第四章 控制元件.

1、第四章 控制元件第一節(jié) 概述一、液壓閥的作用作用：控制油液的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量。分類：方向閥、壓力閥和流量閥。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用，控制系統(tǒng)的壓力和流量。方向閥利用通流通道的更換控制油液的流動(dòng)方向。共同點(diǎn)：由閥體、閥心和驅(qū)動(dòng)閥心動(dòng)作的部件（彈簧、電磁鐵）組成。符合孔口流量公式二、液壓閥的分類第二節(jié) 閥芯的結(jié)構(gòu)和性能一、閥口形式二、液動(dòng)力（一）穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力是閥心移動(dòng)完畢，開口固定之后，液流流過閥口時(shí)，因動(dòng)量變化而作用在閥心上的力。取閥心兩凸肩間的液體作為控制體，列動(dòng)量方程得軸向液動(dòng)力cosqvFbspACqd20pCvv2220VrxCWAcos222pxCWCC

2、FVrvdbs由 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。 只與閥心移動(dòng)速度有關(guān)，與閥心開度本身無關(guān)。 開度變化時(shí)，長度為l的油液的軸向速度發(fā)生變化，出現(xiàn)了加速或減速，于是閥心受到一個(gè)軸向反作用力這就是瞬態(tài)液動(dòng)力。穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力要使閥口關(guān)閉，相當(dāng)于回復(fù)力，另一影響是使滑閥的工作趨于穩(wěn)定。（二）瞬態(tài)液動(dòng)力瞬態(tài)液動(dòng)力是滑閥在移動(dòng)過程中閥腔中液流因加速或減速而作用在閥心上的力。.50,101. 0,10,69,1, 0, 1, 7 . 0NFcmxMPapcmwCCCbsVrvddtdqldtvAdldtdvlAdtdvmFssbt)(00msAqvpACqd20VWxA 0加速或減速部分油

3、液的質(zhì)量，閥腔的截面積，流過閥腔的瞬時(shí)流量，閥心移動(dòng)的速度。當(dāng)閥口的壓差不變或變化不大時(shí)，流量的變化率為dtdxpWCdtdqVd2dtdxpWlCFVdbt2 瞬態(tài)液動(dòng)力的方向，視油液流入還是流出閥腔而定。流出閥腔，開度加大，油液加速，開度減小，油液減速，瞬態(tài)液動(dòng)力方向與閥心移動(dòng)方向相反，阻止閥心移動(dòng)，相當(dāng)于阻尼力，l取正值，稱為滑閥的“正阻尼長度”。三、卡緊力1.在中、高壓系統(tǒng)中，當(dāng)閥心停止運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，阻力可達(dá)幾百牛頓，閥心重新移動(dòng)十分費(fèi)力，稱為滑閥的液壓卡緊現(xiàn)象。2.原因：滑閥副幾何形狀誤差和同心度變化所引起的徑向不平衡液壓力，即液壓卡緊力。3.徑向不平衡力的估算公式為閥芯與閥套同心

4、時(shí)大端的縫隙值。20201011120221221142cos2rheprlDrheeprlrdxdlrprhrhpFl12rD 00121211,cos;2hehhrrrppprD當(dāng)閥芯大端接觸閥套， 時(shí) ，0he 142420000hrhrhrhrplDF當(dāng)9 . 00hr時(shí)，有極值，所以plDF27. 0max設(shè)閥心與閥套間的摩擦系數(shù)為f，則移動(dòng)閥心所需克服的最大摩擦阻力為4.減小液壓卡緊力措施pflDFt27. 01）提高閥的加工和裝配精度，避免出現(xiàn)偏心。2）在閥心臺(tái)肩上開均壓槽。3）使閥心或閥套在軸向或圓周方向產(chǎn)生高頻小振幅擺動(dòng)或振動(dòng)4) 精細(xì)過濾油液。四、閥的泄漏特性滑閥的泄漏量按

5、下式計(jì)算lpbhq123 第三節(jié) 常用液壓控制閥一、方向控制閥單向閥（一）普通單向閥1.作用：油液沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許倒流。2.工作原理3.開啟條件： GFFAppfk)(211p2pkFfFGAAGFFpfkk)(：進(jìn)油腔1油的壓力（Pa）;:出油腔2油的壓力（Pa）;：彈簧力（N）;:閥心與閥座的摩擦力；：閥心重量（N）； 單向閥開啟壓力：0.030.05Mpa，背壓閥開啟壓力：0.20.6Mpa。4.主要性能（1）正向最小開啟壓力、（2）正向流動(dòng)時(shí)的壓力損失及反向泄漏量:閥座口的面積。5.應(yīng)用單獨(dú)用于油泵出口，防止由于系統(tǒng)壓力升高，油液倒流而損壞油泵隔開油路間不必要的聯(lián)系配合蓄能器實(shí)現(xiàn)保

6、壓作為旁路與其它閥組成復(fù)合閥，如單向節(jié)流閥，單向調(diào)速閥等采用較硬彈簧作背壓閥。（二）液控單向閥1.工作原理GFFAppFAppfkfkk11221)()(kkffkkkAGFFFAApAAppp21112)(2.反向開啟條件即 kp1p2pkAAkF1fF2fFG:閥反向開啟時(shí)的控制油壓力（Mpa）；：出油腔1油壓力（Mpa）；：進(jìn)油腔2油壓力（Mpa）；：控制活塞面積(m2)；：錐閥活塞面積(m2)；：彈簧力(N); :錐閥芯摩擦阻力(N);：控制活塞摩擦阻力(N); ：閥芯與控制活塞重量之和(N)。3.典型結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)1）種類普通型，帶卸荷閥心型。按控制活塞的泄油腔的連接方式分內(nèi)泄式和外泄式

7、。1p01p2) 5 . 04 . 0 (ppk內(nèi)泄式：控制活塞上腔與腔相通。當(dāng)時(shí)，用于低壓場合。外泄式：在控制活塞上腔增加了外泄口，與油箱連通，減少了1p腔壓力在控制活塞上的作用面積。 kkkAApAAppp1112)(11: pA腔壓力作用在控制活塞上的活塞桿作用面積(m2)。內(nèi)泄式帶卸荷閥心的液控單向閥 1.控制活塞 2.推桿 3. 錐閥 4.彈簧座 5.彈簧 6.卸荷閥心kffkkkAGFFFAApp211外泄式帶卸荷閥心的液控單向閥kffkkkAGFFFAApp2111kffkkkAGFFFAApp2111卸荷閥心的結(jié)構(gòu)鋼球式卸荷閥心液控單向閥的結(jié)構(gòu) （三）雙液控單向閥（液壓鎖）1.

8、工作原理2.主要性能要求最小正向開啟壓力要小。最小正向開啟壓力與單向閥相同為0.030.05Mpa。反向密封性好。壓力損失小。反向開啟最小控制壓力為2) 5 . 04 . 0 (ppk) 0(1p不帶卸荷閥 （帶卸荷閥 205. 0ppk) 0(1p3.應(yīng)用保壓回路 作充液閥 鎖緊回路 蓄能器供油回路 內(nèi)泄式和外泄式液控單向閥 防止自重下落回路 二、換向閥 換向閥利用閥心相對(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)換向閥的主要要求油液流經(jīng)閥時(shí)的壓力損失要小?；ゲ幌嗤ǖ挠涂陂g的泄漏要小。換向平穩(wěn)、迅速且可靠。（二）滑閥式換向閥換向

9、閥分類電磁換向閥：借助于電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯動(dòng)作來改變液流流向。電磁鐵吸力一般小于等于90N，只適用于壓力不太高、流量不太大的場合。機(jī)動(dòng)換向閥：依靠擋鐵或凸輪壓迫閥芯，從而實(shí)現(xiàn)通斷或改變流向。液動(dòng)換向閥：利用控制油路的壓力油來改變閥芯位置的換向閥。適用于高壓、大流量場合。 電液換向閥：控制油路的主閥芯不是靠電磁鐵吸力直接推動(dòng)的，是靠電磁鐵操縱控制油路上的壓力油液推動(dòng)的，因此推力大，主閥芯移動(dòng)速度由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)中執(zhí)行元件換向平穩(wěn)無沖擊，換向性能好，適用于高壓、大流量場合。5電磁球閥以電磁鐵推力為驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)鋼球，實(shí)現(xiàn)油路通斷和切換。分析和選擇中位機(jī)能時(shí)，應(yīng)考慮：系統(tǒng)保壓 系統(tǒng)卸荷換向平穩(wěn)性和精

10、度啟動(dòng)平穩(wěn)性液壓缸“浮動(dòng)”和在任意位置上的停止7。主要性能工作可靠性 通電可靠換向，斷電可靠復(fù)位。壓力損失 開口小 內(nèi)泄漏量從高壓腔漏到低壓腔的泄漏量。換向和復(fù)位時(shí)間換向時(shí)間：電磁鐵通電到閥心換向終止時(shí)間；復(fù)位時(shí)間：電磁鐵斷電到閥心回復(fù)到初始位置時(shí)間；換向頻率單位時(shí)間內(nèi)閥所允許的換向次數(shù)。使用壽命二、壓力控制閥（一）溢流閥1。功用和要求功用：通過閥口的溢流，使被控系統(tǒng)或回路的壓力保持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用要求：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動(dòng)作靈敏，過流能力大，噪聲小.2。工作原理和結(jié)構(gòu)（1）直動(dòng)式先導(dǎo)式（2）先導(dǎo)式（二）減壓閥1.功用和要求功用：能使與其出口處相接的某一回路的壓

11、力保持恒定，在系統(tǒng)的夾緊、控制、潤滑等油路中應(yīng)用。要求：出口壓力保持恒定，不受入口壓力、通過流量大小的影響。2.工作原理和結(jié)構(gòu)cos2cos2)(12RdRdRcsWxCApWxCxxkp)(2RcsxxAkpcRxx constxAkpcs2考慮則先導(dǎo)式減壓閥和先導(dǎo)式溢流閥的區(qū)別：1）減壓閥保持出口處壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口處壓力基本不變。2）在不工作時(shí)，減壓閥進(jìn)出口互通，而溢流閥進(jìn)出口不通。3）為保證減壓閥出口壓力調(diào)定值恒定，它的導(dǎo)閥彈簧腔需通過泄油口單獨(dú)外接油箱。而溢流閥的出油口通油箱，所以它的導(dǎo)閥彈簧腔和泄油可通過閥體上的通道和出油口接通，不必單獨(dú)外接油箱。3.性能忽略閥心自重、

12、摩擦力， 1vC則閥心上的力的平衡方程 )()(cos2212RcsRdxxkppWxCAp如忽略穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力， 4.應(yīng)用1）定值減壓閥在系統(tǒng)中用于減壓和穩(wěn)壓。 夾緊油路，限制工作機(jī)構(gòu)的作用力，減少壓力波動(dòng)，改善控制系統(tǒng)的性能。2）定差減壓閥用作節(jié)流閥的串聯(lián)壓力補(bǔ)償閥，如調(diào)速閥。3）定比減壓閥需要兩級(jí)定比調(diào)壓。2211)(ApxxkApRcs2112AApp（三）順序閥1.功用 控制多個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。通過改變控制方式、泄油方式和二次油路的接法，可作背壓閥、平衡閥或卸荷閥用。2.工作原理和結(jié)構(gòu)分類：內(nèi)控式和外控式； 直動(dòng)式和先導(dǎo)式； 內(nèi)泄式和外泄式。3.性能與溢流閥相似。要求閥的調(diào)壓偏差小，

13、調(diào)壓彈簧的剛度小，在關(guān)閉狀態(tài)下的內(nèi)泄漏量要小。4.應(yīng)用1）控制多個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。2）與單向閥組成平衡閥，保持垂直放置的液壓缸不因自重而下落。3）外控順序閥使雙泵系統(tǒng)的大流量泵卸荷。4）內(nèi)控順序閥接在液壓缸的回油路上，增大背壓，使活塞的運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定。(四)平衡閥五、壓力繼電器1.壓力繼電器是利用液體壓力來啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓電器轉(zhuǎn)換元件，它在油液壓力達(dá)到其設(shè)定壓力時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，控制電氣元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)泵的加載或卸荷、執(zhí)行元件的順序動(dòng)作或系統(tǒng)的安全保護(hù)和連鎖等功能。C: （通用）， NC：（常閉），NO：（常開）主要性能1）調(diào)壓范圍：發(fā)出電信號(hào)的最低工作壓力和最高工作壓力的范圍。2）靈敏度和通斷調(diào)節(jié)區(qū)間 壓力升高，繼電器接通電信號(hào)的壓力（稱開啟壓力）和壓力下降，繼電器復(fù)位切斷電信號(hào)的壓力（稱閉合壓力）之差為壓力繼電器的靈敏度。為避免壓力波動(dòng)時(shí)，繼電器時(shí)通時(shí)斷，要求開啟壓力和閉合壓力間有一可調(diào)節(jié)的一定的差值，稱為通斷調(diào)節(jié)區(qū)間。3）重復(fù)精度：在一定的設(shè)定壓力下，多次升壓（或降壓）過程中，開啟壓力和閉合壓力本身的差值。4）升壓或降壓動(dòng)作時(shí)間 壓力由卸荷壓力升到設(shè)定壓力，微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)閉合發(fā)出電信號(hào)的時(shí)間，稱為升壓動(dòng)作時(shí)間，反之稱為降壓動(dòng)作時(shí)間。應(yīng)用刀具自動(dòng)退刀；故障時(shí)的自動(dòng)停車；工作程序自動(dòng)換接。第五節(jié) 流量控制閥流量控制閥是依靠改變