.5MPa的小流量場合，圖5一13(b)所示為直動式溢流閥的職能符號。由圖5一13(a)還可看出，在常位狀態(tài)下，溢流閥進(jìn)、出油口之間是不相通的，而且作用在閥芯上的液壓力是由進(jìn)油口液壓油壓力產(chǎn)生的，經(jīng)溢流閥閥芯的泄漏液壓油經(jīng)內(nèi)泄漏通道進(jìn)人回油口T。(2)先導(dǎo)式溢流閥圖5一14所示為先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)示意圖，該閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。先導(dǎo)閥用于控制和調(diào)節(jié)溢流壓力，主閥通過控制溢流口的啟閉而穩(wěn)定壓力。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥壓力油從進(jìn)油口(圖中未畫出)進(jìn)人進(jìn)油腔P后，經(jīng)主閥芯5的軸向孔f進(jìn)人主閥芯的下端，同時油液又經(jīng)阻尼小孔e進(jìn)人主閥芯上端，再經(jīng)孔c和b作用于先導(dǎo)閥的錐閥芯3上，此時遠(yuǎn)程控制口K不接通。當(dāng)系統(tǒng)壓力較低時，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥芯兩端壓力相等，主閥芯在平衡彈簧的作用下處于最下端(圖示位置)，主閥溢流口封閉。若系統(tǒng)壓力升高，主閥上腔壓力也隨之升高，直至大于先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧2的調(diào)定壓力時，先導(dǎo)閥被打開，主閥上腔的壓力油經(jīng)錐閥閥口、小孔a、油腔T流回油箱。由于阻尼小孔e的作用，主閥芯在兩端形成的一定壓力差的作用下，克服平衡彈簧的彈力而上移，主閥溢流閥口開啟，P和T接通實(shí)現(xiàn)溢流作用。調(diào)節(jié)螺母1即可調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧2的預(yù)壓縮量，從而調(diào)整系統(tǒng)壓力。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥由于需要通過先導(dǎo)閥的流量較小，錐閥的閥孔尺寸也較小，調(diào)壓彈簧的剛度也就不大，因此調(diào)壓比較輕便。主閥芯因兩端均受油液壓力作用，平衡彈簧只需很小剛度，當(dāng)溢流量變化而引起主閥平衡彈簧壓縮量變化時，溢流閥所控制的壓力變化也就較小，故先導(dǎo)式溢流閥穩(wěn)壓性能優(yōu)于直動式溢流閥。但先導(dǎo)式溢流閥必須在先導(dǎo)閥和主閥都動作后才能起控制壓力作用，因此不如直動式溢流閥反應(yīng)快。先導(dǎo)式溢流閥有一個遠(yuǎn)程控制口K，如果將K口用油管接到另一個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和溢流閥的先導(dǎo)控制部分一樣)，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的彈簧力，即可調(diào)節(jié)溢流閥主閥芯上端的液壓力，從而對溢流閥的溢流壓力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。但是，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥所能調(diào)節(jié)的最高壓力不得超過溢流閥本身先導(dǎo)閥的調(diào)整壓力。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥當(dāng)遠(yuǎn)程控制口K通過二位二通閥接通油箱時，主閥芯上端的壓力接近于零，主閥芯上移到最高位置，閥口開得很大。由于主閥彈簧較軟，這時溢流閥P口處壓力很低，系統(tǒng)的液壓油在低壓下通過溢流閥流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。2.溢流閥的應(yīng)用溢流閥在液壓系統(tǒng)中可起到溢流調(diào)壓、安全保護(hù)、遠(yuǎn)程調(diào)壓、使泵卸荷及使液壓缸回油腔形成背壓等多種作用。(1)溢流調(diào)壓溢流閥常用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，和流量控制閥配合使用，調(diào)節(jié)進(jìn)人系統(tǒng)的流量，并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。如圖5一15(a)所示，溢流閥并聯(lián)于系統(tǒng)中，進(jìn)人液壓缸的流量由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥由于定量泵的流量大于液壓缸所需的流量，油壓升高，將溢流閥打開，多余的液壓油經(jīng)溢流閥流回油箱。因此，溢流閥的功用就是在不斷的溢流過程中保持系統(tǒng)壓力基本不變。(2)安全保護(hù)用于過載保護(hù)的溢流閥一般稱為安全閥。圖5一15(b)所示為變量泵調(diào)速系統(tǒng)。在正常工作時，安全閥關(guān)閉，不溢流，只有在系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升至安全閥的調(diào)整值時，閥口才打開，使變量泵排出的液壓油經(jīng)安全閥流回油箱，以保證液壓系統(tǒng)的安全。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥(3)使泵卸荷采用先導(dǎo)式溢流閥調(diào)壓的定量泵系統(tǒng)，當(dāng)閥的外控口K與油箱連通時，其主閥芯在進(jìn)油口壓力很低時即可迅速抬起，使泵卸荷，以減少能量損耗。圖5一16(a)中，當(dāng)電磁鐵通電時，溢流閥外控口通油箱，因而能使泵卸荷。(4)遠(yuǎn)程調(diào)壓當(dāng)先導(dǎo)式溢流閥的外控口K(遠(yuǎn)程控制口)與調(diào)壓較低的溢流閥(或遠(yuǎn)程調(diào)壓閥)連通時，其主閥芯上腔的油壓只要達(dá)到低壓閥的調(diào)整壓力，主閥芯即可抬起溢流，其先導(dǎo)閥不再起調(diào)壓作用，即實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。圖5一16(b)中，當(dāng)電磁鐵不通電右位工作時，將先導(dǎo)式溢流閥的外控口K與低壓閥連通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥二、減壓閥減壓閥是使出油口壓力低于進(jìn)油口壓力的一種壓力控制閥。其減壓原理是利用油液流經(jīng)孔口時產(chǎn)生壓力損失而導(dǎo)致閥出口壓力低于進(jìn)口壓力。減壓閥的作用是降低液壓系統(tǒng)中某一回路的液壓油壓力，使用一個油源能同時提供兩個或幾個不同壓力的輸出。減壓閥在各種液壓設(shè)備的夾緊系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多。此外，當(dāng)液壓油壓力不穩(wěn)定時，在回路中串人一減壓閥可得到一個穩(wěn)定的較低的壓力。減壓閥也有直動式和先導(dǎo)式兩種。直動式很少單獨(dú)使用，先導(dǎo)式則應(yīng)用比較多。根據(jù)減壓閥所控制的壓力不同，它可分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥三、順序閥順序閥是用來控制液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行元件動作的先后順序。依控制壓力的不同，順序閥又可分為內(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，后者用外來的控制壓力油控制閥芯的啟閉(即液控順序閥)。順序閥也有直動式和先導(dǎo)式兩種，前者一般用于低壓系統(tǒng)，后者用于中高壓系統(tǒng)。上一頁下一頁返回第3節(jié)

壓力控制閥四、壓力繼電器壓力繼電器是一種將液壓油的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的電液控制元件，當(dāng)液壓油壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，即發(fā)出電信號，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等元件動作，使油路卸壓、換向、執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動作或關(guān)閉電動機(jī)使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。圖5一22所示為常用柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖和職能符號。如圖所示，當(dāng)從壓力繼電器下端進(jìn)油口通人的液壓油壓力達(dá)到調(diào)定壓力值時，推動柱塞1上移，此位移通過杠桿2放大后推動開關(guān)4動作。改變彈簧3的壓縮量即可以調(diào)節(jié)壓力繼電器的動作壓力。上一頁返回第4節(jié)

流量控制閥一、流量控制原理及節(jié)流口形式節(jié)流閥的節(jié)流口通常有三種基本形式，即薄壁小孔、細(xì)長小孔和厚壁小孔，但無論節(jié)流口采用何種形式，通過節(jié)流口的流量q,及其前后壓力差卻的關(guān)系均可用方程式q二KAOq'R來表示，三種節(jié)流口的流量特性曲線如圖5-23所示。由該圖可知，影響流量穩(wěn)定性的因素主要有以下幾個方面。①壓差對流量的影響。節(jié)流閥兩端壓差△P變化時，通過它的流量要發(fā)生變化。三種結(jié)構(gòu)形式的節(jié)流口中，通過薄壁小孔的流量受到壓差改變的影響最小。下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥②溫度對流量的影響。油溫影響到液壓油茹度，對于細(xì)長小孔，油溫變化時，流量也會隨之改變。對于薄壁小孔，豁度對流量幾乎沒有影響，故油溫變化時，流量基本不變。③節(jié)流口的堵塞。節(jié)流閥的節(jié)流口可能因液壓油中的雜質(zhì)或由于液壓油氧化后析出的膠質(zhì)、瀝青等而局部堵塞，這就改變了原來節(jié)流口流通面積的大小，使流量發(fā)生變化，尤其是當(dāng)開口較小時，這一影響更為突出，嚴(yán)重時會完全堵塞而出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。因此節(jié)流口的抗堵塞性能也是影響流量穩(wěn)定性的重要因素，尤其會影響節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量。一般節(jié)流口流通面積越大，節(jié)流通道越短，水力直徑越大，越不容易堵塞，當(dāng)然液壓油的清潔度也對堵塞產(chǎn)生影響。一般節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥綜上所述，為保證流量穩(wěn)定，節(jié)流口的形式以薄壁小孔最為理想。圖5-24為典型節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式。圖5-24(a)所示為針閥式節(jié)流口，它通道長，濕周大，易堵塞，流量受油溫影響較大，一般用于對性能要求不高的場合。圖5-24(b)所示為偏心槽式節(jié)流口，其性能與針閥式節(jié)流口相同，但容易制造，其缺點(diǎn)是閥芯上的徑向力不平衡，旋轉(zhuǎn)閥芯時較費(fèi)力，一般用于壓力較低、流量較大和流量穩(wěn)定性要求不高的場合。圖5-24(c)所示為軸向三角槽式節(jié)流口，其結(jié)構(gòu)簡單，水力直徑中等，可得到較小的穩(wěn)定流量，且調(diào)節(jié)范圍較大，但節(jié)流通道有一定的長度，油溫變化對流量有一定的影響，目前被廣泛應(yīng)用。圖5-24(d)所示為周向縫隙式節(jié)流口，沿閥芯周向開有一條寬度不等的狹槽，轉(zhuǎn)動閥芯就可改變開口大小。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥閥口做成薄刃形，通道短，水力直徑大，不易堵塞，油溫變化對流量影響小，因此其性能接近于薄壁小孔，適用于低壓小流量場合。圖5-24(e)所示為軸向縫隙式節(jié)流口，在閥孔的襯套上加工出薄壁閥口，閥芯做軸向移動即可改變開口大小，其性能與圖5-24(d)所示節(jié)流口相似。為保證流量穩(wěn)定，節(jié)流口的形式以薄壁小孔最為理想。液壓傳動系統(tǒng)對流量控制閥的主要要求如下。①較大的流量調(diào)節(jié)范圍且流量調(diào)節(jié)要均勻。②當(dāng)閥前后壓力差發(fā)生變化時，通過閥的流量變化要小，以保證負(fù)載運(yùn)動的穩(wěn)定。③油溫變化對通過閥的流量影響要小。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥④液流通過全開閥時的壓力損失要小。⑤當(dāng)閥口關(guān)閉時，閥的泄漏量要小。二、節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)圖5-25所示為普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和職能符號。這種節(jié)流閥的節(jié)流通道呈軸向三角槽式。壓力油從進(jìn)油口P,流人孔道a和閥芯1左端的三角槽進(jìn)人孔道h，再從出油口Pz流出。調(diào)節(jié)手柄3，可通過推桿2使閥芯做軸向移動，以改變節(jié)流口的流通截面積來調(diào)節(jié)流量。閥芯在彈簧的作用下始終貼緊在推桿上，這種節(jié)流閥的進(jìn)、出油口可互換。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥三、調(diào)速閥和溫度補(bǔ)償調(diào)速閥普通節(jié)流閥由于剛性差，在節(jié)流開口一定的條件下通過它的工作流量受工作負(fù)載(即其出口壓力)變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運(yùn)動速度的穩(wěn)定性，因此只適用于工作負(fù)載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場合。由于工作負(fù)載的變化很難避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，通常是對節(jié)流閥進(jìn)行補(bǔ)償，即采取措施使節(jié)流閥前后壓力差在負(fù)載變化時始終保持不變。由(}-llll卻}n可知，當(dāng)卻基本不變時，通過節(jié)流閥的流量只由其開口量大小來決定。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥使OP基本保持不變的方式有兩種，一種是將定壓差式減壓閥與節(jié)流閥并聯(lián)起來構(gòu)成調(diào)速閥，另一種是將穩(wěn)壓溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)起來構(gòu)成溢流節(jié)流閥。這兩種閥是利用流量的變化所引起的油路壓力的變化，通過閥芯的負(fù)反饋動作來自動調(diào)節(jié)節(jié)流部分的壓力差，使其保持不變。1.調(diào)速閥圖5-26(a)為調(diào)速閥工作原理圖。調(diào)速閥是由節(jié)流閥串接一個定差減壓閥組合而成。節(jié)流閥用來調(diào)節(jié)通過的流量，定差減壓閥則自動調(diào)節(jié)，使節(jié)流閥前后的壓差為定值，消除了負(fù)載變化對流量的影響。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥如圖5一26(a)所示，定差減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)，定差減壓閥左右兩腔也分別與節(jié)流閥前后端相通。設(shè)定差減壓閥的進(jìn)油口壓力為P1，油液經(jīng)減壓后出油口壓力為P2，通過節(jié)流閥又降至P3進(jìn)人液壓缸。P3的大小由液壓缸負(fù)載F決定。若負(fù)載F變化，則P3和調(diào)速閥兩端壓差P1-P2隨之變化，但節(jié)流閥兩端壓差P2–P3卻不變。例如F增大使P3增大，減壓閥芯彈簧腔液壓作用力也增大，閥芯右移，減壓口開度x加大，減壓作用減小，使P2有所增加，結(jié)果壓差P2–P3保持不變。反之亦然，調(diào)速閥通過的流量因此就保持恒定了。圖5一26(b)和圖5一26(c)分別表示調(diào)速閥的工作原理圖和職能符號。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥圖5-27所示為節(jié)流閥和調(diào)速閥的流量特性曲線，圖中曲線1表示的是節(jié)流閥的流量與進(jìn)出油口壓差卻的變化規(guī)律。根據(jù)小孔流量通用公式，節(jié)流閥的流量隨壓差變化而變化;圖中曲線2表示的是調(diào)速閥的流量與進(jìn)出油口壓差卻的變化規(guī)律。調(diào)速閥在壓差大于一定值后流量基本穩(wěn)定。定差減壓閥閥口全開，減壓閥不起作用，這時調(diào)速閥的特性和節(jié)流閥調(diào)速閥在壓差很/!、時，相同?？梢娨钦{(diào)速閥正常工作，應(yīng)保證其最小壓差(一般為0.5MPa左右)。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥2.溫度補(bǔ)償調(diào)速閥普通調(diào)速閥的流量雖然已能基本上不受外部負(fù)載變化的影響，但是當(dāng)流量較小時，節(jié)流口的流通面積較小，這時節(jié)流口的長度與流通截面水力直徑的比值相對地增大，因而液壓油的茹度變化對流量的影響也增大，所以當(dāng)油溫升高后油的載度變小時，流量仍會增大。為了減小溫度對流量的影響，可以采用溫度補(bǔ)償調(diào)速閥。上一頁下一頁返回第4節(jié)

流量控制閥溫度補(bǔ)償調(diào)速閥的壓力補(bǔ)償原理部分與普通調(diào)速閥相同，據(jù)q二KApq'0可知，當(dāng)卻不變時，由于鉆度下降，K值(m≠0.5的孔口)上升，此時只有適當(dāng)減小節(jié)流閥的開口面積，方能保證q、不變。圖5-28所示為溫度補(bǔ)償原理圖，在節(jié)流閥閥芯和調(diào)節(jié)螺釘之間放置一個溫度膨脹系數(shù)較大的聚氯乙烯推桿，當(dāng)油溫升高時，流量增加，這時溫度補(bǔ)償桿伸長使節(jié)流口變小，從而補(bǔ)償了油溫對流量的影響。在20℃一60℃的溫度范圍內(nèi)，流量的變化率超過10%，最小穩(wěn)定流量可達(dá)20mL/min(3.3x10-7m3/s)。上一頁返回第5節(jié)

電液比例控制閥前面介紹的壓力控制閥和流量控制閥，其壓力和流量都是手動調(diào)節(jié)的。隨著自動化的發(fā)展，近十幾年研制出一種新型的液壓控制閥—電液比例控制閥。電液比例控制閥是一種按輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地對液壓油的壓力、流量或方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的閥。比例閥一般都具有壓力補(bǔ)償性能，所以它的輸出壓力和流量可以不受負(fù)載變化的影響。與手動調(diào)節(jié)的普通液壓閥相比，電液比例控制閥能夠提高液壓系統(tǒng)參數(shù)的控制水平。電液比例控制閥結(jié)構(gòu)簡單、成本低，所以它廣泛應(yīng)用于要求對液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)控制或程序控制，但對控制精度和動態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。下一頁返回第5節(jié)

電液比例控制閥三、電液比例流量閥用比例電磁鐵取代節(jié)流閥或調(diào)速閥的手調(diào)裝置，以輸入電信號控制節(jié)流口開度，便可連續(xù)地或按比例地遠(yuǎn)程控制其輸出流量，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行部件的速度調(diào)節(jié)。圖5一32所示為電液比例調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)原理及職能符號。圖中的節(jié)流閥芯由比例電磁鐵的推桿操縱，輸入的電信號不同，則電磁力不同，推桿受力不同，與閥芯左端彈簧力平衡后，便有不同的節(jié)流口開度。由于定差減壓閥已保證了節(jié)流口前后壓差為定值，所以一定的輸入電流就對應(yīng)一定的輸出流量，不同的輸入信號變化，就對應(yīng)著不同的輸出流量變化。上一頁下一頁返回第5節(jié)

電液比例控制閥四、電液比例方向閥用比例電磁鐵取代電磁換向閥中的普通電磁鐵，便構(gòu)成直動型比例方向閥。由于電液比例換向閥不僅能控制方向，還有控制流量的功能，故又稱其為比例方向節(jié)流閥。圖5一33所示為帶位移傳感器的直動型比例方向節(jié)流閥。由于使用了比例電磁鐵，閥芯不僅可以換位，而且換位的行程可以連續(xù)地或按比例地變化，因而連通油口間的流通面積也可以連續(xù)地或按比例地變化，所以比例方向節(jié)流閥不僅能控制執(zhí)行元件的運(yùn)動方向，而且能控制其速度。部分比例電磁鐵前端還附有位移傳感器(或稱差動變壓器)，這種比例電磁鐵稱為行程控制比例電磁鐵。位移傳感器能準(zhǔn)確地測定電磁鐵的行程，并向放大器發(fā)出電反饋信號。上一頁下一頁返回第5節(jié)

電液比例控制閥放大器將輸入信號和反饋信號加以比較后，再向電磁鐵發(fā)出糾正信號以補(bǔ)償誤差，因此閥芯位置的控制更加精確。總之，如系統(tǒng)的某液壓參數(shù)(如壓力)的設(shè)定值超過三個，使用比例閥對其進(jìn)行控制是最恰當(dāng)?shù)?。另外，利用斜坡信號作用在比例方向閥上，可以對機(jī)構(gòu)的加速和減速實(shí)現(xiàn)有效的控制。利用比例方向閥和壓力補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)負(fù)載補(bǔ)償，便可精確地控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度而不受負(fù)載的影響。上一頁返回第6節(jié)

電液數(shù)字閥用數(shù)字信息直接控制的閥，稱為電液數(shù)字閥。電液數(shù)字閥可直接與計算機(jī)接口相連，不需要D/A轉(zhuǎn)換器。與比例閥相比，此種閥結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，價廉，抗污染能力強(qiáng)，重復(fù)性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。在微機(jī)實(shí)時控制的電液系統(tǒng)中，它已部分取代了比例閥或伺服閥，為計算機(jī)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用開拓了一個新的領(lǐng)域。對計算機(jī)而言，最普通的信號可量化為兩個量級的信號，即“開”和“關(guān)”。用數(shù)字量進(jìn)行控制的方法很多，用得最多的是由脈數(shù)調(diào)制(PNM)演變而來的增量控制法以及脈寬調(diào)制(PWM)控制法。下一頁返回第6節(jié)

電液數(shù)字閥一、電液數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)下面主要介紹采用步進(jìn)電機(jī)做D/A轉(zhuǎn)換器，用增量方式進(jìn)行控制的電液數(shù)字閥。圖5一34所示為步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動的數(shù)字流量閥。步進(jìn)電機(jī)4依計算機(jī)的指令轉(zhuǎn)動，通過滾珠絲杠5把轉(zhuǎn)角變?yōu)檩S向位移，使節(jié)流閥閥芯6將閥口開啟，從而控制了流量。此閥有兩個節(jié)流口，它們的面積梯度不同。閥芯移動時首先打開右邊節(jié)流口，由于非全周界流通，故流量較小。繼續(xù)移動時打開全周界流通的節(jié)流口，流量增大。由于油液從軸向流人，且流出時與軸線垂直，所以閥在開啟時的液動力可以將向右作用的液壓力部分抵消掉。該閥從節(jié)流閥閥芯6、閥套1和連桿2的相對熱膨脹中獲得溫度補(bǔ)償。上一頁下一頁返回第6節(jié)

電液數(shù)字閥二、電液數(shù)字閥的使用圖5一35所示為增量式數(shù)字閥的使用原理。步進(jìn)電機(jī)在脈沖信號的基礎(chǔ)上，使每個采樣周期的步數(shù)較前一采樣周期增減若干步，以保證所需的幅值。計算機(jī)發(fā)出需要的脈沖序列，經(jīng)驅(qū)動電源放大后使步進(jìn)電機(jī)工作。每個脈沖使步進(jìn)電機(jī)沿給定方向轉(zhuǎn)動一固定的步距角，再通過凸輪或螺紋等機(jī)構(gòu)使旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成位移量，帶動液壓閥的閥芯(或擋板等)移動一定的距離。因此根據(jù)步進(jìn)電機(jī)原有的位置和實(shí)際行走的步數(shù)，便可得到數(shù)字閥的開度。電液數(shù)字閥目前在注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、機(jī)床、飛行器等方面得到了應(yīng)用。由于它將計算機(jī)和液壓技術(shù)緊密地結(jié)合起來，所以它的應(yīng)用前景極為廣闊。上一頁返回第7節(jié)

疊加閥及二通插裝閥根據(jù)安裝形式的不同，閥類元件可制成各種結(jié)構(gòu)形式。管式連接和法蘭連接的閥，占用的空間較大，拆裝和維修保養(yǎng)都不太方便，現(xiàn)在已越來越少使用。相反，板式連接和插裝式連接則日益占有優(yōu)勢。板式連接的集成式及疊加閥在前面已介紹過，