液压传动第六章

4)液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯 位置的换向阀。
当K1通压力油，K2通回油时,阀芯 右移,P与A通,B与T通；当K2通压 力油，K1通回油时,阀芯左移,P与 B通,A与T通；当K1和K2都不通压 力油时,阀芯在两端对中弹簧的 作用下处于中位。
三位四通液动换向阀
5)电液换向阀 电液换向阀是由电磁阀和液动阀结合在一起构成 的一种组合式换向阀。
二位三通电磁换向阀
1、2-线圈 3、4-对中弹簧 5、6-套筒 7-阀芯 8、9-衔铁 10、11-推杆
此为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁 都不通电时，阀芯7在两边对中弹簧3、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11将阀芯7推向左端，P与A通，B与T 通；当左边电磁铁通电时，推杆10将阀芯7推向右 端，P与B通， A与T通；
按衔铁工作腔是否有油液分为干式和湿式两种。 不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式。湿 式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。
在图示位置,油口P和A 相通,油口B断开；当电 磁铁通电吸合时,推杆3 将阀芯2推向右端,这时 油口P和A断开,而与B相 通。而当磁铁断电释放 时,阀芯2被弹簧7推向 左端,P和A又接通,油口 B断开。
（二）瞬态液动力
瞬态液动力是滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化 时）阀腔中液流因加速或减速而作用在阀心上的力。这个力 只与阀心移动速度有关（即与阀口开度的变化率有关），与 阀口开度本身无关。
d ( As v) dv dv dq As l l l dt dt dt dt 2p q Cd A0 2p dxv dq Cd dt dt A0 xv Fbt m0
6.2.3 液压卡紧力
（一）液压卡紧现象
在高压系统中，阀芯停止运动一段时间以后，由于阻 力（费粘性摩擦力）而导致阀芯移动困难的现象。
（二）产生原因
⑴ 脏物进入配合间隙； ⑵ 油温升高，阀芯膨胀卡死； ⑶ 滑阀付几何形状误差(如阀芯锥度等)和同心度变化(阀 芯、阀孔轴线不重合)所引起径向不平衡力——主要原因。
A B
油路，防止油路间的互相干扰。
单向阀要以和其他阀组成组合阀，例如 单向顺序阀、单向节流阀等。
单向阀的职能符号
2.液控单向阀
当控制口K处无压力油 通入时,它的工作机制 和普通单向阀一样：压 力油只能从通口P1流向 通口P2,不能反向倒流； 当控制口K有控制压力 油时,活塞1右移,推动顶杆2顶开阀芯,使油口P1和P2接通,油液 就可在两个方向自由通流。此时液控单向阀相当于一条通路。
2p cos Cd A0 A q 2 Fbs qv cos q cos 2Cd A0 0 p cos Ae Ae Ae
2
2Cd
Cd Cr2 xv2 p cos 2Cd Cv Cr2 xv2 p cos Cc
二位三通常闭式换向阀
动画演示
3)电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放 而直接推动阀芯使阀芯换位来控制液流方向的。 阀用电磁铁根据所用电源不同，可分为三种： 直流电磁铁:工作可靠,需要专用直流电源,使用寿命较长。 交流电磁铁:不需要专用电源，但寿命低，冲击大。
整体电磁铁:交流本机整体型电磁铁。
(2)滑阀的操纵方式
a)手动式 b)机动式
c)电磁控制 d)弹簧控制
e)液动
f)液压先导控制
g)电液控制
(3)换向阀的结构 1)手动换向阀
动画演示
2)机动换向阀 机动换向阀又称行程阀,它是用挡铁或凸轮推动阀 芯移动来实现换向的。
在图示位置阀芯2被弹簧1压向上端， 油腔P和A通，B口关闭。当挡铁或凸 轮压住滚轮4，使阀芯2移动到下端时， 就使油腔P和A断开，P和B接通，A口 关闭。
演示
图形符号的含义如下: (1)用方框数表示阀的工作位置,有几个方框就表示有几“位”。 (2)方框内的箭头“↗”表示油路处于接通状态,但箭头方向不一定表示 液流的实际方向。 (3)方框内符号“┻”或“┳”表示该通路不通。
(4)同一个方框内的接通或封闭符号与方框的交点数表示阀的“通”路 数。
(5)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 接的回油口用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表示泄油口。 (6)换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个是常态位置，即 阀芯未收到外部操纵时所处的位置。绘制液压系统图时，油路一般应连 接在常位上。
图为滑阀和阀芯的实际结构
6.2.2 液动力
很多液压阀采用滑阀式结构。滑阀在阀心移动、改变阀 口的启闭或开口大小时控制液流，同时也产生液动力。
作用在阀心上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。
（一）稳态液动力
稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定以后，液流流过 阀口时因动量变化而作用在阀心上的力。
取阀心两凸肩间的容腔中的液体为控制体，对它列写动量方 程，可以得到： (a) Fbs q(v2 cos v1 cos90 ) qv2 cos (b) Fbs q(v2 cos90 (v1 cos )) qv1 cos 根据上式，可得这两种情况下稳态液动力的方向都是促使阀 口关闭的。稳态液动力促使阀口关闭，相当于一个回复力，故它对 滑阀性能的另一影响是使滑阀的工作趋于稳定。
在电液换向阀中,电磁阀起先导控制作用(称先导 阀),用于控制液动换向阀的动作和工作位置；液动换 向阀作为主阀,用于控制液压系统中的执行元件。
电液换向阀用于大流量的液压系统中。
常态时先导阀和主阀皆处于中 位,控制油路和主油路皆不进 油。当左电磁铁通电时,先导 阀处于右位工作,控制油自X口 经先导阀到主阀芯左端油腔, 推动主阀芯右移换向,主阀芯右端油腔回 油通过右边节流阀经先导阀B′及T′流回油 箱,此时主油路油口P和A、B和T相通。当 先导阀左电磁铁断电、右电磁铁通电时, 则主油路油口换接,P和B、A和T相通,实 现液流的换向。
Fbt Cd l 2 p
dxv dt
Fbt Cd l 2 p
dxv dt
可以看出，瞬态液动力的方向与液流的流向有关： 当液流流出阀口时，瞬态液动力与阀心的移动方向相反， 起着阻碍阀心移动的作用；当液流流入阀口时，瞬态液 动力与阀心的移动方向相同，起着帮助阀心移动的作用。
第六章 液压阀
概述 液压阀上的共性问题 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 电液伺服阀
§6-1
6.1.1 液压阀的作用
概述
液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制 调节元件，其功用是通过控制调节液压系统中油液 的流向、压力和流量，使执行器及其驱动的工作机 构获得所需的运动方向、推力(转矩)及运动速度(转
6.1.2 液压阀的分类 单向阀和换向阀
利用通流通道的更换来 溢流阀、减压阀、顺序 方向阀 阀和压力继电器 控制油液的流动方向
液 压 阀
压力阀 流量阀
节流阀、调速阀、 溢流节流阀
利用通流截面的节流作用 来控制系统的压力和流量
6.1.3 对液压阀的基本要求
液压系统中所使用的液压阀均应满足以下基本要求: (1)动作灵敏,使用可靠,工作时冲击和振动小。
(5)材料强度，安装变形。
§6-3
方向控制阀
方向控制阀主要包括单向阀和换向阀两大类，在液 压回路中主要起控制液流流向的作用。分类方法如下图 所示：
6.3.1 单向阀
普通单向阀 液控单向阀
1.普通单向阀
单向阀只允许经过阀的油液单方向流动,而不许反向流动。
动 画 演 示
对单向阀的要求 ①开启压力要小。 ②能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。 ③正向导通时，阀的阻力损失要小。 ④阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。 普通单向阀的职能符号 单向阀可装在泵的出口处，防止系统中 的液压冲击影响泵的工作；还可以用来分隔
1-阀体 2-阀芯 3-手柄
动画 演示
3.滑阀式换向阀
阀芯和阀体之间的运动是相对直线运动。 阀体和滑动阀芯是滑阀的结构主体。 (1)换向阀的“通”和“位”及职能符号代表的意义
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。
动画 演示 动画 演示
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 动画 阀口的开关来沟通。
(2)油液流过时压力损失小。
(3)密封性能好。
(4)结构紧凑,安装、调整、使用、维护方便,通用性大。
6.2
液压阀上的共性问题
滑阀式 错位孔式 三角槽式 弓形孔式 偏心槽式 斜槽式 旋转槽式 转楔式
6.2.1 阀口形式
阀口形式
滑阀式的构造比较简单，通流截面积一般与阀的开口大 小成正比，是最常用的阀口形式。本章所介绍的液压阀都是 滑阀式的。
（三）径向不平衡力
以锥度+偏心为例 ⑴ 倒锥（锥部大端朝向高压腔），径向力使偏心距变大； ⑵ 顺锥（锥部大端朝向低压腔），径向力使偏心距变小； ⑶ 倾斜。
阀芯移动所需克服的最大摩擦力：
Ff 0.27lfDp
（四）解决措施
(1) 提高加工精度，避免偏心； (2) 根据阀芯运动方向设计成顺锥形状；
速)等，以满足不同的动作要求。
尽管液压阀的种类繁多,且各种阀的功能和结构形
式也有较大的差异,但它们之间均具有下述基本共同点:
(1)在结构上,液压阀都是由阀体、阀芯和驱动阀芯动 作的零、部件组成的。 (2)在工作原理上,液压阀的开口大小、进出口间的压 差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量特性
公式,只是各种阀控制的参数各不相同。
三位四通电液换向阀
(4)换向阀的工作位置机能（中位机能）
三位换向阀的阀芯在某个工作位置时，各通口间 有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。这种连 通方式称为换向阀的工作位置机能。
AB
O型机能
P T
（五）换向阀的中位机能分析
1）O型机能
阀芯处于中位时， P，A，B，T 四个油口均被封闭，特点是：
(3)开均压槽，使不同压强区油液沟通；
(4) 防止油液污染，维持油液的清洁度。
6.2.4 泄漏特性

滑阀泄漏大，锥阀泄漏小


滑阀中位时泄漏量最大
泄漏量随时间改变 伺服阀的零区特性由其泄漏特性决定 加沉割槽可降低泄漏量
滑阀内泄漏的影响因素： (1)油液的粘度，工作温度； (2)阀芯与阀孔的间隙、密封袋带长度、密封形式； (3)阀中油路内的压力分布； (4)滑阀中位机能；
动画演示
液控单向阀的职能符号
液控单向阀可以对液压缸进行闭锁，也可用作 立式液压缸的支承阀,而且有时可起保压作用。
A
B
K
〈a〉内泄式
A
B
K
〈b〉外泄式
6.3.2 换向阀
换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的改变,使油路 通、断或变换液流的方向,从而控制液压执行机构的启 动、停止或换向。因此，将换向阀与液压缸连接，可方 便地改变液压缸的活塞运动方向。
①缸的两腔被封闭，活塞在任一位置均可停住，且能承受一 定的正向负载和反向负载。 ②因P口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流阀排 回油箱。 ③可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处 于中位时，仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工 作。
AB
H型机能
P T
Leabharlann Baidu
2）H型机能 阀芯处于中位时, P，A，B，T四个油口互通，特点如下： ①虽然阀芯已除于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不 能承受负载； ②不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也 不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言；
1.对换向阀的主要要求
(1)油液流经换向阀时的压力损失要小。 (2)互不相通的油口间的泄露要小。 (3)换向要平稳、迅速且可靠。
换向阀在按阀芯形状分类时，有滑阀式和转阀式两 种，滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用得广泛。
2.转阀式换向阀
阀芯和阀体的相对运动是回转运动。
图示位置时,通口P和A相通、B和T相通； 当操作手柄转换到“止”位置时,通口P、 A、B和T均不相通,当操作手柄转换到右 位置时,则通口P和B相通，A和T相通。