1、1,Hydraulics,液压阀技术交流,2,内容,一、液压传动的基础知识二、多路阀上应用的一些基本理论三、Parker 的开中位阀和闭中位阀,3,1.流体传动与控制（液压与气动） Fluid Power在密闭的回路（或系统）中，以受压流体为工作介质，进行能量转换、传递、控制和分配的技术。简称 “液压及气动” 液压传动技术 Hydraulics -以液体为工作介质的流体传动及控制技术，简称 “液压”。在液压传动中，能量通过管路系统以压力液流的形式被控制和传递到液压执行元件上进行做功。 气动技术 Pneumatics - 以压缩空气为工作介质的流体传动及控制技术，简称 “气动” 液力传动技术 H
2、ydrodynamics -利用液体压力势能和动能的流体传动及控制技术。简称 “液力”,一、液压传动 基础知识,4,液体可看成是不可压缩的，可将封闭的受压液体看成刚体，封闭的受压液柱象固体一样，可对力、运动以及功率进行传递。,封闭油液,缸体,活塞,何谓液压传动,5,优点 结构紧凑，功率-重量比大。输出功率大而重量轻且安装尺寸小； 动力能轻易地通过管道进行传输，传递距离较长； 元件安装灵活，可按实际需要选择最恰当的位置； 生产率高，操作人员可利用手柄、脚踏板等先导控制元件，以遥控的方式轻松自在地同时控制多个功能。 易于实现自动化，能与现代电气和计算机控制技术紧密结合，对大功率的传动系统进行控制；
3、 易于实现过载保护，并不会损坏液压元件和系统,液压传动的优缺点,6,缺点 噪声； 外部泄漏，会造成环境污染，即使是少量的矿物油漏泄，也会毁坏大片的地表水；不过现在已越来越普遍地使用可生物降解的液压油液； 易受污染，液压工作介质中的污染物质会导致介质变质、元件磨损、系统性能恶化； 对环境温度较敏感，温度过高或过低均会影响甚至破坏元件的可靠性和系统的性能。 液压油液中的气体会破坏系统的刚性，引起气穴，导致液压泵和其它液压元件的损坏。,液压传动的优缺点,7,液压传动 基础知识,2.液压传动技术的理论基础a：力学基本定律（牛顿第一，二定律） b：帕斯卡原理 c：流体的能量守恒 - 柏努利 (Berno
4、ulli) 方程,8,液压传动 基础知识,a：力学基本定律*牛顿第一定律，静力平衡公式： 如果一个物体所受的所有作用力的合力为零，则该物体将保持其原来的运动状态。换言之，如果一个物体处于平衡状态，则其所受全部作用力的合力为零。*牛顿第二定律，动力学公式：,9,液压传动 基础知识,b：帕斯卡原理在密闭容器内的平衡液体中，任意一点的压力如有变化，该压力变化值将传递给液体中的所有各点，且其值不变。压力及力的传递F2 = pA2 F1F1与F2的做功相等V = A1S1 = A2S2W1 = F1S1 = pA1S1W2 = F2S2 = pA2S2 W1 = W2,10,液压传动 基础知识,c：流体
5、的能量守恒 - 柏努利 (Bernoulli) 方程,11,液压技术的基础理论,3.几个概念a） 压力 - 单位面积上所受的作用力 压力单位： 公制： Pa (帕 N/m2), MPa (兆帕 106 Pa) 或 bar (巴 10-1 MPa)英制： psi (lbs/in2), 1 psi = 0.069 bar液体自身重量所产生的压力p = h 右图中，管容器的外形如何，只要所盛 液体的高(h)相等，则容器底面积处的压 相等，即：p1 = p2 = p3。 若底面积相等 (A1=A2=A3)，则底面处的 作用力亦相等，即：F1 = F2 = F3,12,液压技术的基础理论,大气压力 包围
6、地球的大气是有重量的，也会产生压力，这种由大气产生的压力即称为大气压力。 大气压力常用汞柱高度表示(mmHg)。表压 (压力) 以大气压为基点 (零) 计量的压力值。绝对压力 以绝对零压力为基点 (零) 计量的压力值。(barA)真空度 低于大气压力的绝对压力与大气压力的差值。,13,10000 N,100 bar,液压系统中的压力由负载或元件对油液的阻力所产生。 液压泵泵出的是流量，而不是压力。,液压技术的基础理论,14,油液总是进入阻力最小的通路 即：对于并联的负载，最轻 (要求的工作压力最低) 的负载 最先动作，动作完成后，其它负载再按轻重依次动作。,5000 N,10000 N,A,B
7、,液压技术的基础理论,15,b 流量 流量为单位时间内通过封闭截面的流体体积 。液压系统中所用的流量是指容积流量流量单位： 公制：Lpm (L/min)美制：gpm, 1 gpm = 3.785L/min 英制： 1 gpm = 4.546 L/min 在液压系统中流量意味着负载速度的大小。,液压技术的基础理论,16,流量的连续性 液体被看成是不可压缩的，在封闭的容积中既不能吸收流量，也不会生成流量，因此： 串联管道中流量处处相同；Q1 = Q2 或 A1v1 =A2v2 对于液压系统的一个部分，其输入流量之和等于输 出流量之和。QP = Q1+Q2+QT,液压技术的基础理论,17,c 液压油
8、 动力粘度： 按牛顿液体内摩擦定律： 动力粘度系数 dv 相邻油膜层间的相对滑动速度 dy 相邻油膜层的间隔距离 运动粘度：赛波特通用秒 - 液体粘度的一种计量方法 (简称赛氏秒 SUS或SSU) 赛波特粘度计：在容器中倒入液体，加热至规定的温度。在保持该温度的状态下拔掉容器底部的塞子，同时按动秒表，纪录液体流入烧瓶的容积达到60 mL时的时间，该时间即为赛氏粘度值表示为：150 SUS 100,液压技术的基础理论,单位：St (cm2/s), cSt (mm2/s),=（7、310E-6、31/0E）10-6,恩氏粘度 0E,18,液压技术的基础理论,粘度与润滑性 粘度随温度变化 粘 - 温
9、特性 抗磨损性 - 抗磨添加剂 对固体材料的相容性 - 防锈剂 对金属及密封材料。 抗氧化及耐腐蚀性 - 氧化抑止剂 不易变质及孳生细菌。 抗气泡性 - 消泡添加剂 蒸汽压低，不易产生气泡。 防火性,19,c 污染度： -污染源 -清洁度标准（IS04406/SAE） -过滤精度-其他,液压技术的基础理论,20,液压系统主要元件 原动机 输入机械功率（电动机、柴油机等） 液压泵 输送压力液流 液压控制阀 导控液流及限制压力 执行元件 将液压功率转换为机械功率（液压缸 / 液压马达） 油箱及附件 贮存油液并对油液工作状态进行调控,液压系统主要元件液压技术的基础理论,21,二、多路阀上应用的一些基
10、本理论,1 节流公式 薄壁小孔（l/d 0.5) - 流量系数，当截面变化很大时可取为0.62细长孔（l/d 4)节流孔流量公式,(cm3/s),(L/min),(cm3/s), - 0.5 1,22,二、多路阀上应用的一些基本理论,压力补偿功能 a ：定差式减压阀,23,二、多路阀上应用的一些基本理论,b ：三通流量阀,24,二、多路阀上应用的一些基本理论,b ：后补偿,25,二、多路阀上应用的一些基本理论,26,二、多路阀上应用的一些基本理论,27,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,1 开中位阀 P70,28,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,29,三、 Parker 的开
11、中位阀和闭中位阀,30,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,31,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,Open Center Upstream Passages,Tank Passage,Tank Passage,Spool,Spool Clevis,Open Center Downstream Passage,Port Accessory Plug,Port Accessory Plug,Operator Cap,32,Shunt inlet,33,ECH-section,34,End section with pilot oil supply,35,Machined lands
12、,36,Service,37,Applications,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,38,闭中位阀 a L90ls,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,39,L90LS技术规格,压力 泵进口 320 bar 工作油口 350 bar 流量 泵连接 200 + (200) l/min工作油口 不带压力补偿器 125 l/min 带压力补偿器 90 l/min 内部先导压力 固定设置 22, 35或43bar,40,定量油泵,L90LS 阀,恒流量闭中位系统-CFC,定量泵系统和负载敏感阀,41,不带独立的压力补偿器的多负荷系统,定量泵系统和负载敏感阀,42,带独立压力补偿器的
13、多油路系统,带压力补偿器,变量泵系统和负载敏感阀,43,带独立的补偿器的 “LS” 系统,变量泵系统和负载敏感阀,44,特点,定量泵或变量泵 复制负载信号 紧急停止 流量共享 单独的压力补偿器 供给减压阀 力控制(力反馈功能) 响应快, 无泄漏油口溢流阀 阀芯执行器范围广 阀芯功能广 背压阀 内置式先导压力控制油源 可选装多功能阀块,45,选项功能举例,进口片中的旁通功能, 用于定量泵供油的系统 泵卸载功能起作用时切断泵进口, 这样使系统包括了急停功能 特定片的压力补偿 特定片的负载保持单向阀 特定片的溢流和防气穴功能 特定片的供给减压 特定油口的力反馈功能, 能实现力传感也提供液压斜坡功能
14、负载信号复制功能消除微下沉 在出口片中的内置先导压力功能 背压功能,提供非常好的补油特性和卸载下落的可能性 特定的双速功能, 能够实现像起重机和高空作业车这类机器的性能与精度之间的切换 自动停止功能,用于选定的机器运动发生过载或者碰上其他的预先设定的限位 手柄脱离功能, 当远程控制起作用时, 它使直动式操作杆不起作用 机器的优先功能, 如制动和转向,46,用于定量泵系统的L90LS阀(直动式阀芯执行器手柄,装有旁通阀),47,用于变量泵系统的L90LS阀,T3,48,进口片-用于CFC和LS1,CFC:采用定量泵系统的进口片.系统装有可调节的先导式溢流阀16, 用于保护泵和阀的进口侧.一个内置
15、旁通阀将剩余油液直接引到油箱.旁通压力的大小由负载信号控制,大约比实际负载信号压力高10bar. LS1:采用变量泵系统的进口片.系统装有可调节的先导式溢流阀16, 用于保护泵和阀的进口侧.,复制的负载信号LS,49,进口片-用于CFC和LS1,CFC-定量泵系统进口片,LS1-变量泵系统进口片,50,进口片-用于LS2,LS2:采用变量泵系统的进口片.装有不可调节的直动式溢流阀PA116, 用于保护泵和阀的进口侧.LS2通常装有用于负载信号的复制功能,KS20.,51,进口片-用于AS,AS:采用变量泵系统、具有流量共享功能的进口片.装有负载压力限制阀PLM16和压差限制阀(泵出口压力-负载
16、压力)PLS18.,负载压力限制阀PLM,压差限制阀PLS18,B,A,PL,LS,P1,T1,PL2,52,进口片可选项,信号复制 KS-装有信号复制阀芯 KB-没安装复制阀芯,53,进口片可选项,油泵卸荷功能BEN-电气控制泵卸荷功能,当电磁铁失电时,泵停用,负载信号排进油箱.在LS 和CFC系统,这意味着压力通道从泵进口关闭,泵卸荷.BB-进口片加工了用于安装泵卸荷功能的通道,并且封堵,以后需要时,可以安装卸荷功能.,54,进口片可选项,油泵卸荷功能BX-液压控制的泵卸荷功能.当和泵压力相同的一个外部液压信号连接到BX口,泵被停用,并且负载信号排进油箱. 在LS和CFC系统中,这意味着压
17、力通道从泵进口关闭,泵卸荷.,55,出口片,背压阀: 可以增大阀的回油背压, 从而增强其防气穴和补油能力.对于油缸无杆腔与有杆腔面积相差较大的负载敏感系统, 或油泵卸荷快速下降期间, 尤其需要增大背压.,内部先导油供油:内部先导油供油是阀的一种功能, 先导回路中含有一个减压阀和一个溢流阀. 另外,内部先导油供油还包含一个具有旁通功能的粗过滤器, 用于保护先导回路免受污染, 尤其是在系统启动时. 单向阀可以防止先导油液倒流回油泵管道, 因此在油泵出口压力暂时下降, 仍然保持先导供油压力不变.,56,工作片,57,工作片,58,b K170ls,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,59,三、
18、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,60,K170LS A01,A01 Connection to compensators spring chamber Used to control the pressure at the work ports together with external pressure limiter.,61,Flow,Time,70 bar,100 bar,130 bar,50 bar,Flow Priority with std Compensator,With standard compensator 1. Three functions with diffe
19、rent loads are activated 1. All available oil is taken from the pump 2. A 50 bar load is started 2. Pump pressure and Delta P fall 2. Compensator (130) not pressure enough 2. Heaviest load will decrease speed,Pump pressure,62,Flow Priority with Flow Sharing Compensator,With flow sharing compensator
20、All functions have the same priority.,Flow,Time,70 bar,100 bar,130 bar,50 bar,63,Standard,Flow Sharing,Flow Sharing Description,64,Affecting factors on the compensator:,AK = sect.area compensator spool AP = sect.area extra pistons A1=AK-AP FQ = flow forces Equilibrium: (PP-PLmax)*AP=(PR-PL)*A1+FQ or
21、: PR-PL = (PP-PLmax)*AP/A1-FQ/A1L90: PR-PL = 0,56* (PP-PLmax) K220: PR-PL = 0,64* (PP-PLmax),Flow Sharing Description,65,Working Point,2-3 lpm for pressure limiter only,Pressure limiter more open,No flow,Ex: Pressure drop 9 bar 9-9 = 0 bar,Compensator spool almost closed,66,Hardware,400 mA,10 bar,10
22、0 bar,3 bar,Pilot Command: 10 3 = 7 bar,67,c VP120,三、 Parker 的开中位阀和闭中位阀,PCLS Directional Control Valve Post-Compensated (flow sharing),68,Specifications,Pressure-compensated load-sense (PCLS) Pressure Inlet: 280 bar (4060 PSI) Workport: 320 bar (4640 PSI) Tank: 35 bar (500 PSI) Flow: Pump input: 140
23、 lpm (37GPM) Maximum work-section output: 120 lpm (32 GPM) Port Sizes BSPP and SAE Inlet: size 12 Work-section: size 10 Outlet: size 16 Sections width: 38 mm (1.5”) Spool stroke: 7.9 mm (.312”) More overlap, less port leakage More stroke for metering (eg dual slope), more resolution Spool diameter:
24、15.9mm (.625) Port leakage 6 to 8 ccs 1000 PSI,69,Pressure Compensated Technology,Currently support 2 Primary Technologys Post compensated (with flow sharing) Pre-compensated (with pressure limiting)Pre-compensated used primarily where pressure limiting and manipulation of the load-sense signal are
25、requiredPost compensated provides pump over demand flow control,70,Schematic Priority Flow Divider with clipper rv,71,Schematic - EH,72,Schematic EH with bypass unloader,73,Summary,One casting used for: Bypass unloader for fixed pumps Load-sense priority flow divider Low-pressure regeneration Load sense check and compensator accessible without de-banking an assembly Filtration screen for lsrv is accessible and can be cleaned or replaced HP and LP ports available on both sides of the valve Symmetrical work-section housing and spool,74,基本计算公式,75,单位换算,
