mAAA第5章 液压控制阀.ppt

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1、mAAA第5章 液压控制阀 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望5.1 液压阀概述 液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。液压阀工作时，所有阀的阀口大小、阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式(qKATpm)，只是各种阀控制的参数各不相同而已。5.1.1 液压阀的基本结构及工作原理液压阀的

2、基本结构及工作原理(1)根据在液压系统中的功用可分为：方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀；(3)根据阀芯的结构形式分为：(2)根据液压阀的控制方式分为：(4)根据连接和安装形式不同分为：定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。滑阀(或转阀)类、锥阀类、球阀类。此外，还有喷嘴挡板阀类和射流管阀，管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。液压阀的分类方法很多，以至于同一种阀在不同的场合，因其着眼点不同而有不同的名称。下面介绍几种不同的分类方法。5.1.3 液压阀的性能参数 各种不同的液压阀有不同的性能参数，其共同的性能参数如下：1.公称通径公称通径 公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀

3、的额定流量。与阀进、出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。2.额定压力额定压力 额定压力是液压阀长期工作所允许的最高工作压力。对于压力控制阀，实际最高工作压力有时还与阀的调压范围有关；对于换向阀，实际最高工作压力还可能受其功率极限的限制。5.1.4 对液压阀的基本要求 (1)动作灵敏、使用可靠，工作时冲击和振动小、噪声小、使用寿命长；(2)流体通过液压阀时，压力损失小；阀口关闭时，密封性能好，内泄漏小，无外泄漏；(3)所控制的参量(压力或流量)稳定，受外部干扰时变化量小；(4)结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通

4、用性好。液压系统对液压阀的基本要求如下：5.2 方向控制阀 方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改变油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动或停止，改变其运动方向的阀类。如单向阀、换向阀、压力表开关等。(a)钢球式直通单向阀 (b)锥阀式直通单向阀(c)详细符号 (d)简化符号 图5.1 直通式单向阀1.普通单向阀(简称单向阀)1231-阀体 2-阀芯 3-弹簧 图图5.25.2为板式连接的直角式单为板式连接的直角式单向阀。在该阀中，液流从向阀。在该阀中，液流从P P1 1口流口流入，顶开阀芯后，直接经阀体的入，顶开阀芯后，直接经阀体的铸造流道从铸造流道从P P2 2口流出，压力损失口流

5、出，压力损失小，而且只要打开端部螺塞即可小，而且只要打开端部螺塞即可对内部进行维修，十分方便。对内部进行维修，十分方便。图5.2 直角式单向阀 单向阀常被安装在泵的出口，一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作；另一方面在泵不工作时防止系统的油液倒流回油箱。液控单向阀是可以用来实现逆向流动的单向阀。液控单向阀有不带卸荷阀芯的简式液控单向阀和带卸荷阀芯的卸载式液控单向阀两种结构形式，如图5.3所示。2.液控单向阀 图5.3(a)所示为简式液控单向阀的结构。图5.3(b)所示为带卸荷阀芯的卸载式液控单向阀。(a)简式液控单向阀 (b)卸载式液控单向阀 (d)简化符号图5.3 液控单向阀41-控制活

6、塞2-锥阀芯3-卸荷阀芯4-卸荷沟槽 液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要较长时间保压、锁紧等情况，也用于防止立式液压缸停止时自动下滑及速度换接等回路中。如图5.4所示采用两个液控单向阀(又称双向液压锁)的锁紧回路。图5.4 双向液压锁的锁紧回路 1、2液控单向阀 图5.5是采用液控单向阀的锁紧回路。在垂直设置的液压缸下腔管路上安装有一液控单向阀，可将液压缸(即负载)较长时间锁定在任意位置上，并可防止由于换向阀的内部泄漏引起带有负载的活塞杆落下。1、2液控单向阀图5.5 采用液控单向阀的锁紧回路 5.2.2 换向阀 换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通

7、断关系，实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀类。换向阀的分类如下：按照换向阀的结构形式，可分为滑阀式、转阀式、球阀式和锥阀式。按照换向阀的操纵方式，可分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动和气动。按照换向阀的工作位置和控制的通道数，分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。按照换向阀的阀芯在阀体中的定位方式，又可分为钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。滑阀式换向阀是液压系统中用量最大，品种、名称最复杂的一类阀。它主要由阀体、阀芯以及操纵和定位机构组成。1.滑阀式换向阀1)滑阀式换向阀的结构主体及工作原理 阀体和滑阀阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。阀体内孔有多个沉割槽，每个槽通过相应的

8、孔道与外部相通。阀体上与外部连接的主油口，称为“通”，具有二个、三个、四个或五个主油口的换向阀称为“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”或“五通阀”。滑阀阀芯相对于阀体有二个、三个等不同的稳定工作位置，该稳定工作位置称为“位”。“通”和“位”是换向阀的重要概念，不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。几种不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号见表5-1。表5-1 滑阀式换向阀主体部分的结构形式名 称 结构原理图 图形符号 使用场合 二位二通阀 控制油路的接通与切断(相当于一个开关)二位三通阀 控制液流方向(从一个方向变换成另一个方向)名 称 结构原理图 图形符号 使用场

9、合 二位四通阀 控制执行元件换向 不能使执行元件在任一位置处停止运动 执行元件正反向运动时回油方式相同 三位四通阀 能使执行元件在任一位置处停止运动 二位五通阀 不能使执行元件在任一位置处停止运动 执行元件正反向运动时可以得到不同的回油方式 三位五通阀 能使执行元件在任一位置处停止运动 三位四通和三位五通换向阀，滑阀在中位时各油口的连通方式称为滑阀机能(也称中位机能)。不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。表5-2中列出了三位阀常用的10种滑阀机能，而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形式。不同的滑阀机能是在阀体尺寸不变的情况下，通过改变阀芯的台肩结构、

10、轴向尺寸以及阀芯上径向通孔的个数得到的。2)滑阀机能表5-2 三位换向阀的滑阀机能滑阀机能 中位时的滑阀状态 中位符号 中位时的性能特点 三位四通 三位五通 O 各油口全部关闭，系统保持压力，执行元件各油口封闭 H 各油口P、T、A、B全部连通，泵卸荷，执行元件两腔与回油连通 Y A、B、T口连通，P口保持压力，执行元件两腔与回油连通滑阀机能 中位时的滑阀状态 中位符号 中位时的性能特点 三位四通 三位五通 J P口保持压力，缸A口封闭，B口与回油口T连通 C 执行元件A口通压力油，B口与回油口T不通 PP口与A、B口都连通，回油口T封闭K P、A、T口连通，泵卸荷，执行元件B口封闭 滑阀机能

11、 中位时的滑阀状态 中位符号 中位时的性能特点 三位四通 三位五通 X P、T、A、B口半开启接通，P口保持一定压力 M P、T口连通，泵卸荷，执行元件A、B两油口都封闭 U A、B口接通，P、T口封闭，缸两腔连通，P口保持压力 三位换向阀除了在中间位置时有各种滑阀机能外，有时也把阀芯在其一端位置时的油口连通状况设计成特殊机能，这时用第一个字母、第二个字母和第三个字母分别表示中位、右位和左位的滑阀机能，如图5.13所示。(a)MP型 图5.13 滑阀的特殊机能(b)NDO型 另外，当换向阀从一个工作位置过渡到另一个工作位置，对各油口间通断关系也有要求时，还规定和设计了过渡机能。这种过渡机能被画

12、在各工作位置通路符号之间，并用虚线与之隔开。如图5.14(a)所示为二位四通滑阀的H形过渡机能，在换向时，P、A、B、T四个油口呈连通状态，这样可避免在换向过程中由于P口突然完全封闭而引起系统的压力冲击。如图5.14(b)所示为O形三位四通换向阀的一种过渡机能。(a)一种二位四通换向阀的H形过渡机能 图5.14 滑阀式换向阀的过渡机能(b)一种O形三位四通换向阀的过渡机能 从理论上讲，滑阀式换向阀的阀芯只要克服与阀体的摩擦力以及复位弹簧的弹力就可移动。然而实际上，由于阀芯几何形状的偏差以及阀芯与阀体的不同心，在中、高压控制油路中，当阀芯停止一段时间后或换向时，阀芯在操纵力作用下不移动，或操纵力

13、解除后，复位弹簧不能使阀芯复位，这种现象称为液压卡紧现象。如图5.15所示为阀芯所受径向力不平衡的几种情况：3)液压滑阀的卡紧现象(a)(b)(c)图5.15 阀芯径向受力分析 径向力不平衡问题是一个普遍存在的现象，只能设法减小，而不可能完全消除。如图5.16所示，为了减小径向不平衡力，可在阀芯上开环形均压槽。图5.16 滑阀阀芯环形槽的结构 二位四通滑阀式换向阀的工作原理如图5.6所示。它是靠阀芯在阀体内轴向运动，从而使相应的油路接通或断开。图5.6 换向阀工作原理(1)手动换向阀。手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而实现换向的阀类。阀芯定位靠钢球、弹簧，使其保持确

14、定的位置。图5.7(b)所示为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀的结构及图形符号。4)滑阀式换向阀的操纵方式(a)钢球定位式的结构及符号 图5.7 三位四通手动换向阀1手柄 2阀体 3阀芯 4弹簧 5钢球(b)弹簧自动复位式的结构及符号 机动式换向阀是依靠安装在运动部件上的液压行程挡块或凸轮推动阀芯从而实现换向的阀类，常用来控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。图5.8(a)、(b)是二位二通机动换向阀的结构图和图形符号。图5.8 二位二通机动换向阀1滚轮 2阀芯 3阀体 4弹簧(2)机动换向阀 电动换向阀又称为电磁换向阀，它是利用电磁铁通电吸合后产生的推力推动阀芯动作来改变阀的工作位置。电

15、磁换向阀的电磁铁按所使用电源不同可分为交流型和直流型；按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”电磁铁。(3)电动换向阀 图5.9所示为交流式二位三通电磁换向阀，阀的左部也可安装直流型或交流型电磁铁。图5.9 交流干式二位三通电磁换向阀1阀体 2阀芯 3，7弹簧 4，8弹簧座 5推杆 6O形圈 9后盖 图5.10所式为直流湿式三位四通电磁换向阀。(a)图5.10 直流湿式三位四通电磁换向阀1电磁铁 2推杆 3阀芯 4弹簧 5挡圈(b)液动换向阀是利用控制油路的压力在阀芯端部所产生的液压作用力来推动阀芯移动，从而改变阀芯位置的换向阀。(4)液动换向阀(a)换向时间不可调式液动换向阀 图5.

16、11 三位四通液动换向阀1单向阀钢球 2节流阀阀芯（b）电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中，液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路的方向，推动液动换向阀阀芯移动，称为先导阀。电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种形式。图5.12所示为弹簧对中电液换向阀的结构原理和图形符号。(5)电液动换向阀图5.12 三位四通电液换向阀的结构原理1-液动阀阀芯2，8-单向阀3，7-节流阀4，6-电磁铁5-电磁阀阀芯2.转阀式换向阀 转阀式换向转阀是通过操纵机构使阀芯在阀体内做相对转动从而改变各油口通断状态的阀类。图5.17 三位四通转阀式换向阀l阀体 2阀芯

17、3手柄 4钢球和弹簧 5限位销 6、7拨叉ed 球式换向阀也称电磁球阀，是一种以电磁铁的推力为动力，推动钢球运动来实现油路通断和切换的阀类。3.球式换向阀如图5.18所示为常开型二位三通电磁球式换向阀的结构图。1)电磁球式换向阀(a)结构(b)符号 图5.18 常开型二位三通电磁球式换向阀1支点 2操纵杆 3杠杆 4左阀座 5球阀 6右阀座 7弹簧 8电磁铁 如图5.19所示为常闭式二位三通电磁球式换向阀的结构图。与常开式不同的是：它有两个球阀，电磁铁不通电时，P口封闭，A与T通。图5.19 常闭式二位三通电磁球阀 液控球式换向阀是由两种基本单元为基础，通过插装而集成的一种换向阀。如图5.20

18、所示的“常开式二位二通液控球阀单元”和如图5.21所示的“常闭式二位二通液控球阀单元”是液控球式换向阀的基本单元。它们是利用控制油路中压力pk的变化来改变球阀芯的位置，从而实现对油路通断关系的控制。2)液控球式换向阀(a)结构(b)示意图 图5.20 常开型二位二通液控球阀单元 1球阀芯 2导向套 图5.21 常闭式二位二通液控球阀单元 1、2一球阀芯 如图5.22所列为应用四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图。图5.22 四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图功 能 符 号 结 构 二位二通 二位二通 四位三通 表5-3 由二位二通液控球阀单元组成的各种换向阀。功 能 符 号 结

19、构 二位三通 二位三通 四位四通 二位四通 作业：1.常用的滑阀式换向阀有哪些，简述其特点。2.简述某一种方向控制阀的工作原理。5.3 压力控制阀 压力控制阀是用来调节和控制液压系统中油液压力的阀类。按其功能和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等，它们的共同特点是利用作用于阀芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理进行工作的。5.3 压力控制阀 5.3.1 溢流阀溢流阀 溢流阀是通过其阀口的溢流，使被控系统或回路的压力维持恒定，从而实现稳压、调压或限压作用。溢流阀按其结构和工作原理分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。5.3 压力控制阀 5.3.1 溢流阀溢流阀1.溢流阀的结构和工作原理 1)

20、直动式溢流阀(a)结构(b)符号 图5.23 直动型溢流阀及图形符号1调节杆；2调节螺母3调压弹簧4锁紧螺母5上盖；6阀体；7阀芯；8螺塞Av阀芯的有效作用面积xo调压弹簧预备压缩量xv溢流阀阀口开口量Ks调压弹簧刚度2)先导式溢流阀(b)图形符号 1-先导阀芯 2-先导阀座3-先导阀体4-主阀体5-主阀芯6-主阀弹簧先导式溢流阀是利用主阀芯上下两端的压力差所形成的作用力和弹簧力相平衡的原理进行压力控制的。先导式溢流阀工作时振动小，噪声低，压力稳定，但其灵敏度不如直动式溢流阀。先导式溢流阀适用于中、高压系统。图5.25 二节同心式溢流阀1主阀芯；2，3，4阻尼孔；5导阀阀座；6导阀阀体；7导阀

21、阀芯；8调压弹簧；9主阀弹簧；10阀体；11阀套 例图5.26 先导型溢流阀原理图1主阀芯；2，3，4阻尼孔；5导阀阀座；6导阀阀体；7导阀阀芯；8调压弹簧；9主阀弹簧；10阀体；11阀套 图5.27 先导式溢流阀工作原理图5阻尼孔 6主阀阀芯 8主阀弹簧 9调压弹簧2.溢流阀的主要性能1)静态性能(1)压力流量特性。图5.28 溢流阀的压力流量特性 压力流量特性(pq特性)又称溢流特性，表示溢流阀在某一调定压力下工作时，溢流量的变化与阀进口实际压力的关系。(2)启闭特性。图5.29 溢流阀的启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下，从闭合到完全开启，再从全开到闭合的过程中，被控压力与通过溢流

22、阀的溢流量之间的关系。启闭特性可分为开启特性和闭合特性，一般用溢流阀稳定工作时的压力流量特性来描述，如图5.29所示。2)动态性能 图5.30 溢流阀升压与卸荷的动态特性曲线1一电压信号 2一压力响应曲线(1)压力超调量p：(4)卸荷时间t3：(3)升压过渡过程时间t2：(2)升压时间t1：溢流阀的动态性能通常是指溢流阀由一个稳定工作状态过渡到另一个稳定工作状态时，溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程性能。3.溢流阀的应用1)调压溢流2)安全保护3)使泵卸荷4)远程调压5)形成背压(a)溢流恒压(b)安全保护(c)液压泵卸荷(d)远程调压(e)形成背压 图5.31 溢流阀的功用3.溢流阀的应

23、用作业：简述先导式溢流阀的工作原理。画出图形符号。5.3.2 减压阀减压阀 在液压系统中，有时需要某一支油路获得比系统压力低而且压力恒定的压力油，此时可采用减压控制。减压阀是利用油液流过缝隙时产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀按照调节要求不同，减压阀有三种：用于保持出口压力为定值的定值减压阀用于保持进、出口压力差不变的定差减压阀用于保持进、出口压力成比例的定比减压阀5.3.2 减压阀减压阀1.定值减压阀1)结构和工作原理 1-调压手轮2-密封圈 3-弹簧 4-先导阀5-阀座6-主阀芯 7-主阀体8-下阀盖先导式减压阀 在液压系统中，一个油泵供应多个支路工作时，利用减压阀可以组成

24、不同压力级别的液压回路。如夹紧回路、控制回路和润滑回路等。如图7.5所示为减压阀应用在夹紧回路时的减压回路。此外，减压阀还可用于稳定系统压力，减少压力波动带来的影响，改善系统控制性能等。2)减压阀的应用 减压回路1-溢流阀2-减压阀3-单向阀4-二位四通电磁换向阀3)先导式减压阀与先导式溢流阀的主要差别(1)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。(2)减压阀一般串联于系统，溢流阀一般并联于系统。(3)减压阀的泄漏油液单独接油箱，为外泄，而溢流阀的泄漏油液与主阀的出口相通，为内泄。图5.35 定差减压阀结构及符号2.定差减压阀阀芯受力平衡方程式为2.定差减压阀由上式可求出定差

25、减压阀进、出口压差p为 因此，只要尽量减小弹簧刚度K，并使 xx0，就可使压力差p近似保持为常值。定差减压阀主要用来和其他阀一起构成组合阀，如定差减压阀和节流阀串联组成调速阀。(a)结构(b)符号 图5.36 定比减压阀结构及符号3.定比减压阀 如图5.36所示，在稳定状态时，忽略阀芯所受到的稳态液动力、阀芯自重和摩擦力可得到阀芯力平衡方程式为 3.定比减压阀由于弹簧的刚度较小，弹簧力可忽略不计，则上式可写成5.3.4 压力继电器 压力继电器是利用液体的压力信号来启闭电气触点的液压电气转换元件。它在油液压力达到其设定压力时，能自动接通或断开电路，使电磁铁、继电器、电动机等电气元件通电运转或断电

26、停止工作，以实现电气元件动作，实现泵的加载或卸荷、执行元件的顺序动作或系统的安全保护及连锁控制等功能。任何压力继电器都是由压力-位移转换装置和微动开关两部分组成的。按照压力-位移转换装置的结构划分，有柱塞式、弹簧管式、膜片式和波纹管式。图5.41 柱塞式压力继电器(a)结构图(b)符号 1柱塞 2顶杆 3调节螺钉 4微动开关1.结构和工作原理1.结构和工作原理图5.40 膜片式压力继电器1-膜片2-柱塞 3，7-弹簧4-调节螺钉5，6-钢球8-调压螺钉 9-杠杆，10-铰轴11-微动开关 压力继电器在液压系统中可用于系统的顺序控制、安全控制及卸荷控制等。如下图所示，利用压力继电器控制电磁换向阀

27、换向的顺序，从而实现二个液压缸的顺序动作。2.压力继电器的应用 用压力继电器控制的顺序动作回路作业：简述定值减压阀的工作原理。画出职能符号。5.3.3 顺序阀 顺序阀是利用油液压力作为控制信号实现油路的通断，以控制执行元件顺序动作的压力阀。按控制压力来源的不同，顺序阀可分为内控式和外控(液控)式。内控式是直接利用阀进口处的油压力来控制阀口的启闭；外控式是利用外来的控制油压控制阀口的启闭。按结构的不同，顺序阀也有直动式和先导式之分。1.结构和工作原理1)直动式顺序阀(a)结构图(b)内控外泄式顺序阀图形符号(c)外控外泄式顺序阀图形符号 图5.37 直动式顺序阀1调节螺钉；2调压弹簧；3端盖；4

28、阀体；5阀芯；6控制活塞；7底盖2)先导式顺序阀(a)外控式(b)内控式(c)一般图形符号(d)先导式顺序阀图形符号 图5.38 先导式顺序阀图5.39 DZ型先导式顺序阀1主阀体 2阻尼孔 3主阀芯 4先导级测压孔5先导阀体 6先导阀芯 7调压弹簧 a单向阀顺序阀的结构及工作原理与溢流阀相似。它们的主要差别是：(1)顺序阀的出油口与负载油路相连接，而溢流阀的出油口直接接回油箱。(2)顺序阀的泄油口单独接回油箱，而溢流阀的泄油则通过阀体内部孔道与阀的出口相通流回油箱。(3)顺序阀的进口压力由液压系统工况来决定，当进口压力低于调压弹簧的调定压力时，阀口关闭；当进口压力超过弹簧的调定压力时，阀口开

29、启，接通油路，出口压力油对下游负载做功。溢流阀的进口最高压力由调压弹簧来限定，且由于液流溢回油箱，所以损失了液体的全部能量。直动式顺序阀由于启闭特性不如先导式顺序阀好，所以直动式顺序阀多应用于低压系统，先导型顺序阀多应用于中、高压系统。它们的作用是：(1)用以实现多缸的顺序动作，如图7.40所示。(2)作背压阀用，如图7.11所示。(3)作平衡阀用。在平衡回路中连接一单向顺序阀，以保持垂直设置的液压缸不会因自重而下落，如图7.12所示。(4)作卸荷阀用。将外控顺序阀的出口通油箱，使液压泵在工作需要时可以卸荷，如图7.29所示。2.顺序阀的应用 用压力控制的顺序动作回路 用顺序阀的平衡回路 用液

30、控顺序阀的卸荷回路1，2-泵3，5-阀表5-3 顺序阀的图形符号 控制与泄油方式 内控外泄 外控外泄 内控内泄 外控内泄 名称 顺序阀 外控顺序阀 背压阀 卸荷阀 图形符号 控制与泄油方式 内控外泄加单向阀 外控外泄加单向阀 内控内泄加单向阀 外控内泄加单向阀 名称 内控单向顺序阀 外控单向顺序阀 内控平衡阀 外控平衡阀 图形符号 作业：简述先导式顺序阀的工作原理。画出职能符号。5.4 流量控制阀1.结构与工作原理图5.42 轴向三角槽式节流阀1顶盖；2推杆；3导套；4阀体；5阀芯；6弹簧；7底盖5.4.1 节流阀通过节流口的流量q及其前后压差p的关系可表示为2.流量特性图5.43 螺旋曲线开

31、口式节流阀1阀芯 2手轮 3阀套 4阀体图5.44 常见的节流口形式 为了进一步分析压差变化对流量的影响，人们引入了节流刚度的概念。节流刚度反映了节流阀在负载压力变动时保持流量稳定的能力，其大小等于节流阀前后压差p的变化量与流量q的变化量的比值，即 3.节流阀的刚度图5.45 不同开口时节流阀的流量特性曲线代入上式4.节流口堵塞及最小稳定流量 节流口在小开口下工作时，特别是进出口压差较大时，虽然不改变油温和阀的压差，但流量也会出现时大时小的脉动现象。开口越小，脉动现象越严重，甚至在阀口没有关闭时就完全断流。这种现象称为节流口堵塞。将式 节流阀常与定量泵、溢流阀一起组成节流调速回路。由于节流阀的

32、流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化较小、速度稳定性要求不高的场合。此外，利用节流阀能够产生较大压力损失的特点，可用作液压加载器。对于执行元件负载变化大、对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而保证流量稳定。5.节流阀的应用5.4.2 调速阀1.结构和工作原理图5.46 调速阀的工作原理图及图形符号 当调速阀稳定工作时，减压阀阀芯的受力平衡方程式为 如果不考虑G和Ff的影响，则 调速阀的应用与前述节流阀相似之处是：可与定量泵、溢流阀配合，组成节流调速回路；与变量泵配合，组成容积节流调速回路

33、等。与节流阀不同的是，调速阀应用于有较高速度稳定性要求的液压系统中。2.调速阀的静态特性及应用图5.47 调速阀与节流阀的流量特性3.温度补偿调速阀图5.48 温度补偿调速阀原理图 调速阀对温度和堵塞也是敏感的。为了补偿温度对流量稳定性的影响，可以采用带温度补偿装置的调速阀。这种阀也是由减压阀和节流阀两部分组成，且工作原理与调速阀相同。如图5.48所示为温度补偿调速阀的节流阀部分。5.4.3 溢流节流阀溢流阀阀芯受力平衡方程为 图5.49 溢流节流阀如果不考虑G和Ff的影响，可得5.4.4 分流集流阀图5.50 分流集流阀图形符号(a)分流阀(b)集流阀(c)分流集流阀 分流集流阀是分流阀、集

34、流阀和分流集流阀的总称。分流阀的作用是使液压系统中由同一个能源向两个执行元件供应相同流量的油液(即等量分流)或按一定比例向两个执行元件供应油液(即比例分流)，实现两个执行元件的速度同步或成定比关系。1.分流阀图5.51 分流阀的结构原理图1、2固定节流孔 3、4可变节流口 5阀体 6阀芯 7对中弹簧 、出油口2.分流集流阀图5.52 分流集流阀的结构及工作原理图1阀芯；2阀套；3弹簧；4固定节流孔；5弹簧5.5 其他控制阀1.逻辑阀的基本结构图5.53 逻辑阀的基本组成1先导阀 2控制盖板 3逻辑阀单元 4插装阀体 逻辑阀是将其基本组件插入特定的阀体内，配以盖板、先导阀等组成的一种多功能复合阀

35、。因基本组件只有两个主油口，阀的开启闭合完全像一个受操纵的逻辑元件那样工作，故称作逻辑阀。图5.53所示为逻辑阀的基本组成，通常由先导阀1、控制盖板2、逻辑阀单元3和插装阀体4四部分组成。5.5.1 逻辑阀，根据用途不同，可以有(a)基本形式(b)阀芯内设节流小孔(c)阀芯尾部带节流窗口(d)阀芯内有通孔(e)阀芯内带反馈弹簧和节流窗口 图5.55 A1的锥阀形式显然，阀芯结构除了基本形式外，还有如图5.55所示的多种结构形式。两种情况。和 如果忽略锥阀的重量和阻力的影响，作用在阀芯上的力平衡关系为3.逻辑阀的应用1)逻辑换向阀图5.56 二位四通逻辑换向阀1、2、3、4逻辑阀单元2)逻辑压力

36、阀(a)溢流阀、顺序阀(b)卸荷阀(c)减压阀 图5.57 逻辑压力阀3)逻辑流量阀(a)结构(b)符号 图5.58 逻辑节流阀1调节螺杆 2阀套 3锥阀芯图5.59 逻辑调速阀原理1节流阀 2定差减压阀 图5.59所示为逻辑调速阀原理图，定差减压阀阀芯两端分别与节流阀进出口相通，从而保证节流阀进出口压差不随负载变化，成为调速阀。该阀一般装在进油路上使用。5.5.2 电液比例控制阀 一个典型的电液比例元件或系统的控制信号流如图5.60所示。电液比例元器件的控制功能的实现过程为：输入一个给定参考电压信号，通过比例放大器进行整形、处理，转换成与输入电压成正比的工作电流。此电流输入比例电磁铁，使电磁

37、铁输出一个与输入电流成比例的力或位移，这个力或位移又作为液压阀的输入变量，使后者输出成比例的压力或流量，对液压执行器的速度、作用力进行无级调节和控制。图5.60 控制信号流1.比例电磁铁图5.61 耐高压单向移动式比例电磁铁一吸合区；一工作行程区；一空行程区(b)吸力特性图(a)结构图 1推杆；2端盖(下轭铁)；3外壳；4隔磁环；5工作气隙；6线圈；7支承环；8衔铁；9非工作气隙；10放气螺钉；11导套；12调零螺钉 2.比例压力阀1)直动型比例压力阀(a)结构(b)符号 图5.62 直动锥阀式比例压力阀的结构原理1比例电磁铁 2推杆 3传力弹簧 4锥阀芯电磁力 弹簧压缩力 由于，所以 2)先

38、导锥阀式比例溢流阀图5.63 先导型电磁比例溢流阀阀(a)结构(b)职能符号 1导阀阀座 2先导锥阀 3轭铁 4衔铁5弹簧 6推杆 7线圈 8弹簧 9先导阀3.比例流量阀(a)结构(b)符号 图5.64 比例调速阀1比例电磁铁 2节流阀芯 3定差减压阀 4弹簧4.比例方向流量阀图5.65 比例方向节流阀1，9阻尼螺钉 2，7比例电磁铁 3，6反馈孔4双向比例减压阀 5流道 8主阀芯 10液动换向阀图5.66 进口压力补偿器1阀体 2梭阀 3节流孔 4控制阀芯 5推板 6控制弹簧 7端盖 如图5.66所示为一种双向的进口压力补偿器的结构图。这是一种叠加式的压力补偿器，用于直接叠加在底板和比例方向

39、节流阀之间。图5.67 比例方向调速阀5.5.3 电液数字阀1.增量式数字阀图5.68 直控式数字节流阀1阀套 2连杆 3零位移传感器 4步进电机5滚珠丝杠 6节流阀阀芯 7，8节流阀口 增量式数字阀由步进电机(作为电机械转换器)来驱动液压阀芯工作。步进电机直接用数字量控制，它每得到一个脉冲信号，便沿着控制信号给定的方向转动一个固定的步距角。图5.69 增量式数字阀控制系统原理框图2.脉宽调制式数字阀图5.70 二位二通电磁锥阀式快速开关型数字阀 1锥阀芯；2衔铁；3弹簧；4螺管电磁铁；5阻尼孔；6阀套 脉宽调制式数字阀也称为快速开关式数字阀。这种阀也可以直接用计算机控制。由于计算机是按二进制工作的，最普通的信号可量化为两个量级的信号，即“开”和“关”。控制这种阀的开与关以及开和关的时间长度(脉宽)，即可达到控制液流的方向、流量或压力的目的。由于这种阀的阀芯多为锥阀、球阀或喷嘴挡板阀，均可快速切换，而且只有开和关两个位置，故称为快速开关型数字阀，简称快速开关阀。图5.71 二位三通电液球式快速开关型数字阀 1力矩马达；2衔铁；3、8推杆；4、7先导级球阀；5、6功率级球阀 图5.72 快速开关式数字阀用于液压系统的原理框图