第5章 液压控制元件教案

项目5：液压控制元件

项目目标： 1.液压阀的种类、工作原理、结构；

2.液压阀的应用。

3.掌握常见液压阀的故障排除方法。

教学任务：1.液压阀的种类、工作原理、结构；

2.液压阀的应用。

学时数：10

教学重点：液压阀的种类、工作原理、结构；

难点：常见液压阀的故障排除方法。

教学方法：讲授法

教学媒体：多媒体

教学过程：

第5章液压控制元件

在液压传动系统中，液压控制元件主要用来控制液压执行元件运动的方向、承载的能力和运动的速度，以满足机械设备工作性能的要求。按其用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。

5.1液压控制元件概述

液压控制阀是液压系统的控制元件，其作用是控制和调节液压系统中液体流动的方向、压力的高低和流量的大小，以满足执行元件的工作要求。

5.1.1对液压控制元件的基本要求

（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，使用寿命长。

（2）油液通过液压控制阀时压力损失小。

（3）密封性能好，内泄漏少，无外泄漏。

（4）结构简单紧凑，体积小。

（5）安装、维护、调整方便，通用性好。

5.1.2液压控制阀的分类

1.按用途分

液压控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。这三类阀还可根据需要互相组合成为组合阀，使得其结构紧凑，连接简单，并提高了效率。

2.按控制原理分

液压控制阀可分为开关阀、比例阀、伺服阀和数字阀。

3.按安装连接形式分

（1）管式连接

（2）板式连接

（3）叠加式连接

（4）插装式连接

5.2方向控制阀

方向控制阀用以控制液压系统中液流的方向和通断，分为单向阀和换向阀两类。

5.2.1单向阀

1.普通单向阀

普通单向阀简称单向阀，其作用是控制油液只能按一个方向流动，而反向截止。如图5-1所示，它由阀体1、阀芯2、弹簧3等零件组成。图5-1（a）所示为管式单向阀，图5-1（b）所示为板式单向阀。压力油从进油口P1流入，作用于锥形阀芯2上，当克服弹簧3的弹力时，顶开阀芯2，经过环形阀口（对于图5-1（a）还要经过阀芯上的四个径向孔）从出油口P2流出。当液流反向时，在弹簧力和油液压力作用下，阀芯锥面紧压在阀体的阀座上，则油液不能通过。

图5-1普通单向阀

1—阀体;2—阀芯;3—弹簧

为了保证单向阀工作灵敏可靠，单向阀中的弹簧刚度一般都较小。单向阀的开启压力为0.035～0.05MPa，通过其额定流量时的压力损失一般不超过0.1～0.3MPa。若更换刚度较大的弹簧，使其开启力达到0.2～0.6MPa，则可作背压阀使用。

2.液控单向阀

图5-2（a）所示为液控单向阀，它由普通单向阀和液控装置两部分组成。当控油口K不通入压力油时，其作用与普通单向阀相同。当控油口K通入压力油时，推动活塞1、顶杆2，将阀芯3顶开，使P2和P1接通，液流在两个方向可以自由流动。为了减小活塞1移动的阻力，设有一外泄油口L。

图5-2液控单向阀

1—活塞;2—顶杆;3—阀芯

液控单向阀具有良好的反向密封性，常用于执行元件需长时间保压、锁紧的场合。

5.2.2换向阀

换向阀的作用是利用阀芯和阀体相对位置的改变，来控制各油口的通断，从而控制执行元件的换向和启停。换向阀的种类很多，其分类见表5-1。

1.换向阀的工作原理

图5-3所示为换向阀的工作原理。在图示状态下，液压缸两腔不通压力油，活塞处于停止状态。若使阀芯1左移，阀体2的油口P和A连通、B和T连通，则压力油经P、A进入液压缸左腔，右腔油液经B、T流回油箱，活塞向右运动;反之，若使阀芯右移，

则油口P和B连通、A和T连通，活塞便向左运动。

图5-3换向阀的工作原理

1—阀芯;2—阀体

表5-2列出了几种常用换向阀的结构原理和图形符号。换向阀图形符号的含义如下:（1）方格数表示换向阀的阀芯相对于阀体所具有的工作位置数，二格即二位，三格

即三位。

（2）方格内的箭头表示两油口连通，但不表示流向，符号“⊥”和“”表示此油口不连通。箭头、箭尾及不连通符号与任一方格的交点数表示油口通路数。

（3）P表示压力油的进口，T表示与油箱相连的回油口，A和B表示连接其他工作油路的油口。

（4）三位阀的中间方格和二位阀靠近弹簧的方格为阀的常态位置。在哪边推阀芯，通断情况就画在哪边的方格中。在液压系统图中，换向阀的符号与油路的连接一般应画在常态位置上。

2.换向阀的滑阀机能

换向阀处于常态位置时，其各油口的连通方式称为滑阀机能。三位换向阀的常态为中位，因此，三位换向阀的滑阀机能又称为中位机能。不同机能的三位阀，阀体通用，仅阀芯台肩结构、尺寸及内部通孔情况有区别。

表5-3列出三位四通换向阀常用的五种中位机能。

3.几种常用的换向阀

（1）机动换向阀

机动换向阀又称行程阀。它一般是利用安装在运动部件上的行程挡块压下顶杆或滚轮，使阀芯移动来实现油路切换的。机动换向阀常为二位阀，用弹簧复位，有二通、三通、四通等几种。二位二通又分常开（常态位置两油口连通）和常闭（常态位置两油口不通）两种形式。

图5-4（a）所示为二位二通常闭式机动换向阀的结构原理图。在图示状态（常态）下，阀芯2被弹簧3顶向上端，油口P和A不通。当挡块压下滚轮1经推杆使阀芯移到下端时，油口P和A连通。

图5-4二位二通常闭式机动换向阀

1—滚轮;2—阀芯;3—弹簧

（2）电磁换向阀

如图5-5（a）所示为三位四通电磁换向阀的结构原理图。阀的两端各有一个电磁铁和一个对中弹簧。阀芯在常态时处于中位。当右端电磁铁通电时，右衔铁6通过推杆将阀芯4推至左端，阀右位工作，油口P通B、A通T;当左端电磁铁通电时，阀芯移至右端，阀左位工作，油口P通A、B通T。

图5-5三位四通电磁换向阀

1—阀体;2—弹簧;3—弹簧座;4—阀芯;5—线圈;6—衔铁;7—隔套;8—壳体;9—插头组

件

电磁换向阀操纵方便，布局灵活，有利于提高设备的自动化程度，因而应用十分广泛。按使用电源不同，电磁换向阀可分为交流和直流两种。交流电压常用220V或380V，直流电压常用24V。

（3）液动换向阀

电磁换向阀布置灵活，易实现程序控制，但受电磁铁尺寸限制，难以用于切换大流量（63L/min以上）的油路。

图5-6（a）所示为三位四通液动换向阀的结构原理图。当其两端控制油口K1和K2均不通入压力油时，阀芯在两端弹簧的作用下处于中位（图示位置）;当K1进压力油、K2接油箱时，阀芯移至右端，阀左位工作，其通油状态为P通A、B通T;反之，当K2进压力油、K1接油箱时，阀芯移至左端，阀右位工作，其通油状态为P通B、A通T。