液壓閥的分類和功效

1、液壓閥液壓閥是一種用壓力油操作的自動化元件，它受配壓閥壓力油的控制，通常與電磁配壓閥組合使用，可用于遠距離控制水電站油、氣、水管路系統的通斷。用于降低并穩(wěn)定系統中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路。有直動型與先導型之分，多用先導型。 液壓閥的分類液壓傳動中用來控制液體壓力流量和方向的元件。其中控制壓力的稱為壓力控制閥，控制流量的稱為流量控制閥，控制通斷和流向的稱為方向控制閥。 壓力控制閥 按用途分為溢流閥減壓閥和順序閥。(1)溢流閥：能控制液壓系統在達到調定壓力時保持恒定狀態(tài)。用於過載保護的溢流閥稱為安全閥。當系統發(fā)生故障，壓力升高到可能造成破壞的限定值時，閥口會打開而溢流，以保

2、證系統的安全。(2)減壓閥：能控制分支回路得到比主回路油壓低的穩(wěn)定壓力。減壓閥按它所控制的壓力功能不同，又可分為定值減壓閥(輸出壓力為恒定值)定差減壓閥(輸入與輸出壓力差為定值)和定比減壓閥(輸入與輸出壓力間保持一定的比例)。(3)順序閥：能使一個執(zhí)行元件(如液壓缸液壓馬達等)動作以后，再按順序使其他執(zhí)行元件動作。油泵產生的壓力先推動液壓缸1運動，同時通過順序閥的進油口作用在面積A 上，當液壓缸1運動完全成后，壓力升高，作用在面積A 的向上推力大於彈簧的調定值后，閥芯上升使進油口與出油口相通，使液壓缸2運動。 流量控制閥 利用調節(jié)閥芯和閥體間的節(jié)流口面積和它所產生的局部阻力對流量進行調節(jié)，從而

3、控制執(zhí)行元件的運動速度。流量控制閥按用途分為 5種。(1)節(jié)流閥：在調定節(jié)流口面積后，能使載荷壓力變化不大和運動均勻性要求不高的執(zhí)行元件的運動速度基本上保持穩(wěn)定。(2)調速閥：在載荷壓力變化時能保持節(jié)流閥的進出口壓差為定值。這樣，在節(jié)流口面積調定以后，不論載荷壓力如何變化，調速閥都能保持通過節(jié)流閥的流量不變，從而使執(zhí)行元件的運動速度穩(wěn)定。(3)分流閥：不論載荷大小，能使同一油源的兩個執(zhí)行元件得到相等流量的為等量分流閥或同步閥；得到按比例分配流量的為比例分流閥。(4)集流閥：作用與分流閥相反，使流入集流閥的流量按比例分配。(5)分流集流閥：兼具分流閥和集流閥兩種功能。 方向控制閥 按用途分為單向

4、閥和換向閥。單向閥：只允許流體在管道中單向接通，反向即切斷。換向閥：改變不同管路間的通斷關系根據閥芯在閥體中的工作位置數分兩位三位等；根據所控制的通道數分兩通三通四通五通等；根據閥芯驅動方式分手動機動電動液動等。圖2為三位四通換向閥的工作原理。P 為供油口，O 為回油口，A B 是通向執(zhí)行元件的輸出口。當閥芯處於中位時，全部油口切斷，執(zhí)行元件不動；當閥芯移到右位時，P 與A 通，B 與O 通；當閥芯移到左位時，P 與B 通，A 與O 通。這樣，執(zhí)行元件就能作正反向運動。 60年代后期，在上述幾種液壓控制閥的基礎上又研制出電液比例控制閥。它的輸出量(壓力流量)能隨輸入的電信號連續(xù)變化。電液比例控

5、制閥按作用不同，相應地分為電液比例壓力控制閥電液比例流量控制閥和電液比例方向控制閥等。液壓閥是一種用壓力油操作的自動化元件，它受配壓閥壓力油的控制，通常與電磁配壓閥組合使用，可用于遠距離控制水電站油、氣、水管路系統的通斷。用于降低并穩(wěn)定系統中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路。有直動型與先導型之分，多用先導型。 液壓傳動中用來控制液體壓力流量和方向的元件。其中控制壓力的稱為壓力控制閥，控制流量的稱為流量控制閥，控制通斷和流向的稱為方向控制閥。 壓力控制閥按用途分為溢流閥減壓閥和順序閥。 第一、溢流閥：能控制液壓系統在達到調定壓力時保持恒定狀態(tài)。用於過載保護的溢流閥稱為安全閥。當系

6、統發(fā)生故障，壓力升高到可能造成破壞的限定值時，閥口會打開而溢流，以保證系統的安全。 第二、減壓閥：能控制分支回路得到比主回路油壓低的穩(wěn)定壓力。減壓閥按它所控制的壓力功能不同，又可分為定值減壓閥(輸出壓力為恒定值)定差減壓閥(輸入與輸出壓力差為定值)和定比減壓閥(輸入與輸出壓力間保持一定的比例)。 第三、順序閥：能使一個執(zhí)行元件(如液壓缸液壓馬達等)動作以后，再按順序使其他執(zhí)行元件動作。油泵產生的壓力先推動液壓缸1運動，同時通過順序閥的進油口作用在面積A 上，當液壓缸1運動完全成后，壓力升高，作用在面積A 的向上推力大於彈簧的調定值后，閥芯上升使進油口與出油口相通，使液壓缸2運動。 流量控制閥利

7、用調節(jié)閥芯和閥體間的節(jié)流口面積和它所產生的局部阻力對流量進行調節(jié)，從而控制執(zhí)行元件的運動速度。流量控制閥按用途分為 5種。 第一、節(jié)流閥：在調定節(jié)流口面積后，能使載荷壓力變化不大和運動均勻性要求不高的執(zhí)行元件的運動速度基本上保持穩(wěn)定。 第二、調速閥：在載荷壓力變化時能保持節(jié)流閥的進出口壓差為定值。這樣，在節(jié)流口面積調定以后，不論載荷壓力如何變化，調速閥都能保持通過節(jié)流閥的流量不變，從而使執(zhí)行元件的運動速度穩(wěn) 第三、分流閥：不論載荷大小，能使同一油源的兩個執(zhí)行元件得到相等流量的為等量分流閥或同步閥；得到按比例分配流量的為比例分流閥。 第四、集流閥：作用與分流閥相反，使流入集流閥的流量按比例分配。

8、 第五、分流集流閥：兼具分流閥和集流閥兩種功能。 方向控制閥按用途分為單向閥和換向閥。 液壓系統的設計步驟與設計要求液壓傳動系統是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統。1.1 設計步驟液壓系統的設計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設計要求之后，大致按如下步驟進行。1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；2）進行工況分析，確定系統的主要參數；3）制定基本方案，擬定液壓系統原理圖；4）選擇

9、液壓元件；5）液壓系統的性能驗算；6）繪制工作圖，編制技術文件。1.2 明確設計要求設計要求是進行每項工程設計的依據。在制定基本方案并進一步著手液壓系統各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內容有關的其他方面了解清楚。1）主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；2）液壓系統要完成哪些動作，動作順序及彼此聯鎖關系如何；3）液壓驅動機構的運動形式，運動速度；4）各動作機構的載荷大小及其性質；5）對調速范圍、運動平穩(wěn)性、轉換精度等性能方面的要求；6）自動化程序、操作控制方式的要求；7）對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；8）對效率、成本等方面的要求。制定基本方案和繪制液壓

10、系統圖3.1制定基本方案（1）制定調速方案液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統，大多通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統，現多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合容積節(jié)流調速。節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的

11、場合。容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統。容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。節(jié)流調速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經系

12、統釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。容積調速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。（2）制定壓力控制方案液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調節(jié)壓力，一般在節(jié)流調速系統中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調速系統中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。在有些液壓系統中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間

13、不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。在系統的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。（3）制定順序動作方案主機各執(zhí)行機構的順序動作，根據設備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關安裝比較方便，而用行程閥需連接相應的油路，因此只適用于管路聯接比較方便的場合。另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經過一

14、段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預定動作時，回路中的壓力達到一定的數值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。（4）選擇液壓動力源液壓系統的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統多數是用變量泵供油，用安全閥限定系統的最高壓力。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系

15、統所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。3.2 繪制液壓系統圖整機的液壓系統圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復多余的元件，力求系統結構簡單。注意各元件間的聯鎖關系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)

16、節(jié)。提高系統的工作效率。為便于液壓系統的維護和監(jiān)測，在系統中的主要路段要裝設必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。大型設備的關鍵部位，要附設備用件，以便意外發(fā)生時能迅速更換，保證主要連續(xù)工作。各液壓元件盡量采用國產標準件，在圖中要按國家標準規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。對于自行設計的非標準元件可用結構原理圖繪制。系統圖中應注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動作表。 液壓元件的選擇與專用件設計4.1 液壓泵的選擇1）確定液壓泵的最大工作壓力ppppp1+p （21）式中 p1液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；p從液壓泵

17、出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數據選?。汗苈泛唵?、流速不大的，取p=（0.20.5）MPa；管路復雜，進口有調閥的，取p=（0.51.5）MPa。2）確定液壓泵的流量QP 多液壓缸或液壓馬達同時工作時，液壓泵的輸出流量應為QPK（Qmax） （22）式中 K系統泄漏系數，一般取K=1.11.3；Qmax同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量，可從（Q-t）圖上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調速的系統，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.510-4m3/s。系統使用蓄能器作輔助動力源時式中 K系統泄漏系數，一般取K=1

18、.2；Tt液壓設備工作周期（s）；Vi每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量（m3）；z液壓缸或液壓馬達的個數。3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據以上求得的pp和Qp值，按系統中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%60%。4）確定液壓泵的驅動功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（p-t）、（Q-t）圖變化較平緩，則式中 pp液壓泵的最大工作壓力（Pa）；QP液壓泵的流量（m3/s）；P液壓泵的總效率，參考表9選擇。表9液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70

19、.650.800.600.750.800.85限壓式變量葉片泵的驅動功率，可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，則式中 液壓泵的最大工作壓力（Pa）；液壓泵的額定流量（m3/s）。在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即（Q-t），（p-t）曲線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內所需功率，驅動功率取其平均功率式中 t1、t2、tn一個循環(huán)中每一動作階段內所需的時間（s）；P1、P2、Pn一個循環(huán)中每一動作階段內所需的功率（W）。按平均功率選出電動機功率后，還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許范圍內。電動機允許的短

20、時間超載量一般為25%。4.2 液壓閥的選擇1）閥的規(guī)格，根據系統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥和調速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內的短時間過流量。2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。4.3 蓄能器的選擇根據蓄能器在液壓系統中的功用，確定其類型和主要參數。1）液壓執(zhí)行元件短時間快速運動，由蓄能器來補充供油，其有效工作容積為式中 A液壓缸有效作用面積（m2）；l液壓缸行程（m）；K油液損失系數，一般取K=1.2；QP液壓泵流量（m3

21、/s）；t動作時間（s）2）作應急能源，其有效工作容積為：式中 要求應急動作液壓缸總的工作容積（m3）。有效工作容積算出后，根據第8章中有關蓄能器的相應計算公式，求出蓄能器的容積，再根據其他性能要求，即可確定所需蓄能器。4.4 管道尺寸的確定（1）管道內徑計算式中 Q通過管道內的流量（m3/s）；管內允許流速（m/s），見表10。計算出內徑d后，按標準系列選取相應的管子。（2）管道壁厚的計算 表10 允許流速推薦值管道推薦流速/（m/s）液壓泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液壓系統壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值液壓系統回油管道1.52.6式中 p管道內最高工作壓力（Pa）；d

22、管道內徑（m）； 管道材料的許用應力（Pa），=；b管道材料的抗拉強度（Pa）；n安全系數，對鋼管來說，p7MPa時，取n=8；p17.5MPa時，取n=6；p17.5MPa時，取n=4。4.5 油箱容量的確定初始設計時，先按經驗公式（31）確定油箱的容量，待系統確定后，再按散熱的要求進行校核。油箱容量的經驗公式為V=QV （31）式中 QV液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）；經驗系數，見表11。表11 經驗系數系統類型行走機械低壓系統中壓系統鍛壓機械冶金機械12245761210在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統中最大可能充滿油

23、時，油箱的油位不低于最低限度。 液壓系統性能驗算液壓系統初步設計是在某些估計參數情況下進行的，當各回路形式、液壓元件及聯接管路等完全確定后，針對實際情況對所設計的系統進行各項性能分析。對一般液壓傳動系統來說，主要是進一步確切地計算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據分析計算發(fā)現問題，對某些不合理的設計要進行重新調整，或采取其他必要的措施。5.1 液壓系統壓力損失壓力損失包括管路的沿程損失p1，管路的局部壓力損失p2和閥類元件的局部損失p3，總的壓力損失為p=p1+p2+p3 （32）（33）（34）式中 l管道的長度（m）；d管道內徑（m）；液流平均速度（m/s）；液壓油密度（kg/m3）；沿程阻力系數；局部阻力系數。、的具體值可參考第2章有關內容。式中 Qn閥的額定流量