[物理]第五章 液壓控制閥

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1、第5章 液壓控制閥 液壓控制閥液壓控制閥(簡稱液壓閥簡稱液壓閥)是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來控是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來控制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動方向，以滿足液壓缸、制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動方向，以滿足液壓缸、液壓馬達等執(zhí)行元件不同的動作要求，它是直接影響液壓系統(tǒng)液壓馬達等執(zhí)行元件不同的動作要求，它是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元器件。工作過程和工作特性的重要元器件。5.1 液壓閥概述 液壓閥的基本結構主要包括閥芯、閥體和驅動閥芯在閥體內做相對運動的操縱裝置。在工作原理上，液壓閥是利用閥芯在閥體內的相對運動來控制閥口的通斷及開口的大小，以實現壓力、流量和方向控

2、制。液壓閥工作時，所有閥的閥口大小、閥進、出油口間的壓差以及通過閥的流量之間的關系都符合孔口流量公式(qKATpm)，只是各種閥控制的參數各不相同而已。5.1.1 液壓閥的基本結構及工作原理液壓閥的基本結構及工作原理(1)根據在液壓系統(tǒng)中的功用可分為：方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥；(3)根據閥芯的結構形式分為：(2)根據液壓閥的控制方式分為：(4)根據連接和安裝形式不同分為：定值或開關控制閥、電液比例閥、伺服控制閥和數字控制閥?；y(或轉閥)類、錐閥類、球閥類。此外，還有噴嘴擋板閥類和射流管閥，管式閥、板式閥、疊加式閥和插裝式閥。液壓閥的分類方法很多，以至于同一種閥在不同的場合，因其著眼

3、點不同而有不同的名稱。下面介紹幾種不同的分類方法。5.1.3 液壓閥的性能參數 各種不同的液壓閥有不同的性能參數，其共同的性能參數如下：1.公稱通徑公稱通徑 公稱通徑代表閥的通流能力的大小，對應于閥的額定流量。與閥進、出油口相連接的油管規(guī)格應與閥的通徑相一致。閥工作時的實際流量應小于或等于其額定流量，最大不得大于額定流量的1.1倍。2.額定壓力額定壓力 額定壓力是液壓閥長期工作所允許的最高工作壓力。對于壓力控制閥，實際最高工作壓力有時還與閥的調壓范圍有關；對于換向閥，實際最高工作壓力還可能受其功率極限的限制。5.1.4 對液壓閥的基本要求 (1)動作靈敏、使用可靠，工作時沖擊和振動小、噪聲小、

4、使用壽命長；(2)流體通過液壓閥時，壓力損失小；閥口關閉時，密封性能好，內泄漏小，無外泄漏；(3)所控制的參量(壓力或流量)穩(wěn)定，受外部干擾時變化量?。?4)結構緊湊，安裝、調整、使用、維護方便，通用性好。液壓系統(tǒng)對液壓閥的基本要求如下：5.2 方向控制閥 方向控制閥是用來使液壓系統(tǒng)中的油路通斷或改變油液的流動方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動或停止，改變其運動方向的閥類。如單向閥、換向閥、壓力表開關等。(a)鋼球式直通單向閥 (b)錐閥式直通單向閥(c)詳細符號 (d)簡化符號 圖5.1 直通式單向閥1.普通單向閥(簡稱單向閥)圖圖5.25.2為板式連接的直角式單為板式連接的直角式單向閥。在該

5、閥中，液流從向閥。在該閥中，液流從P P1 1口流口流入，頂開閥芯后，直接經閥體的入，頂開閥芯后，直接經閥體的鑄造流道從鑄造流道從P P2 2口流出，壓力損失口流出，壓力損失小，而且只要打開端部螺塞即可小，而且只要打開端部螺塞即可對內部進行維修，十分方便。對內部進行維修，十分方便。圖5.2 直角式單向閥 液控單向閥是可以用來實現逆向流動的單向閥。液控單向閥有不帶卸荷閥芯的簡式液控單向閥和帶卸荷閥芯的卸載式液控單向閥兩種結構形式，如圖5.3所示。2.液控單向閥 圖5.3(a)所示為簡式液控單向閥的結構。圖5.3(b)所示為帶卸荷閥芯的卸載式液控單向閥。(a)簡式液控單向閥 (b)卸載式液控單向閥

6、 (d)簡化符號圖5.3 液控單向閥 液控單向閥具有良好的單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要較長時間保壓、鎖緊等情況，也用于防止立式液壓缸停止時自動下滑及速度換接等回路中。如圖5.4所示采用兩個液控單向閥(又稱雙向液壓鎖)的鎖緊回路。圖5.4 雙向液壓鎖的鎖緊回路 1、2液控單向閥 圖5.5是采用液控單向閥的鎖緊回路。在垂直設置的液壓缸下腔管路上安裝有一液控單向閥，可將液壓缸(即負載)較長時間鎖定在任意位置上，并可防止由于換向閥的內部泄漏引起帶有負載的活塞桿落下。1、2液控單向閥圖5.5 采用液控單向閥的鎖緊回路 5.2.2 換向閥 換向閥是利用閥芯和閥體間相對位置的不同來變換閥體上各主油口的通

7、斷關系，實現各油路連通、切斷或改變液流方向的閥類。換向閥的分類如下：按照換向閥的結構形式，可分為滑閥式、轉閥式、球閥式和錐閥式。按照換向閥的操縱方式，可分為手動、機動、電磁控制、液動、電液動和氣動。按照換向閥的工作位置和控制的通道數，分為二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。按照換向閥的閥芯在閥體中的定位方式，又可分為鋼球定位、彈簧復位、彈簧對中等。滑閥式換向閥是液壓系統(tǒng)中用量最大，品種、名稱最復雜的一類閥。它主要由閥體、閥芯以及操縱和定位機構組成。1.滑閥式換向閥1)滑閥式換向閥的結構主體及工作原理 閥體和滑閥閥芯是滑閥式換向閥的結構主體。閥體內孔有多個沉割槽，每個槽通過相應的

8、孔道與外部相通。閥體上與外部連接的主油口，稱為“通”，具有二個、三個、四個或五個主油口的換向閥稱為“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”或“五通閥”。“通”和“位”是換向閥的重要概念，不同的“通”和“位”構成了不同類型的換向閥。幾種不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結構形式和圖形符號見表5-1。表5-1 滑閥式換向閥主體部分的結構形式名 稱 結構原理圖 圖形符號 使用場合 二位二通閥 控制油路的接通與切斷(相當于一個開關)二位三通閥 控制液流方向(從一個方向變換成另一個方向)名 稱 結構原理圖 圖形符號 使用場合 二位四通閥 控制執(zhí)行元件換向 不能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運動 執(zhí)行元件

9、正反向運動時回油方式相同 三位四通閥 能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運動 二位五通閥 不能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運動 執(zhí)行元件正反向運動時可以得到不同的回油方式 三位五通閥 能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運動 二位四通滑閥式換向閥的工作原理如圖5.6所示。它是靠閥芯在閥體內軸向運動，從而使相應的油路接通或斷開。圖5.6 換向閥工作原理(1)手動換向閥。手動換向閥是利用手動杠桿等機構來改變閥芯和閥體的相對位置，從而實現換向的閥類。閥芯定位靠鋼球、彈簧，使其保持確定的位置。圖5.7(b)所示為彈簧自動復位式三位四通手動換向閥的結構及圖形符號。2)滑閥式換向閥的操縱方式(a)鋼球定位式的結構及符號

10、圖5.7 三位四通手動換向閥1手柄 2閥體 3閥芯 4彈簧 5鋼球(b)彈簧自動復位式的結構及符號 機動式換向閥是依靠安裝在運動部件上的液壓行程擋塊或凸輪推動閥芯從而實現換向的閥類，常用來控制機械運動部件的行程，故又稱行程換向閥。圖5.8(a)、(b)是二位二通機動換向閥的結構圖和圖形符號。圖5.8 二位二通機動換向閥1滾輪 2閥芯 3閥體 4彈簧(2)機動換向閥 電動換向閥又稱為電磁換向閥，它是利用電磁鐵通電吸合后產生的吸力推動閥芯動作來改變閥的工作位置。電磁換向閥的電磁鐵按所使用電源不同可分為交流型和直流型；按銜鐵工作腔是否有油液又可分為“干式”和“濕式”電磁鐵。(3)電動換向閥 圖5.9

11、所示為交流式二位三通電磁換向閥，閥的左部也可安裝直流型或交流本整型電磁鐵。圖5.9 交流干式二位三通電磁換向閥c1閥體 2閥芯 3，7彈簧 4，8彈簧座 5推桿 6O形圈 9后蓋 圖5.10所式為直流濕式三位四通電磁換向閥。(a)圖5.10 直流濕式三位四通電磁換向閥1電磁鐵 2推桿 3閥芯 4彈簧 5擋圈(b)液動換向閥是利用控制油路的壓力在閥芯端部所產生的液壓作用力來推動閥芯移動，從而改變閥芯位置的換向閥。(4)液動換向閥(a)換向時間不可調式液動換向閥 圖5.11 三位四通液動換向閥(b)換向時間可調式液動換向閥 1單向閥鋼球 2節(jié)流閥閥芯 電液動換向閥由電磁換向閥和液動換向閥組合而成。

12、其中，液動換向閥實現主油路的換向，稱為主閥；電磁換向閥用于改變液動換向閥的控制油路的方向，推動液動換向閥閥芯移動，稱為先導閥。電液換向閥有彈簧對中和液壓對中兩種形式。圖5.12所示為彈簧對中電液換向閥的結構原理和圖形符號。(5)電液動換向閥圖5.12 彈簧對中電液換向閥的結構原理 三位四通和三位五通換向閥，滑閥在中位時各油口的連通方式稱為滑閥機能(也稱中位機能)。不同的滑閥機能可滿足系統(tǒng)的不同要求。表5-2中列出了三位閥常用的10種滑閥機能，而其左位和右位各油口的連通方式均為直通或交叉相通，所以只用一個字母來表示中位的形式。不同的滑閥機能是在閥體尺寸不變的情況下，通過改變閥芯的臺肩結構、軸向尺

13、寸以及閥芯上徑向通孔的個數得到的。3)滑閥機能表5-2 三位換向閥的滑閥機能滑閥機能 中位時的滑閥狀態(tài) 中位符號 中位時的性能特點 三位四通 三位五通 O 各油口全部關閉，系統(tǒng)保持壓力，執(zhí)行元件各油口封閉 H 各油口P、T、A、B全部連通，泵卸荷，執(zhí)行元件兩腔與回油連通 Y A、B、T口連通，P口保持壓力，執(zhí)行元件兩腔與回油連通滑閥機能 中位時的滑閥狀態(tài) 中位符號 中位時的性能特點 三位四通 三位五通 J P口保持壓力，缸A口封閉，B口與回油口T連通 C 執(zhí)行元件A口通壓力油，B口與回油口T不通 PP口與A、B口都連通，回油口T封閉K P、A、T口連通，泵卸荷，執(zhí)行元件B口封閉 滑閥機能 中位

14、時的滑閥狀態(tài) 中位符號 中位時的性能特點 三位四通 三位五通 X P、T、A、B口半開啟接通，P口保持一定壓力 M P、T口連通，泵卸荷，執(zhí)行元件A、B兩油口都封閉 U A、B口接通，P、T口封閉，缸兩腔連通，P口保持壓力 三位換向閥除了在中間位置時有各種滑閥機能外，有時也把閥芯在其一端位置時的油口連通狀況設計成特殊機能，這時用第一個字母、第二個字母和第三個字母分別表示中位、右位和左位的滑閥機能，如圖5.13所示。(a)MP型 圖5.13 滑閥的特殊機能(b)NDO型 另外，當換向閥從一個工作位置過渡到另一個工作位置，對各油口間通斷關系也有要求時，還規(guī)定和設計了過渡機能。這種過渡機能被畫在各工

15、作位置通路符號之間，并用虛線與之隔開。如圖5.14(a)所示為二位四通滑閥的H形過渡機能，在換向時，P、A、B、T四個油口呈連通狀態(tài)，這樣可避免在換向過程中由于P口突然完全封閉而引起系統(tǒng)的壓力沖擊。如圖5.14(b)所示為O形三位四通換向閥的一種過渡機能。(a)一種二位四通換向閥的H形過渡機能 圖5.14 滑閥式換向閥的過渡機能(b)一種O形三位四通換向閥的過渡機能 從理論上講，滑閥式換向閥的閥芯只要克服與閥體的摩擦力以及復位彈簧的彈力就可移動。然而實際上，由于閥芯幾何形狀的偏差以及閥芯與閥體的不同心，在中、高壓控制油路中，當閥芯停止一段時間后或換向時，閥芯在操縱力作用下不移動，或操縱力解除后

16、，復位彈簧不能使閥芯復位，這種現象稱為液壓卡緊現象。如圖5.15所示為閥芯所受徑向力不平衡的幾種情況：4)液壓滑閥的卡緊現象(a)(b)(c)圖5.15 閥芯徑向受力分析 徑向力不平衡問題是一個普遍存在的現象，只能設法減小，而不可能完全消除。如圖5.16所示，為了減小徑向不平衡力，可在閥芯上開環(huán)形均壓槽。圖5.16 滑閥閥芯環(huán)形槽的結構2.轉閥式換向閥 轉閥式換向轉閥是通過操縱機構使閥芯在閥體內做相對轉動從而改變各油口通斷狀態(tài)的閥類。圖5.17 三位四通轉閥式換向閥l閥體 2閥芯 3手柄 4鋼球和彈簧 5限位銷 6、7撥叉 球式換向閥也稱電磁球閥，是一種以電磁鐵的推力為動力，推動鋼球運動來實現

17、油路通斷和切換的閥類。3.球式換向閥如圖5.18所示為常開型二位三通電磁球式換向閥的結構圖。1)電磁球式換向閥(a)結構(b)符號 圖5.18 常開型二位三通電磁球式換向閥1支點 2操縱桿 3杠桿4左閥座 5球閥 6右閥座 7彈簧 8電磁鐵 如圖5.19所示為常閉式二位三通電磁球式換向閥的結構圖。與常開式不同的是：它有兩個球閥，電磁鐵不通電時，P口封閉，A與T通。圖5.19 常閉式二位三通電磁球閥 液控球式換向閥是由兩種基本單元為基礎，通過插裝而集成的一種換向閥。如圖5.20所示的“常開式二位二通液控球閥單元”和如圖5.21所示的“常閉式二位二通液控球閥單元”是液控球式換向閥的基本單元。它們是

18、利用控制油路中壓力pk的變化來改變球閥芯的位置，從而實現對油路通斷關系的控制。2)液控球式換向閥(a)結構(b)示意圖 圖5.20 常開型二位二通液控球閥單元 l球閥芯 2導向套 圖5.21 常閉式二位二通液控球閥單元 1、2一球閥芯 如圖5.22所列為應用四位四通液控球式換向閥控制液壓缸動作原理圖。圖5.22 四位四通液控球式換向閥控制液壓缸動作原理圖功 能 符 號 結 構 二位二通 二位二通 四位三通 表5-3 由二位二通液控球閥單元組成的各種換向閥。功 能 符 號 結 構 二位三通 二位三通 四位四通 二位四通 5.3 壓力控制閥 5.3.1 溢流閥溢流閥1.溢流閥的結構和工作原理 1)

19、直動式溢流閥(a)結構(b)符號 圖5.23 直動型溢流閥及圖形符號1調節(jié)桿；2調節(jié)螺母；3調壓彈簧；4鎖緊螺母；5上蓋；6閥體；7閥芯；8螺塞0vV()ConstK xSxpA(a)結構圖 2)先導式溢流閥(b)圖形符號(c)局部放大圖圖5.24 DBD型直動式溢流閥(插裝式)1偏流盤；2錐閥；3阻尼活塞；4調節(jié)桿；5調壓彈簧；6閥套；7閥座圖5.25 二節(jié)同心式溢流閥1主閥芯；2，3，4阻尼孔；5導閥閥座；6導閥閥體；7導閥閥芯；8調壓彈簧；9主閥彈簧；10閥體；11閥套 圖5.26 先導型溢流閥原理圖主閥芯和導閥閥芯的力平衡方程分別為：1122x0f()A pA pKxxGFc2cc0c

20、()A pKxx由上述兩式，可得溢流閥進口壓力為：c21c0cx0f1c11()()KApxxKxxGFA AA圖5.27 先導式溢流閥工作原理圖5阻尼孔 6主閥閥芯 8主閥彈簧 9調壓彈簧2.溢流閥的主要性能1)靜態(tài)性能(1)壓力流量特性。圖5.28 溢流閥的壓力流量特性 壓力流量特性(pq特性)又稱溢流特性，表示溢流閥在某一調定壓力下工作時，溢流量的變化與閥進口實際壓力的關系。(2)啟閉特性。圖5.29 溢流閥的啟閉特性 啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下，從閉合到完全開啟，再從全開到閉合的過程中，被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關系。啟閉特性可分為開啟特性和閉合特性，一般用溢流閥穩(wěn)定工作時

21、的壓力流量特性來描述，如圖5.29所示。(3)壓力穩(wěn)定性(6)最大允許流量和最小穩(wěn)定流量。(5)內泄漏量。(4)卸荷壓力。2)動態(tài)性能 圖5.30 溢流閥升壓與卸荷的動態(tài)特性曲線1一電壓信號 2一壓力響應曲線(1)壓力超調量p：(4)卸荷時間t3：(3)升壓過渡過程時間t2：(2)升壓時間t1：溢流閥的動態(tài)性能通常是指溢流閥由一個穩(wěn)定工作狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定工作狀態(tài)時，溢流閥所控制的壓力隨時間變化的過渡過程性能。3.溢流閥的應用1)調壓溢流2)安全保護3)使泵卸荷4)遠程調壓5)形成背壓(a)溢流恒壓(c)液壓泵卸荷(d)遠程調壓(e)形成背壓(b)安全保護 圖5.31 溢流閥的功用5.3.2

22、 減壓閥減壓閥1.定壓輸出減壓閥1)結構和工作原理 圖5.32 先導型減壓閥(出口壓力控制式)1主閥芯；2，3阻尼孔；4閥套；5主閥彈簧；6先導閥；7錐閥；8先導閥彈簧腔；9調壓彈簧；10調節(jié)手柄；11閥體 根據圖5.33所示的減壓閥工作原理圖，忽略閥芯自重、摩擦力及穩(wěn)態(tài)軸向液動力的影響，則先導閥和主閥穩(wěn)定工作時的力平衡方程式為 3ccc0c()p AKxx2v3vx0max()p Ap AKxxx圖5.33 減壓閥工作原理圖聯(lián)立以上二式，可得：ccocx0max2cv()()KxxKxxxpAA 由于xc xc0，x x0 xmax，且主閥彈簧剛度Kx很小，所以主閥彈簧力近似為x0maxx0

23、max()()ConstKxxxKxx則：ccoc2c()ConstKxxpA 故p2基本保持恒定。因此，調節(jié)調壓彈簧9的預壓縮量xc0，即可調節(jié)減壓閥出口壓力p2。圖5.34 DR型先導式減壓閥(進口壓力控制式)1閥體；2主閥芯；3閥套；4單向閥；5主閥彈簧；6控制油流量恒定器；7先導閥；8調壓彈簧；I固定阻尼；可變阻尼 如果忽略主閥芯的自重以及摩擦力，則主閥芯的力平衡方程式為 2v3vx0max()p Ap AKxxx由于主閥彈簧剛度Kx很小，且x(x0+xmax)，故Kx(x0+xmaxx)Kx(x0+xmax)Const，則上式可寫成2v3vConstp Ap A 因此，要使減壓閥出口

24、壓力p2恒定，就必須使先導閥控制壓力p3穩(wěn)定不變。在調壓彈簧預壓縮量一定的情況下，這取決于通過先導閥的流量是否恒定。若流量恒定，則因先導閥的開口量和液動力為定值，可使p3穩(wěn)定。2)先導式減壓閥與先導式溢流閥的主要差別(1)減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進口壓力基本不變。(2)減壓閥常開，溢流閥常閉。(3)減壓閥的泄漏油液單獨接油箱，為外泄，而溢流閥的泄漏油液與主閥的出口相通，為內泄。在液壓系統(tǒng)中，一個油泵供應多個支路工作時，利用減壓閥可以組成不同壓力級別的液壓回路。如夾緊回路、控制回路和潤滑回路等。如圖7.5所示為減壓閥應用在夾緊回路時的減壓回路。此外，減壓閥還可用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，減

25、少壓力波動帶來的影響，改善系統(tǒng)控制性能等。3)減壓閥的應用閥芯受力平衡方程式為2.定差減壓閥2222120()()()44pDdpDdK xx由上式可求出定差減壓閥進、出口壓差p為01222()()/4K xxpppDd 因此，只要盡量減小彈簧剛度K，并使 xx0，就可使壓力差p近似保持為常值。定差減壓閥主要用來和其他閥一起構成組合閥，如定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組成調速閥。圖5.35 定差減壓閥結構及符號 如圖5.36所示，在穩(wěn)定狀態(tài)時，忽略閥芯所受到的穩(wěn)態(tài)液動力、閥芯自重和摩擦力可得到閥芯力平衡方程式為 3.定比減壓閥11022()p AK xxp A由于彈簧的剛度較小，彈簧力可忽略不計，則上

26、式可寫成2112pApA(a)結構(b)符號 圖5.36 定比減壓閥結構及符號5.3.3 順序閥 順序閥是利用油液壓力作為控制信號實現油路的通斷，以控制執(zhí)行元件順序動作的壓力閥。按控制壓力來源的不同，順序閥可分為內控式和外控(液控)式。內控式是直接利用閥進口處的油壓力來控制閥口的啟閉；外控式是利用外來的控制油壓控制閥口的啟閉。按結構的不同，順序閥也有直動式和先導式之分。1.結構和工作原理1)直動式順序閥(a)結構圖(b)內控外泄式順序閥圖形符號(c)外控外泄式順序閥圖形符號 圖5.37 直動式順序閥1調節(jié)螺釘；2調壓彈簧；3端蓋；4閥體；5閥芯；6控制活塞；7底蓋2)先導式順序閥(a)外控式(

27、b)內控式(c)一般圖形符號(d)先導式順序閥圖形符號 圖5.38 先導式順序閥圖5.39 DZ型先導式順序閥1主閥體 2阻尼孔 3主閥芯 4先導級測壓孔5先導閥體 6先導閥芯 7調壓彈簧 a單向閥順序閥的結構及工作原理與溢流閥相似。它們的主要差別是：(1)順序閥的出油口與負載油路相連接，而溢流閥的出油口直接接回油箱。(2)順序閥的泄油口單獨接回油箱，而溢流閥的泄油則通過閥體內部孔道與閥的出口相通流回油箱。(3)順序閥的進口壓力由液壓系統(tǒng)工況來決定，當進口壓力低于調壓彈簧的調定壓力時，閥口關閉；當進口壓力超過彈簧的調定壓力時，閥口開啟，接通油路，出口壓力油對下游負載做功。溢流閥的進口最高壓力由

28、調壓彈簧來限定，且由于液流溢回油箱，所以損失了液體的全部能量。直動式順序閥由于啟閉特性不如先導式順序閥好，所以直動式順序閥多應用于低壓系統(tǒng)，先導型順序閥多應用于中、高壓系統(tǒng)。它們的作用是：(1)用以實現多缸的順序動作，如圖7.40所示。(2)作背壓閥用，如圖7.11所示。(3)作平衡閥用。在平衡回路中連接一單向順序閥，以保持垂直設置的液壓缸不會因自重而下落，如圖7.12所示。(4)作卸荷閥用。將外控順序閥的出口通油箱，使液壓泵在工作需要時可以卸荷，如圖7.29所示。2.順序閥的應用表5-3 順序閥的圖形符號 控制與泄油方式 內控外泄 外控外泄 內控內泄 外控內泄 名稱 順序閥 外控順序閥 背壓

29、閥 卸荷閥 圖形符號 控制與泄油方式 內控外泄加單向閥 外控外泄加單向閥 內控內泄加單向閥 外控內泄加單向閥 名稱 內控單向順序閥 外控單向順序閥 內控平衡閥 外控平衡閥 圖形符號 5.3.4 壓力繼電器 壓力繼電器是利用液體的壓力信號來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉換元件。它在油液壓力達到其設定壓力時，發(fā)出電信號，控制電氣元件動作，實現泵的加載或卸荷、執(zhí)行元件的順序動作或系統(tǒng)的安全保護及連鎖控制等功能。1.結構和工作原理圖5.40 膜片式壓力繼電器1調節(jié)螺釘；2、7彈簧；3套；4彈簧座；5、6鋼球；8螺釘；9柱塞，10膜片；11鉸軸；12杠桿；13微動開關 圖5.41 柱塞式壓力繼電器(a)結構圖

30、(b)符號 1柱塞 2頂桿 3調節(jié)螺釘 4微動開關 壓力繼電器在液壓系統(tǒng)中可用于系統(tǒng)的順序控制、安全控制及卸荷控制等。如圖7.41 所示，利用壓力繼電器控制電磁換向閥換向的順序，從而實現二個液壓缸的順序動作。2.壓力繼電器的應用5.4 流量控制閥1.結構與工作原理圖5.42 軸向三角槽式節(jié)流閥1頂蓋；2推桿；3導套；4閥體；5閥芯；6彈簧；7底蓋5.4.1 節(jié)流閥通過節(jié)流口的流量q及其前后壓差p的關系可表示為2.流量特性mqKA p圖5.43 螺旋曲線開口式節(jié)流閥1閥芯 2手輪 3閥套 4閥體圖5.44 常見的節(jié)流口形式 為了進一步分析壓差變化對流量的影響，人們引入了節(jié)流剛度的概念。節(jié)流剛度反

31、映了節(jié)流閥在負載壓力變動時保持流量穩(wěn)定的能力，其大小等于節(jié)流閥前后壓差p的變化量與流量q的變化量的比值，即 3.節(jié)流閥的剛度圖5.45 不同開口時節(jié)流閥的流量特性曲線Tddpkq代入上式1TmpkK A m4.節(jié)流口堵塞及最小穩(wěn)定流量 節(jié)流口在小開口下工作時，特別是進出口壓差較大時，雖然不改變油溫和閥的壓差，但流量也會出現時大時小的脈動現象。開口越小，脈動現象越嚴重，甚至在閥口沒有關閉時就完全斷流。這種現象稱為節(jié)流口堵塞。2v3vx0max()p Ap AKxxx將式 節(jié)流閥常與定量泵、溢流閥一起組成節(jié)流調速回路。由于節(jié)流閥的流量不僅取決于節(jié)流口面積的大小，還與節(jié)流口前后壓差有關，閥的剛度小，

32、故只適用于執(zhí)行元件負載變化較小、速度穩(wěn)定性要求不高的場合。此外，利用節(jié)流閥能夠產生較大壓力損失的特點，可用作液壓加載器。對于執(zhí)行元件負載變化大、對速度穩(wěn)定性要求高的節(jié)流調速系統(tǒng)，必須對節(jié)流閥進行壓力補償來保持節(jié)流閥前后壓差不變，從而保證流量穩(wěn)定。5.節(jié)流閥的應用5.4.2 調速閥1.結構和工作原理圖5.46 調速閥的工作原理圖及圖形符號 當調速閥穩(wěn)定工作時，減壓閥閥芯的受力平衡方程式為 2sfmp Ap AFGF如果不考慮G和Ff的影響，則sjm2FpppA 調速閥的應用與前述節(jié)流閥相似之處是：可與定量泵、溢流閥配合，組成節(jié)流調速回路；與變量泵配合，組成容積節(jié)流調速回路等。與節(jié)流閥不同的是，調

33、速閥應用于有較高速度穩(wěn)定性要求的液壓系統(tǒng)中。2.調速閥的靜態(tài)特性及應用圖5.47 調速閥與節(jié)流閥的流量特性3.溫度補償調速閥圖5.48 溫度補償調速閥原理圖 調速閥對溫度和堵塞也是敏感的。為了補償溫度對流量穩(wěn)定性的影響，可以采用帶溫度補償裝置的調速閥。這種閥也是由減壓閥和節(jié)流閥兩部分組成，且工作原理與調速閥相同。如圖5.48所示為溫度補償調速閥的節(jié)流閥部分。5.4.3 溢流節(jié)流閥溢流閥閥芯受力平衡方程為 圖5.49 溢流節(jié)流閥12sfp Ap AFGF如果不考慮G和Ff的影響，可得s12FppA5.4.4 分流集流閥圖5.50 分流集流閥圖形符號(a)分流閥(b)集流閥(c)分流集流閥 分流集

34、流閥是分流閥、集流閥和分流集流閥的總稱。分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個能源向兩個執(zhí)行元件供應相同流量的油液(即等量分流)或按一定比例向兩個執(zhí)行元件供應油液(即比例分流)，實現兩個執(zhí)行元件的速度同步或成定比關系。1.分流閥圖5.51 分流閥的結構原理圖1、2固定節(jié)流孔 3、4可變節(jié)流口 5閥體 6閥芯 7對中彈簧 、出油口2.分流集流閥圖5.52 分流集流閥的結構及工作原理圖1閥芯；2閥套；3彈簧；4固定節(jié)流孔；5彈簧5.5 其他控制閥1.邏輯閥的基本結構圖5.53 邏輯閥的基本組成1先導閥 2控制蓋板 3邏輯閥單元 4插裝閥體 邏輯閥是將其基本組件插入特定的閥體內，配以蓋板、先導閥等組成的

35、一種多功能復合閥。因基本組件只有兩個主油口，閥的開啟閉合完全像一個受操縱的邏輯元件那樣工作，故稱作邏輯閥。圖5.53所示為邏輯閥的基本組成，通常由先導閥1、控制蓋板2、邏輯閥單元3和插裝閥體4四部分組成。5.5.1 邏輯閥，根據用途不同，可以有AB1(a)基本形式(b)閥芯內設節(jié)流小孔(c)閥芯尾部帶節(jié)流窗口(d)閥芯內有通孔(e)閥芯內帶反饋彈簧和節(jié)流窗口 圖5.55 A1的錐閥形式顯然，閥芯結構除了基本形式外，還有如圖5.55所示的多種結構形式。A1A1兩種情況。和 如果忽略錐閥的重量和阻力的影響，作用在閥芯上的力平衡關系為swxxbbaa0FFp Ap Ap A3.邏輯閥的應用1)邏輯換

36、向閥圖5.56 二位四通邏輯換向閥1、2、3、4邏輯閥單元2)邏輯壓力閥(a)溢流閥、順序閥(b)卸荷閥(c)減壓閥 圖5.57 邏輯壓力閥3)邏輯流量閥(a)結構(b)符號 圖5.58 邏輯節(jié)流閥1調節(jié)螺桿 2閥套 3錐閥芯圖5.59 邏輯調速閥原理1節(jié)流閥 2定差減壓閥 圖5.59所示為邏輯調速閥原理圖，定差減壓閥閥芯兩端分別與節(jié)流閥進出口相通，從而保證節(jié)流閥進出口壓差不隨負載變化，成為調速閥。該閥一般裝在進油路上使用。5.5.2 電液比例控制閥 一個典型的電液比例元件或系統(tǒng)的控制信號流如圖5.60所示。電液比例元器件的控制功能的實現過程為：輸入一個給定參考電壓信號，通過比例放大器進行整形

37、、處理，轉換成與輸入電壓成正比的工作電流。此電流輸入比例電磁鐵，使電磁鐵輸出一個與輸入電流成比例的力或位移，這個力或位移又作為液壓閥的輸入變量，使后者輸出成比例的壓力或流量，對液壓執(zhí)行器的速度、作用力進行無級調節(jié)和控制。圖5.60 控制信號流1.比例電磁鐵圖5.61 耐高壓單向移動式比例電磁鐵一吸合區(qū)；一工作行程區(qū)；一空行程區(qū)(b)吸力特性圖(a)結構圖 1推桿；2端蓋(下軛鐵)；3外殼；4隔磁環(huán)；5工作氣隙；6線圈；7支承環(huán)；8銜鐵；9非工作氣隙；10放氣螺釘；11導套；12調零螺釘 2.比例壓力閥1)直動型比例壓力閥(a)結構(b)符號 圖5.62 直動錐閥式比例壓力閥的結構原理1比例電磁

38、鐵 2推桿 3傳力彈簧 4錐閥芯電磁力 D1FK I彈簧壓縮力 sFpA由于，所以 DsFF1pAK I1pKpIK IA2)先導錐閥式比例溢流閥圖5.63 先導型電磁比例溢流閥閥(a)結構(b)職能符號 1導閥閥座 2先導錐閥 3軛鐵 4銜鐵5彈簧 6推桿 7線圈 8彈簧 9先導閥3.比例流量閥(a)結構(b)符號 圖5.64 比例調速閥1比例電磁鐵 2節(jié)流閥芯 3定差減壓閥 4彈簧4.比例方向流量閥圖5.65 比例方向節(jié)流閥1，9阻尼螺釘 2，7比例電磁鐵 3，6反饋孔4雙向比例減壓閥 5流道 8主閥芯 10液動換向閥圖5.66 進口壓力補償器1閥體 2梭閥 3節(jié)流孔 4控制閥芯 5推板

39、6控制彈簧 7端蓋 如圖5.66所示為一種雙向的進口壓力補償器的結構圖。這是一種疊加式的壓力補償器，用于直接疊加在底板和比例方向節(jié)流閥之間。圖5.67 比例方向調速閥5.5.3 電液數字閥1.增量式數字閥圖5.68 直控式數字節(jié)流閥1閥套 2連桿 3零位移傳感器 4步進電機5滾珠絲杠 6節(jié)流閥閥芯 7，8節(jié)流閥口 增量式數字閥由步進電機(作為電機械轉換器)來驅動液壓閥芯工作。步進電機直接用數字量控制，它每得到一個脈沖信號，便沿著控制信號給定的方向轉動一個固定的步距角。圖5.69 增量式數字閥控制系統(tǒng)原理框圖2.脈寬調制式數字閥圖5.70 二位二通電磁錐閥式快速開關型數字閥 1錐閥芯；2銜鐵；3彈簧；4螺管電磁鐵；5阻尼孔；6閥套 脈寬調制式數字閥也稱為快速開關式數字閥。這種閥也可以直接用計算機控制。由于計算機是按二進制工作的，最普通的信號可量化為兩個量級的信號，即“開”和“關”?？刂七@種閥的開與關以及開和關的時間長度(脈寬)，即可達到控制液流的方向、流量或壓力的目的。由于這種閥的閥芯多為錐閥、球閥或噴嘴擋板閥，均可快速切換，而且只有開和關兩個位置，故稱為快速開關型數字閥，簡稱快速開關閥。圖5.71 二位三通電液球式快速開關型數字閥 1力矩馬達；2銜鐵；3、8推桿；4、7先導級球閥；5、6功率級球閥 圖5.72 快速開關式數字閥用于液壓系統(tǒng)的原理框圖