液压和气压传动控制调节元件ppt课件.ppt

第5章 液压与气压传动控制调节元件,学习内容,1.概述,4.流量控制阀,6.电液数字阀,2.方向控制阀,3.压力控制阀,5.插装阀,7.电液比例控制阀,5.1 概 述,液压控制元件主要是各种控制阀，在液压系统中控制液体的流动方向、流量大小及压力的高低，以满足执行元件所需的运动方向、力（力矩）、速度的要求，使整个系统按一定的要求协调工作。它是直接影响液气压系统工作过程和工作特性的重要元件。,控制元件,概述,对控制阀的基本要求,动作准确，灵敏，可靠，工作平稳，无冲击和振动；,密封性能好，内泄漏小，无外泄漏；,流体流过时，压力损失小；,结构简单、紧凑，制造、安装、调试、维护方便，通用性好；,1.控制阀的分类,控制元件,概述,分类,（1）按用途分,方向控制阀（如单向阀、换向阀）；,压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀）,流量控制阀（如节流阀、调速阀）。,这三类阀还可根据需要组合成组合阀,(2)按控制方式分 开关或定值阀； 比例控制阀； 伺服控制阀； 电液数字控制阀。,控制元件,概述,分类,3） 按结构形式分 滑阀； 锥阀； 球阀； 转阀； 喷嘴挡板阀； 射流管阀。,控制元件,概述,分类,液压阀的连接方式有六种。 （1）螺纹连接 阀体油口上带螺纹的阀称为管式阀。将管式阀的油口用 螺纹管接头和管道连接，并由此固定在管路上。 （2）法兰连接 它是通过阀体上的螺钉孔（每油口多为4个螺钉孔）与 管件端部的法兰，用螺钉连接在一起。 (3) 板式连接 阀的各油口均布置在同一安装平面上，并留有连接螺钉 孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多为板式阀。将板式 阀用螺钉固定在与阀有对应油口的平板式或阀块式连接体上。 (4)叠加式连接 (5)插装式连接 （6）集成块式连接,4） 按安装连接形式分,2.控制阀的性能参数 阀的性能参数是对阀进行评价和选用的依据。它反映了阀的规格大小和工作特性。 阀的规格大小用通径Dg(单位mm)表示。通径Dg是阀进、出口的名义尺寸，它和油口的实际尺寸不一定相等。 阀主要有两个参数，即额定压力和额定流量。,控制元件,控制元件,方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。它是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。方向控制阀可分为单向阀和换向阀两大类。 5.2.1单向阀 单向阀只允许经过阀的液流单方向流动 ，反方向则截止或有控制的反向流动。按其功能分为普通单向阀、液控单向阀、梭阀、双压阀和其它阀等。 (1)普通单向阀 普通单向阀简称单向阀，它是只允许油液正向流动，不允许逆向倒流的阀，也称逆止阀或止回阀。按进出油液流向的不同分为直通式和直角式两种结构，其构造及符号如图5-1所示。,5.2. 方向控制阀,控制元件,控制元件,单向阀的符号,开启压力：0.030.05MPa,做背压阀：pk=0.20.6MPa,阀体,弹簧,阀芯,结 构,控制元件,方向控制阀,控制元件,单向阀,液控单向阀如图5-2所示，在普通单向阀的基础上多了一个控制口，当控制口空接时，该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油，则油液可双向流动。,(2)液控单向阀,活塞,顶杆,阀芯,外泄油口a, 工 作 原 理,控制活塞上的控制压力最小需为主油路压力的30-50% .,控制元件,方向控制阀,控制元件,单向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,单向阀,液控单向阀符号,控制元件,方向控制阀,控制元件,单向阀,一般低压系统采用内泄式，高压系统采用外泄式。,（3） 对单向阀的主要性能要求, 通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好；, 动作灵敏，工作时无撞击和噪声。,单向阀的弹簧在保证能克服阀芯摩擦力和重力（即惯性力）而复位的前提下，弹簧刚度应尽可能的小，从而减小其压力损失。通过额定流量时的压力损失 p损0.10.3MPa。, 一般而言，弹簧的开启压力为：0.0350.05MPa ；,若将软弹簧更换成合适的硬弹簧，安装在液压系统的回油路上，可做背压阀使用，其压力通常为：0.30.5MPa,（4） 单向阀的应用,单 独 使 用 普通单向阀可以装在泵的出口处，防止系统中的流体冲击影响泵工作，还可以用来分隔通道，防止管路间的相互干扰。 液控单向阀通常用于保压、锁紧和平衡回路，用于对液压缸进行锁闭、保压，也用于防止立式液压缸停止时的自动下滑。, 与其他阀并联组成复合阀 如单向顺序阀、单向减压阀、单向节流阀等 。,控制元件,方向控制阀,控制元件,单向阀,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。 换向阀的基本原理：利用阀心和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。,1 换向阀的分类 换向阀的类型有 按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、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。,5.2.2 换向阀,2. 滑阀式换向阀,通过阀芯在阀体内的轴向移动实现油路的启闭和换向的方向控制阀。, 结 构,滑阀式换向阀由阀的主体部分和控制阀芯运动的操纵定位机构部分组成。,1) 主体部分,阀体：有多级沉割槽的圆柱孔; 主体部分结构 阀芯：有多段环形槽的圆柱体;,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,主体部分的结构形式,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,换向阀的“通”和“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。,“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。,箭头方向不一定表示油液的实际流动方向！,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,方框,位；,箭头,油路为接通状态；,P、TA、B,油路的接口；,油路为截止状态；,、,方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。 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 O(有时用T)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。,（3）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：常闭式（O型）、开式（H型）。,图5. 5 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。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀, 换向阀的位、通,通常我们将接口称为“通”，,将阀芯的工作位置称为“位”。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,4). 滑阀机能（中位机能）,换向阀的阀芯处于不同工作位置时，各主油路进出口的连通方式称为阀的机能。对于三位阀，其该阀的中间位置各接口的连通方式该阀的中位机能。,各种中位机能如表所示。该表列出了三位阀常用的十字滑阀机能，因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。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,O 型,（1）中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态。（2）中位时，油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳；（3）执行元件可在任意位置停止，且停止位置精度高；,中位机能举例：,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,H 型,（1）中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统）；（2）执行元件停止位置精度低，如活塞两端有效承压面积不等的单杆活塞缸在中位时可能出现油缸自动漂移一方的现象； （3）由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,Y 型,（1）中位时,A、B、T口连通，P口保持压力，缸两腔连通；（2）泵不卸荷，可并联其他执行机构；（3）换向性能与H相近。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,（1）中位时，P、A、B连通，T口封闭；（2）可形成差动回路；（3）泵不卸荷，可并联其他执行机构；（4）缸启动平稳；（5）换向最平稳，常用。,P 型,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,M 型,（1）中位时，P、 T 口连通， A、B口封闭；（2）泵卸荷，不可并联其他执行机构；（3）缸启动平稳，与O型相似；,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,X 型,（1）中位时,各油口半连通，P口保持一定压力；（2）性能介于O、H型之间。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,K 型,P、A、O通，B封闭，泵卸荷，缸启动平稳，换向有些冲击，停位精度高。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,工作可靠：换向阀能否可靠换向和复位。压力损失：流体流过阀口时的压力损失。内泄漏：从高压腔到低压腔的泄漏量。换向和复位的性能：换向时间是指收到信号到阀心换向中止 的时间。复位时间是指信号消失到阀心复位中止的时间。使用寿命：指换向阀用到某一零件损坏、不能进行正常的换 向或复位动作。,4. 滑阀式换向阀的主要性能,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,三位四通手动换向阀,3) 换向阀的操纵方式,(1) 手动换向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,多路换向阀是一种集中布置的组合式换向阀。其组合方式有并联式、串联式和顺序单动式。,(2) 机动换向阀,也叫行程换向阀，它是用挡铁或凸轮使阀芯移动来控制液流的方向。,机动换向阀常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。 二通的分常闭和常开两种形式。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,图5.10所示为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。,图5.10 二位三通电磁换向阀,(3) 电磁换向阀,借助于电磁铁吸力推动阀芯在阀体内作相对运动来改变阀的工作位置。一般为两位和三位，通道多为二、三、四、五通。,图示位置： P A 、 B 电磁铁通电：P B 、 A ,图中是二位三通电磁阀结构图。常态时P与A通。通电时，电磁铁通过推杆1克服弹簧3的预紧力，推动阀心2，使阀心2换位， P与B接通。,电磁式,电磁阀按电源的不同分为交流（用D表示）和直流（用E表示）两种。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,图5.11为三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，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5.11 三位四通电磁换向阀,三位四通电磁换向阀,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,(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。,利用控制油路的压力油来改变阀心位置的换向阀。阀心是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。图512所示为三位四通液动换向阀，当K1通压力油，P与A接通，B与T接通；当K2通压力油，P与B接通，A与T接通；当K1、K2都未通压力油时，P、T、A、B四个油口全堵死。,液动换向阀的换向时间分为可调式和不可调式两种。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,(5） 电液动换向阀,图5.13 外部控制、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。 电磁换向阀起先导作用，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。,电液换向阀用在大流量的液压系统中。,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。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,电液动式换向阀的典型结构,下图为电液换向阀的图形符号，右图为其简化图形符号。当先导电磁阀的电磁铁1DT和2DT都断电时，电磁处于中位，控制压力油进油口P关闭，主阀芯在对中弹簧作用下处于中位，主油路进油口P也关闭。当1DT通电，电磁阀处于左位，控制压力油经PA单向阀主阀芯左端油腔，而回油从主阀芯右端油腔节流阀BT油箱。于是主阀切换到左位,主油路P与B通、A与T通。当2DT通电、1DT断电时，则有P与A通、B与T通。,使用电液动式换向阀的注意事项：, 当液动换向阀（主阀）为弹簧对中型时，电磁换向阀必须采用Y型滑阀机能；若为液压对中型，则后者中位机能为P型；, 电磁换向阀的控制压力油可以来自主油路进口（内控），也可另外设置独立油源（外控）。采用内控而主油路又需要中位卸荷时，必须在主阀进口处安装一预控压力阀，如P开=0.4MPa的单向阀（如图所示），否则，执行元件无法正常工作；, 为防止先导阀工作时受回油压力的干扰，一般应将先导阀的回油T直接引回油箱（外泄）；只有当主阀回油口直接接回油箱，回油背压近似为0时，才将控制油口经阀内通道引回主阀油口（内泄）。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,3)球阀式换向阀 球阀式换向阀是座阀式换向阀的一种形式。球阀式换向阀有手动、机动、电磁、液动和电液动等多种形式。 右图为常开型二位三通电磁球阀式换向阀。球阀在弹簧的作用下压在左阀座上，P口和A口通，A口和O口切断。当电磁铁通电后，衔铁推动杠杆、推动推杆，克服弹簧力，使球阀压在右阀座上，P口A口切断，A口和O口通。,4)转阀式换向阀 在转阀中，阀心相对于阀体作旋转运动以实现油路换向，一般采用手动或机动操纵。三位四通转阀结构原理如图所示。进油口P始终与阀心1上的环形槽c和轴向槽b、d相通。回油口O与阀心1上的环形槽a和轴向槽e、 f相通。在图示位置（D-D剖面）用手柄2使阀心旋转 90时，P与B通，A与O通，油路换向。, 工 作 原 理,转阀工作时，因有不平衡的径向力存在，操作很费劲，阀芯易磨损，内泄大，故仅在低压小流量系统中用作先导阀或小型换向阀。,控制元件,方向控制阀,控制元件,换向阀,5.3 压力控制阀,压力控制阀（简称压力阀）是用来控制液气压系统中的油液（或气体）的压力大小或通过压力信号实现控制的阀类。,工作原理：利用作用于阀芯两端的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作。,控制元件,压力控制阀,控制元件,换向阀,一、溢流阀,溢流阀按结构原理分为直动式和先导式两种。,压力控制阀,溢流阀,1. 直动式溢流阀,系统中的压力油直接作用在阀芯上，其产生的液压力与弹簧力相平衡，控制阀芯的启闭。, 结 构,溢流阀的主要用途有以下两点：,(1)调压和稳压。,(2)限压。,（1）常态关闭。油从P口进入小孔到阀芯底部。此时 PAFS，阀芯在最下端位置。（2）当PAFS时，阀芯上升，溢流阀打开，高压油通过阀口溢流回油箱。（）调压原理： 调节调压螺帽（调节手轮）改变弹簧预压缩量，便可调节溢流阀的开启压力。, 工作原理,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀, 工作原理,该阀采用了阻尼孔的结构。当系统压力突然下降时，由于阻尼孔产生的阻尼作用，滑阀下腔的压力不会突然下降，从而避免了阀的冲击，阀的工作平稳性增加。,阻尼孔,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,直动式溢流阀是利用阀心上端的弹簧力直接与下端面的液压力相平衡来控制溢流压力的。一般直动式阀只做成低压、流量不大的溢流阀。,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀, 应 用,适合用于低压小流量系统。,（p2.5MPa）,2. 先导式溢流阀,由先导阀和主阀两部分组成。,先导阀 直动式锥阀 + 硬弹簧。,主 阀,带有导向圆柱面的锥阀（二级同心式）,带有多节导向圆柱面的锥阀（三级同心式）,+ 软弹簧,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,结构如图所示，由主阀和先导阀两部分组成，主要特点是利用主阀平衡活塞上下两腔油液压力差和弹簧力相平衡。,先导型溢流阀, 三级同心式溢流阀, 工作原理,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,若遥控口k接通油箱，主阀立即打开，系统卸荷。此时，该阀称为卸荷阀。,调压原理：调节调压手轮，改变先导阀内的弹簧力，即可改变调定压力。, 结构及工作原理, 二级同心式溢流阀,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀, 二级同心式与三级同心式溢流阀的结构特点比较,三级同心式的主阀芯有三个密封面要求同心，故结构比较复杂；而二级同心式与先导阀座无配合。因此，二级同心结构件简单，加工和装配比较方便；,二级同心式通流面积大，在相同q时，主阀开启度小；,二级同心式主阀芯与阀套可通用化，便于批量生产。, 先导式溢流阀的应用,先导式溢流阀多用于高压大流量场合。,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,3.溢流阀的主要性能 溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能。静态特性：元件或系统在稳定工作状态下的性能。其静态特性指标很多，主要指压力调节范围、压力流量特性和启闭特性。 （1）压力调节范围 压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降的最大和最小调定压力的差值。,（2）压力流量特性（溢流特性） 溢流特性：表征溢流量变化时溢流阀口压力的变化情况，即稳 压性能。 当系统压力为P0 （开启压力）时，液压力与弹簧预紧力相平衡,阀口处于将开的临界状态。此时,阀芯的受力平衡方程为: 式中 P0开启压力；d滑阀直径；k弹簧刚度；x0弹簧顶压缩量。 当油压增加到P时，阀口开度为x，阀芯的受力平衡方程为： 两式相减得： 通过阀口的流量可按薄壁小孔流量公式计算，即： 将两式整理得： 上式即为溢流阀的压力流量特性方程，相应的特性曲线如下图所示。,从上式可以得到 以下几点结论： （1）不同的开启压力 p0 对应不同的曲线。P0 的大小可用改变弹簧的预 压缩量x0来调节； （2）当开启压力p0一定时，溢流压力随溢流量的增加而增加。当溢流量达到阀的额定流量qn时，与此相对应的压力值称为溢流阀的调定压力pn。从上式看出，弹簧刚度K越小，曲线就越陡，溢流量变化所引起的压力变化量就越小，定压性能就好。反之，调压性能就差。常用调压偏差(pn-p0)和开启比p0 / pn来衡量定压性能的好坏。调压偏差越小则该阀的定压性能越好。且进一步开启比来衡量定压性能的优劣，其值越高越好。 先导式溢流阀用于系统溢流稳压，直动式溢流阀因动作灵敏用作安全阀。,（3）启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启后到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。 由于存在摩擦力 ，开启与闭合时的pq 曲线不重合，闭合压力指阀口完全关闭时的压力用pK表示，在相同溢流量下，p0 pK。开启曲线和闭合曲线是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标，一般用溢流阀处于额定流量、调定压力pn时，开始溢流的开启压力po及停止溢流的闭合压力pk分别与pn的百分比来衡量，前者称为开启比，后者称为闭合比。 开启比： po与 pn 之比 闭合比： pk与 pn之比 开启比应不小于90% 一般 闭合比应不小于85%，其静态特性 较好。, 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。, 动态特性,当溢流阀的溢流量由零阶跃变化至额定流量时，其进口压力（及其控制的系统压力）将迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程（如下图所示）。这一过程即为溢流阀的动态特性。,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,动态特性是溢流阀瞬态工作的性能特征。其主要指标有：,A. 压力超调量,指最高瞬时峰值与调定压力的差值p。,压力超调率,它是衡量溢流阀动态定压误差和稳定性的重要指标。,其值10%-30%；否则，可能导致系统中元件损坏，管道破裂或其它故障。,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,B. 建立压力时间（也称压力上升时间）,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,C. 过渡过程时间,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,D. 卸荷时间,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,溢流阀的应用 （1）调压 为定量泵系统溢流稳压 和定量泵、节流阀并联，阀口常开。,（2）安全保护 为变量泵系统提供过载保护 和变量泵组合，正常工作时阀口关闭，过载时打开，起安全保护作用，故又称安全阀。,（3）远程调压 实现远程调压 p远程 p主调,（4）系统卸荷和多级调压 系统卸荷和多级调压 和二位二通阀组合（先导式） 动画演示,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,（5）形成背压 用于形成回油阻力，提高执行元件的运动平稳性。此时，溢流阀调定压力 = 系统背压所需压力值。如图所示：,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,溢流阀的先导阀的阻尼孔若被堵，会产生什么结果？如果把阻尼孔改为直径较大的通孔呢？,控制元件,压力控制阀,控制元件,溢流阀,当回路内有两个以上液压缸，其中之一需要较低的工作压力，同时其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀（Reducing valve）提供一较系统压力为低的压力给低压缸。 减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的一种压力控制阀。 作用：减低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。 用途：减压阀在各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中应用较多。此外，当油压不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。 分类： 按调节要求的不同，它可分为定值减压阀、定差减压阀。 按工作原理可分为直动式和先导式。,2) 减压阀,减压阀结构及工作原理 1.定值减压阀 定值减压阀是使进入阀体的压力减低后输出，并保持输出的压力值恒定。 1）先导式减压阀 图5.27是先导式减压阀的结构图，由主阀和先导阀组成，先导阀负责调定压力，主阀负责减压作用。,控制元件,压力控制阀,控制元件,减压阀, 工作原理,1 p2时，导阀打开，主阀两端产生压差 当P F软t时，主阀阀芯 上移，f， p2 主阀芯上力平衡方程式为： P2.A=P3A+Fa=P3A+K(x0+x) 既 P2=P3+K(x0+x)/A 式中 A主阀芯受力面积； P3主阀芯上腔的压力，调压弹簧一旦调定后，基本为一定值； x0 主阀弹簧的预压缩量； x 主阀上升后弹簧增加的压缩量； K 主阀弹簧刚度。,由于主阀弹簧只需克服阀芯运动是的摩擦力，弹簧预紧力小，且其刚度也较小，而设计时x0 x，故上式可近似表达为： P2=P3+KX0/A=常数 在减压阀出口油液不再流动时，由于先导阀卸油仍未停止，减压口仍有油液流动，阀就处于工作状态，出口压力也就保持调定压力不变。 与溢流阀、顺序阀相比较，减压阀的主要特点：阀口常开，从出口引压力油去控制阀口开度，使出口压力恒定，泄油单独接入油箱。,（2）定差减压阀 定差减压阀可使阀进出口压力差保持恒定值。 高压油经节流口减压后以低压流出，同时低压油经阀心中心孔将压力传至阀心左腔，其进出口油压在阀,心有效面积上的压力差与弹簧力相平 衡。 定差减压阀通常与节流阀组合成调速阀，可使节流阀两端压差保持恒定，使通 节流阀的流量基本不受外界负荷变动的影响。,减压阀与溢流阀比较 溢流阀 减压阀 a 保持进口压力不变 出口压力 b 内部回油 外部回油 c 阀口常闭 阀口常开 d 阀芯二凸肩 阀芯三凸肩 e 一般并联于系统 一般串联于系统,减压阀的主要性能 （1）调压范围 调压范围是指减压阀输出压力的可调范围。 （2）压力特性 压力特性是指流量为定值时，减压阀输入压力波动而引起输出压力波动的特性 （3）流量特性 流量特性是指输入压力为定值时，输出压力随流量的变化而变化的特性,减压阀的应用 1）减压回路 右图为减压回路，不管回路压力多高，A缸压力决不会超过3MPa。,例题：如下图所示，溢流阀调定压力ps1=4.5MPa，减压阀的调定压力ps2=3MPa，活塞前进时，负荷F=1000N，活塞面积A=20 10-4m2，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求： （1）活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力。 （2）当负载F=7000N时，A、B两点的压力是多少？,解： （1）运动时，A、B点压力为0.5MPa。 到达尽头时，pA=4.5MPa，pB=3MPa。,（2）pA=4.5MPa，pB=3MPa。,顺序阀用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。依控制压力的不同，顺序阀又可分为内控式和外控式两种。前者用阀的进油口压力控制阀芯的启闭，后者用外来的控制压力油控制阀芯的启闭(液控顺序阀)。顺序阀也有直动式和先导式两种,前者一般用于低压系统，后者用于中高压系统。 (1)顺序阀的结构及动作原理 顺序阀（sequence valve）是使用在一个液压泵要供给两个以上液压缸依一定顺序动作场合的一种压力阀。 顺序阀的构造及其动作原理类似溢流阀，有直动式和先导式两种。根据控制压力的来源不同有内控式和外控式两种。 顺序阀与溢流阀不同的是：出口直接接执行元件，另外有专门的泄油口。,3) 顺序阀,2. 结构及工作原理,以直动式为例,控制元件,压力控制阀,控制元件,顺序阀,(2)顺序阀的应用 1）顺序动作回路 图5.31a所示为顺序阀组成的顺序动作回路。 2）卸荷阀 3）单向顺序阀,3）单向顺序阀 4）平衡回路,各种顺序阀的图形符号如表5.3所示,压力继电器是将液压系统中的压力信号转换为电信号的转换装置。其作用是，根据液压系统压力的变化，通过压力继电器内的微动开关，自动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺序控制或安全保护。 压力继电器由压力位移转换器 和微动开关两部分组成。常用的压力继电器有柱塞式、膜片式 、弹簧管式和波纹管式 等几种结构形式。 如图所示,压力油作用在柱塞的下端，液压力直接与上端弹簧力相比较。当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压下微动开关触头，接通或断开电气线路。当液压力小于弹簧力时，微动开关触头复位。,4) 压力继电器,控制元件,压力控制阀,控制元件,压力继电器,显然,柱塞上移将引起弹簧的压缩量增加，因此压下微动开关触头的压力(开启压力与微动开关复位的压力(闭合压力)存在一个差值，此差值对压力继电器的正常工作是必要的，但不易过大。 压力继电器的性能指标： （1）调压范围：即发出电信号的最低和最高工作压力间的范围。 （2）通断返回区间：开启压力与闭合压力之茶称为通断返回区间。,显然,柱塞上移将引起弹簧的压缩量增加，因此压下微动开关触头的压力(开启压力与微动开关复位的压力(闭合压力)存在一个差值，此差值对压力继电器的正常工作是必要的，但不易过大。 压力继电器的性能指标： （1）调压范围：即发出电信号的最低和最高工作压力间的范围。 （2）通断返回区间：开启压力与闭合压力之茶称为通断返回区间。,液压系统中执行元件运动 速度的大小，由输入执行元件的 油液流量的大小来确定。流量控 制阀简称流量阀，它就是依靠改 变阀口通流面积（节流口局部阻 力）的大小或通流通道的长短来 控制流量的控制阀。常用的流量控制阀有普通节流阀、调速阀和分流集流阀等。 1)节流阀 (1)节流阀的工作原理 改变节流口过流面积，即可调节进入到液压系统中的流量。如图5.35a所示，具有螺旋开口的阀心与阀套上的窗口配合，形成节流孔，转动手轮即可调节节流口的大小。,4. 流量控制阀,(2)节流阀的流量特性 其特性曲线如图5.35b所示。 （1）节流阀的流量稳定性 1）压差p 当节流阀两端压差p改变时，通过它的流量也要发生变化。三种结构形式的节流口中，通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。,（2）单向节流阀,2) 调速阀,3) 分流集流阀,插装阀又称逻辑阀，是一种较新型的液压元 件，它的特点是通流能力大，密封性能好，动作 灵敏、结构简单，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。,1) 插装阀概述,5. 概述插装阀,图5.44 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,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。,2)插装方向阀,图5.45 插装方向控制阀 （a）单向阀；(b)二位二通阀,3)插装压力阀,4)插装流量阀,用数字信息直接控制液压阀称为电液数字控制阀，简称数字阀。数字阀与电液伺服阀、电液比例阀相比，其结构简单，工艺性好，价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。 目前常用的有增量数字阀和脉宽调制式数字阀。 1)增量式数字阀 工作原理：把普通液压阀手调装置（或者电磁铁操作装置）变成步进电机调动装置，即用步进电机驱动液压阀，便于计算机对电液系统控制，把步进电机接受一个脉动，转动一定的角度，通过凸轮或者丝杆换成直线位移量，从而推动阀心或者压缩弹簧，实现液压阀对方向、流量和压力控制，如图5.49。,6. 电液数字控制阀,计算机发出信号后，步进电机转动，通过滚丝杠转化为轴向位移，带动节流阀阀心移动，首先打开非全周节流口，流量较小，而后打开全周节流口，流量较大，可达3600 l/min。,特点：1. 阀心、阀套、阀杆的相对热膨胀取得温度补偿，维持流量恒定。 2. 该阀无反馈功能，但装有零位移传感器，每个控制终了，阀心都可在它控制下回到零位，重复精度较高。,2.脉宽调制式数字阀 脉宽调制式数字阀可以直接用计算机进行控制，控制阀的开和关的时间间隔（即脉宽），就可以控制液流的方向、流量和压力。又称快速开关型数字阀。,2)数字阀的应用 图5.52所示为增量式数字阀的应用原理。 图5.53所示为脉宽调制式数字阀的使用原理。,电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。与手动调节的普通液压阀相比，电液比例控制阀能够提高液压系统参数的控制水平；与电液伺服阀相比，电液比例控制阀在某些性能方向稍差一些，但它结构简单、成本低，所以它广泛应用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。,电液比例控制阀的构成，从原理上讲相当于在普通液压阀上， 装上一个比例电磁铁以代替原有的控制（驱动）部分。根据用途和 工作特点的不同，电液比例控制阀可以分为电液比例压力阀、电液 比例流量阀和电液比例方向阀三大类。下面对三类比例阀作简要介绍。,7. 电液比例阀,图5.54 比例电磁铁 1一轭铁；2线圈；3一限位环； 4隔磁环；5一壳体；6内盖； 7一盖；8调节螺钉；9弹簧； 10衔铁；11一支承环；12导向套,1)电机械转换器 电机械转换器是比例阀的控制部分。目前常用的有比例电磁铁、动圈式力马达、力矩马达、伺服电机和步进电机。 1.比例电磁铁,比例电磁铁是一种直流电磁铁，与普通换向阀用电磁铁的不同主要在于，比例电磁铁的输出推力与输入的线圈电流基本成比例。这一特性使比例电磁铁可作为液压阀中的信号给定元件。,5.7 电液比例阀,2) 比例阀的结构,在普通液压阀上用电机械转换器取代原有的控制部分，即为比例阀 (1)比例压力阀 比例压力阀按用途的不同，有比例溢流阀、比例减压阀、比例顺序阀。按结构有直动式和先导式。,1一阀座；2先 导锥阀；3-轭 铁；4r衔铁； 5弹簧；6推 秆；7线圈； 8弹簧；9先 导阀,电液比例溢流阀,用比例电磁铁取代先导型溢流阀导阀的调压手柄，便成为先导型比例溢流阀,比例溢流阀,比例减压阀,比例换向阀,比例方向节流阀,