电磁阀基本原理与结构

电磁阀基本原理及结构
直动式电磁阀
原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

分布直动式电磁阀
原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。

当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可靠动作，但功率较大，要求必须水平安装。

先导式电磁阀
原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

特点：流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件
电磁阀使用过程中常见问题
1、为什么双座阀小开度工作时容易振荡？
对单芯而言，当介质是流开型时，阀稳定性好；当介质是流闭型时，阀的稳定性差。

双座阀有两个阀芯，下阀芯处于流闭，上阀芯处于流开，这样，在小开度工作时，流闭型的阀芯就容易引起阀的振动，这就是双座阀不能用于小开度工作的原因所在。

2、为什么双密封阀不能当作切断阀使用？
双座阀阀芯的优点是力平衡结构，允许压差大，而它突出的缺点是两个密封面不能同时良好接触，造成泄漏大。

如果把它人为地、强制性地用于切断场合，显然效果不好，即便为它作了许多改进（如双密封套筒阀），也是不可取的。

3、什么直行程调节阀防堵性能差，角行程阀防堵性能好？
直行程阀阀芯是垂直节流，而介质是水平流进流出，阀腔内流道必然转弯倒拐，使阀的流路变得相当复杂（形状如倒“S”型）。

这样，存在许多死区，为介质的沉淀提供了空间，长此以往，造成堵塞。

角行程阀节流的方向就是水平方向，介质水平流进，水平流出，容易把不干净介质带走，同时流路简单，介质沉淀的空间也很少，所以角行程阀防堵性能好。

4、为什么直行程调节阀阀杆较细？
它涉及一个简单的机械原理：滑动摩擦大、滚动摩擦小。

直行程阀的阀杆上下运动，填料稍压紧一点，它就会把阀杆包得很紧，产生较大的回差。

为此，阀杆设计得非常细小，填料又常用摩擦系数小的四氟填料，以便减少回差，但由此派出的问题是阀杆细，则易弯，填料寿命也短。

解决这个问题，最好的办法就是用旅转阀阀杆，即角行程类的调节阀，它的阀杆比直行程阀杆粗2～3倍，且选用寿命长的石墨填料，阀杆刚度好，填料寿命长，其摩擦力矩反而小、回差小。

5、为什么角行程类阀的切断压差较大？
角行程类阀的切断压差较大，是因为介质在阀芯或阀板上产生的合力对转动轴产生的力矩非常小，因此，它能承受较大的压差。

6、为什么脱盐水介质使用衬胶蝶阀、衬氟隔膜阀使用寿命短？
脱盐水介质中含有低浓度的酸或碱，它们对橡胶有较大的腐蚀性。

橡胶的被腐蚀表现为膨胀、老化、强度低，用衬胶的蝶阀、隔膜阀使用效果都差，其实质就是橡胶不耐腐蚀所致。

后衬胶隔膜阀改进为耐腐蚀性能好的衬氟隔膜阀，但衬氟隔膜阀的膜片又经不住上下折叠而被折破，造成机械性破坏，阀的寿命变短。

现在最好的办法是用水处理专用球阀，它可以使用到5～8年。

7、为什么切断阀应尽量选用硬密封？
切断阀要求泄漏越低越好，软密封阀的泄漏是最低的，切断效果当然好，但不耐磨、可靠性差。

从泄漏量又小、密封又可靠的双重标准来看，软密封切断就不如硬密封切断好。

如全功能超轻型调节阀，密封而堆有耐磨合金保护，可靠性高，泄漏率达10-7，已经能够满足切断阀的要求。

8、为什么套筒阀代替单、双座阀却没有如愿以偿？
60年代问世的套筒阀，70年代在国内外大量使用，80年代引进的石化装置中套筒阀占的比率较大，那时，不少人认为，套筒阀可以取代单、双座阀，成为第二代产品。

到如今，并非如此，单座阀、双座阀、套筒阀都得到同等的使用。

这是因为套筒阀只是改进了节流形式、稳定性和维护好于单座阀，但它重量、防堵和泄漏指标上与单、双座阀一致，它怎能取代单、双座阀呢？所以，就只能共同使用。

9、为什么说选型比计算更重要？
计算与选型比较而言，选型要重要得多，复杂得多。

因为计算只是一个简单的公式计算，它的本身不在于公式的精确度，而在于所给定的工艺参数是否准确。

选型涉及到的内容较多，稍不慎，便会导致选型不当，不仅造成人力、物力、财力的浪费，而且使用效果还不理想，带来若干使用问题，如可靠性、寿命、运行质量等。

10、为什么在气动阀中活塞执行机构使用会越来越多？
对于气动阀而言，活塞执行机构可充分利用气源压力，使执行机构的尺寸比薄膜式更小巧，推力更大，活塞中的O型圈也比薄膜可靠，因此它的使用会越来越多
手动换向阀
三位四通手动换向阀
(a)弹簧钢球定位式符号，(b)弹簧自动复位式符号
：
机动换向阀又称行程换向阀，它是用挡铁或凸轮推动阀芯实现换向。

二位二通机动换向阀
1-挡铁；2-滚轮；3-阀芯；4-弹簧
机动换向阀
主要有弹簧复位和钢球定位两种形式。

电磁换向阀
电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。

由于它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以操作轻便，易于实现自动化，因此应用广泛。

电磁换向阀的品种规格很多，但其工作原理是基本相同的。

电磁换向阀工作原理：
阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种：
☐①交流电磁铁。

阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。

交流电磁铁启动力较大，换向时间短。

但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。

☐②直流电磁铁。

直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。

其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热
筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。

但启动力比交流电磁铁小。

☐③本整型电磁铁。

本整型指交流本机整流型。

这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。

干式、油浸式、湿式电磁铁
不管是直流电磁铁还是交流电磁铁，都可做成干式的、油浸式的和湿式的。

☐①干式电磁铁。

干式电磁铁的线圈、铁芯与轭铁处于空气中不和油接触，电磁铁与阀联结时，在推杆的外周有密封圈。

由于回油有可能渗入对中弹簧腔中，所以阀的回油压力不能太高。

此类电磁铁附有手动推杆，一旦电磁铁发生故障时可使阀芯手动换位。

此类电磁铁是简单液压系统常用的一种形式。

☐②油浸式电磁铁。

油浸式电磁铁的线圈和铁芯都浸在无压油液中。

推杆和衔铁端部都装有密封圈。

可帮助线圈散热，且可改善推杆的润滑条件，所以寿命远比干式电磁铁为长。

因有多处密封，此种电磁铁的灵敏性较
差，造价较高。

☐③湿式电磁铁。

湿式电磁铁也叫耐压式电磁铁，它和油浸式电磁铁不同之处是推杆处无密封圈。

线圈和衔铁都浸在有压油液中，故散热好，摩擦小。

还因油液的阻尼作用而减小了切换向时的冲击和噪声。

所以湿式电磁铁具有吸声小、寿命长、温升低等优点，是目前应用最广的一种电磁铁。

也有人将油浸式电磁铁和耐压式电磁铁都叫做湿式电磁铁
如图l所示，单向阀是气流只能一个方向流动而不能反向流动的方向控制阀。

其工作原理与液压单向阀一样。

压缩空气从尸口进入，克服弹簧力和摩擦力使单向阀阀口开启，压缩空气从P流至A；当P口无压缩空气时，在弹簧力和A 口(腔)余气力作用下；阀口处于关闭状态，使从A至P气流不通。

单向阀应用于不允许气流反向流动的场合，如空压机向气罐充气时，在空压机与气罐之间设置一单向阀，当空压机停止工作时，可防止气罐中的压缩空气回流到空压机。

单向阀还常与节流阀、顺序阀等组合成单向节流阀、单向顺序阀使用。

如图所示,调速阀是进行了压力补偿的节流阀。

它有定差减压阀和节流阀串联而成。

节流阀前、后的压力p2和p3分别引到减压阀阀芯右、左两端，当负载压力p3增大，于是作用在减压阀芯左端的液压力增大，阀芯右移，减压口加大，压降减小，使p2也增大，从而使节流阀的压差（p2-p3）保持不变；反之亦然。

这样就是调速阀的流量恒定不变（不受负载影响）。

缓冲装置是利用活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖之间的一部分液体封住，迫使液体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免活塞和缸盖的相互碰撞。

常见的缓冲装置如图4.13所示。

图4.13 a）所示为节流口可调式缓冲装置，当活塞上的凸台进入端盖凹腔后，圆环形回油腔中的液体只能通过针形节流阀流出，这就使活塞制动。

调节节流阀的开口，可以改变制动阻力的大小。

这种缓冲装置起始缓冲效果好，随着活塞向前移动，缓冲效果逐渐减弱，因此它的制动行程较长。

图4.13 b）所示为节流口变化式缓冲装置，它在活塞上开有变截面的轴向三角节流槽。

当活塞移近端盖时，回油腔油液只能经过三角槽流出，因而使活塞受到制动作用。

随着活塞的移动，三角槽通流截面逐渐变小，阻力作用增大，因此，缓冲作用均匀，冲击压力较小，制动位
置精度高。

节流阀和单向节流阀的工作原理:节流阀结构图。

气流径P口输入，通过节流口的节流作用后经A口输出。

节流口的流通面积与阀芯位移量之间有一定的函数关系，这个函数关系与阀芯节流部分的形状有关。

常用的有针阀型、三角沟梢型和圆柱斜切型等，与液压节流阀阀芯节流部分的形状基本相同，这里不再重复。

图示即是圆柱斜切阀芯的节流阀。

图14—12所示为单向节流阀结构图，它是单向阀和节流阀并联而成的组合控制阀。

当气流由P口向A口流动时。

经过节流阀节流；反方向流动，即由A 向P流动时，单向阀打开，不节流。

液压缸的工作原理是:先说它的最基本5个部件,1-缸筒和缸盖2-活塞和活塞杆3-密封装置4-缓冲装置5-排气装置。

每种缸的工作原来几乎都是相似的,拿一个手动千斤顶来说,千斤顶其实也就是个最简单的油缸了.通过手动增压秆(液压手动泵)使液压油经过一个单项阀进入油缸,这时进入油缸的液压油因为单项阀的原因不能再倒退回来,逼迫缸杆向上,然后在做工继续使液压油不断进入液压缸,就这样不断上上升,要降的时候就打开液压阀,使液压油回到油箱.这个是最简单的工作原理,其他的都在这个基础上改进的。

液压马达的工作原理
1.叶片式液压马达
由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。

叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关，其转速由输入液压马达的流量大小来决定。

由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。

为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通人叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通人后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。

叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可
适用于换向频率较高的场合，但泄漏量较大，低速工作时不稳定。

因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。

2.轴向柱塞马达
轴向柱塞泵除阀式配流外，其它形式原则上都可以作为液压马达用，即轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是可逆的。

轴向柱塞马达的工作原理为，配油盘和斜盘固定不动，马达轴与缸体相连接一起旋转。

当压力油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸，紧贴斜盘斜盘对柱塞产生一个法向反力ｐ，此力可分解为轴向分力及和垂直分力Q。

Q与柱塞上液压力相平衡，而Q则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。

轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。

若改变马达压力油输入方向，则马达轴按顺时针方向旋转。

斜盘倾角ａ的改变、即排量的变化，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。

斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。

3．齿轮液压马达
齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引出壳体外；为了减少启动摩擦力矩，采用滚动轴承；为了减少转矩脉动齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。

齿轮液压马达由干密封性差，容租效率较低，输入油压力不能过高，不能产生较大转矩。

并且瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化，因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合。

一般用干工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。

溢流阀的结构和工作原理
常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。

(1) 直动式溢流阀
直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，图 (a)所示是一种低压直动式溢流阀，P是进油口，T 是回油口，进口压力油经阀芯4中间的阻尼孔g作用在阀芯的底部端面上，当进油压力较小时，阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置，将P和T两油口隔开。

当油压力升高，在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力F。

此时，阀芯上升，阀口被打开，将多余的油液排回油箱，阀芯上的阻尼孔g用来对阀芯的动作
产生阻尼，以提高阀的工作平衡性，调整螺帽1可以改变弹簧的压紧力，这样也就调整了溢流阀进口处的油液压力p。

阻尼调节器由一个单向阀和一个节流阀并联组成，单向阀用来保证滑阀端
面进油畅通，而节流阀用于滑阀端面回油的节流，调节节流阀开口大小即可调整
阀芯的动作时间。

电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种形式。

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。

内部控制、外部回油的弹簧对中型电液换向阀
(a)结构图；(b)符号，(c)简化符号
l、7-单向阀;2、6-节流阀;3、5-电磁铁;4-电磁阀阀芯;8-主阀芯
方向阀在换向与锁紧回路中的应用
☐在液压系统中，工作机构的启动、停止或变换运动方向等是利用控制进入执行元件油流的通、断及改变流动方向来实现的。

实现这些功能的回路称为方向控制回路。

☐方向阀主要用于通断控制、换向控制、锁紧、保压等方面。

•1）简单换向回路
简单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。

2）复杂换向回路
☐当需要频繁、连续自动地作往复运动且对换向过程有很多附加要求时，则需采用复杂换向回路。

☐对于换向要求高设备，若用手动换向阀就不能实现自动往复运动。

采用机动换向阀。