1、液压控制,流体力学,液压控制阀的分类:,方 向 控 制 阀用于控制液流的流动方向； 压 力 控 制 阀用于控制液流的压力大小； 流 量 控 制 阀用于控制液流的流量大小；,1. 按功能:,滑阀阀芯为多端圆柱体，阀芯相对阀体作轴向 运动； 锥阀阀芯为锥柱体，阀芯相对阀体作轴向运动； 转阀阀芯为带圆周方向槽的圆柱体，阀芯相对阀体转动；,2. 按阀芯结构:,3. 按控制方式:,有手动操作、电磁铁控制、比例电磁铁控制、液压控制等。,4. 按安装方式:,有板式阀、管式阀、叠加阀、插装阀等。,图6.7,结构上：都有阀体、阀芯等,工作原理上：,5.1.2 控制阀的性能参数,阀有两个性能参数： 额定压力 和
2、额定流量,对于各种滑阀、锥阀、球阀、节流孔口，通过阀口的流量均可用下式表示：,4.1.1 阀口流量公式及流量系数,（5-1）,1、滑阀的流量系数,流量系数Cq与雷诺数Re有关。对于滑阀，若阀口为锐边，可取Cq0.60.65。,锥阀阀口流量系数约为Cq=0.770.82。,2、锥阀的流量系数,(3)、作用在滑阀上的液压卡紧力,(5.13),开一条均压槽时，K0.4；开三条等距槽时，K0.063；开七条槽时，K0.027。,滑阀的液动力,稳态 瞬态,单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。单向阀有普通单向阀液控单向阀梭阀、双压阀等。,4.2 单向阀,4.2.1 普通单向阀,正向导通，反
3、向不通,上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。,直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。,直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀体轴线垂直。,图4.11(a)所示的阀属于板式连接阀，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密封圈使它们密封。,(2)对单向阀的要求 开启压力要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。,4.1.2 液控单向阀,(1)液控单向阀的工作原理和图形
4、符号,图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。,普通单向阀和 液控单向阀的应用,（1）用单向阀 将系统和泵隔断,(2)用单向阀将两个泵隔断在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。,(3) 用单向阀产生背压在右图中，高压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压油经单
5、向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。,pb,(4)用单向阀和其它阀组成复合阀由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运
6、动速度。,在右图中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。 若此立式缸下行为工作行程，可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制口加压，则活塞下行，完成工作行程。,(5) 用液控单向阀使立式缸活塞悬浮,(6) 用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁将高压管A中的压力作为控制压力加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向
7、阀的控制口均无压力，阀1和阀2均闭锁。这,样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。,1,2,A,B,换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。,4.3 换向阀,换向阀的类型有按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、锥阀式。按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。,换向阀的工作原理,如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，
8、它所表示的意义如下：,P压力油口； A、B工作油口； T回油口。,P,T,B,A,下图表示阀芯处于中位时的情况, 此时从P 口进来的压力油没有通路。 A 、B 两个油口也不和T口相通。,下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T 回油箱。,左位,下图表示人向另一侧搬动控制手柄阀芯右移， 或者说阀芯处于右位时的情况。此时，从P口进来的压力油经P、B 到其它元件。从其它元件回来的油经A、T回油箱。,右位,4.3.1 换向机能,4.3.1.1 换向阀的“通”和“位”“通”和“位”是换向阀的重要
9、概念。不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。,“位” (Position)一指阀芯的位置，通常所说的“二位阀” 、 “三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置，“位”在符号图中用方框表示。,所谓“二通阀” 、 “三通阀” 、 “四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。,（2）职能符号,1、“位”是指改变阀芯与阀体的相对位置所能得到的通油口切断和相通形式的种类数,2、用方框表示换向阀的“位”，有几个方框就是几位阀；,3、方框内的箭头表示处在这一位上的油口接通情况，,4、方框内的符号“T
10、”或“ ”表示此油口被阀芯封闭，,5、P、A、B、T或O,（3）换向阀的“位”和“通”：,表4.1 不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀 主体部分的结构形式和图形符号,表4.1中图形符号的含义如下：,用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位” 方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际方向 方框内符号“”或“”表示该通路不通 方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”,表4.1中图形符号的含义如下：,一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀与系统回油路连通的回油口用T(有时用O)表示；而阀与执行元件连接的油口用A、B等表示。有时在图形符号上用 L 表示泄漏油
11、口。 换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力时所处的位置，图形符号中的中位是三位阀的常态位。利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。,4.3.1.2 滑阀机能 滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于原始位置时,阀各油口的通断情况。 三位阀的机能是指阀芯处于中位时,阀各油口的通断情况。三位阀有多种机能现只介绍最常用的几种。,（l）二位二通换向阀二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通或断。二位二通换向阀的滑阀机能有
12、：常闭式（O型）、常开式（H型） 。,图4.15 二位二通换向阀的滑阀机能,二位阀的原始位置：若为手动控制，则是指控制手柄没有动作的位置；若为液压控制则是指失压的位置若为电磁控制则是指失电的位置。,（2）三位四通换向阀三位四通换向阀的滑阀机能有很多种，常见的有表4.1中所列的几种。中间一个方框表示其原始位置，左右方框表示两个换向位。其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相通，所以只用一个字母来表示中位的型式。, 因P口封闭，泵不能卸荷 ，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。,可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处于中位时, 仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工作。,缸的两
13、腔被封闭,活塞在任一位置均可停住, 且能承受一定的正向负载和反向负载。,1）O型机能 阀芯处于中位时, P,A,B,T 四个油口均被封闭，其特点是：,虽然阀芯已处于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不能承受负载。不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言 泵可卸荷。不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不能正常工作了。,H 型机能的特点如下：,3）M型机能阀芯处于中位时, A 、B 油口被封闭，P、T 油口互通。M型机能是取O型机能的上半部，H型机能的下半部组成的，故兼有二者的
14、特点。M型机能如下：活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载。缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲。泵能卸荷。不宜用于多个换向阀并联的系统。,此种机能目的是构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速。,O型机能,H型,M型,P型,Y型机能封闭，、互通。 型机能、互通，封闭。 型机能、之间只有很小的缝隙连通。 型机能、封闭，、互通。 型机能、相通，、封闭。 型机能、封闭，、互通。 型机能、封闭，、互通。,除上述四种常用的机能外，根据油口通断情况不同尚可组合成多种机能，不过这些机能多用在特殊场合。这些机能是：,表4.2,（4）滑阀的中位机能,系统保压,系统卸荷,换向精度与
15、平稳性,启动平稳性,机构浮动及任意位置停止,1）工作可靠,2）压力损失,5）使用寿命,4）换向时间和复位时间,3）内泄量,（6） 操作方式,根据阀心移动 方式可分为：,（5） 换向阀的主要性能,操纵方式符号,图4.17 三位四通手动换向阀,手动换向阀主要有弹簧复位和钢珠定位两种型式。图4.17(a)所示为钢球定位式三位四通手动换向阀。图4.17(b)则为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀。,4.3.2 换向阀的操纵方式,4.3.2.1 手动换向阀,图4.17 三位四通手动换向阀中位,手柄,图4.17 三位四通手动换向阀左位,手柄,图4.17 三位四通手动换向阀右位,手柄,图4.17(c)所示为旋
16、转移动式手动换向阀，旋转手柄可通过螺杆推动阀芯改变工作位置。这种结构具有体积小、调节方便等优点。由于这种阀的手柄带有锁，不打开锁不能调节，因此使用安全。,此类控制方式的“信号源”是缸的运动件。例如将挡块固定在运动的活塞杆上，当挡块触压阀推杆2的滚滚轮1时 ，推杆2即推动阀芯3换向。挡块和推杆2端部的滚轮脱离接触后，阀芯即可靠弹簧复位。此种阀的控制方式因和缸的行程有关，也有管此类阀叫“行程阀”。,1滚轮 2推杆 3阀芯,图5.18 机动换向阀,4.3.2.2 机动换向阀,电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。,（1）直流电磁铁和交流电磁铁,4.3.2.3 电磁换向阀,阀用电磁铁根
17、据所用电源的不同，有以下三种：交流电磁铁。寿命较短。直流电磁铁。需要专用直流电源，使用寿命较长。 本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。,（2）干式、油浸式、湿式电磁铁,不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式的。湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。,图4.19 三位四通电磁换向阀,（3） 电磁换向阀的工作原理,图4.20所示为交流式二位三通电磁换向阀。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧7推向左端，P 和A接通；当电磁铁通电时，铁芯通过推杆3将阀芯2推向右端，使P和B接通。,（4）电磁换向阀的典型结构,图4.20交流式二位三通电磁换向阀,图4.21为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁
18、铁都不通电时，阀芯2在两边对中弹簧4的作用下处于中位，P、T、A、B口互不相通；当右边电磁铁通电时，推杆6将阀芯2推向左端，P 与A通，B与T通；当左边电磁铁通电时，P与B通，A与T通。,图4.21 直流湿式三位四通电磁换向阀,4.3.2.4 液动换向阀,液动换向阀是利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。对三位阀而言，按阀芯的对中形式，分为弹簧对中型和液压对中型两种。,阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当对液动滑阀换向平稳性要求较高时，还应在滑阀两端K1、K2控制油路中加装阻尼调节器。调节阻尼调节器节流口大小即可调整阀芯的动作时间。,图4.22 弹簧对中型三位四通液动换向阀,p1,p2,电磁
19、换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。,4.3.2.5 电液动换向阀,图4.23内部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀,电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。,电液换向阀用在大流量的液压系统中。,图4.23 内部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀,电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种型式。若按控制压力油及其回油方式进行分类则有：外部控制、外部回油；外部控制、内部回油；内部控制、外部回油；内部控制、内部回油等四种类型。,4.4 方向阀在换向与锁紧回路中的应用,对于换向要求高的主机（如各类磨床），若用手动换向阀就不能实现自动往复运动，一般采用特
20、殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”，又可消除换向冲击。这种换向回路，按换向要求不同可分为时间控制制动式和行程控制制动式两种。,4.4.1.1 简单换向回路,4.4.1.2 复杂换向回路,简单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。,4.4.1 换向回路,图4.25 时间控制制动式换向回路,（1）时间控制制动式换向回路,图4.25 时间控制制动式换向回路,其制动时间可通过节流阀J1和J2的开口量得到调节；此外，换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。其主要缺点是换向精度不高。,换
21、向精度较高，冲出量较小；但制动时间的长短不可调。,锁紧回路可使活塞在任一位置停止，可防其窜动。锁紧的简单的方法是利用三位换向阀的 M、 O型中位机能封闭液压缸两腔。但由于换向阀有泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧要求不高的回路中。最常用的方法是采用双液控单向阀，由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。,二、换向阀,2、转阀,结构及工作原理,小 结,单向阀和换向阀是液压系统中控制液流方向的元件。单向阀分成两类：即普通单向阀（简称单向阀）和液控单向阀。单向阀只允许液流向一个方向通过；液控单向阀具有普通单向阀的功能，并且只要在控制口通以一定压力的控制油液，油流
22、反向也能通过。单向阀和液控单向阀用于回路需要单向导通的场合，也用于各种锁紧回路。换向阀既可用来使执行 元件换向，也可用来切换油路。换向阀的各种结构形式中，滑阀式用得较多。而各种操纵形式的换向阀中，则以电磁和电液换向阀用得较多，因为它易于实现自动化。换向阀的图形符号明确地表示了阀的作用原理、工作位置数、通路数、通断状态以及操纵方式等，应予以足够的重视，并能熟练掌握。,压力控制阀简称压力阀。压力阀包括：（1）用来控制液压系统压力的阀类。（2）利用压力变化作为信号来控制其它元件动作的阀类。按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 共同特点：作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡的原
23、理进行工作的。,4.5 溢流阀,溢流阀的主要用途有以下两点： 1）调压和稳压。如用在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。 2）限压。如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。,溢流阀的特征是：阀与负载相并联，溢流口接回油箱，采用进口压力负反馈.根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。,性能要求,定压精度高（Q-P） 灵敏度要高 工作平稳无噪声 当阀关闭时密封要好，泄漏小。,一、溢流阀,1直动式溢流阀（1）结构,（2）工作原理,（3）工作场合适合于压力、流量不大的场合,（4）职能符号,图4.7
24、,滑阀式溢流口，端面测压,4.5.1 直动型溢流阀,直动型溢流阀因阀口和测压面结构型式不同，形成了三种基本结构。无论何种结构，均是由调压弹簧和调压手柄、溢流阀口、测压面等三个部分构成。,锥阀式溢流口 ，端面测压,锥阀式溢流口，锥面测压,直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。,图6.7,锥阀式直动型溢流阀,直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但因压力直接与调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作。,调压手柄,直动型溢流阀 与符号的对应关系,溢流阀的符号,直动型溢流阀 与符号的对应关系,溢流阀的符号,4.5.2 先导型溢流阀,先导型溢流阀的主要特点：由主阀芯负责控制
25、系统的压力，先导级负责向主阀提供指令力，作用在主阀芯上的主油路液压力与先导级所输出的“指令压力”相平衡。,（1）三节同芯先导型溢流阀,进油口P1,主阀口,调压手柄,图6.9 YF型先导式溢流阀,远程调压原理,输出25MPa,3.溢流阀的应用,（1）调压,（2）远程调压,图5.23 溢流阀远程调压,3.溢流阀的应用,（1）调压,（3）安全保护,（4）造成背压,（5）系统卸荷和多级调压,图5.25 先导式 溢流阀用于卸荷,图5.25 溢流阀双级调压,4.2.4 溢流阀静态特性,静态特性是指阀在稳态工况时的特性，,启闭特性, 先导式溢流阀的启闭特性优于直动式溢流阀。 也就是说， 先导式溢流阀的调压偏
26、差比直动式溢流阀的调压偏差小，调压精度更高。, 对同一个溢流阀.其开启特性总是优于闭合特性。这主要是由于在开启和闭合两种运动过程中，摩擦力的作用方向相反所致。,4.3 减压阀,减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。,减压阀也有直动型和先导型之分，直动型减压阀的工作原理如图4.26所示，但直动型减压阀较少单独使用。,减压阀的特征是：阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，采用出口压力负反馈，不工作时阀口常开。,直动式减压阀,2. 结构直动式,3 工作原理 启动及减压 稳压,1. 运用场合,2 先导式减压阀,直动型溢流阀 与符号的对应关系,减压阀符号,图4.16 先导式减压阀,先导式溢流阀和先导式减压阀比较：, 减压阀保持出口压力基本不变,而溢流阀保持进口压力基本不变; 不工作时,减压阀进出口互通,而溢流阀进出口不通; 减压阀导阀的泄漏量是经油管从阀体外引回油箱的,而溢流阀是在阀体内部经阀的出油口泄回油箱的.,
