第52章液压阀2.ppt

,图5-19 节流阀的流量特性曲线,如图5-19所示，OA为m=1时的曲线，OB为m=0.5时的曲线。一般节流口的特性曲线介于OA与OB之间。由式(5-6)知，节流口的流量是否稳定，与节流口前后的压力差、油温以及节流口形等因素密切相关。,回首页,回首页,（1）压力对流量稳定性的影响 在使用中，当节流阀的通流面积调定后，由于负载的变化，节流口前后的压差p亦会变化，使流量不稳定。由式（5-6）可知，m越大，p的变化对流量的影响就越大，故节流口宜制成薄壁孔。（2）温度对流量稳定性的影响 油温的变化引起粘度变化，从而对流量产生影响，这对细长小孔十分明显。（3）节流口的阻塞及防止 当节流口的通流截面积很小时，在保持所有因素都不变的情况下，通过节流口的流量会出现脉动，甚至发生断流，即节流阀的阻塞现象，造成液压系统执行元件速度的不均匀。因此，为防止节流口的阻塞，一方面要规定节流阀的最小稳定流量，另一方面要加强油液物理物性和化学稳定性，并采用水力半径大的节流口。,图5-20 节流阀结构原理图1调节手轮 2阀芯 3阀套 4阀体,图5-20中，节流阀采用转阀结构。阀芯2上的螺旋曲线开口与阀套3上的窗口匹配后，构成具有某种形状的棱边形节流口。转动手轮1（此轮可用钥匙锁定）时，螺旋曲线相对于阀套窗口升高或降低，从而调节阀口的通流面积，获得所需流量。,回首页,节流阀的结构和工作原理 节流阀的结构主要决定于节流口的形式，节流口一般有轴向三角沟槽式和周向缝隙式两种。,5.4.2 调速阀 调速阀实际上是一种进行了压力补偿的节流阀。它由定差减压阀和节流阀串联而成，由减压阀的自动平衡作用来进行压力补偿，使节流口前后压差p基本保持恒定，从而稳定所通过的流量。,图5-21 调速阀的工作原理图1减压口 2节流口 3减压阀部分 4节流阀部分,简化符号,回首页,详细符号,如图5-21所示，压力为 的油液经减压口后，压力降为，并分成两路，一路经节流口去执行元件，另一路作用于减压阀阀芯的右端面（包括阀芯肩部环形面积）。压力为 的油液经节流口后降为，并将其引到减压阀芯有弹簧端左端。这样节流阀口前后的压力油分别引到定差减压阀阀芯的右端和左端。定差减压阀芯两端的作用面积A相等，设弹簧力为，则当减压阀芯处于稳态工作时，阀芯的力平衡方程为（忽略摩擦力等）,回首页,图5-21 调速阀的工作原理图1减压口 2节流口 3减压阀部分 4节流阀部分,(5-7),式(5-7)说明节流口前后压差p始终与减压阀芯的弹簧力 相平衡而保持不变，即通过调速阀的流量不变。,回首页,定差减压阀在负载变化时进行压力补偿的过程如下：若负载增加，引起调速阀出口压力 增加，作用在减压阀芯左端的液压力增大，使减压阀阀芯失去力平衡而右移；于是减压口增大，通过减压口的压力损失减小，使也 增大；结果使 基本上未变，从而流量也不变。同理，若负载不变，而 发生变化，也可以使 基本不变。,图5-21 调速阀的工作原理图1减压口 2节流口 3减压阀部分 4节流阀部分,图5-22 调速阀和普通节流阀的流量特性比较 1节流阀 2调速阀,回首页,由于调速阀具有压力补偿的功能，当负载变化时，能使其流量基本保持不变，所以它适用于负载变化较大或对调速稳定性要求较高的场合。调速阀正常工作时，要求压差至少有.40.5MPa。这是因为压差小时，减压阀阀芯在弹簧力作用下处于最右位置，减压口全部打开，不能起到稳定节流阀前后压差的作用，这时调速阀就相当于一个普通节流阀。,图5-23 2FRM型单向调速阀结构原理图1减压阀 2阀体 3节流杆 4调节元件 5薄刃孔 6节流窗口 7单向阀 8行程调节器,回首页,图形符号,如图5-23所示，压力油从A腔进入调速阀后，先经减压阀1减压，再由节流阀节流，从B腔流出。节流口是薄刃形的。该阀在减压阀处装有行程调节器8。调速阀未工作时，减压阀的开度最大，这时不起减压作用。,回首页,5.4.3 分流集流阀 分流集流阀是保证两个或多个执行元件实现速度同步的元件，也称同步阀。分流集流阀（或简称分流阀）可按油流方向分为分流阀（出口分流）、集流阀（进口分流）和分流集流阀（双向分流）三种。为使流量不受负载压力变化的影响，它具有压力补偿功能。,分流集流阀符号(a)分流阀；(b)集流阀；(c)分流集流阀,分流集流阀又称同步阀，它同时具有分流阀和集流阀两者的功能，能保证执行元件进油、回油时均能同步。,回首页,图5-24 挂钩式分流集流阀的结构原理图,分流时，因P0P1（或P0P2），此压力差将两挂钩阀芯1、2推开，处于分流工况，此时的分流可变节流口是由挂钩阀芯1、2的内棱边和阀套5、6的外棱边组成；,回首页,集流时，因P0P1（或P0P2），此压力差将挂钩阀芯1、2合拢，处于集流工况，此时的集流可变节流口是由挂钩阀芯1、2的外棱边和阀套5、6的内棱边组成。只能保证执行元件回油时同步。,回首页,回首页,5.5 二通盖板式插装阀5.5.1 二通盖板式插装阀概述 二通盖板式插装阀又称为逻辑插装阀。它的基本构件为插装式阀芯、阀套、插装孔和盖板组件。盖板式二通插装阀与普通液压阀相比较，具有下述特点：（1）通流能力大，特别适用于大流量的场合，其最大通径可达200mm250mm，通过的流量可达10000L/min。（2）密封性好，泄漏小，油液流经阀的损失小。（3）阀芯动作灵敏，抗污染能力强。（4）结构简单，易于实现标准化。因而主要用于流量较大系统或对密封性能要求较高的系统。,图5-25 盖板式二通插装阀的组成1先导控制阀；2控制盖板；3逻辑单元（主阀）；4阀块体,回首页,插装阀由控制盖板、插装单元（由阀套、弹簧、阀芯及密封件组成）、插装块体和先导控制阀（如先导阀为二位三通电磁换向阀）组成。由于插装单元在回路中主要起通、断作用，故又称二通插装阀。,5.5.2 盖板式二通插装阀的基本结构与工作原理 盖板式二通插装阀基本结构,回首页,插装单元是盖板式二通插装阀的主阀或称功率元件，将其插装在插装块体（或称集成块）中，通过它的开启、关闭动作和开启量的大小来控制液流的通断或压力的高低、流量的大小，以实现对液压执行机构的方向、压力和速度的控制。插装单元的工作状态由各种先导元件控制，先导元件是盖板式二通插装阀的控制级。常用的控制元件有电磁球阀和滑阀式电磁换向阀等。先导元件除了以板式连接或叠加式连接安装在控制盖板上以外，还经常以插入式连接方式安装在控制盖板内部，有时也安装在阀体上。控制盖板不仅起盖住和固定插装件的作用，还起着连接插装件与先导元件的作用；此外，它还具有各种控制机能，与先导元件一起共同构成插装阀的先导部分。插装阀体上加工有插装单元和控制盖板等的安装连接孔口和各种流道。由于插装阀主要采用集成式连接形式，一般没有独立的阀体，在一个阀体中往往插有多个插装件，所以有时也称之为集成块体。,盖板式二通插装阀的工作原理,图5-26 盖板式二通插装阀插装单元基本结构型式 1阀芯 2弹簧 3阀套 4密封件,职能符号,图中A、B为主油路接口，为控制油腔，三者的油压分别为、和，各油腔的有效作用面积分别为、，由图可见,回首页,(5-8),面积比：,(5-9),根据阀的用途不同，面积比 有 和 两种情况。盖板式二通插装阀的工作状态是由作用在阀芯上的合力的大小和方向来决定的。当不计阀芯的重量和摩擦阻力时，阀芯所受的合力 为,（5-10）,式中 弹簧力；阀芯所受稳态液动力。,回首页,（5-11）,由式（5-10）可见，当 时，阀口关阀。即,当 时，阀口开启。即,（5-12）,由此可见，盖板式二通插装阀的工作原理是依靠控制腔（腔）的压力大小来启闭的。控制腔压力满足式（5-11）时，阀口关闭；控制腔压力满足式（5-12）时，阀口开启。,回首页,5.5.3 插装单元的结构形式 根据使用条件不同，插装单元的结构型式和结构参数还可做许多相应的变化，例如在结构上有滑阀形式的、常开式的，阀芯上带节流塞的，阀套与阀芯滑动配合面上带密封圈的等。在结构参数上可具有不同的面积比，不同的开启压力和不同的锥角等。插装单元的结构形式有：方向阀插装单元、方向流量阀插装单元、压力控制插装单元。方向阀插装单元 方向阀插装单元的结构型式如图5-26所示，其特征是具有较大的面积比，一般为1:1.1左右。由于B腔作用面积很小，当BA流动时的开启压力很高，所以通常只允许工作流向AB的单向流动。如将面积比改为1：2或1：5，使B腔作用面积加大，BA流动时的开启压力也相应下降了，所以，这种面积比的插装单元允许用于工作流向为AB和BA的双向流动。,回首页,方向流量阀插装单元,方向流量阀插装单元的结构型式如图5-27所示，其特征是阀芯头部带有一个节流塞，或称缓冲凸头。图中节流塞为三角槽的圆柱形图，也有带圆锥形的型式，面积比一般为1：2或1：1.5。该插装单元要求换向无冲击或者要求用作节流元件实现流量控制的场合。,图5-27 方向流量阀插装单元。,职能符号,回首页,压力控制插装单元 压力控制插装单元的结构型式如图5-28所示。,图5-28a 压力控制插装单元,图5-28a所示插装单元的特征是具有最大的面积比1:1，阀芯上无节流塞。这种形式的插装单元主要用来组成溢流阀，顺序阀、卸荷阀及电磁溢流阀等压力控制阀。,职能符号,回首页,图5-28b所示插装单元的特征是具有较大的面积比，一般为1:1.051:1.1。阀芯上带有阻尼螺塞，沟通了A腔与 腔，组成先导压力阀时不需再旁置阻尼螺塞，应用比较方便，A腔通过 腔与B腔之间有泄漏。该插装单元主要用来组成多种压力控制阀，也常用来实现二位二通开关机能。,职能符号,图5-28b 压力控制插装单元,回首页,其特征是采用了滑阀式结构，面积比为1：1，常开型。减压工作油流方向为BA。阀芯中还有一个单向元件，允许A 单向流动。可保持插装单元的常开状态，还可防止A腔压力超过 腔压力，使减压阀失控。该插装单元的主要用途是构成减压阀。用螺塞代替单向元件后经常在二通流量阀中作差压阀使用。,图5-28c 减压阀插装单元,职能符号,回首页,5.5.4 盖板式二通插装阀控制组件 盖板式二通插装阀控制组件有：方向控制组件、压力控制组件、流量控制组件。方向控制组件,回首页,图5-29 插装阀用作方向控制阀（a）单向阀；(b)二位二通阀,图5-30 插装阀用作方向控制阀二位三通阀,回首页,图5-31所示为用一个二位四通电磁先导阀对四个方向阀插装单元进行控制，组成了一个四通阀，该四通阀等效于一个二位四通电液换向阀。,图5-31 一个先导阀与四个方向阀插装单元组成的四通阀,回首页,回首页,压力控制组件 盖板式二通插装阀的压力控制组件有溢流控制组件、顺序控制组件和减压控制组件三类，其中溢流控制组件和顺序控制组件的结构、工作原理传统溢流阀相似。,插装阀用作压力控制阀（a）溢流阀；(b)电磁溢流阀,符号,图5-32 减压控制组件1减压阀插装单元 2控制盖板 3先导调压阀 4微流量调节器,如图5-32所示，先导调压阀调压，滑阀式减压阀插装单元减压，微流量调节器使控制流量不受干扰而保持恒值，一般为1.11.3L/min。,回首页,图5-33 节流式流量控制组件插装节流阀,流量控制组件,符号,回首页,图5-34所示的二通型流量控制组件是由一个定差减压阀1与一个节流阀2串联组成，该组件有一个输入口 和一个输出口，故通称为二通型。其作用是当节流阀的阀口开度调定后，由定差减压阀保持节流阀口两端的压差为一定值，当油源压力或负载变化时，节流阀口输出的流量保持恒定。,符号,图5-34 二通型流量控制组件,回首页,图5-35a 复合控制阀1、3方向插装单元 2流量插装单元 4、5压力插装单元,在大流量液压系统中，可用多个插装单元与先导阀、控制盖板组成复合控制阀。图5-35a所示为5个插装单元与其他元件组成的复合控制阀。其中元件1、3阀口的开启和关闭用于接通或切断油口P与B、A与T；元件2用于接通或切断油口P与A，阀的开口大小可通过行程调节器调节；元件4与压力先导阀组成背压阀，元件5与先导阀组成电磁溢流阀。,应用简介,回首页,图5-35b 复合控制阀等效液压系统,回首页,回首页,5.6 其它安装形式液压阀5.6.1 螺纹式插装阀 螺纹式插装阀与盖板式二通插装阀比较，具有如下特点：（1）盖板式插装阀一般多依靠先导阀来实现完整的液压阀功能，螺纹式插装阀多依靠自身来提供完整的液压阀功能。（2）盖板式多为锥阀，螺纹式既有锥阀，也有滑阀。（3）盖板式插装阀的阀芯、阀套等插入阀体，依靠盖板固联在块体上；螺纹式插装阀组件依靠螺纹与块体连接。（4）两者插孔都有相应标准，插件互换性好，便于锥修。（5）盖板式插装阀适用于16通径及以上高压大流量的系统；螺纹式插装阀适用于小流量系统。,回首页,螺纹式插装阀及其对应的腔孔有二通、三通，三通短型或四通功能。,图5-36 二通、三通和四通螺纹式插装阀阀体功能油口的布置,二通,三通,三通短型,四通,回首页,图5-37a所示为螺纹式插装单向阀，可通过更换不同刚度的弹簧来改变单向阀的开启压力值。图5-37b所示为螺纹式插装液控单向阀，其控制活塞的面积一般为阀座面积的4倍。当控制压力至少是弹簧腔压力的1/4再加上弹簧力折算的油压力之和时，液流可以反向流动。,方向控制螺纹式插装阀（1）单向阀与液控单向阀,图5-36 螺纹式插装单向阀和液控单向阀,a 单向阀,b 液控单向阀,图5-38 锥阀型电液常闭二式插通螺纹装阀功能图1先导液阻 2电磁铁线圈 3衔铁 4先导阀芯 5-主阀芯,符号,回首页,如图5-38所示，当未加电流时,衔铁和与它相关联的先导阀芯组件在弹簧力作用下，处于图示最下端的先导阀口关闭位置。此时，从进口A来的压力油通过先导液桥的固定节流孔（开在主阀芯的侧面上），进入先导阀芯及主阀芯的上腔，使主阀口也处于关闭状态。当从出口B来的油压大于进口油压加上衔铁弹簧力折算的油压之和时，油液可以从出口B流向进口A。当加上控制电流时，电磁铁吸合衔铁，使与它相关联的先导阀芯向上运动，先导阀口（先导液桥的可变液阻）打开，进出口之间可以自由流通。,（2）换向阀 1）二通阀,2）三通方向控制阀,图5-39 二位三通电磁滑阀功能图1电磁铁线圈 2衔铁 3阀芯,回首页,图5-39所示为二位三通电磁滑阀，当电磁铁不通电时，弹簧将阀芯推到允许B口与C口之间双向自由流通的位置。当电磁铁通电时，电磁铁推动阀芯到它的第二个位置，封闭C口而允许A、B口之间自由流通。,直动式,先导式,图5-40 螺纹插装溢流阀1先导阀 2主级阀芯,回首页,压力控制螺纹式插装阀（1）溢流阀,（2）滑阀型三通减压阀,回首页,原理上，与传统的三通减压阀相同，可以实现PA或AT方向的流通。通过主阀芯的下部面积，实现阀输出压力（二次压力）的内部反馈，以保持输出压力始终与调定值相对应。当二次压力油口进油时，实现二次压力油口至T口的溢流阀功能。,直动式 先导式图5-41 螺纹插装式滑阀型三通减压阀,（3）顺序阀,图5-42 螺纹插装式滑阀型直动式顺序阀,回首页,图5-42为直动式顺序阀典型结构，当一次压力油未达到阀的可调设定值时，一次压力油口被封闭，而顺序油口通油箱。当一次压力油达到阀的设定值时，阀芯升起，允许一次油口到顺序油口间基本无节流的流动。,符号,图5-43 螺纹插装滑阀型外部控制卸荷阀,（4）卸荷阀,符号,回首页,流量控制螺纹式插装阀（1）节流阀,图5-44 螺纹插装式节流阀,符号,回首页,图5-44所示为可变节流器型的流量控制阀。这种阀中没有压力补偿，沿两个方向都能调节流量。,图5-45 压力补偿型定流量阀,符号,回首页,该阀提供恒定的流量，不受系统压力或负载压力变化的影响。对抗系统压力变化的基本补偿原理，可以视为以进油的控制节流口为固定液阻，以可移动阀芯周向钻孔与阀套出油孔构成可变节流孔的B型半桥的控制作用。当系统压力升高时，阀芯在升高压力作用下往上移动，减小了可变液阻的过流面积，使阀腔压力升高，从而使控制节流孔两端的压差保持不变，进而在系统压力升高时保持通过阀的流量不变。,（2）压力补偿型定流量阀,图5-46 由两个螺纹式插装阀构成的二通型流量控制阀。1可调节流阀 2压力补偿器,（3）二通调速阀,回首页,其中一个为常规的可调节流阀，另一个为定差减压阀（压力补偿阀），两者串联运行。其工作原理与传统二通调速阀相同。,回首页,5.6.2 叠加阀 以叠加的方式连接的液压阀称为叠加阀。它安装在换向阀和底板块之间，由相关的起压力、流量和方向控制作用的叠加阀组成控制回路。每个叠加阀不仅具有某种控制功能，同时还起着油路通道的作用。这样，由叠加阀组成液压系统，阀与阀之间由自身作通道体，按一定次序叠加后，由螺栓将其串联在换向阀与底板块之间，即可组成各种典型液压回路。一般来说，同一规格系列的叠加阀的油口和螺钉孔的位置、大小、数量都与相同规格的标准换向阀相同。由叠加阀组成的液压系统结构紧凑，配置灵活，系统设计、制造周期短，标准化、通用化和集成化程度较高。叠加阀现有6通径、10通径、16通径、22通径四个规格系列，额定流量为30L/mim200L/min。叠加阀可分为压力控制阀，流量控制阀和方向控制阀三类。其中方向控制阀仅有单向阀类，换向阀不属于叠加阀。,图5-47 叠加式液控单向阀,叠加阀概述（1）叠加式液控单向阀 其工作原理与一般的液控单向阀相同。图中油口A和B分别通过单向阀才能与上、下元件相对应的油口相通。而P、T油口则是为了沟通上、下元件相对应的油路通道而设置的。,回首页,2叠加式溢流阀,图5-48所示叠加式溢流阀是由主阀和先导阀两部分组成。主阀芯为二级同心式结构，先导阀为锥阀式结构。其工作原理与一般的先导式溢流阀相同。图中油口P和T除分别与溢流阀的进油口和回油口相连通之外，还与上、下元件相对应的油口相通。A、B、油口则是为了沟通上、下元件相对应的油口而设置的。,图5-48 叠加式溢流阀1调压杆 2弹簧 3锥阀 4阀座 5弹簧 6主阀芯,职能符号,回首页,（3）叠加式调速阀,符号,图5-49 叠加式调速阀1单向阀 2弹簧 3节流阀 4弹簧 5减压阀,回首页,图中单向阀插装在叠加阀阀体中，叠加阀右端安装了一板式连接的调速阀。其工作原理与一般单向调速阀的工作原理基本相同。,回首页,叠加阀的应用（1）用于盖板式二通插装方向阀的控制 叠加阀用作盖板式二通插装阀的先导阀，是叠加阀的一种重要的应用方式。下图5-50所示是将同一规格的6通径或10通径等小规格的电磁换向阀，叠加式单向节流阀与控制盖板叠加在一起，作为插装阀的先导控制阀；便可以方便地调整插装阀主阀芯的开关速度。也可用电磁球阀替代电磁换向阀进行叠加控制，以便提高整个组件开关的响应速度。,职能符号,图5-50是带叠加阀的盖板式二通插装方向阀控制组件1电磁换向阀 2叠加式单向节流阀 3控制盖板 4插装单元 5集成块体,回首页,a)外形图,b)结构示意图,图5-51 多联叠加液压阀组,回首页,（2）叠加阀液压回路安装配置 叠加阀在系统配置形式上有其独到之处。如下图5-51所示，叠加阀系统最下面一般为底板，其上具有进、回油口及各回路与执行机构连接的油口。一个叠加阀组一般控制一个执行机构。,c)原理图图5-50 多联叠加液压阀组,回首页,回首页,思考题与习题 5-1液控单向阀的工作原理是什么，举例说明液压锁对执行元件的双向锁紧作用。5-2二位四通电磁阀能做二位三通或二位二通阀使用，具体接法如何？5-3说明三位滑阀（换向阀）中位机能为M、P、H、Y型的特点及其应用。5-4哪些阀可以做背压阀用，哪种阀最好？单向阀当背压阀用时需采取什么措施？5-5试从结构原理图和职能符号图说明溢流阀、减压阀、顺序阀的异同和特点。,5-6如图所示，溢流阀1的调节压力，溢流阀2的调节压力为。问：1）当图示位置时，泵的出口压力为多少？2）当1YA通电时，？3）当1YA与2YA均通电时，？5-7如图所示，设溢流阀的调节压力为4.5MPa，减压阀的调节压力为2.5MPa。问：1）当液压缸活塞空载（F=0）快速前进时，？2）当活塞碰上死挡铁后，？,题5-6图,回首页,题5-7图,5-8如图所示，两个不同调定压力的减压阀串联后的出口压力决定于哪个减压阀，为什么？两个不同调定压力的减压阀并联后，出口压力决定于哪个减压阀，为什么？5-9什么是叠加阀？它在结构和安装形式上有何特点？5-10图示盖板式二通插装阀组成的回路中，先导阀电磁铁如何动作才能实现表中的换向机能？5-11如图所示，其中节流阀是否能对液压缸的速度进行调节，为什么？,题5-8图,回首页,题5-10图,题5-11图,回首页,