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1、第第6 6章章 液压控制阀液压控制阀6.1 概述概述6.2 方向控制阀方向控制阀6.3 压力控制阀压力控制阀6.4 流量控制阀流量控制阀6.5 比例阀、二通插装阀和数字阀比例阀、二通插装阀和数字阀6.1 概述概述1.液压阀分类 (1)按用途分类 液压阀按用途可分为方向控制阀（如单向阀、换向阀）、压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀）和流量控制阀（如节流阀、调速阀）。这三类阀还可根据需要互相组合成为组合阀，如单向顺序阀、单向节流阀、电磁溢流阀等，这样在增加功能的基础上,使得其结构紧凑、连接简单，并提高了效率。(短片)液压阀的分类液压阀的分类(2/4)(2)按工作原理分类 液压阀按工作原理可分为开
2、关（通断）阀、伺服阀、比例阀等。开关阀各阀口只有开和关两个工作状态，控制后只能在某一状态下工作。伺服阀和比例阀能根据输入信号连续地或按比例地控制阀口开度，进而控制执行元件的工作。(3)按阀芯结构形式分类 液压阀按阀芯形式可分为滑阀、锥阀、球阀和转阀等。液压阀的分类液压阀的分类(3/4)(4)按安装连接形式分类 （a）螺纹式（管式）安装连接。阀的油口用螺纹管接头与管道及其他元件连接。这种方式适用于简单液压系统。（b）板式安装连接。几个阀的各油口均布置在同一安装面上，并用螺钉固定在与阀有对应油口的连接板上，再用管接头和管道将连接板的相应油口与其他元件连接。（c）集成块式连接。把几个板式安装的阀用螺
3、钉固定在一个带有内部孔道通道体的不同侧面上，构成一个油路单元集成块，集成块中的孔道与各阀沟通组成回路，液压系统由若干个集成块组成。由于拆卸阀时不用拆卸与它们相连的其他元件，因此这种安装连接方式应用较广。液压阀的分类液压阀的分类(4/4)（d）叠加式安装连接。阀的上下面为连接结合面，各油口分别在这两个面上，并且同规格阀的油口连接尺寸相同。每个阀除其自身的功能外，还起油路通道的作用，阀相互叠装构成回路，不用管道连接，因此结构紧凑，沿程损失很小。一般称该阀为叠加阀。（e）法兰式安装连接。和螺纹式连接相似，只是用法兰代替螺纹管接头。用于通径32 mm以上的大流量阀。它的强度高，连接可靠。（f）插装式安
4、装连接。这类阀没有单独的阀体，由阀芯、阀套等组成的单元体插装在插装块的预制孔中，用连接螺纹或盖板固定，并通过插装块内通道把各插装式阀连通组成回路，插装块起到阀体和管路的作用。这是适应液压传动系统集成化而发展起来的一种新型安装连接方式。插装阀多为大流量阀，但是，目前又出现了螺纹插装阀，可用于小流量阀。2.液压阀的性能参数 液压阀的性能参数是评价和选用阀的依据。它反映了阀的规格大小和工作特性。在我国液压技术的发展过程中，开发了若干个不同压力等级和不同连接方式的液压阀系列。它们不但性能各有差异，而且参数的表达方式也不相同。阀的规格大小用通径Dg（单位mm）表示。Dg是阀进、出油口的名义尺寸，它和油口
5、的实际尺寸不一定相等，因后者还要受到油液流速等参数的影响。如通径同为10 mm，某电磁换向阀油口的实际直径为11.2 mm，而直角单向阀却是14.7 mm。过去有些系列阀的规格用额定流量来表示；也有的既用了通径，又给出了所对应的流量。但即使是在同一压力级别，对于不同的阀，同一通径所对应的流量也不一定相同。液压阀的性能参数液压阀的性能参数(2/2)液压阀主要有两个参数，即额定压力和额定流量。还有一些和具体阀有关的量，如通过额定流量时的额定压力损失、最小稳定流量、开启压力等等。只要工作压力和流量不超过额定值，液压阀即可正常工作。目前对不同的阀也给出一些不同的数据，如最大工作压力、开启压力、允许背压
6、、最大流量等等。同时给出若干条特性曲线，如压力流量曲线、压力损失流量曲线、进出口压力曲线等，供使用者确定不同状态下的参数数据。这既便于使用，又比较确切地反映了阀的性能。6.2 方向控制阀方向控制阀1.单向阀 单向阀分为普通单向阀和液控单向阀两种。(短片)(1)普通单向阀 普通单向阀简称为单向阀，它是一种只允许油液正向流动，不允许反向流动的阀，因此又可称为逆止阀或止回阀。按进出油液流动方向的不同，可分为直通式（管式）和直角式（板式）单向阀两种结构。图6.1所示的是直通式单向阀和它的图形符号。图6.1 单向阀1阀体；2阀芯；3弹簧单向阀单向阀(2/5)它只有螺纹连接形式，当液流从进油口P1流入时，
7、油液压力克服弹簧3的阻力和阀芯2与阀体1间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯2（小规格直通式单向阀也有用钢球作阀芯的），从出油口P2流出。当液流反向流入时，由于油液压力使阀芯2紧密地压在阀座上，因此使油液不能反向流动。单向阀中的弹簧仅用于使阀芯在阀座上就位。没有弹簧的单向阀必须垂直安放，而且P1口在下面，阀芯通过本身的质量停止在支座上。有弹簧的单向阀，其弹簧的刚度较小，故开启压力很小（通常为0.04 0.1 MPa）。若更换硬弹簧，使其开启压力达到0.2 0.6 MPa，便可当背压阀使用。单向阀单向阀(3/5)(2)液控单向阀 液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许油液双向流动的单向阀。它由单向阀和
8、液控装置两部分组成，如图6.2所示。当控制口K没有通入压力油时，它的作用和普通单向阀一样，压力油只能由P1（正向）流向P2，反向截止。当控制口K通入控制压力油（简称控制油）后，因控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出），活塞1右移，推动顶杆2，顶开阀芯3离开阀座，使油口P1和P2沟通，这时的油液正反向均可自由流动。图6.2 液控单向阀图1控制活塞；2顶杆；3阀芯单向阀单向阀(4/5)油液反向流动时，P2口进油压力相当于系统工作压力，通常很高；而P1口的压力也可能很高，这样都要求控制油的压力很大才能顶开阀芯，因而影响了液控单向阀的工作可靠性。解决的办法是：对于P1油口压力较高造成控制活塞背压较大
9、的情况，可减小P1油腔控制活塞的受压面积，并采用外泄口回油以降低背压。以便降低开启阀芯的阻力，达到控制目的。这种结构的阀被称为外泄式液控单向阀；而对于P2油口进油压力很高的情况，可采用先导阀预先卸压。如图6.3所示，在单向阀的锥阀芯1中装一更小的锥阀芯2（有的是钢球），称为先导阀芯（或卸压阀芯）。6.3 带卸荷锥阀液控单向阀1主阀；2卸荷锥阀；3弹簧；4控制活塞单向阀单向阀(5/5)因该阀芯承压面积小，无需多大推力便可将它先行顶开，这样可使P1和P2两油腔通过先导阀芯2的开口相互沟通，使P2腔逐渐卸压，直到阀芯1两端油压接近平衡，这时，控制活塞4便可较容易地将主阀芯推离阀座，将单向阀的反向通道
10、打开。这种结构的阀被称内泄式液控单向阀。液控单向阀中的锥阀阀口应具有良好的反向密封性能，它通常用于保压、锁紧和平衡等回路。2.换向阀 换向阀按阀芯结构可分为座阀式换向阀（锥阀式、球阀式等）和滑动式换向阀两种。滑动式换向阀按阀芯相对阀体的运动形式又可分为转阀式和滑阀式两种。座阀式泄漏油很少，滑动式由于在阀芯和阀体之间有配合间隙，泄漏油液是不可避免的。但滑阀结构简单，便于加工制造，应用普遍。(短片)(1)滑动式换向阀的工作原理和分类 （a）滑动式换向阀的工作原理。换向阀通过变换阀芯在阀体内的相对工作位置，使阀体内诸油口连通或断开，从而控制执行元件的开启、停止或换向。滑动式换向阀的工作原理如图6.4
11、所示。液压缸3两腔不通压力油，处于停止状态。若使换向阀的阀芯1左移，阀体2上的油口P和A油口连通，B油口和O油口连通。压力油经P油口、A油口进入液压缸左腔，活塞右移；右腔油液经B油口、O油口流回油箱。反之，若使阀芯1右移，则P油口和B油口连通，A油口和O油口连通，活塞便左移。滑动式换向阀的工作原理和分类滑动式换向阀的工作原理和分类(1/2)图6.4 滑阀式换向阀的工作原理1阀芯；2阀体；3液压缸 （b）滑动式换向阀的分类。滑动式换向阀具有许多优点。如结构简单，压力均衡、操纵力小、控制功能强等。按阀芯在阀体内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路数分类：换向阀有二位二通、二位三通、二位四通、二位五
12、通、三位四通、三位五通等类型。不同的位数和通数在阀体内是由阀体上的沉割槽和阀芯上台肩的不同组合形成的。将五通阀的两个回油口和内沟通成一个油口O，即成四通阀。按阀芯换位的控制方式分类：换向阀有手动、机动、电动、液动和电液动等类型。滑动式换向阀的工作原理和分类滑动式换向阀的工作原理和分类(2/2)（2）滑阀的中位机能 三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连接方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。中位机能不同，中位时阀对系统的控制性能也不同。不同中位机能的阀，阀体通用，仅阀芯台肩结构、尺寸及内部通孔情况有一定区别。在分析和选择换向阀中位机能时，通常应从执行元件的换向
13、平稳性要求、换向位置精度要求、重新启动时能否允许冲击、是否需要卸荷和保压等方面加以考虑。大致说明如下：系统保压 当P油口被封闭时，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P油口不太畅通地与O油口接通时（如X型），系统能保持一定的压力供控制油路使用。系统卸荷 P油口畅通地与O油口接通时，系统卸荷。换向阀的中位机能换向阀的中位机能(1/2)换向平稳性与精度 当通向液压执行元件的A油口和B油口都被封闭时，执行元件（如液压缸）换向过程易产生液压冲击，换向不平稳，但换向精度高。反之，当A和B两油口都通O油口时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小。启动平稳性 换向阀在中位时，如果液压执行元件某
14、腔通O油口，则启动时该腔内因没有液压油起缓冲作用，启动不太平稳。执行机构在任意位置停止和“浮动”当A油口和B油口封闭时，可使液压执行元件在任意位置上停止不动。当A油口和B油口与P油口接通（单出杆液压缸除外）或与O油口接通时，可使液压执行元件在任意位置上停止，但是在外负载或外驱动作用下，液压执行元件是“浮动”状态，这时可利用其他机构移动工作台，调整其位置。换向阀的中位机能换向阀的中位机能(2/2)（3）几种常用的换向阀 （a）手动换向阀 手动换向阀是用手动杠杆操纵阀芯换位的方向控制阀。按换向定位方式的不同，手动换向阀有钢球定位式和弹簧复位式两种。当操纵手柄的外力取消后，前者因钢球卡在定位沟槽中，
15、可保持阀芯处于换向位置；后者则在弹簧力作用下使阀芯自动回复到初始位置。手动换向阀的结构简单，动作可靠，有些阀还可人为地控制阀口的大小，从而控制执行元件的运动速度。但由于手动换向阀需要人力操纵，故只适用于间歇动作且要求人工控制的小流量场合。使用中须注意：定位装置或弹簧腔的泄漏油需单独用油管接入油箱，否则漏油积聚会产生阻力，以至于不能换向，甚至造成事故。其他换向阀也有同样问题，在使用换向阀必须予以注意。手动换向阀手动换向阀(1/1)（b）机动换向阀 机动换向阀又称行程阀。图6.6所示为二位二通机动换向阀的结构简图和图形符号。这种阀必须安装在液压执行元件驱动的工作部件附近，在工作部件的运动过程中，安
16、装在工作部件一侧的挡块或凸轮移动到预定位置时压下阀芯2，使阀换位。机动换向阀机动换向阀(1/1)机动换向阀通常是弹簧复位式的二位阀。它的结构简单，动作可靠，换向位置精度高，改变挡块的迎角或凸轮外形，可使阀芯获得合适的移动速度，进而控制换向时间，减小液压执行元件的换向冲击。但这种阀只能安装在工作部件附近，因而连接管路较长，使整个液压装置不紧凑。图6.6 二位二通机动换向阀1阀杆；2阀芯；3弹簧 （c）电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀心来改变阀的工作位置。在二位电磁换向阀的一端有一个电磁铁，在另一端有一个复位弹簧；在三位电磁换向阀的两端各有一个电磁铁，在阀芯两端各有一个对中弹簧，阀芯在常态时处于中位。对三位电磁换向阀来说，当右端电磁铁通电吸合时，衔铁通过推杆将阀芯推至左端，图形符号表示的换向阀就在右位工作；反之，左端电磁铁通电吸合时，换向阀就在左位工作。图6.7所示为二位三通电磁阀的结构简图和图形符号。电磁换向阀电磁换向阀(1/3)图6.7 二位二通电磁阀换向阀1推杆；2阀芯；3弹簧 它是单电磁铁弹簧复位式，电磁铁通电后阀芯2在衔铁（经过推杆1）的推动下移动到右边位置，电磁铁断
