第4章 液壓控制元件

1、一、液壓閥作用 液壓閥是液壓系統(tǒng)中控制液流流動方向，壓力高低、流量大小的控制元件。二、液壓閥分類 按用途分：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥 操縱方式分：人力操縱閥、機械操縱閥、電動操縱閥 連接方式分：管式連接、板式及疊加式連接、插裝式連接 按結(jié)構(gòu)分類：滑閥, 座閥, 射流管閥按控制方式：電液比例閥, 伺服閥, 數(shù)字控制閥按輸出參量可調(diào)節(jié)性分類：開關(guān)控制閥, 輸出參量可調(diào)節(jié)的閥三、液壓系統(tǒng)對閥的基本要求 1.工作可靠，動作靈敏，沖擊振動小 2.壓力損失小 3.結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)整維護(hù)使用方便，通用性好一、作用 控制液流方向，從而改變執(zhí)行元件的運動方向。二、分類 單向閥 換向閥性能要求：正向流動

2、阻力損失小，反向時密封性好，動作靈敏 n一、普通單向閥 結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯、彈簧等 職能符號：圖4-1為一種管式普通單向閥的結(jié)構(gòu)，壓力油從閥體左端的通口流入時克服彈簧3作用在閥芯上的力，使閥芯向右移動，打開閥口，并通過閥芯上的徑向孔a、軸向孔b從網(wǎng)體右端的通口流出；但是壓力油從閥體右端的通 口流入時，液壓力和彈簧力一起使閥芯壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉，油液無祛通過。 應(yīng)用：圖圖4-2組成：普通單向閥+小活塞缸特點：a. 無控制油時，與普通單向閥一樣， b. 通控制油時，正反向都可以流動 職能符號：1PK2P 圖4-3為一種液控單向閥的結(jié)構(gòu)，當(dāng)控制口 K處無壓力油通入時，它的工作和普通單向閥一樣，壓

3、力油只能從進(jìn)油口P1流向出油口P2，不能反向流動。當(dāng)控制口K處有壓力油通入時，控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口（圖中未畫出），在液壓力作用下活塞向右移動，推動頂桿 2頂開閥芯，使油口 P1和P2接通，油液就可以從P2口流向P1口。應(yīng)用：圖圖4-41、工作原理、工作原理 圖4-4所示為滑閥式換向閥的工作原理圖，當(dāng)閥芯向右移動一定的距離時，由液壓泵輸出的壓力油從閥的P口經(jīng)A口輸向液壓缸左腔，液壓缸右腔的油經(jīng)B口流回油箱，液壓缸活塞向右運動；反之，若閥芯向左移動某一距離時，液流反向，活塞向左運動。2、 換向閥的結(jié)構(gòu)利用手動杠桿來改變閥芯位置實現(xiàn)換向。分彈簧自動復(fù)位（a）和彈簧鋼珠（b）定位兩種。 1） 手

4、動換向閥應(yīng)用：小流量，需徒手操作的場合。應(yīng)用：行程控制的場合。（又叫行程閥）圖4-7a所示為二位三通交流電磁閥結(jié)構(gòu)。在圖示位置，油口 P和A相通，油口B斷開；當(dāng)電磁鐵通電吸合時，推桿1將閥芯2推向右瑞，這時油口P和A斷開，而與B相通。當(dāng)電磁鐵斷電釋放時，彈簧3推動閥芯復(fù)位。圖 4-7b為其圖形符號。 圖圖47優(yōu)點：易于實現(xiàn)自動化。應(yīng)用：小流量的場合。（q63 L/min ) 圖圖 48液體操縱，彈簧復(fù)位。應(yīng)用：高壓，大流量的場合。（q160 L/min )圖圖 49 1-主閥心 2-差動套筒 3-差動活塞 4-先導(dǎo)電磁閥 電液換向閥是電磁換向閥(先導(dǎo)閥)與液動換向閥(主閥)的組合。因此，它具有

5、用小功率電磁鐵控制大功率主閥的優(yōu)點。先導(dǎo)電磁換向閥的油源和回油可單獨設(shè)立，也可與主油路共用。電液聯(lián)合控制，彈簧復(fù)位。電磁控制先導(dǎo)閥動作，液體控制主閥芯動作，節(jié)流閥控制閥芯移動速度。簡化符號：三位四通電液換向閥應(yīng)用：高壓、大流量的場合。 （q1200 L/min)圖圖410 滑閥式換向閥的中位機能滑閥式換向閥的中位機能 AO口連通，PB口封閉，執(zhí)行元件處于閉鎖狀態(tài)，液壓泵不卸荷PABO全閉，執(zhí)行元件停止運動。PAB口連通，O口封閉，執(zhí)行元件處于停止位置，液壓泵卸荷AB口連通，PO口封閉，執(zhí)行元件處于閉鎖狀態(tài)，液壓泵不卸荷換向閥小結(jié)位: 閥芯的工作位置;通: 閥體上油路的通道數(shù);機能: 中位時油路

6、的連通方式?？刂品绞?O型H型P型Y型K型手動機動電磁液動電液ABP O （一）溢流閥的作用和性能要求1溢流閥的作用在液壓系統(tǒng)中用來維持定壓是溢流閥的主要用途。它常用于節(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)入系統(tǒng)的流量，并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。用于過載保護(hù)的溢流閥一般稱為安全閥。2液壓系統(tǒng)對溢流閥的性能要求（1）定壓精度高 （2）靈敏度要高（3）工作要平穩(wěn)且無振動和噪聲（4）當(dāng)閥關(guān)閉時密封要好，泄漏要小。（二）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歸結(jié)為直動式和先導(dǎo)式兩種。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等相平衡，以控制閥芯的啟閉動作，溢

7、流閥是利用被控壓力作為信號來改變彈簧的壓縮量，從而改變閥口的通流面積和系統(tǒng)的溢流量來達(dá)到定壓目的的。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時,閥芯上升,閥口通流面積增加,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動構(gòu)成的這種負(fù)反饋作用是其定壓作用的基本原理，也是所有定壓閥的基本工作原理。 圖411 1-調(diào)節(jié)螺釘 2-螺帽 3-彈簧 4-螺母 5-閥體 6-閥座 7-閥心8-螺堵 進(jìn)油口P的壓力油通過阻尼孔a進(jìn)入閥心底面產(chǎn)生向上的液壓力，該力與向下的彈簧力相抗衡。 當(dāng)彈簧力大于液壓力時閥口關(guān)閉。當(dāng)液壓力大于彈簧力時，閥口開啟P、O口相通產(chǎn)生溢流以保持系統(tǒng)壓力的恒定。用調(diào)速螺帽可調(diào)定系統(tǒng)的溢流壓力。 單

8、級溢流閥構(gòu)造簡單，反應(yīng)靈敏。適用于低壓、小流量系統(tǒng)n1.直動式溢流閥阻尼孔、壓差p遠(yuǎn)程控制口K : 實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。K口打開，p 由控制油壓決定；K口堵上，p 由先導(dǎo)閥ps 決定。圖5-12職能符號說明：說明：先導(dǎo)式溢流閥有一個遠(yuǎn)程控制口，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導(dǎo)閥的調(diào)整壓力。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

9、，這時溢流閥口處壓力很低,系統(tǒng)的油在低壓下通過溢流閥流回油箱，實現(xiàn)卸荷。1.靜態(tài)性能(1)壓力調(diào)節(jié)范圍壓力調(diào)節(jié)范圍是指調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力能平穩(wěn)地上升或下降，且壓力無突跳及遲滯現(xiàn)象時的最大和最小調(diào)定壓力。溢流閥的最大允許流量為其額定流量，在額定流量下工作時溢流閥應(yīng)無噪聲、溢流閥的最小穩(wěn)定流量取決于它的壓力平穩(wěn)性要求，一般規(guī)定為額定流量的15。(2)啟閉特性 啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下從開啟后到閉合的過程中，被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。它是衡量溢流閥定壓精度的一個重要指標(biāo)，一般用溢流閥處于額定流量、調(diào)定壓力s時，開始溢流的開啟壓力k及停止溢流的閉合壓力B分別與s

10、的百分比來衡量，前者稱為開啟比，后者稱為閉合比。(3)卸荷壓力 當(dāng)溢流閥的遠(yuǎn)程控制口及與油箱相連時,額定流量下的壓力損失稱為卸荷壓力2.動態(tài)特性 當(dāng)溢流閥在溢流發(fā)生由零至額定流量的階躍變化時，它的進(jìn)口壓力，也就是它所控制的系統(tǒng)壓力，將會迅速的升高并超過額定壓力的調(diào)定值，然后逐步衰減到最終穩(wěn)定壓力，從而完成其動態(tài)過渡過程。 定義最高瞬時壓力峰值與額定壓力調(diào)定值ps的差值為壓力超調(diào)量p，則壓力超調(diào)率 p為它是衡量溢流閥動態(tài)定壓誤差的一個性能標(biāo)準(zhǔn)，一個性能良好的溢流閥pppPs100%10%30%圖4-14圖4-14）2. 作溢流閥（常開）（圖4-15）作用：保持系統(tǒng)壓力恒定圖4-153.卸荷或遠(yuǎn)程

11、調(diào)壓圖4-16卸荷圖4-17遠(yuǎn)程調(diào)壓4.作背壓閥n放在系統(tǒng)回油路上 減壓閥是使出口壓力（二次壓力）低于進(jìn)口壓力（一次壓力）的一種壓力控制閥。作用：減低液壓系統(tǒng)中某一回路的油液壓力，使用一個油源能同時提供兩個或幾個不同壓力的輸出。用途：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)油壓不穩(wěn)定時，在回路中串入一減壓閥可得到一個穩(wěn)定的較低的壓力。分類：根據(jù)減壓閥所控制的壓力不同，它可分為定值輸出減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。圖4-18工作原理（圖5-18）：節(jié)流口產(chǎn)生壓降p p2 = p1 -p ， p1一定，p ， p2。 p1 ps ,減壓、穩(wěn)壓。 p2 閥芯上移閥口減

12、小 p ， p2= p1 -p ， p1一定，p ， p2； p2 閥芯下移閥口開大 p ， p， p2= ps 。先導(dǎo)式定值減壓閥 （圖4-19）圖形符號 調(diào)定調(diào)節(jié)彈簧后，出口二次壓力p2保持恒定（輸入的一次壓力p1和流量可能變化）。 當(dāng)p2偏離調(diào)定值后引起qc變化，在阻尼孔前后引起壓差變化從而改變 ，以保持p2不變。 先導(dǎo)閥的回油要單獨回油箱。定差式減壓閥 （圖4-20）圖4-19圖4-20入口一次壓力p1和出口二次壓力p2在閥x心上的作用力之差由彈簧力相平衡。彈簧力調(diào)定后壓力差（p1-p2）保持恒定(p1和p2可能變化），故名定差減壓閥 。 將先導(dǎo)式減壓閥和先導(dǎo)式溢流閥進(jìn)行比較，它們之間

13、有如下幾點不同之處： (1)減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口處壓力基本不變。 (2)在不工作時，減壓閥進(jìn)、出油口互通，而溢流閥進(jìn)出油口不通。 (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外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的，所以它的導(dǎo)閥的彈簧腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口相通，不必單獨外接油箱。2工作特性理想的減壓閥在進(jìn)口壓力、流量發(fā)生變化或出口負(fù)載增加，其出口壓力總是恒定不變。當(dāng)減壓閥的出油口不輸出油液時，它的出口壓力基本上仍能保持恒定，此時有少量的油液通過減壓閥閥口經(jīng)先導(dǎo)閥和泄油管流回油箱，保持該閥處于工作狀態(tài)。減壓回路(圖4-21)工作缸夾緊缸使

14、夾緊缸獲得穩(wěn)定的低壓。4-21動畫圖4-22順序閥（圖423）是用壓力信號控制多個執(zhí)行元件的順序動作的一種壓力閥。 順序閥也有直動式的和先導(dǎo)式的之分；根據(jù)控制壓力來源不同，有內(nèi)控式的和外控式的；如果出口與二次油路接通，泄油口L必須單獨回油箱，成為外泄式。如果出口油液不工作(回油箱）時,泄油口L可以與p2相通，稱為內(nèi)泄式。 順序閥工作原理與溢流閥相同。對其要求是不工作時密封性要好；工作是要暢通L壓力損失小；從閥口不開（不工作）到閥口打開（工作）的過程防止二次壓力沖擊，閥口過流面積變化應(yīng)均勻。 當(dāng)A口與進(jìn)口P1相通時為內(nèi)控；當(dāng)A口下蓋轉(zhuǎn)90與Pc外來壓力口K相通時為外控； 當(dāng)P2出口與執(zhí)行器相通時

15、為外回（也稱外泄），出口壓力隨負(fù)載變化，當(dāng)P2出口通油箱時為內(nèi)回。 順序閥的開啟壓力由調(diào)壓彈簧調(diào)定。圖423控制回（泄）油方式分類 內(nèi) 控內(nèi)回（泄） （圖424）外回（泄） （圖425）用途：用作平衡閥，開啟壓力足以支撐自重W。用途：用作控制執(zhí)行機構(gòu)的順序動作。外 控內(nèi)回 （圖426）外回（圖427 ）用途：用作平衡閥，開啟壓力由支撐的重量w而定。外控壓力Pc稍大于開啟壓力即可。用途：用作卸荷閥。圖424圖425圖427控制、回（泄）油方式控制、回（泄）油方式 圖426微動開關(guān)調(diào)節(jié)螺釘頂桿柱塞p ps ,微動開關(guān)閉合，發(fā)出電信號。p 0.40.5MPa（ p 0.4MPa時減壓閥不起作用，和普

16、通節(jié)流閥一樣）應(yīng)用：負(fù)載變化，運動平穩(wěn)性要求高的調(diào)速系統(tǒng)。圖4-32溫度補償調(diào)速閥溫度補償調(diào)速回的壓力補償原理部分與普通調(diào)速閥相同。圖4-331、2-固定節(jié)流孔 3、4-可變節(jié)流孔 5、6-閥心 分流集流閥具有分流和集流功能。當(dāng)油源向兩相同液壓缸供油時，通過分流集流閥的分流功能，可使兩液壓缸保持速度相同（同步）。當(dāng)液壓缸向油箱回油時，通過分流集流閥的集流作用，可使液壓缸回程同步。結(jié)構(gòu)（圖4-33）：分類分流閥 集流閥 分流集流閥 欲使兩相同尺寸的執(zhí)行元件在供油時保持同步動作，可采用一個分流閥給兩者供油。 欲使兩相同尺寸的執(zhí)行元件在回油時保持同步動作，可采用一個集流閥收集兩者的回油。 既能保持兩

17、相同尺寸執(zhí)行元件供油時同步，又能保持回油時同步可采用分流集流閥。 分流集流閥有分流工作狀態(tài)和集流工作狀態(tài)。圖形符號 :分流閥 集流閥 分流集流閥 原理圖 :圖4-34圖4-35原理說明 ：1.分流閥 閥套1中有兩個相同而對置的閥心2、3，4及2、3兩側(cè)為3個對中彈簧，兩閥間有一對鉤狀結(jié)構(gòu)。兩閥心上分別有 固定節(jié)流口5、6及兩個可變節(jié)流口7，8（與閥套之間的相對位移而形成）。 2.集流閥 分流工作狀態(tài)時，兩閥心分離且鉤結(jié)成一體。當(dāng)兩執(zhí)行元件負(fù)載相同時，閥心處于中位，q1=q2，運動同步。當(dāng)右側(cè)負(fù)載加大，使q2減小，p2增大，使閥心右移，節(jié)流口7減小，使q1減小，直至q1重新等于q2，閥心重新穩(wěn)定

18、在新的平衡位置上，兩執(zhí)行元件重新同步。左側(cè)負(fù)荷加大時的重新同步的調(diào)節(jié)過程相同。 3.分流集流閥 集流工作狀態(tài)時，兩閥心對壓成一體。當(dāng)兩執(zhí)行元件負(fù)荷相同時，閥心處在中位，q3= q4，運動同步。當(dāng)q3減小時，p3減，使閥心左移，節(jié)流口8減小，使q4也減小，直至q4重新等于q3，閥心重新穩(wěn)定在新的平衡位置上，兩執(zhí)行元件重新同步。當(dāng)q4減小時，p4減小， 插裝閥是插裝閥功能組件的統(tǒng)稱。插裝閥功能組件有：插裝方向閥功能組件（可簡稱插裝方向閥）、插裝壓力閥、插裝流量閥。用插裝閥功能組件組成的液壓系統(tǒng)可稱為插裝閥液壓系統(tǒng)。 圖4-36組成 ：插裝閥功能組件=插裝閥單元+先導(dǎo)控制閥+控制蓋板+閥塊體。 插裝

19、閥功能組件（簡稱插裝組件）是一個兩級閥組，故有主油路和控制油路之分。 先導(dǎo)控制閥為普通方向閥或壓力閥或流量閥。工作原理：1-控制蓋板 2-閥套 3-閥塊體。 右圖所示，由閥心和閥套組成的插裝閥單元是插裝組件的主閥，閥心在閥套內(nèi)移動，靠閥心錐面密封，故又稱錐閥，閥心中腔中有復(fù)位彈簧。 A口和B口為油液主通道，其壓力作用于閥心下錐面，X口為控制油通道，其壓力作用于閥心上腔。閥心的運動是靠X口及A口和B口壓差控制的，閥心控制A、B口之間的通、斷。插裝閥單元是插裝在閥塊體內(nèi)，閥塊體內(nèi)有主油道和控制油道。 控制蓋板內(nèi)只有控制油道及阻尼孔等。 控制蓋板上面可安裝各類先導(dǎo)控制閥類組成不同功能的插裝組件。如插

20、裝方向閥、插裝壓力閥、插裝流量閥。特點：結(jié)構(gòu)簡單，通流量大。最大流量可達(dá)10000L/min。 密封好，泄漏小。先導(dǎo)級功率小，節(jié)能明顯。 便于集成為無管連接，容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 廣泛用于冶金、船舶、壓力機、型料等大流量的液壓系統(tǒng)中。插裝方向閥 插裝壓力閥 插裝流量閥單 向閥液控單向閥換向閥減 壓閥節(jié)流閥調(diào)速閥n1.增量式數(shù)字閥定義 用計算機產(chǎn)生的數(shù)字信息直接控制的閥稱電液數(shù)字控制閥，簡稱數(shù)字閥。特點 與伺服閥、比例閥相比，其結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，價廉，抗污染能力 強，重復(fù)性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。電液數(shù)字控制閥的種類原理：用計算機發(fā)出的脈沖序列，控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動，再通過機械轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)普通閥的

21、調(diào)節(jié)機構(gòu)。有數(shù)字方向閥，數(shù)字壓力閥和數(shù)字流量閥。圖4-37直控式數(shù)字節(jié)流閥結(jié)構(gòu)圖 在數(shù)字流量閥中，步進(jìn)電機按計算機的指令轉(zhuǎn)動，通過滾珠絲桿4變?yōu)檩S向位移，使節(jié)流閥心3打開閥口，從而控制流量。此閥有兩個面積梯度不同的節(jié)流口，閥心移動時首先打開左節(jié)流口，由于非全周邊通流，故流量較小，繼續(xù)移動時打開全周邊通流的右節(jié)流口，流量增大。由于液流從軸向流入，且流出閥心時與軸線垂直，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。閥從節(jié)流閥心，閥套4和連桿5的相對熱膨脹中獲得溫度補償。圖4-381-步進(jìn)電機 2-滾珠絲杠 3-節(jié)流閥心 4-閥套 5-連桿 6-零位移傳感器n結(jié)構(gòu)舉例：原理：直接用計算機控制閥的“開”、“關(guān)”時間及間隔（脈寬），控制液流的方向、流量和壓力 在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用框圖：圖4-39二位二通電磁錐閥式快速開關(guān)型數(shù)字閥結(jié)構(gòu)圖 結(jié)構(gòu)舉例：圖4-40（圖4-40）1-盤式電磁鐵 2-彈簧 3-錐閥閥心 當(dāng)電磁鐵不通電時，銜鐵在左端彈簧的作用下使錐閥關(guān)閉 當(dāng)電磁鐵有脈沖信號通過時，電磁吸力使銜鐵帶動右端的錐閥開啟。 電液比例伺服閥（簡稱比例閥）是由比例電磁鐵取代普通液壓閥的調(diào)節(jié)和控制裝置而構(gòu)成的。它可以按給定的輸入電壓或電流