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1、液压传动基础知识第1页，共128页，编辑于2022年，星期一第五章第五章 液压控制阀液压控制阀 控制和调节系统中工作液体的控制和调节系统中工作液体的压力、流量和方向压力、流量和方向，以满足对执行机构提出，以满足对执行机构提出的压力、速度和换向要求，使执行机构实现预期动作。的压力、速度和换向要求，使执行机构实现预期动作。1、按控制阀、按控制阀机能机能分类：分类：v压力控制阀：压力控制阀：控制工作液体的压力，实现执行机构提出的力或力矩要求。控制工作液体的压力，实现执行机构提出的力或力矩要求。溢流阀，安全阀，减压阀，卸荷阀，顺序阀，平衡阀等溢流阀，安全阀，减压阀，卸荷阀，顺序阀，平衡阀等。v流量控制
2、阀：流量控制阀：控制和调节系统流量，改变执行机构的运动速度。控制和调节系统流量，改变执行机构的运动速度。节流阀，调速阀和分流阀等节流阀，调速阀和分流阀等。v方向控制阀：方向控制阀：控制和改变系统中工作液体的流动方向，实现执行机构运动方向的转换。控制和改变系统中工作液体的流动方向，实现执行机构运动方向的转换。方向控制阀分二通、三通、四通和多通阀等。方向控制阀分二通、三通、四通和多通阀等。第一节第一节 液压控制阀概述液压控制阀概述第2页，共128页，编辑于2022年，星期一根据根据结构形式结构形式分类分类滑阀滑阀 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封
3、长度滑阀运动存在一个死滑阀运动存在一个死区。区。锥阀锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为锥阀阀芯半锥角一般为12 20，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。球阀球阀 性能与锥阀相同。定值或开关控制阀性能与锥阀相同。定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。控制阀、插装阀、叠加阀。第3页，共128页，编辑于2022年，星期一根据根据控制方式控制方式不同分类不同分类比例控制阀比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和
4、带内反馈的电液比例阀。内反馈的电液比例阀。伺服控制阀伺服控制阀 被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。液伺服阀和电液伺服阀。数字控制阀数字控制阀 用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要阀类，可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。转换器。定值或开关控制阀定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀
5、、叠加阀。第4页，共128页，编辑于2022年，星期一根据根据安装连接形式安装连接形式不同分类不同分类管式连接管式连接 阀体进出口由螺纹阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。或法兰与油管连接。安装方便。板式连接板式连接 阀体进出口通过连阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。接板与油管连接。便于集成。插装式插装式 将阀芯、阀套组成的将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。现不同功能。结构紧凑。叠加式叠加式 是板式连接阀的一是板式连接阀的一种发展形式。种发展形式。第5页，共128页，编辑于2022年，星期一v公称通径公称通径 代表阀的通
6、流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。倍。v额定压力额定压力 阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。3、操纵
7、方式：操纵方式：手动、液压、电液、电磁和机械换向。手动、液压、电液、电磁和机械换向。2、液压控制阀的液压控制阀的性能参数性能参数第6页，共128页，编辑于2022年，星期一4、液压阀的阀口数量因阀而异，一般分、液压阀的阀口数量因阀而异，一般分5种，用字母表示种，用字母表示阀口功能阀口功能。压力油口压力油口(P)：进入压力油的油口。进入压力油的油口。减压阀、顺序阀的出油口也是压力油口。减压阀、顺序阀的出油口也是压力油口。回油口回油口(O或或T)：低压油口，阀内低压油由此流出，流向下一个元件或油箱。低压油口，阀内低压油由此流出，流向下一个元件或油箱。泄油口泄油口(L)：低压油口，阀体中漏到空腔中的
8、低压油经它回到油箱。低压油口，阀体中漏到空腔中的低压油经它回到油箱。工作油口：工作油口：指方向阀的指方向阀的 A、B油口，连接执行元件油口，连接执行元件 控制油口控制油口(K)：使控制阀动作的外接控制压力油由此进入。使控制阀动作的外接控制压力油由此进入。5、对液压阀对液压阀要求：要求：(1)动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小(2)油液流过时压力损失小油液流过时压力损失小(3)密封性能好密封性能好(4)结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好第7页，共128页，编辑于2022年，星期一v压力控制阀是用来
9、控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。包括溢流阀、减压压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。阀、顺序阀、压力继电器。v压力控制阀基本压力控制阀基本工作原理工作原理 通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。v调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件调压调压弹簧。弹簧。第二节第二节 压力控制阀压力控制阀第8页，共128页，编辑于2022年，星
10、期一一一、溢流阀、溢流阀(安全阀安全阀)作用：作用：通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力保持恒定，实现通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力保持恒定，实现稳压、调压或限压作用。稳压、调压或限压作用。定量泵调速系统中，溢流稳压，常开，调定压力较低定量泵调速系统中，溢流稳压，常开，调定压力较低;容积调速系统中，容积调速系统中，限定最高压力，常闭，安全保护。限定最高压力，常闭，安全保护。按结构形式分按结构形式分v直动型溢流阀直动型溢流阀v先导型溢流阀先导型溢流阀第9页，共128页，编辑于2022年，星期一1-阻尼孔阻尼孔2-阀体阀体3-阀心阀心4-阀盖阀盖5-调压螺钉调压螺钉6-弹簧座弹簧座7
11、-弹簧弹簧 直直动动型型溢溢流流阀阀v结构原理结构原理：直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、阀盖、调压螺钉等组成。：直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、阀盖、调压螺钉等组成。v阀体进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，阀体进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面，当液压力进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面，当液压力弹簧力时，阀芯弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢回油箱。此时阀芯受力平衡，阀口溢流满足压力流量方程。上移，阀口开启
12、，进口压力油经阀口溢回油箱。此时阀芯受力平衡，阀口溢流满足压力流量方程。v 调节弹簧调节弹簧7的预压力，调整溢流压力。改变弹簧刚度，改变调压范围的预压力，调整溢流压力。改变弹簧刚度，改变调压范围第10页，共128页，编辑于2022年，星期一先导型溢流阀先导型溢流阀 v结构组成结构组成 由先导阀和主阀组成。先由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。时起复位作用
13、。第11页，共128页，编辑于2022年，星期一 组成：组成：主阀和先导阀。主阀和先导阀。当阀当阀P口压力较低、先导阀心口压力较低、先导阀心4未开启时，作用在主阀心未开启时，作用在主阀心1上的液压力合力方向与弹簧上的液压力合力方向与弹簧3的的作用力相同，阀关闭。作用力相同，阀关闭。阀有两个阻尼孔阀有两个阻尼孔2和和8，1个在主阀心，个在主阀心，1个在先导阀座上个在先导阀座上 1-主阀心主阀心2，8-阻尼孔阻尼孔3-主阀弹簧主阀弹簧4-先导阀心先导阀心5-先导阀弹簧先导阀弹簧6-调压手轮调压手轮7-螺堵螺堵 第12页，共128页，编辑于2022年，星期一 P口压力增加，阻尼孔口压力增加，阻尼孔2
14、、流道、流道a、阻尼孔、阻尼孔8先导阀心前腔压力增加，克服先导阀弹簧预调力使先导阀开启，液流从先导阀心前腔压力增加，克服先导阀弹簧预调力使先导阀开启，液流从P口经阻尼孔口经阻尼孔2、流道、流道a、阻尼孔、阻尼孔8、开启的先导阀、开启的先导阀4和通道和通道b流到流到T口口流量在阻尼孔流量在阻尼孔2两端产生压差，压差作用在阀两端产生压差，压差作用在阀心上下面积上的合力正好与主阀弹簧力平衡，主阀心处于开启的临界状态心上下面积上的合力正好与主阀弹簧力平衡，主阀心处于开启的临界状态 P口压力再稍增加，流经阻尼孔的流量也稍微增大，阻尼孔口压力再稍增加，流经阻尼孔的流量也稍微增大，阻尼孔2两端压力差克服主阀
15、弹簧力使主阀打开。两端压力差克服主阀弹簧力使主阀打开。从从P口输入流量分成两部分：口输入流量分成两部分：1)少量流量经先导阀后流向出油口少量流量经先导阀后流向出油口T；2)大部分经主阀节流口流向大部分经主阀节流口流向T口。口。流经先导阀的流量极小流经先导阀的流量极小主阀心上腔的压力基本上和由先导阀弹簧预调力所确定的先导阀心前腔压力相等，主阀上阻尼主阀心上腔的压力基本上和由先导阀弹簧预调力所确定的先导阀心前腔压力相等，主阀上阻尼孔孔2两端用以打开主阀心的压差仅须克服主阀弹簧的作用力、主阀心重量及液动力。两端用以打开主阀心的压差仅须克服主阀弹簧的作用力、主阀心重量及液动力。认为：溢流阀进口处压力基
16、本上由先导阀弹簧预调力所确定。在溢流阀的主阀心升起且有溢流作用时，溢流阀进口处的压力可认为：溢流阀进口处压力基本上由先导阀弹簧预调力所确定。在溢流阀的主阀心升起且有溢流作用时，溢流阀进口处的压力可维持由先导阀弹簧所调定的定值。维持由先导阀弹簧所调定的定值。先导式溢流阀中流经先导阀的油液可内泄，也可外泄。先导式溢流阀中流经先导阀的油液可内泄，也可外泄。外泄时将先导阀回油单独引回油箱，将先导阀回油口与主阀回油口外泄时将先导阀回油单独引回油箱，将先导阀回油口与主阀回油口T的连接通道的连接通道b堵住。堵住。远程控制口远程控制口K通过二位二通阀接通油箱时，主阀心通过二位二通阀接通油箱时，主阀心1上腔压力
17、接近零，主阀心在很小的压力下可向上移动且阀口开得上腔压力接近零，主阀心在很小的压力下可向上移动且阀口开得最大最大泵输出的油液在很低的压力下通过阀口流回油箱，实现卸荷作用。泵输出的油液在很低的压力下通过阀口流回油箱，实现卸荷作用。如果将如果将K口接到另一个远程调压阀上，并使打开远程调压阀的压力小于打开溢流阀先导阀心口接到另一个远程调压阀上，并使打开远程调压阀的压力小于打开溢流阀先导阀心4的压力，的压力，则主阀心上腔的压力则主阀心上腔的压力(即溢流阀的溢流压力即溢流阀的溢流压力)就由远程调压阀来决定。远程调压阀可对系统的溢流压力实行远程调节。就由远程调压阀来决定。远程调压阀可对系统的溢流压力实行远
18、程调节。第13页，共128页，编辑于2022年，星期一1)作溢流阀用作溢流阀用(常开常开)保持系统压力基本稳定保持系统压力基本稳定。应用应用2)作安全阀用作安全阀用(常闭常闭)保证液压系统安全。保证液压系统安全。3)作背压阀用作背压阀用溢流阀溢流阀(一般为直动式一般为直动式)装在系统回油路上，装在系统回油路上，产生回油阻力，改善执行元件的运动平稳性产生回油阻力，改善执行元件的运动平稳性。第14页，共128页，编辑于2022年，星期一 4)作卸荷阀用作卸荷阀用 系统正常工作，两位两通阀断开，溢流阀溢流稳压；系统正常工作，两位两通阀断开，溢流阀溢流稳压；液压缸停止工作，两位两通阀接通远程控制油口和
19、油箱，在近于零压下溢流，液压缸停止工作，两位两通阀接通远程控制油口和油箱，在近于零压下溢流，液压泵卸液压泵卸荷空运转荷空运转第15页，共128页，编辑于2022年，星期一二、顺序阀二、顺序阀利用液体压力来自动控制液体传动系统中各执行元件动作先后顺序的液压元件。利用液体压力来自动控制液体传动系统中各执行元件动作先后顺序的液压元件。按按控制油来源不同控制油来源不同分内控和外控，按分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。分内泄和外泄。通过改变上盖或底盖的装配位置得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型。通过改变上盖或底盖的装配位置得到内控外泄、内控
20、内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型。第16页，共128页，编辑于2022年，星期一 顺序阀与溢流阀顺序阀与溢流阀不同之处：不同之处：出口处不接油箱，通向二次油路，泄油口必须单独接回油箱。出口处不接油箱，通向二次油路，泄油口必须单独接回油箱。如果将下盖转过如果将下盖转过90o，并打开螺堵，并打开螺堵K，内控式顺序阀变为外控式顺序阀。，内控式顺序阀变为外控式顺序阀。内控式顺序阀在进油路压力内控式顺序阀在进油路压力p1达到阀的设定压力之前，阀口一直关闭；达到设定压力后达到阀的设定压力之前，阀口一直关闭；达到设定压力后阀口才开启，使压力油进入二次油路，驱动另一个执行元件。阀口才开启，使压力油进入二次
21、油路，驱动另一个执行元件。直直动动式式顺顺序序阀阀工工作作原原理理第17页，共128页，编辑于2022年，星期一顺序阀应用顺序阀应用(1)控制多个执行元件顺序动作控制多个执行元件顺序动作v内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。v进口压力先达到阀的调定压力，出口压力取决于负载。进口压力先达到阀的调定压力，出口压力取决于负载。v当负载压力高于阀调定压力时，进口压力当负载压力高于阀调定压力时，进口压力=出口压力，出口压力，阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力=调定压调定压力，阀开口一定。力，阀开口一定。v(
22、2)内控内泄顺序阀内控内泄顺序阀的职能符号和工作原理与的职能符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。稳。v图示阀图示阀3作背压阀作背压阀。第18页，共128页，编辑于2022年，星期一v(3)外控内泄顺序阀外控内泄顺序阀等同于二位二通阀，可等同于二位二通阀，可作卸载阀，如双泵供油回路阀作卸载阀，如双泵供油回路阀3是泵是泵1的的卸载卸载阀阀。v(4)外控外泄顺序阀外控外泄顺序阀作液动开关和限速作液动开关和限速锁。如远控平衡阀可限制重物下降的速锁。如远控平衡阀可限
23、制重物下降的速度。度。第19页，共128页，编辑于2022年，星期一三、减压阀三、减压阀v减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。力低于进口压力的压力控制阀。v按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，简称减压阀。压阀。其中定值减压阀应用最广，简称减压阀。对减压阀要求：出口压力维持恒定，不受入口压力及通过流量大小的影响对减压阀要求：出口压力维持恒定，不受入口压力及通过流量大小的影响第20页，共128页，编辑于2022年，星期一
24、直动式减压阀直动式减压阀工作原理：工作原理：当阀心处在原始位置时，它的阀口是打开的，当阀心处在原始位置时，它的阀口是打开的，阀的进、出口沟通。阀心由出口处的压力控制，阀的进、出口沟通。阀心由出口处的压力控制，出口压力未达到调定压力时阀口全开，阀心不出口压力未达到调定压力时阀口全开，阀心不工作。当出口压力达到调定压力时，阀心上移，工作。当出口压力达到调定压力时，阀心上移，阀口关小，整个阀处于工作状态。阀口关小，整个阀处于工作状态。如忽略其他阻力，仅考虑阀心上的液压力和弹簧力相平衡的条件，可以认为出口如忽略其他阻力，仅考虑阀心上的液压力和弹簧力相平衡的条件，可以认为出口压力基本上维持在某一调定值上
25、。如出口压力减小，阀心下移，阀口开大，阀口处阻压力基本上维持在某一调定值上。如出口压力减小，阀心下移，阀口开大，阀口处阻力减小，压降减小，使出口压力回升到调定值上。反之，如出口压力增大，则阀心上力减小，压降减小，使出口压力回升到调定值上。反之，如出口压力增大，则阀心上移，阀口关小，阀口处阻力加大，压降增大，使出口压力下降到调定值上。移，阀口关小，阀口处阻力加大，压降增大，使出口压力下降到调定值上。1.结构和工作原理结构和工作原理第21页，共128页，编辑于2022年，星期一v比较先导型溢流阀：比较先导型溢流阀：减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定减压
26、阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值。值。减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。减压阀有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。减压阀有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。先导型溢流阀先导型溢流阀定值减压阀定值减压阀第22页，共128页，编辑于2022年，星期一 3减压阀应用减压阀应用 在液压系统中，减压阀应用于要求获得稳定低压的回路中，如采煤机链牵引张紧在液压系统中，减压阀应用于要求获得稳定低压的回路中，如采煤机链牵引张紧系统。减压阀还可用来限制工作机构的作用力，减少压力波动带来的影响
27、，改善系统系统。减压阀还可用来限制工作机构的作用力，减少压力波动带来的影响，改善系统的控制性能等。的控制性能等。v必须说明，减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决必须说明，减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。定，此时减压阀不起减压作用。第23页，共128页，编辑于2022年，星期一四、压力继电器四、压力继电器 压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压电气转换元件，它在油液压力达到压力继电器是利用液体压力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，发出电信号，控制电气元件
28、动作，实现泵的加载或卸荷、执行元件的顺序其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，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和连锁等功能。动作或系统的安全保护和连锁等功能。柱塞式压力继电器结构原理柱塞式压力继电器结构原理 当油液压力达到压力继电器的设定当油液压力达到压力继电器的设定压力时，作用在柱塞压力时，作用在柱塞1上的力通过顶上的力通过顶杆杆2合上微动开关合上微动开关4，发出电信号。，发出电信号。第24页，共128页，编辑于2022年，星期一v 压力继电器功用压力继电器功用v压力继电器用在顺序动作压力继电器用在顺序动作回路中。当执行元件工作回路中。当执行元件工作压力达到压力继
29、电器调定压力达到压力继电器调定压力时，压力继电器发出压力时，压力继电器发出电信号，使电磁铁得电，电信号，使电磁铁得电，换向阀换向，从而实现两换向阀换向，从而实现两液压缸的顺序动作。液压缸的顺序动作。第25页，共128页，编辑于2022年，星期一压力继电器压力继电器主要性能：主要性能：(1)调压范围调压范围 指能发出电信号的最低工作压力和最高工作压力的范围。拧动调节螺指能发出电信号的最低工作压力和最高工作压力的范围。拧动调节螺钉，调整工作压力。钉，调整工作压力。(2)通断调节区间通断调节区间 压力升高，继电器接通电信号的压力，称为开启压力。压力下降，压力升高，继电器接通电信号的压力，称为开启压力
30、。压力下降，继电器复位切断电信号的压力，称为闭合压力。为避免压力波动时继电器时通时断，继电器复位切断电信号的压力，称为闭合压力。为避免压力波动时继电器时通时断，要求开启压力和闭合压力间有一可调节的差值，称为通断调节区间。要求开启压力和闭合压力间有一可调节的差值，称为通断调节区间。(3)重复精度重复精度 在一定的设定压力下，多次升压在一定的设定压力下，多次升压(或降压或降压)过程中，开启压力和闭合压力过程中，开启压力和闭合压力本身的差值称为重复精度。本身的差值称为重复精度。(4)升压或降压动作时间升压或降压动作时间 压力由卸荷压力升到设定压力，微动开关触点闭合发出电信号压力由卸荷压力升到设定压力
31、，微动开关触点闭合发出电信号的时间，称为升压动作时间，反之称为降压动作时间。的时间，称为升压动作时间，反之称为降压动作时间。第26页，共128页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 流量控制阀流量控制阀 依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，控制通过阀的流量，达依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，控制通过阀的流量，达到调节执行元件到调节执行元件(液压缸或液压马达液压缸或液压马达)运动速度的目的运动速度的目的。流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。节节流流阀阀调调速速阀阀第27页，共128页
32、，编辑于2022年，星期一流量控制原理流量控制原理v流经薄壁小孔流量流经薄壁小孔流量 q=cqA(2p/)1/2 v流经细长孔流量流经细长孔流量 q=(d 4/128l)pv综合两式得通用节流方程综合两式得通用节流方程 q=KLAp mv节流元件节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角节流元件节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形等。工业上将节流口的过流面积形等。工业上将节流口的过流面积A 的倒数称为液的倒数称为液阻，将过流面积可调的节流口称为可变液阻。阻，将过流面积可调的节流口称为可变液阻。由节流方程知，当压力差一定时，改变开口面由节流方程知，当压力差一定时，改变开口面积即改变液阻就可改变流
33、量。积即改变液阻就可改变流量。第28页，共128页，编辑于2022年，星期一 一、节流阀一、节流阀 作用：作用：利用改变流通面积来改变通过节流阀的流量，从而改变执行元件利用改变流通面积来改变通过节流阀的流量，从而改变执行元件(液压缸或液压缸或马达马达)的运动速度，或用来进行加载和提供背压。的运动速度，或用来进行加载和提供背压。主要应用于由定量泵供油的小流量系统中。主要应用于由定量泵供油的小流量系统中。流量控制阀流量控制阀要求要求：具有足够的调节范围，能保证稳定的最小流量，温度和压力变化对流量的影响要具有足够的调节范围，能保证稳定的最小流量，温度和压力变化对流量的影响要小，调节方便，泄漏小等小，
34、调节方便，泄漏小等。第29页，共128页，编辑于2022年，星期一1.节流阀工作原理节流阀工作原理v结构原理结构原理 主要零件阀芯、阀体和螺母。主要零件阀芯、阀体和螺母。阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。第30页，共128页，编辑于2022年，星期一 2.流量特性方程流量特性方程 q=KLApm 反映流经节流阀的流量反映流经节流阀的流量q与阀前后压力差
35、与阀前后压力差p 和开口面积和开口面积A 之间的关系。之间的关系。刚性刚性 外负载波动引起阀前后压力差外负载波动引起阀前后压力差p 变化，即使阀开口面积变化，即使阀开口面积A 不变，也会导致流经阀的不变，也会导致流经阀的流量流量q 不稳定。不稳定。定义：定义：阀开口面积阀开口面积A 一定时一定时，T=dp/dq =p1-m/KLAm为节流阀的刚性为节流阀的刚性。T 越大，节流阀性能越好。故薄刃口越大，节流阀性能越好。故薄刃口(m=0.5)多作节流阀阀口。多作节流阀阀口。p 大有利于提高大有利于提高节流阀刚性，但过大不仅造成压力损失增大，而且可能因阀口太小而堵塞，一般节流阀刚性，但过大不仅造成压
36、力损失增大，而且可能因阀口太小而堵塞，一般取取p(0.150.4)MPa。最小稳定流量最小稳定流量 节流阀在很小开口下工作时，流经阀的流量会出现周期性脉动，甚节流阀在很小开口下工作时，流经阀的流量会出现周期性脉动，甚至间歇式断流，这种现象称为节流阀的堵塞现象。为此对节流阀有一个能正常工作的至间歇式断流，这种现象称为节流阀的堵塞现象。为此对节流阀有一个能正常工作的最小流量的限制。最小流量的限制。第31页，共128页，编辑于2022年，星期一 3.节流阀应用节流阀应用 主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。调节节流阀的开口，便可调节执行元件运主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。调节节流阀的开口，
37、便可调节执行元件运动速度的大小。动速度的大小。v当节流阀前后当节流阀前后p 一定时，改变一定时，改变A 可改变流经可改变流经阀的流量阀的流量节流调速节流调速，如阀，如阀3。v当当q 一定时，改变一定时，改变A 可改变阀前后压力差可改变阀前后压力差p负载阻尼负载阻尼，如阀，如阀1。v当当q0 时，安装节流元件可延缓压力突变的影响时，安装节流元件可延缓压力突变的影响压力缓冲压力缓冲，如阀，如阀2。第32页，共128页，编辑于2022年，星期一二、调速阀二、调速阀 液压泵出口压力液压泵出口压力pl由溢流阀调整，基本上由溢流阀调整，基本上恒定。恒定。调速阀出口处的压力调速阀出口处的压力p2由活塞杆负载
38、由活塞杆负载F决决定。当定。当F增大时，调速阀进出口压差增大时，调速阀进出口压差pl-p2减小。减小。系统中装普通节流阀，由于压差的变动，系统中装普通节流阀，由于压差的变动，影响通过节流阀的流量，活塞运动速度不能影响通过节流阀的流量，活塞运动速度不能保持恒定。保持恒定。第33页，共128页，编辑于2022年，星期一 调速阀是在节流阀前面串接差压式减压阀，使调速阀是在节流阀前面串接差压式减压阀，使油液先经减压阀产生一次压力降，将压力降到油液先经减压阀产生一次压力降，将压力降到pm。利用减压阀阀心的自动调节作用，使节流阀利用减压阀阀心的自动调节作用，使节流阀前后压差前后压差p=pm-p2基本保持不
39、变。基本保持不变。减压阀上端油腔减压阀上端油腔b通过孔道通过孔道a和节流阀后的油腔相通，压力为和节流阀后的油腔相通，压力为p2，肩部腔，肩部腔c和下端油腔和下端油腔d，通过孔道通过孔道f和和e与节流阀前的油腔相通，压力为与节流阀前的油腔相通，压力为pm。负载负载F增大增大p2增大，作用在减压阀阀心上端的液压力增大，阀心下移，减压阀开口加大，压增大，作用在减压阀阀心上端的液压力增大，阀心下移，减压阀开口加大，压降减小降减小 pm增大增大节流阀前后压差节流阀前后压差pm-p2保持不变；反之亦然。保持不变；反之亦然。第34页，共128页，编辑于2022年，星期一注意：注意：1.调速阀中的定差减压阀在
40、反向流动时不起作用，只能单向使用。调速阀中的定差减压阀在反向流动时不起作用，只能单向使用。2.进出油口压力差小于一定值，调速阀不起作用，进出油口压力差小于一定值，调速阀不起作用，p1-p30.40.5MPa。3.可与单向阀并联组成单向调速阀。可与单向阀并联组成单向调速阀。调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，适用于执行元件负载变化大而运动速度要调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统，也可用在容积节流调速回路。求稳定的系统，也可用在容积节流调速回路。第35页，共128页，编辑于2022年，星期一三、分流阀和集流阀三、分流阀和集流阀 自动将输入工作液
41、体的流量等分或按一定比例分为两部分后再输出的流量控制阀自动将输入工作液体的流量等分或按一定比例分为两部分后再输出的流量控制阀分流阀。分流阀。自动将两部分液体等量或按一定比例输入后再合流输出的流量控制阀自动将两部分液体等量或按一定比例输入后再合流输出的流量控制阀集流阀。集流阀。第36页，共128页，编辑于2022年，星期一等量分流阀工作原理等量分流阀工作原理 流量流量Q、压力、压力p的工作液体由进液口输入，分别通过阻尼孔的工作液体由进液口输入，分别通过阻尼孔Rl和和R2，经，经I腔和腔和腔分别从圆柱腔分别从圆柱阀口阀口R3和和R4输出，进入执行元件输出，进入执行元件M1和和M2。Rl 和和R2结
42、构和几何尺寸相同结构和几何尺寸相同液阻相等；液阻相等；R3与与R4结构一样，当开口量相等时，液阻相等。结构一样，当开口量相等时，液阻相等。腔中压力为腔中压力为p2的液体经轴向孔作用于阀心左端面；的液体经轴向孔作用于阀心左端面；I腔中压力为腔中压力为p1的液体作用于阀心右端面。的液体作用于阀心右端面。两端弹簧的结构参数、刚度两端弹簧的结构参数、刚度K和预压缩量相同，且和预压缩量相同，且K值很小。值很小。第37页，共128页，编辑于2022年，星期一 液压执行元件液压执行元件M1和和M2载荷相等，载荷相等，p3=p4p1=p2。阀心在弹簧作用下，处于中间位置，阀口。阀心在弹簧作用下，处于中间位置，
43、阀口R3和和R4的开口量相等，的开口量相等，Q1=Q2，M1和和M2 同步运动。同步运动。如果如果M2增大，增大，p4上升上升p2-p4下降，下降，Q2p1，阀心，阀心右移右移阀口阀口R4增加，增加，R3减小，减小，p2下降，下降，p1上升上升阀心左移，直到新的平衡位置停止不动阀心左移，直到新的平衡位置停止不动 QlQ2。第38页，共128页，编辑于2022年，星期一 等量分流阀工作原理：等量分流阀工作原理：在输入流量和压力一定的条件下，可以随执行元件的载荷变化而自动等分流量在输入流量和压力一定的条件下，可以随执行元件的载荷变化而自动等分流量采用分流阀控制同步回路采用分流阀控制同步回路优点：优
44、点：结构简单、安装使用方便、成本低廉等，适于与变量结构简单、安装使用方便、成本低廉等，适于与变量泵配合使用。泵配合使用。分流阀分流阀缺点：缺点：具有固定的分流误差，在工作过程中无法进行调整。具有固定的分流误差，在工作过程中无法进行调整。分流阀多用于矿山机械及工程机械行走部的同步回路。分流阀多用于矿山机械及工程机械行走部的同步回路。第39页，共128页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 方向控制阀方向控制阀 作用：作用：用来控制液压系统中工作液体的流向和通断用来控制液压系统中工作液体的流向和通断 用途：用途：(1)控制一条管路内工作液体的流动：使其通过、关断和阻止反向流通；控制一条管路内工作
45、液体的流动：使其通过、关断和阻止反向流通；(2)联接多条管路时选择液流的方向；联接多条管路时选择液流的方向；(3)控制执行元件的起动、停止以及前进、后退等。控制执行元件的起动、停止以及前进、后退等。按按用途用途分单向阀和换向阀两类。截止阀可列入换向阀类分单向阀和换向阀两类。截止阀可列入换向阀类 第40页，共128页，编辑于2022年，星期一二、单向阀二、单向阀只允许工作液体单一方向流动。分普通单向阀和液控单向阀只允许工作液体单一方向流动。分普通单向阀和液控单向阀。普通单向阀只允许液流一个方向流普通单向阀只允许液流一个方向流动，反向被截止。要求正向液流通过时动，反向被截止。要求正向液流通过时压力
46、损失小，反向截止时密封性能好。压力损失小，反向截止时密封性能好。职能符号职能符号v 工作原理工作原理 左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。能通过。第41页，共128页，编辑于2022年，星期一v正向开启压力只需正向开启压力只需(0.030.05)MPa，反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大，反向截止
47、时为线密封，且密封力随压力增高而增大，密封性能良好。开启后进出口压力差密封性能良好。开启后进出口压力差(压力损失压力损失)为为(0.20.3)MPa。v 普通单向阀应用普通单向阀应用安装在泵出口，防止压力冲击影响泵正常工作，防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱。安装在泵出口，防止压力冲击影响泵正常工作，防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱。用来分隔油路以防止高低压干扰。用来分隔油路以防止高低压干扰。与其他阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，与其他阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。另一个方向流经节流阀等
48、。安装在执行元件回油路上，使回油具有背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，安装在执行元件回油路上，使回油具有背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，其正向开启压力为其正向开启压力为(0.30.5)MPa。第42页，共128页，编辑于2022年，星期一2.液控单向阀液控单向阀 1-活塞活塞2-顶杆顶杆3-阀心阀心 普通液控单向阀普通液控单向阀组成：组成：单向阀和控制活塞。单向阀和控制活塞。当控制口当控制口K处无压力油流入时，工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口处无压力油流入时，工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口P1流流向通口向通口P2，不能反向倒流。，不能反向倒流。v工作
49、原理工作原理当控制油口不通压力油时，油液只能从当控制油口不通压力油时，油液只能从p1p2；当控制油口通压力油时，正、反向的油液当控制油口通压力油时，正、反向的油液均可自由通过。均可自由通过。根据控制活塞上腔的根据控制活塞上腔的泄油方式泄油方式不同分内泄式和外泄式。不同分内泄式和外泄式。第43页，共128页，编辑于2022年，星期一二、换向阀二、换向阀 利用阀心相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，利用阀心相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。对换向阀主要对换向阀主要要
50、求：要求：油液流经阀时的压力损失小，互不相通的油口间的泄漏小，换向平稳、迅速且可靠油液流经阀时的压力损失小，互不相通的油口间的泄漏小，换向平稳、迅速且可靠。换向阀换向阀分类：分类：根据阀心相对于阀体的运动方式，分转阀式换向阀和滑阀式换向阀。根据阀心相对于阀体的运动方式，分转阀式换向阀和滑阀式换向阀。转阀式换向阀转阀式换向阀(转阀转阀)靠转动阀心，改变阀心与阀体的相对位置来改变油液流动的方向；靠转动阀心，改变阀心与阀体的相对位置来改变油液流动的方向；滑阀式换向阀滑阀式换向阀(滑阀滑阀)靠直线移动阀心，改变阀心在阀体内的相对位置来改变油流的方靠直线移动阀心，改变阀心在阀体内的相对位置来改变油流的方