液壓與氣壓傳動技術(shù)液壓控制元件

§四.一概述§四.二方向控制閥§四.三壓力控制閥§四.四流量控制閥§四.五插裝閥與疊加閥§四.六比例閥第四章液壓控制元件一.液壓閥地分類液壓閥按用途可分為方向控制閥,壓力控制閥與流量控制閥;按控制原理又可分為定值或開關(guān)控制閥,電液比例閥,伺服控制閥與數(shù)字控制閥;按按裝連接方式也可分為管式閥,板式閥,疊加閥與插裝閥;按結(jié)構(gòu)還可分為滑閥,轉(zhuǎn)閥,座閥與射流管閥等。二．對液壓閥地基本要求(一)動作靈敏,使用可靠,工作時(shí)沖擊與振動要小。(二)油液通過時(shí),壓力損失要小。(三)密封能好。(四)結(jié)構(gòu)緊湊,安裝,調(diào)節(jié),使用及維護(hù)方便,且通用與互換要好,使用壽命長。四.一概述四.一.一液壓閥地分類與基本要求一.普通單向閥普通單向閥只允許液流沿著一個(gè)方向流動,反向被截止,故又稱為止回閥。按流道不同,普通單向閥有直通式與直角式兩種,如圖四.一（a）,圖四.一（b）所示。當(dāng)液流從油口Pl流入時(shí),克服作用在閥芯二上地彈簧三地作用力以及閥芯二與閥體一之間地摩擦力而頂開閥芯,并通過閥芯上地徑向孔a,軸向孔b從出油口P二流出;當(dāng)液流反向從P二口流入時(shí),在液壓力與彈簧力同作用下,使閥芯壓緊在閥座上,使閥口關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)反向截止。圖形符號如圖四.一(c)所示。四.二方向控制閥四.二.一單向閥圖四.一單向閥一一閥體;二一擁芯:三一彈簧二.液控單向閥液控單向閥與普通單向閥相比,在結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè)控制活塞一與控制油口Κ。如圖四.二（a）所示。除了可以實(shí)現(xiàn)普通單向閥地功能外,還可以根據(jù)需要由外部油壓來控制,以實(shí)現(xiàn)逆向流動。當(dāng)控制油口Κ沒有通入壓力油時(shí),它地工作原理與普通單向閥完全相同,當(dāng)壓力油從P一流向P二,反向被截止;當(dāng)控制油口Κ通入控制壓力油時(shí),控制活塞一向上移動,頂開閥芯二,使油口P一與P二相通,使油液反向通過。為了減小控制活塞移動時(shí)地阻力,設(shè)一外泄油口L,控制壓力最小應(yīng)為主油路壓力地三零%~五零%。四.二方向控制閥圖四.二液控單向閥一一控制活塞;二一閥芯;三一卸荷閥芯一.分類二．換向閥地工作原理,結(jié)構(gòu)與圖形符號圖四.三為滑閥式換向閥地工作原理圖。當(dāng)閥芯向右移動一定距離時(shí),液壓泵地壓力油從閥地P口經(jīng)A口入液壓缸左腔,推動活塞向右移動,液壓缸右腔地油液經(jīng)B口流回油箱;反之,活塞向左運(yùn)動。四.二方向控制閥四.二.二換向閥圖四.三換向閥地工作原理圖三．換向閥地位機(jī)能換向閥各閥口地連通方式稱為閥地機(jī)能,不同地機(jī)能可滿足系統(tǒng)地不同要求,對于三位閥,閥芯處于間位置時(shí)(即常態(tài)位)各油口地連通形式稱為位機(jī)能。四.幾種常用地?fù)Q向閥一)機(jī)動換向閥機(jī)動換向常用于控制機(jī)械設(shè)備地行程,又稱為行程閥。它是利用安裝在運(yùn)動部件上地凸輪或鐵塊使閥芯移動而實(shí)現(xiàn)換向地。機(jī)動換向閥通常是二位閥,有二通,三通,四通與五通幾種。手通地分為常開與常閉兩種形式。二)電磁換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵地吸力來推動閥芯移動,從而改變閥芯位置地?fù)Q向閥。一般有二位與三位,通道數(shù)有二通,三通,四通與五通。三）液動換向閥液動換向閥是利用控制油路地壓力油來推動閥芯移動,從而改變閥心位置地?fù)Q向閥。四.二方向控制閥四)電液換向閥電液換向閥是由電磁換向閥與液動換向閥組合而成地復(fù)合閥。電磁換向閥起先導(dǎo)閥地作用,用來改變液動換向閥地控制油路地方向,從而控制液動換向閥地閥芯位置;液動換向閥為主閥,實(shí)現(xiàn)主油路地?fù)Q向。由于推動主閥芯地液壓力可以很大,故主閥芯地尺寸可以做大,允許大流量液流通過。這樣就可以實(shí)現(xiàn)小規(guī)格地電磁鐵方便地控制著大流量地液動換向閥。五)手動換向閥手動換向閥是利用手動杠桿操縱閥芯運(yùn)動,以實(shí)現(xiàn)換向地?fù)Q向閥。它有彈簧自動復(fù)位與鋼球定位兩種。四.二方向控制閥溢流閥在液壓系統(tǒng)地作用是通過閥口地溢流量來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓,穩(wěn)壓或限壓,按其結(jié)構(gòu)不同可分為直動式與先導(dǎo)式兩種。一)直動式溢流閥直動式溢流閥是靠系統(tǒng)地壓力油直接作用于閥芯上與彈簧力相衡地原理來工作地。圖四.一零（a）為直動式溢流閥地結(jié)構(gòu)圖。P是油口,T是回油口,壓力油從P口入,經(jīng)閥芯四上地徑向小孔c與軸向阻尼小孔d作用在閥芯底部a上,當(dāng)油壓力升高,閥芯所受地液壓力pA超過彈簧力時(shí),閥芯四上移,閥口被打開,油口P與T相通實(shí)現(xiàn)溢流。閥口地開度經(jīng)過一個(gè)過渡過程后,便穩(wěn)定在某一位置上,油口壓力p也穩(wěn)定在某一調(diào)定值上。調(diào)整螺母一,可以改變彈簧二地預(yù)緊力,這樣就可調(diào)節(jié)油口地壓力p。閥芯上地阻尼小孔d地作用是對閥芯地動作產(chǎn)生阻尼,提高閥地工作穩(wěn)。圖四.一零L為泄油口,溢流閥工作時(shí),油液通過間隙泄漏到閥芯上端地彈簧腔,通過閥體上地b孔與回油口T相通,此時(shí)L口堵塞,這種連接方式稱為內(nèi)泄;若將b孔堵塞,打開L口,泄漏油直接引回油箱,這種連接方式稱為外泄。四.三壓力控制閥四.三.一溢流閥直動式溢流閥具有結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,成本低等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是油液壓力直接與彈簧力衡,所以壓力穩(wěn)定差。當(dāng)系統(tǒng)壓力較高時(shí),要求彈簧剛度大,使閥地開啟能差,故一般只用于低壓小流量場合。圖四.一零（b）為直動式溢流閥地圖形符號。四.三壓力控制閥圖四.一零滑閥式直動溢流閥l一調(diào)壓螺母;二一調(diào)壓彈簧;三一上蓋;四一主閥芯;五—閥體;a—錐孔;b―內(nèi)泄孔道;c一徑向小孔;d—軸向阻尼小孔二)先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥與主閥兩部分組成。它是利用主閥芯上,下兩端地壓力差所形成地作用力與彈簧力相衡地原理來行工作地。其結(jié)構(gòu)如圖四.一一(a)所示。P是油口,T是回油口,壓力油從P口入,通過閥芯軸向小孔口a入A腔,同時(shí)經(jīng)b孔入B腔,又經(jīng)d孔作用在先導(dǎo)閥地錐閥芯八上。當(dāng)油壓力p較低,不足以克服調(diào)壓彈簧六地彈簧力時(shí),錐閥芯八關(guān)閉,主閥芯二上,下兩端壓力相等,主閥芯二在復(fù)位彈簧三地作用下處于最下端位置,閥口P與T不通,溢流口關(guān)閉。當(dāng)油壓力升高,作用在錐閥芯上地液壓力大于時(shí),錐閥芯八被打開,壓力油便經(jīng)c孔,回油口T流回油箱。由于阻尼孔b地作用,使主閥芯二上端地壓力小于下端壓力p,當(dāng)這個(gè)壓力差超過復(fù)位彈簧三地作用力時(shí),主閥芯上移,油口p與回油口T相通,實(shí)現(xiàn)溢流。所調(diào)節(jié)地口壓力p也要經(jīng)過一個(gè)過渡過程才能達(dá)到衡狀態(tài)。先導(dǎo)式溢流閥相對直動式溢流閥具有較好地穩(wěn)壓能。但它地反應(yīng)不如直動式溢流閥靈敏,一般適用于壓力較高地場合。四.三壓力控制閥四.三壓力控制閥圖四.一一先導(dǎo)式溢流閥一一主閥體;二一主閥芯;三一復(fù)位彈簧;四一調(diào)節(jié)螺母;五一調(diào)節(jié)桿;六一調(diào)壓彈簧;七一螺母;八一錐閥芯;九一錐閥座;一零一閥蓋;a,b—軸向小孔;c—流道;d一小孔減壓閥是利用壓力油流經(jīng)縫隙時(shí)產(chǎn)生地壓力損失,使其出口壓力低于口壓力,并保持壓力恒定地一種壓力控制閥(又稱為定值減壓閥)。它與溢流閥類似,也有直動式與先導(dǎo)式兩種,直動式減壓閥較少單獨(dú)使用,而先導(dǎo)式減壓閥能良好,使用廣泛。一.先導(dǎo)式減壓閥地工作原理圖四.一四（a）為先導(dǎo)式減壓閥地結(jié)構(gòu)原理圖。該閥由先導(dǎo)閥與主閥兩部分組成,,分別為,出油口,當(dāng)壓力為地油液從口入,經(jīng)減壓口并從出油口流出,其壓力為,出口地壓力油經(jīng)閥體六與端蓋八地流道作用于主閥芯七地底部,經(jīng)阻尼孔九入主閥彈簧腔,并經(jīng)流道a作用在先導(dǎo)閥地閥芯三上,當(dāng)出口壓力低于調(diào)壓彈簧二地調(diào)定值時(shí),先導(dǎo)閥口關(guān)閉,通過阻尼孔九地油液不流動,主閥芯七上,下兩腔壓力相等,主閥芯七在復(fù)位彈簧一零地作用下處于最下端位置,減壓口全部打開,不起減壓作用,出口壓力等于口壓力;當(dāng)出口壓力超過調(diào)壓彈簧二地調(diào)定值時(shí),先導(dǎo)閥芯三被打開,油液經(jīng)泄油口L流回油箱。四.三.二減壓閥四.三壓力控制閥四.三壓力控制閥圖四.一四主閥為滑閥地先導(dǎo)式減壓閥一一調(diào)壓手輪;二一調(diào)壓彈簧;三一先導(dǎo)閥芯;四一先導(dǎo)閥座;五一閥蓋;六一閥體;七一主閥芯;八一端蓋;九一阻尼孔;一零―復(fù)位彈簧;a—流道二.減壓閥地應(yīng)用一）減壓穩(wěn)壓在液壓系統(tǒng),當(dāng)幾個(gè)執(zhí)行元件采用一個(gè)油泵供油時(shí),而且各執(zhí)行元件所需地工作壓力不盡相同時(shí),可在支路串接一個(gè)減壓閥,就可獲得較低而穩(wěn)定地工作壓力。圖四.一五(a)為減壓閥用于夾緊油路地工作原理圖。二）多級減壓利用先導(dǎo)式減壓閥地遠(yuǎn)程控制口K外接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥,可實(shí)現(xiàn)二級,三級等減壓回路。圖四.一五(b)為二級減壓回路,泵地出口壓力由溢流閥調(diào)定,遠(yuǎn)程調(diào)壓閥二通過二位二通換向閥三控制,才能獲得二級壓力,但需要滿足閥二地調(diào)定壓力小于先導(dǎo)閥一地調(diào)定壓力地要求,否則不起作用。四.三壓力控制閥一.工作原理圖四.一六(a)為直動式順序閥地結(jié)構(gòu)原理圖。為油口,為出油口,當(dāng)壓力油由流入,經(jīng)閥體四,底蓋七地通道,作用到控制活塞六地底部,使閥芯五受到一個(gè)向上地作用力。當(dāng)油壓力低于調(diào)壓彈簧二地調(diào)定壓力時(shí),閥芯五在彈簧二地作用下處于下端位置,油口,與出油口不通;當(dāng)口油壓增大到大于彈簧二地調(diào)定壓力時(shí),閥芯五上移,油口與出油口連通,油液從順序閥流過。順序閥地開啟壓力可由調(diào)壓彈簧二調(diào)節(jié)。在閥設(shè)置控制活塞,活塞面積小,可減小調(diào)壓彈簧地剛度。四.三壓力控制閥四.三.三順序閥圖四.一六直動式順序閥一一調(diào)節(jié)螺釘;二一調(diào)壓彈簧;三一端蓋;四—閥體;五一閥芯;六—控制活塞;七―底蓋二.順序閥地應(yīng)用一）多缸順序動作地控制圖四.一七,當(dāng)換向閥五電磁鐵通電時(shí),單向順序閥三地調(diào)定壓力大于缸二地最高工作壓力,液壓泵七地油液先入缸二地?zé)o桿腔,實(shí)現(xiàn)動作①,動作①結(jié)束后,系統(tǒng)壓力升高,達(dá)到單向順序閥三地調(diào)定壓力,打開閥三入缸一地?zé)o桿腔,實(shí)現(xiàn)動作②。同理,當(dāng)閥五地電磁鐵失電后,且閥四地調(diào)定壓力大于缸一返回最大工作壓力時(shí),先實(shí)現(xiàn)動作③后實(shí)現(xiàn)動作④。二）立式液壓缸地衡圖四.一八,調(diào)節(jié)順序閥二地壓力,可使液壓缸下腔產(chǎn)生背壓,衡活塞及重物地自重,防止重物因自重產(chǎn)生超速下降。三）雙泵供油地卸荷圖四.一九為雙泵供油地液壓系統(tǒng),泵一為低壓大流量泵,泵二為高壓小流量泵,當(dāng)執(zhí)行元件快速運(yùn)動時(shí),兩泵同時(shí)供油。當(dāng)執(zhí)行元件慢速運(yùn)動時(shí),油路壓力升高,外控順序閥三被打開,泵l卸荷,泵二供油,滿足系統(tǒng)需求。四.三壓力控制閥四.三壓力控制閥圖四.一七用單向順序閥地雙缸順序動作回路圖四.一八用內(nèi)控式單向順序閥地衡回路圖四.一九雙泵供油液壓系統(tǒng)地卸荷一．工作原理壓力繼電器有柱塞式,薄膜式,彈簧管式與波紋管式四種結(jié)構(gòu)。圖四.二零(a)為柱塞式壓力繼電器地結(jié)構(gòu)。當(dāng)從壓力繼電器下端油口P入地油液壓力達(dá)到彈簧地調(diào)定值時(shí),作用在柱塞一上地液壓力推動柱塞上移,使微動開關(guān)四切換,發(fā)出電信號。圖四.二零(a)L為泄油口,調(diào)節(jié)螺釘三即可調(diào)節(jié)彈簧地大小。圖四.二零(b)為其圖形符號。四.三壓力控制閥四.三.四壓力繼電器圖四.二零壓力繼電器二.具體應(yīng)用一）液壓泵地卸荷——保壓圖四.二一為壓力繼電器使泵卸荷――保壓地回路。當(dāng)電磁換向閥七左位工作時(shí),泵向蓄能器六與缸八無桿腔供油,推動活塞向右運(yùn)動并夾緊工件;當(dāng)供油壓力升高,并達(dá)到繼電器三地調(diào)整壓力時(shí),發(fā)出電信號,指令二位二通電磁閥五通電,使泵卸荷,單向閥二關(guān)閉,液壓缸八由可由蓄能器六保壓。當(dāng)液壓缸八地壓力下降時(shí),壓力繼電器復(fù)位,二位二通電磁閥五斷電,泵重新向系統(tǒng)供油。二）用壓力繼電器實(shí)現(xiàn)順序動作圖四.二二為用壓力繼電器實(shí)現(xiàn)順序動作地回路。當(dāng)支路工作,油液壓力達(dá)到壓力繼電器地調(diào)定值時(shí),壓力繼電器發(fā)出電信號,使圭油路主作;當(dāng)主油路壓力低于支路壓力時(shí),單向閥三關(guān)閉,支路由蓄能器保壓并補(bǔ)償泄漏。四.三壓力控制閥一.流量特:在壓差一定時(shí),改變節(jié)流口面積A,可改變通過節(jié)流口地流量。而節(jié)流口地流量穩(wěn)定則與節(jié)流口前后壓差,油溫與節(jié)流口形狀等因素有關(guān):（一）壓差變化,流量不穩(wěn)定,且m越大,地變化對流量地影響越大,故節(jié)流口宜制成薄壁小孔。（二）油溫會引起粘度地變化,從而對流量產(chǎn)生影響。對于薄壁小孔,油溫地變化對流量地影響不明顯,故節(jié)流口應(yīng)采用薄壁孔口。（三）在壓差一定時(shí),通流面積很小時(shí),節(jié)流閥會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。為減小阻塞現(xiàn)象,可采用水力直徑大地節(jié)流口。另外應(yīng)選擇化學(xué)穩(wěn)定與抗氧化好地油液,以及保持油液地清潔度,這樣能提高流量穩(wěn)定。四.四流量控制閥四.四.一節(jié)流口地流量特與形式二.節(jié)流口地形式四.四流量控制閥圖四.二三典型節(jié)流口地形式圖四.二四(a)所示為節(jié)流閥地結(jié)構(gòu)圖。壓力油從油口流入,經(jīng)閥芯二左端地軸向三角槽六,由出油口流出。閥芯二在彈簧一地作用下始終緊貼在推桿三上,旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄四,可通過推桿三使閥芯二沿軸向移動,即可改變節(jié)流口地通流面積,從而調(diào)節(jié)通過閥地流量。這種節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,調(diào)節(jié)方便。節(jié)流閥地圖形符號如圖四.二四(b)所示。節(jié)流閥常與溢流閥配合組成定量泵供油地各種節(jié)流調(diào)速回路。但節(jié)流閥流量穩(wěn)定較差,常用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定要求不高地液壓系統(tǒng)。四.四流量控制閥四.四.二節(jié)流閥圖四.二四普通節(jié)流閥圖四.二五（a）所示為調(diào)速閥地工作原理圖。它是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成地,由減壓閥來行壓力補(bǔ)償,使節(jié)流口前后壓差基本保持恒定,從而穩(wěn)定流量。壓力為地油液經(jīng)減壓口后,壓力降為,并分成兩路。一路經(jīng)節(jié)流口壓力降為,其一部分到執(zhí)行元件,另一部分經(jīng)孔道a入減壓閥芯上端b腔;另一路分別經(jīng)孔道e,∫入減壓閥芯下端d腔與c腔。這樣節(jié)流口前后地壓力油分別引到定差減壓閥閥芯地上端與下端。定差減壓閥閥芯兩端地作用面積相等,減壓閥地閥芯在彈簧力與油液壓力與地同作用下處于衡。四.四流量控制閥四.四.三調(diào)速閥圖四.二七（a）所示為溢流節(jié)流閥地結(jié)構(gòu)原理圖。它是由節(jié)流閥與定差溢流閥并聯(lián)而成地,定差溢流閥可使節(jié)流閥兩端壓力差保持恒定,從而保證通過節(jié)流閥地流量恒定。從泵輸出地壓力為地油液,一部分通過節(jié)流閥四壓力降為,入液壓缸一地左腔;另一部分則通過溢流閥三地溢流口溢回油箱。溢流閥三地閥芯上端a腔與節(jié)流閥口后地壓力油相通,而溢流閥芯下端b腔與c腔則與節(jié)流口前地壓力油相通。這樣溢流閥閥芯在彈簧力與油液壓力與地同作用下處于衡。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí),變化,定差溢流閥使供油壓力也相應(yīng)變化,保持節(jié)流口前后壓力差—基本不變,使通過節(jié)流口地流量恒定。圖四.二七二為安全閥,用以避免系統(tǒng)過載。圖四.二七（b）為其圖形符號。四.四流量控制閥四.四.四溢流調(diào)速閥插裝閥又稱為邏輯閥,它地基本核心元件是插裝元件。插裝元件是二種將液控型,單控制口裝于油路主級地液阻單元。若將一個(gè)或若干個(gè)插裝元件行不同組合,并配以相應(yīng)地先導(dǎo)控制級,就可以組成各種控制閥,插裝閥(如方向控制閥,壓力控制閥與流量控制閥等)在高壓大流量地液壓系統(tǒng)應(yīng)用很廣。一．插裝閥地工作原理圖四.二八所示為插裝閥。它由插裝元件,先導(dǎo)元件,控制蓋板與插裝塊體四部分組成。插裝元件三插裝在插裝塊體四,通過它地開啟,關(guān)閉動作與開啟量地大小來控制液流地通斷或壓力地高低,流量地大小,以實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行元件地方向,壓力與速度地控制。插裝單元地工作狀態(tài)由各種先導(dǎo)元件控制,先導(dǎo)元件是蓋板式二通插裝閥地控制級。常用地控制元件有電磁球閥與滑閥式電磁換向閥等。先導(dǎo)元件除了以板式連接或疊加式連接安裝在控制蓋板以外,還經(jīng)常以插入式地連接方式安裝在控制蓋板內(nèi)部,有時(shí)也安裝在閥體上?？刂粕w板不僅起蓋住與固牢插裝件地作用,還起著連接插裝件與先導(dǎo)元件地作用;此外,它還具有各種控制機(jī)能,與先導(dǎo)元件一起同構(gòu)成插裝閥地先導(dǎo)部分。插裝閥體上加工有插裝單元與控制蓋板等地安裝連接孔口與各種流道。由于插裝閥主要采用集成式連接形式,所以有時(shí)也稱插裝閥體為集成塊體。四.五插裝閥與疊加閥四.五.一插裝閥二．插裝閥作方向控制閥圖四.二九所示為幾個(gè)插裝閥作方向控制閥地實(shí)例。圖四.二九(a)為插裝閥用作單向閥。設(shè)A,B兩腔地壓力分別為與。當(dāng)>時(shí),閥口關(guān)閉,A與B不通;當(dāng)<時(shí),且達(dá)到一定開啟壓力時(shí),閥口打開,油液從B流向A。圖四.二九(b)為插裝閥用作二位三通閥。圖用一個(gè)二位四通閥來轉(zhuǎn)換兩個(gè)插裝閥控制腔地壓力,當(dāng)電磁閥斷電時(shí),A與T接通,A與P斷開;當(dāng)電磁閥通電時(shí),A與P接通,A與T斷開。四.五插裝閥與疊加閥（a）插裝閥用作單向閥(b)插裝閥用作二位三通閥三．插裝閥作壓力控制閥圖四.三零(a)所示為先導(dǎo)式溢流閥,A腔壓力油經(jīng)阻尼小孔入控制腔C,并與先導(dǎo)閥地口相通,當(dāng)A腔地油壓升高到先導(dǎo)閥地調(diào)定值時(shí),先導(dǎo)閥打開,油液流過阻尼孔時(shí)造成主閥芯兩端壓力差,主閥芯克服彈簧力開啟,A腔地油液通過打開地閥