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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(dá)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(dá)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(jié)構(gòu)主要包括閥芯、閥體和驅(qū)動閥芯在閥體內(nèi)做相對運(yùn)動的操縱裝置。在工作原理上，液壓閥是利用閥芯在閥體內(nèi)的相對運(yùn)動來控制閥口的通斷及開口的大小，以實(shí)現(xiàn)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(jìn)、出油口間的壓差以及通過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式(qKATpm)，只是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。5.1.1 液壓閥的基本結(jié)構(gòu)及工作原理液壓閥的基本結(jié)構(gòu)及工作原理(1)根據(jù)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(jù)閥芯的結(jié)構(gòu)形式分為：(2)根據(jù)液壓閥的控制方式分為：(4)根據(jù)連接和安裝形式不同分為：定值或開關(guān)控制閥、電液比例閥、伺服控制閥和數(shù)字控制閥?；y(或轉(zhuǎn)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(diǎn)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(shù) 各種不同的液壓閥有不同的性能參數(shù)，其共同的性能參數(shù)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(yīng)于閥的額定流量。與閥進(jìn)、出油口相連接的油管規(guī)格應(yīng)與閥的通徑相一致。閥工作時的實(shí)際流量應(yīng)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(shí)際最高工作壓力有時還與閥的調(diào)壓范圍有關(guān)；對于換向閥，實(shí)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(guān)閉時，密封性能好，內(nèi)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小；(4)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)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(yùn)動方向的閥類。如單向閥、換向閥、壓力表開關(guān)等。(a)鋼球式直通單向閥 (b)錐閥式直通單向閥(c)詳細(xì)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)1231-閥體 2-閥芯 3-彈簧 圖圖5.25.2為板式連接的直

5、角式單為板式連接的直角式單向閥。在該閥中，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(jīng)閥體的入，頂開閥芯后，直接經(jīng)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(nèi)部進(jìn)行維修，十分方便。對內(nèi)部進(jìn)行維修，十分方便。圖5.2 直角式單向閥 單向閥常被安裝在泵的出口，一方面防止系統(tǒng)的壓力沖擊影響泵的正常工作；另一方面在泵不工作時防止系統(tǒng)的油液倒流回油箱。液控單向閥是可以用來實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式，如圖5.3所示。2

6、.液控單向閥 圖5.3(a)所示為簡式液控單向閥的結(jié)構(gòu)。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 (d)簡化符號圖5.3 液控單向閥41-控制活塞2-錐閥芯3-卸荷閥芯4-卸荷溝槽 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(shè)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(fù)載)較長時間鎖定在任

7、意位置上，并可防止由于換向閥的內(nèi)部泄漏引起帶有負(fù)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斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式，可分為滑閥式、轉(zhuǎn)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(jī)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(shù)，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(fù)位、彈簧對中等。滑閥式換向閥是液壓系統(tǒng)中用量最大，品

8、種、名稱最復(fù)雜的一類閥。它主要由閥體、閥芯以及操縱和定位機(jī)構(gòu)組成。1.滑閥式換向閥1)滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體及工作原理 閥體和滑閥閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。閥體內(nèi)孔有多個沉割槽，每個槽通過相應(yīng)的孔道與外部相通。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”?；y閥芯相對于閥體有二個、三個等不同的穩(wěn)定工作位置，該穩(wěn)定工作位置稱為“位”?！巴ā焙汀拔弧笔菗Q向閥的重要概念，不同的“通”和“位”構(gòu)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(jié)構(gòu)形式和圖形符號見表5-1。表5-1 滑閥式換向閥

9、主體部分的結(jié)構(gòu)形式名 稱 結(jié)構(gòu)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(dāng)于一個開關(guān))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(jié)構(gòu)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(yùn)動 執(zhí)行元件正反向運(yùn)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(yùn)動 二位五通閥 不能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運(yùn)動 執(zhí)行元件正反向運(yùn)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(yùn)動 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(jī)能(也稱中位機(jī)能)。不同的滑閥機(jī)能可滿足系統(tǒng)的不同

10、要求。表5-2中列出了三位閥常用的10種滑閥機(jī)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(jī)能是在閥體尺寸不變的情況下，通過改變閥芯的臺肩結(jié)構(gòu)、軸向尺寸以及閥芯上徑向通孔的個數(shù)得到的。2)滑閥機(jī)能表5-2 三位換向閥的滑閥機(jī)能滑閥機(jī)能 中位時的滑閥狀態(tài) 中位符號 中位時的性能特點(diǎn) 三位四通 三位五通 O 各油口全部關(guān)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(jī)能 中位時的滑閥狀態(tài) 中位符號 中位時的性能特點(diǎn) 三位四通

11、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(jī)能 中位時的滑閥狀態(tài) 中位符號 中位時的性能特點(diǎn) 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(jī)能外，有時也把閥芯在其一端位置時的油口連通狀況設(shè)計成特殊機(jī)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(jī)

12、能，如圖5.13所示。(a)MP型 圖5.13 滑閥的特殊機(jī)能(b)NDO型 另外，當(dāng)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(guān)系也有要求時，還規(guī)定和設(shè)計了過渡機(jī)能。這種過渡機(jī)能被畫在各工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(jī)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(jī)能。(a)一種二位四通換向閥的H形過渡機(jī)能 圖5.14 滑閥式換向閥的過渡機(jī)能(b)一種O形三位四通換向閥的過渡機(jī)能 從理論上講，滑閥式換向閥的

13、閥芯只要克服與閥體的摩擦力以及復(fù)位彈簧的彈力就可移動。然而實(shí)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(dāng)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，復(fù)位彈簧不能使閥芯復(fù)位，這種現(xiàn)象稱為液壓卡緊現(xiàn)象。如圖5.15所示為閥芯所受徑向力不平衡的幾種情況：3)液壓滑閥的卡緊現(xiàn)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(xiàn)象，只能設(shè)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(jié)構(gòu) 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

14、在閥體內(nèi)軸向運(yùn)動，從而使相應(yīng)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(jī)構(gòu)來改變閥芯和閥體的相對位置，從而實(shí)現(xiàn)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(fù)位式三位四通手動換向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號。4)滑閥式換向閥的操縱方式(a)鋼球定位式的結(jié)構(gòu)及符號 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(fù)位式的結(jié)構(gòu)及符號 機(jī)動式換向閥是依靠安裝在運(yùn)動部件上的液壓行程擋塊或凸輪推動閥芯從而實(shí)現(xiàn)換向的閥類，常用來控制機(jī)械運(yùn)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(jī)動

15、換向閥的結(jié)構(gòu)圖和圖形符號。圖5.8 二位二通機(jī)動換向閥1滾輪 2閥芯 3閥體 4彈簧(2)機(jī)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(chǎn)生的推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型電磁鐵。圖5.9 交流干式二位三通電磁換向閥1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

16、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(chǎn)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(diào)式液動換向閥 圖5.11 三位四通液動換向閥1單向閥鋼球 2節(jié)流閥閥芯（b）電液動換向閥由電磁換向閥和液動換向閥組合而成。其中，液動換向閥實(shí)現(xiàn)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(dǎo)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(jié)構(gòu)原理和圖形符號。(5)電液動換向閥圖5.12 三位四通電液換向閥的結(jié)構(gòu)原理1-液動閥閥芯2，8

17、-單向閥3，7-節(jié)流閥4，6-電磁鐵5-電磁閥閥芯2.轉(zhuǎn)閥式換向閥 轉(zhuǎn)閥式換向轉(zhuǎn)閥是通過操縱機(jī)構(gòu)使閥芯在閥體內(nèi)做相對轉(zhuǎn)動從而改變各油口通斷狀態(tài)的閥類。圖5.17 三位四通轉(zhuǎn)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ed 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(yùn)動來實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)圖。1)電磁球式換向閥(a)結(jié)構(gòu)(b)符號 圖5.18 常開型二位三通電磁球式換向閥1支點(diǎn) 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

18、換向閥的結(jié)構(gòu)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(chǔ)，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(shí)現(xiàn)對油路通斷關(guān)系的控制。2)液控球式換向閥(a)結(jié)構(gòu)(b)示意圖 圖5.20 常開型二位二通液控球閥單元 1球閥芯 2導(dǎo)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(yīng)用四位四通液控球式換向閥控

19、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(jié) 構(gòu) 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(jié) 構(gòu) 二位三通 二位三通 四位四通 二位四通 作業(yè)：1.常用的滑閥式換向閥有哪些，簡述其特點(diǎn)。2.簡述某一種方向控制閥的工作原理。5.3 壓力控制閥 壓力控制閥是用來調(diào)節(jié)和控制液壓系統(tǒng)中油液壓力的閥類。按其功能和用途可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等，它們的共同特點(diǎn)是利用作用于閥芯上的液壓作用力與彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作的。5.3 壓力控制閥 5.3.1 溢流閥溢流閥 溢流閥是通過其閥口的溢

20、流，使被控系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。溢流閥按其結(jié)構(gòu)和工作原理分為直動式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。5.3 壓力控制閥 5.3.1 溢流閥溢流閥1.溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 1)直動式溢流閥(a)結(jié)構(gòu)(b)符號 圖5.23 直動型溢流閥及圖形符號1調(diào)節(jié)桿；2調(diào)節(jié)螺母3調(diào)壓彈簧4鎖緊螺母5上蓋；6閥體；7閥芯；8螺塞0vV()ConstssvFKxxpAAAv閥芯的有效作用面積xo調(diào)壓彈簧預(yù)備壓縮量xv溢流閥閥口開口量Ks調(diào)壓彈簧剛度2)先導(dǎo)式溢流閥(b)圖形符號 1-先導(dǎo)閥芯 2-先導(dǎo)閥座3-先導(dǎo)閥體4-主閥體5-主閥芯6-主閥彈簧先導(dǎo)式溢流閥是利用主閥芯上下兩端的壓力差所

21、形成的作用力和彈簧力相平衡的原理進(jìn)行壓力控制的。先導(dǎo)式溢流閥工作時振動小，噪聲低，壓力穩(wěn)定，但其靈敏度不如直動式溢流閥。先導(dǎo)式溢流閥適用于中、高壓系統(tǒng)。圖5.25 二節(jié)同心式溢流閥1主閥芯；2，3，4阻尼孔；5導(dǎo)閥閥座；6導(dǎo)閥閥體；7導(dǎo)閥閥芯；8調(diào)壓彈簧；9主閥彈簧；10閥體；11閥套 例圖5.26 先導(dǎo)型溢流閥原理圖1主閥芯；2，3，4阻尼孔；5導(dǎo)閥閥座；6導(dǎo)閥閥體；7導(dǎo)閥閥芯；8調(diào)壓彈簧；9主閥彈簧；10閥體；11閥套 圖5.27 先導(dǎo)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(diào)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

22、特性(pq特性)又稱溢流特性，表示溢流閥在某一調(diào)定壓力下工作時，溢流量的變化與閥進(jìn)口實(shí)際壓力的關(guān)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(guān)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)定工作時的壓力流量特性來描述，如圖5.29所示。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(yīng)曲線(1)壓力超調(diào)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

23、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(yīng)用1)調(diào)壓溢流2)安全保護(hù)3)使泵卸荷4)遠(yuǎn)程調(diào)壓5)形成背壓(a)溢流恒壓(b)安全保護(hù)(c)液壓泵卸荷(d)遠(yuǎn)程調(diào)壓(e)形成背壓 圖5.31 溢流閥的功用3.溢流閥的應(yīng)用作業(yè)：簡述先導(dǎo)式溢流閥的工作原理。畫出圖形符號。5.3.2 減壓閥減壓閥 在液壓系統(tǒng)中，有時需要某一支油路獲得比系統(tǒng)壓力低而且壓力恒定的壓力油，此時可采用減壓控制。減壓閥是利用油液流過縫隙時產(chǎn)生壓降的原理，使出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥按照調(diào)節(jié)要求不同，減壓閥有三種：用于保持出口壓力為定值的定值減壓閥用于保持進(jìn)、出口壓力差不變的定差減壓閥用于保持進(jìn)、出口

24、壓力成比例的定比減壓閥5.3.2 減壓閥減壓閥1.定值減壓閥1)結(jié)構(gòu)和工作原理 1-調(diào)壓手輪2-密封圈 3-彈簧 4-先導(dǎo)閥5-閥座6-主閥芯 7-主閥體8-下閥蓋先導(dǎo)式減壓閥 在液壓系統(tǒng)中，一個油泵供應(yīng)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(yīng)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，減少壓力波動帶來的影響，改善系統(tǒng)控制性能等。2)減壓閥的應(yīng)用 減壓回路1-溢流閥2-減壓閥3-單向閥4-二位四通電磁換向閥3)先導(dǎo)式減壓閥與先導(dǎo)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(jìn)口壓力基本

25、不變。(2)減壓閥一般串聯(lián)于系統(tǒng)，溢流閥一般并聯(lián)于系統(tǒng)。(3)減壓閥的泄漏油液單獨(dú)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(nèi)泄。圖5.35 定差減壓閥結(jié)構(gòu)及符號2.定差減壓閥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(jìn)、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(gòu)成組合閥，如定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組成調(diào)速閥。(a)結(jié)構(gòu)(b)符號 圖5.36 定比減壓閥結(jié)構(gòu)及符號3.定比減壓閥 如圖5.36所示，在穩(wěn)定狀

26、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，則上式可寫成2112pApA5.3.4 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(diǎn)的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。它在油液壓力達(dá)到其設(shè)定壓力時，能自動接通或斷開電路，使電磁鐵、繼電器、電動機(jī)等電氣元件通電運(yùn)轉(zhuǎn)或斷電停止工作，以實(shí)現(xiàn)電氣元件動作，實(shí)現(xiàn)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(hù)及連鎖控制等功能。任何壓力繼電器都是由壓力-位移轉(zhuǎn)換裝置和微動開關(guān)兩部分組成的。按照壓力-位移轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)劃分，有柱塞式、彈簧管式、膜片

27、式和波紋管式。圖5.41 柱塞式壓力繼電器(a)結(jié)構(gòu)圖(b)符號 1柱塞 2頂桿 3調(diào)節(jié)螺釘 4微動開關(guān)1.結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)和工作原理圖5.40 膜片式壓力繼電器1-膜片2-柱塞 3，7-彈簧4-調(diào)節(jié)螺釘5，6-鋼球8-調(diào)壓螺釘 9-杠桿，10-鉸軸11-微動開關(guān) 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。如下圖所示，利用壓力繼電器控制電磁換向閥換向的順序，從而實(shí)現(xiàn)二個液壓缸的順序動作。2.壓力繼電器的應(yīng)用 用壓力繼電器控制的順序動作回路作業(yè)：簡述定值減壓閥的工作原理。畫出職能符號。5.3.3 順序閥 順序閥是利用油液壓力作為控制信號實(shí)現(xiàn)油路的通斷，以控制執(zhí)行元件

28、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(nèi)控式和外控(液控)式。內(nèi)控式是直接利用閥進(jìn)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(jié)構(gòu)的不同，順序閥也有直動式和先導(dǎo)式之分。1.結(jié)構(gòu)和工作原理1)直動式順序閥(a)結(jié)構(gòu)圖(b)內(nèi)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(diào)節(jié)螺釘；2調(diào)壓彈簧；3端蓋；4閥體；5閥芯；6控制活塞；7底蓋2)先導(dǎo)式順序閥(a)外控式(b)內(nèi)控式(c)一般圖形符號(d)先導(dǎo)式順序閥圖形符號 圖5.38 先導(dǎo)式順序閥圖5.39 DZ型先導(dǎo)式順序閥1主閥體 2阻尼孔 3主閥芯 4先導(dǎo)級測壓孔5先導(dǎo)

29、閥體 6先導(dǎo)閥芯 7調(diào)壓彈簧 a單向閥順序閥的結(jié)構(gòu)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(fù)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(dú)接回油箱，而溢流閥的泄油則通過閥體內(nèi)部孔道與閥的出口相通流回油箱。(3)順序閥的進(jìn)口壓力由液壓系統(tǒng)工況來決定，當(dāng)進(jìn)口壓力低于調(diào)壓彈簧的調(diào)定壓力時，閥口關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)口壓力超過彈簧的調(diào)定壓力時，閥口開啟，接通油路，出口壓力油對下游負(fù)載做功。溢流閥的進(jìn)口最高壓力由調(diào)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(dǎo)式順序閥好，所以直動式順序閥多應(yīng)用于低壓系統(tǒng)，先導(dǎo)型順序閥多應(yīng)用于

30、中、高壓系統(tǒng)。它們的作用是：(1)用以實(shí)現(xiàn)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(shè)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(yīng)用 用壓力控制的順序動作回路 用順序閥的平衡回路 用液控順序閥的卸荷回路1，2-泵3，5-閥表5-3 順序閥的圖形符號 控制與泄油方式 內(nèi)控外泄 外控外泄 內(nèi)控內(nèi)泄 外控內(nèi)泄 名稱 順序閥 外控順序閥 背壓閥 卸荷閥 圖形符號 控制與泄油方式 內(nèi)控外泄加單向閥 外控外泄加單向

31、閥 內(nèi)控內(nèi)泄加單向閥 外控內(nèi)泄加單向閥 名稱 內(nèi)控單向順序閥 外控單向順序閥 內(nèi)控平衡閥 外控平衡閥 圖形符號 作業(yè)：簡述先導(dǎo)式順序閥的工作原理。畫出職能符號。5.4 流量控制閥1.結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(guān)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(jìn)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)流剛度反映了節(jié)流閥在負(fù)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

32、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(jìn)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(xiàn)時大時小的脈動現(xiàn)象。開口越小，脈動現(xiàn)象越嚴(yán)重，甚至在閥口沒有關(guān)閉時就完全斷流。這種現(xiàn)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(diào)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(guān)，閥的剛度小，故只適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化較小、速度穩(wěn)定性要求不高的場合。此外，利用

33、節(jié)流閥能夠產(chǎn)生較大壓力損失的特點(diǎn)，可用作液壓加載器。對于執(zhí)行元件負(fù)載變化大、對速度穩(wěn)定性要求高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，必須對節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)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(yīng)用5.4.2 調(diào)速閥1.結(jié)構(gòu)和工作原理圖5.46 調(diào)速閥的工作原理圖及圖形符號 當(dāng)調(diào)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(diào)速閥的應(yīng)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(diào)速回路；與變量泵配合，組成容積節(jié)流調(diào)速回路等。與節(jié)流閥不同的是，調(diào)速閥應(yīng)用于有較高速度穩(wěn)定性要求的液壓系統(tǒng)中。2.調(diào)速閥的靜態(tài)特性及應(yīng)

34、用圖5.47 調(diào)速閥與節(jié)流閥的流量特性3.溫度補(bǔ)償調(diào)速閥圖5.48 溫度補(bǔ)償調(diào)速閥原理圖 調(diào)速閥對溫度和堵塞也是敏感的。為了補(bǔ)償溫度對流量穩(wěn)定性的影響，可以采用帶溫度補(bǔ)償裝置的調(diào)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(diào)速閥相同。如圖5.48所示為溫度補(bǔ)償調(diào)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

35、同一個能源向兩個執(zhí)行元件供應(yīng)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(yīng)油液(即比例分流)，實(shí)現(xiàn)兩個執(zhí)行元件的速度同步或成定比關(guān)系。1.分流閥圖5.51 分流閥的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖5.53 邏輯閥的基本組成1先導(dǎo)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(nèi)，配以蓋板、先導(dǎo)閥等組成的一種多功能復(fù)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

36、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(dǎo)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(jù)用途不同，可以有AB1(a)基本形式(b)閥芯內(nèi)設(shè)節(jié)流小孔(c)閥芯尾部帶節(jié)流窗口(d)閥芯內(nèi)有通孔(e)閥芯內(nèi)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(jié)構(gòu)除了基本形式外，還有如圖5.55所示的多種結(jié)構(gòu)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(guān)系為swxxbbaa0FFp Ap Ap A3.邏輯閥的應(yīng)用1)邏輯換向閥圖5.56 二位四通邏輯換向閥1、2、3、4邏輯閥單元2)邏輯壓

37、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(jié)構(gòu)(b)符號 圖5.58 邏輯節(jié)流閥1調(diào)節(jié)螺桿 2閥套 3錐閥芯圖5.59 邏輯調(diào)速閥原理1節(jié)流閥 2定差減壓閥 圖5.59所示為邏輯調(diào)速閥原理圖，定差減壓閥閥芯兩端分別與節(jié)流閥進(jìn)出口相通，從而保證節(jié)流閥進(jìn)出口壓差不隨負(fù)載變化，成為調(diào)速閥。該閥一般裝在進(jìn)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(shí)現(xiàn)過程為：輸入一個給定參考電壓信號，通過比例放大器進(jìn)行整形、處理，轉(zhuǎn)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

38、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(jìn)行無級調(diào)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(jié)構(gòu)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(dǎo)套；12調(diào)零螺釘 2.比例壓力閥1)直動型比例壓力閥(a)結(jié)構(gòu)(b)符號 圖5.62 直動錐閥式比例壓力閥的結(jié)構(gòu)原理1比例電磁鐵 2推桿 3傳力彈簧 4錐閥芯電磁力 D1FK I彈簧壓縮力 sF

39、pA由于，所以 DsFF1pAK I1pKpIK IA2)先導(dǎo)錐閥式比例溢流閥圖5.63 先導(dǎo)型電磁比例溢流閥閥(a)結(jié)構(gòu)(b)職能符號 1導(dǎo)閥閥座 2先導(dǎo)錐閥 3軛鐵 4銜鐵5彈簧 6推桿 7線圈 8彈簧 9先導(dǎo)閥3.比例流量閥(a)結(jié)構(gòu)(b)符號 圖5.64 比例調(diào)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(jìn)口壓力補(bǔ)償器1閥體 2梭閥 3節(jié)流孔 4控制閥芯 5推板 6控制彈簧 7端蓋 如圖5.66所示為一種雙向的進(jìn)口壓力補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)

40、圖。這是一種疊加式的壓力補(bǔ)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(diào)速閥5.5.3 電液數(shù)字閥1.增量式數(shù)字閥圖5.68 直控式數(shù)字節(jié)流閥1閥套 2連桿 3零位移傳感器 4步進(jìn)電機(jī)5滾珠絲杠 6節(jié)流閥閥芯 7，8節(jié)流閥口 增量式數(shù)字閥由步進(jìn)電機(jī)(作為電機(jī)械轉(zhuǎn)換器)來驅(qū)動液壓閥芯工作。步進(jìn)電機(jī)直接用數(shù)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(zhuǎn)動一個固定的步距角。圖5.69 增量式數(shù)字閥控制系統(tǒng)原理框圖2.脈寬調(diào)制式數(shù)字閥圖5.70 二位二通電磁錐閥式快速開關(guān)型數(shù)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(diào)制式數(shù)字閥也稱為快速開關(guān)式數(shù)字閥。這種閥也可以直接用計算機(jī)控制。由于計算機(jī)是按二進(jìn)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(guān)”。控制這種閥的開與關(guān)以及開和關(guān)的時間長度(脈寬)，即可達(dá)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(guān)兩個位置，故稱為快速開關(guān)型數(shù)字閥，簡稱快速開關(guān)閥。圖5.71 二位三通電液球式快速開關(guān)型數(shù)字閥 1力矩馬達(dá)；2銜鐵；3、8推桿；4、7先導(dǎo)級球閥；5、6功率級球閥 圖5.72 快速開關(guān)式數(shù)字閥用于液壓系統(tǒng)的原理框圖