第五章-液壓控制閥課件

第五章液壓控制閥§5.1閥的作用和分類一、作用

控制液流的方向、壓力和流量。二、分類按用途：壓力閥、流量閥、方向閥按操縱方式：手動、機(jī)動、電動、液動和電液動

按連接方式：管式、板式、法蘭式、疊加式等

§5.2壓力控制閥

一、壓力控制閥分類

溢流閥減壓閥順序閥平衡閥

滑閥球閥錐閥

直動式先導(dǎo)式

按用途

按閥芯結(jié)構(gòu)按工作原理在液壓傳動系統(tǒng)中，控制液壓油壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥，這類閥的共同點主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的。

當(dāng)液壓執(zhí)行元件不動時，由于泵排出的油無處可去而成一密閉系統(tǒng)，理論上壓力將一直增至無限大，實際上壓力將增至液壓元件破裂為止，此時電機(jī)為維持定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出電流將無限增大至電機(jī)燒掉為止；前者使液壓系統(tǒng)破壞，液壓油四濺；后者會引起火災(zāi)；因此要絕對避免，防止方法就是在執(zhí)行元件不動時，提供一條旁路使液壓油能經(jīng)此路回到油箱，它就是“溢流閥（Reliefvalve）”。二、溢流閥“溢流閥（Reliefvalve）”，其主要用途有二個：

1）作溢流閥用(常開）：在定量泵的液壓系統(tǒng)中如圖（a）所示，常利用流量控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量，多余的壓力油可經(jīng)溢流閥流回油箱，這樣可使泵的工作壓力保持定值。2）作安全閥用（常閉）：圖(b)變量泵的液壓系統(tǒng)中，在正常工作狀態(tài)下，溢流閥是關(guān)閉的，只有在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)整壓力時，溢流閥才被打開溢流，對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。

工作原理職能符號：pA<Fs,閥口不開；

pA>Fs,溢流。Fs—

彈簧力1.直動式溢流閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高。彈簧剛度較大，調(diào)節(jié)較費(fèi)力，壓力受溢流量的影響較大。用于低壓小流量或穩(wěn)定性要求不高的系統(tǒng)。內(nèi)部壓力控制內(nèi)部泄油：泄油與回油合流PT符號PT具有阻尼活塞和偏流盤的直動式溢流閥靈敏度高：錐形面開啟容易，閥芯慣性小，移動靈活；受力好，通流能力大：偏流盤上有環(huán)形凹槽，改變液流方向，抵消部分彈簧壓縮量，增加穩(wěn)定性；中間連接處為錐面，平衡錐閥的穩(wěn)態(tài)液動力。穩(wěn)定性增加：阻尼活塞，使閥芯移動受到液壓油的阻尼。不直接與閥體接觸，減少摩擦力。實物圖結(jié)構(gòu)圖2.先導(dǎo)型溢流閥

結(jié)構(gòu)組成它由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥實際上是一個小流量直動型溢流閥，其閥芯為錐閥。主閥芯上有一阻尼孔，其彈簧只在閥口關(guān)閉時起復(fù)位作用。

動作原理動畫職能符號：液壓先導(dǎo)控制方式

先導(dǎo)型溢流閥工作原理要點主閥芯開啟是利用液流流經(jīng)阻力孔形成的壓力差。阻力孔一般為細(xì)長孔，孔徑很小φ=0.8~1.2mm，孔長l=8~12mm，因此工作時易堵塞，一旦堵塞則導(dǎo)致主閥口常開無法調(diào)壓。閥的進(jìn)口壓力由兩次比較得到，壓力值主要由先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量確定，主閥彈簧起復(fù)位作用。通過先導(dǎo)閥的流量很小，是主閥額定流量的1％，因此其尺寸很小，即使是高壓閥，其彈簧剛度也不大。這樣一來閥的調(diào)節(jié)性能有很大改善。先導(dǎo)閥前腔有一控制口，用于卸荷和遙控。主閥彈簧只用來克服閥芯運(yùn)動時的摩擦力，在系統(tǒng)無壓時使主閥關(guān)閉，因此，主閥很軟。故可用在高壓、大流量的場合。調(diào)節(jié)螺釘錐閥錐閥座調(diào)壓彈簧閥體主閥芯主閥體主閥彈簧遙控口K進(jìn)油口P出油口TPT符號遠(yuǎn)程控制口K

:與主閥上腔相通，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。

先導(dǎo)型溢流閥遙控口接法先導(dǎo)閥前腔有一遙控口，在該控制口接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥可實現(xiàn)遠(yuǎn)控，接通電磁閥回油箱可實現(xiàn)卸載。遠(yuǎn)程調(diào)壓的最高壓力小于主溢流閥的調(diào)定壓力，否則起不到遠(yuǎn)程調(diào)壓的作用。卸荷時，主閥芯上腔通油箱，主閥彈簧剛度又很小，所以主閥芯在很低的壓力下就會開啟。先導(dǎo)閥實物(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。一.靜態(tài)性能3、溢流閥的性能(２)卸荷壓力：當(dāng)溢流閥的遠(yuǎn)程控制口K與油箱相連時，額定流量下的進(jìn)、出口的壓力差稱為卸荷壓力。(３)啟閉特性：啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下從開啟到閉合的過程中，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ps時，開始溢流的開啟壓力pK及停止溢流的閉合壓力pB分別與ps的百分比來衡量。(３)啟閉特性：開啟比pK

：開始溢流的開啟壓力pK與ps的百分比。閉合比pB

：停止溢流的閉合壓力pB與ps的百分比。由于摩擦的作用，開啟壓力大于閉合壓力。上述兩個百分比越大，兩者越接近，溢流閥的啟閉特性就越好。一般開啟比大于90%，閉合比大于85%。--q/q額當(dāng)溢流閥在溢流量發(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，將如圖所示的那樣迅速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Δp，則壓力超調(diào)率Δp為：二.動態(tài)性能t1稱之為響應(yīng)時間；t2稱之為過渡過程時間。顯然，t1越小，溢流閥的響應(yīng)越快；t2越小，溢流閥的動態(tài)過渡過程時間越短。壓力超調(diào)率是衡量溢流閥動態(tài)定壓誤差的一個性能指標(biāo)，要求小于10%～30%

-4、應(yīng)用(1).作安全閥（常閉）作用：防止系統(tǒng)過載。（2）作溢流閥（常開）作用：保持系統(tǒng)壓力恒定（3）卸荷或遠(yuǎn)程調(diào)壓卸荷遠(yuǎn)程調(diào)壓(4）作背壓閥放在系統(tǒng)回油路上利用電磁換向閥可調(diào)出三種回路壓力，注意最大壓力一定要在主溢流閥上設(shè)定。

多級壓力切換回路1、減壓閥(2)特點：出口壓力控制閥芯動作，有單獨泄油口(3)工作原理：節(jié)流口產(chǎn)生壓降Δpp2=p1

-Δp

，

p1一定，Δp

↑

，

p2↓?！?/p>

p2<ps

,處于非工作狀態(tài)，不起減壓作用；●

p2

>ps

,減壓、穩(wěn)壓。(1)作用：減低系統(tǒng)壓力，并有穩(wěn)壓作用。

三、其他壓力控制閥(4)穩(wěn)壓原理職能符號：●

p2↑→閥芯上移→閥口減小→Δp

↑，

p2=p1

-Δp

，

p1一定，Δp

↑

，

p2↓；●

p2↓

→閥芯下移→閥口開大→

Δp

↓，

Δp↓，

p2↑=ps

。直動式減壓閥

減壓閥類型除上述定值減壓閥外，還有定差減壓閥及定比減低閥。

(4)穩(wěn)壓原理職能符號：先導(dǎo)式減壓閥先導(dǎo)閥調(diào)壓，主閥減壓。工作缸夾緊缸(5)應(yīng)用使夾緊缸獲得穩(wěn)定的低壓。2、順序閥作用：控制多個執(zhí)行元件動作順序。(1)內(nèi)控順序閥結(jié)構(gòu)：出油口接二次油路，有單獨泄油口。工作原理：p<ps

,進(jìn)出口不通；

p>ps

,接通。特點：內(nèi)部控制，外部泄油。順序閥實物結(jié)構(gòu)應(yīng)用控制液壓缸動作順序

內(nèi)控外泄順序閥用于多個執(zhí)行元件順序動作。其進(jìn)口壓力先要達(dá)到閥的調(diào)定壓力，而出口壓力取決于負(fù)載。

(2)外控順序閥

結(jié)構(gòu)：控制油口。工作原理：pK

<ps

,不通；

pK

>ps

,進(jìn)出口接通。特點：外部控制，外部泄油。

順序閥的四種結(jié)構(gòu)形式及其圖形符號通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄四種結(jié)構(gòu)類型?；驹砜刂朴鸵撼鲇涂谧饔梅栆缌鏖y減壓閥順序閥利用彈簧力與油液壓力產(chǎn)生的作用力相平衡進(jìn)油口出油口進(jìn)油口或遠(yuǎn)控口接油箱接下一級回路泄流、調(diào)壓、卸荷、安全順序動作、卸荷（液控）降低油路壓力

三種閥的性能比較與選用接下一級回路3、壓力繼電器作用：利用系統(tǒng)中壓力變化，控制電路的通斷。工作原理

p>ps

,微動開關(guān)閉合，發(fā)出電信號。p<ps

,微動開關(guān)斷開，電信號撤銷。職能符號：應(yīng)用：1.控制電磁閥動作。

2.控制系統(tǒng)壓力，出故障時，自動停車。

應(yīng)用控制電磁閥，實現(xiàn)油缸順序動作。為了防止壓力繼電器誤發(fā)信號,其調(diào)整壓力應(yīng)比先動作的液壓缸的最高壓力高0.3～0.5MPa4、平衡閥與順序閥區(qū)別：沒有單獨的泄油口，彈簧較硬。職能符號：(1)內(nèi)控平衡閥特點：內(nèi)部控制，內(nèi)部泄油。作用：放在執(zhí)行元件的回油路上，平衡重物。應(yīng)用平衡重物

(2)外控平衡閥職能符號：特點：外部控制，內(nèi)部泄油。應(yīng)用平衡重物，限制重物下落速度。壓力閥小結(jié)作用：控制液壓系統(tǒng)中的壓力。共性：利用液壓力和彈簧力比較，控制閥口的開與關(guān),或控制開口大小。溢流閥：控制進(jìn)口壓力減壓閥：控制出口壓力順序閥：控制閥口通與不通，進(jìn)而控制執(zhí)行元件的動作順序。平衡閥：裝在執(zhí)行元件的回油路上，平衡重物。要求：掌握前三種閥的工作原理及應(yīng)用場合。流量控制閥是通過改變閥口大小來改變液阻實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的閥。普通流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥。節(jié)流閥調(diào)速閥§5.3流量控制閥作用：控制流量，調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度。一、普通節(jié)流閥職能符號：調(diào)節(jié)手輪，閥芯軸向移動，A變化，q變化。1.結(jié)構(gòu)軸向三角槽典型節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式(a)針閥式節(jié)流口通道長,易堵,流量受油溫影響大(b)偏心槽式節(jié)流口閥芯徑向力不平衡,旋轉(zhuǎn)較費(fèi)力(c)軸向三角槽式節(jié)流口結(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，廣泛應(yīng)用。(d)周向縫隙式節(jié)流口通道短,水力直徑大,不易堵塞,油溫變化對流量影響小,性能接近于薄壁小孔,適用于低壓小流量場合(e)軸向縫隙式節(jié)流口性能與(d)所示節(jié)流口相似。2.主要結(jié)構(gòu)形式薄壁孔細(xì)長孔

Cq

—

流量系數(shù)

A—

節(jié)流口通流截面積

Δp—

節(jié)流口前后壓差

m—

壓差指數(shù)

K—

節(jié)流系數(shù)q∝A，Δp=c，A↑，q↑。3.流量特性4.剛度剛度

抵抗負(fù)載的干擾，保持流量穩(wěn)定的能力。外負(fù)載波動引起閥前后壓力差Δp

變化，即使閥的開口面積A

不變，也會導(dǎo)致流經(jīng)閥的流量q

不穩(wěn)定。定義：閥的開口面積A

一定

q△PT

越大，節(jié)流閥的性能越好。5.影響流量穩(wěn)定因素（1）壓差對流量穩(wěn)定性的影響

A

一定時，q變。即當(dāng)F變時，

Δp變，q變。pA一定，當(dāng)F變時，pB變。同樣Δp下，對薄壁孔（m=0.5)的流量影響小。ABFT=Δp1-m/(KAm)Δp越小，剛度越低,所以節(jié)流閥只能在大于某一最低壓差的條件下才能工作。（2）溫度對流量穩(wěn)定性的影響

（3）節(jié)流口的阻塞阻塞現(xiàn)象：當(dāng)Δp一定,A

較小時流量時大時小甚至斷流措施：加大水力半徑、選擇穩(wěn)定性好的油液、精心過濾。薄壁孔不易附著、阻塞。結(jié)論：薄壁式節(jié)流口流量特性好。T變，μ變，q變。薄壁孔(紊流狀態(tài)）不受溫度變化影響。節(jié)流閥在節(jié)流開口一定的條件下通過它的工作流量受工作負(fù)載（亦即其出口壓力）變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運(yùn)動速度的穩(wěn)定，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。

二、調(diào)速閥由式q=KAΔpm，可得：

Δp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，使Ｐ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)流閥串聯(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，使其保持恒定。

1.組成：節(jié)流閥＋差壓式減壓閥2.工作原理p1一定，p2↑→閥芯下移→xR↑→ΔpR↓→

pm↑，ΔpT

=pm-p2=C;p2↓→閥芯上移→xR↓→ΔpR↑,→

pm↓，ΔpT

=pm-p2=C。節(jié)流閥：F變，Δp變，q變。調(diào)速閥：

F變，ΔpT不變，q不受負(fù)載變化的影響。3.流量特性

應(yīng)用：負(fù)載變化大，運(yùn)動平穩(wěn)性要求高的調(diào)速系統(tǒng)。要求：調(diào)速閥正常工作Δp>0.4～0.5MPa（Δp<0.4MPa時減壓閥不起作用，和普通節(jié)流閥一樣）職能符號：簡化符號三、旁通型調(diào)速閥

這種閥由壓差式溢流閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成。它也能保持節(jié)流閥前后壓差基本不變。從而使通過節(jié)流閥的流量基本不受負(fù)載變化的影響。下圖是它的工作原理圖。液壓泵輸出的油液壓力為P1，進(jìn)入閥后，一部分油液經(jīng)節(jié)流閥而進(jìn)入執(zhí)行元件，另一部分油液經(jīng)溢流閥的溢流口h回油箱。

同步閥根據(jù)用途不同，可分為集流閥、分集流閥和分流閥。分流閥能將壓力油按一定流量比率分配給兩個液壓缸和液壓馬達(dá)，而不管它們的載荷怎樣變化。集流閥則將壓力不同的兩個分支管路的流量按一定的比率匯集起來。分流集流閥兼有分流閥和集流閥機(jī)能。同步閥根據(jù)流量比率不同，又可分為等量式和比例式兩種。等量式同步閥目前應(yīng)用較多，它用以將液壓泵的流量一分為二，或者使兩個液壓缸或馬達(dá)排出的流量相等，從而實現(xiàn)兩個液壓缸或馬達(dá)運(yùn)動速度的同步。四、同步閥

如圖所示的液壓系統(tǒng)，兩個一樣大小的液壓缸，由一個泵供油，共同頂升重物。由于重物的位置不在中間，使兩個缸受力不相等。在這種情況下，要求兩液壓缸同速運(yùn)行，就需要應(yīng)用同步閥。圖中中間機(jī)構(gòu)是分流集流閥。

圖中為掛鉤式分流集流閥分流工況。壓力為Pp的油液從油口P腔進(jìn)入中間油腔后，分兩路分別經(jīng)過固定節(jié)流孔FA和FB到達(dá)左右油腔a和b，后經(jīng)可變節(jié)流孔CA和CB分別從油口A和B流出。由于中間油腔的壓力大于a和b腔的壓力，因此在油壓力和彈簧力作用下，兩個閥芯左右分離呈圖示狀態(tài)。當(dāng)兩邊出口負(fù)載壓力P1和P2相等時，兩邊油路完全對稱，阻力相同，所以兩邊流量相等。

圖中為掛鉤式分流集流閥集流工況。油的流向與上述相反，油口A和B進(jìn)油，油口O腔出油，在左右兩腔壓力油的作用下，彈簧被壓縮，左右閥芯互相靠攏呈圖示狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)油口油壓P1和P2相等時,閥芯處于中間位置，兩邊油路對稱，通過兩個進(jìn)油口1和2的流量相等。如果兩邊負(fù)載不等，兩個閥芯一起向右移動，使可變節(jié)流口逐漸關(guān)小，則閥芯又向左移動如此反復(fù)直到Pa=Pb時，閥芯停止移動。動作原理動畫五、節(jié)流閥計算實例

液壓泵流量為qB=10L/min，液壓缸無桿腔與有桿腔面積分別為A1＝50cm2，A2=25cm2，溢流閥調(diào)定壓力Py＝2.4MPa，通過節(jié)流閥的流量設(shè)C＝0.62，ρ=900kg/m3。分別計算各回路中活塞運(yùn)動速度和液壓泵工作壓力。

活塞桿速度及泵工作壓力分別為：節(jié)流閥進(jìn)出口壓差為：活塞桿速度節(jié)流閥進(jìn)出口壓差為：活塞所需流量活塞運(yùn)動時溢流閥處于穩(wěn)定溢流狀態(tài)溢流閥關(guān)閉作安全閥用

活塞桿速度節(jié)流閥進(jìn)出口壓差為：活塞所需流量節(jié)流口太大不起作用節(jié)流閥實際流量§5.4方向控制閥一、作用

二、分類單向閥(普通單向閥、液控單向閥）換向閥通過控制液體流動的方向來操縱執(zhí)行元件運(yùn)動，如液壓缸的前進(jìn)、后退與停止，液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)與停止等。

三、單向閥1.普通單向閥結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯、彈簧等直通式，直角式作用：只許油液單向流動，反向不通。要求：正向流動阻力小，反向不通，密封好。彈簧剛度很小,開啟壓力：0.03~0.05MPa背壓閥：彈簧較硬開啟壓力：0.2~0.6MPa背壓：執(zhí)行元件回油腔的壓力。

職能符號：小圓表示閥芯，V形表示閥座，當(dāng)油液將閥芯推離閥座時，單向閥打開，反向則關(guān)閉。2.液控單向閥組成：普通單向閥+控制活塞特點：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。應(yīng)用

鎖緊油缸，避免倒灌?？刂浦匚锵路潘俣取?/p>

液壓鎖

四、換向閥組成主體(閥體、閥芯）操縱定位裝置分類滑閥轉(zhuǎn)閥作用：利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關(guān)斷或改變油液流動方向PAB接口數(shù)和切換位置數(shù)接口是指閥上各種接油管的進(jìn)、出口，進(jìn)油口通常標(biāo)為P，回油口則標(biāo)為T或O，與執(zhí)行元件連接的油口用A、B等來表示。閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù)。通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”。PABO注：箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，但箭頭方向不一定表示液流的實際方向。1、滑閥主體部分結(jié)構(gòu)閥體：有多段沉割槽的圓柱孔閥芯：有多段環(huán)形槽的圓柱體PABO一般都有兩個以上的工作位置，其中一個為常態(tài)位（閥芯不受操縱力的位置）。二位閥靠近彈簧的正方形內(nèi)的通路為常態(tài)位；三位閥中位為常態(tài)位。系統(tǒng)圖中，油路一般應(yīng)連接到常態(tài)位。a.兩位兩通PA職能符號：作用：控制油路的通與斷b.兩位三通職能符號：作用：控制液流方向PABc.兩位四通職能符號：作用：控制執(zhí)行元件換向P—

壓力油口O—

回油口A、B—

分別接執(zhí)行元件的兩腔d.兩位五通職能符號：作用：換向、兩種回油方式。PABO1O2e.三位四通職能符號：作用：換向、停止。PABOf.三位五通職能符