第三讲电液系统控制元件

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第三讲 电液系统的控制调节元件(方向压力流量阀) 3.1 概述 控制元件主要指各类液压阀。 它们的功用是控制和调节液流的方向,压力和 流量,以满足执行元件所需的运动方向,力 (或力矩)和速度的要求,从而使系统按要求 进行工作。
3.1.1电液控制元件分类

1. 按用途分类
根据控制元件在系统中的作用,可分为以下几类:
• (3) 作安全阀用
• 系统中安装作安全阀用的溢流阀,以限制系统的最高压力。当压力超过调 定值时,溢流阀打开溢流,保证系统安全工作。如图液压回路中的所示阀在 回路中作安全阀用;在正常工作时,溢流阀是常闭的,故其调整值应比系统 的最高工作压力高10-20%,以免溢流阀打开溢流,影响系统正常工作。 将先导溢流阀的遥控口与二位二通电磁换向阀连接,可使泵和系统卸荷。
• (4) 作电磁溢流阀用

3.3.2 减压阀
• 功能:减压阀是一种利用液流流过隙产 生压降的原理,使出口压力低于进口压 力的压力控制阀。 • 种类:按调节要求的不同可分为定值 减压阀和定差减压阀。 • 按结构分有直动减压阀和先导减压 阀。 •
• •
2) 机动换向阀 机动换向阀又称行程阀。图所示为 二位二通机动换向阀的结构图和符号。
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3) 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。 图为二位三通电磁换向阀的结构图及符号。
• 图所示为三位四通电磁换向阀的结构图及符号。
• •
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。图所示为三位四 通液动换向阀的结构及符号。
b)板式连接
c)图形符号
1——阀心(锥阀或球阀);2——阀体;3——弹簧
图3.1
单向阀
图(b)为板式连接的液压单向阀, 图(c)为单向阀的职能符号。
单向阀的主要性能: 正向最小开启力,正向流动时的压力损 失及反向泄漏量。 应用:
单向阀可装在泵的出口处,防止系统中 的流体冲击影响泵工作;还可用来分
(2) 动态性能 当溢流阀从零压不溢流,进口压力迅速升高并超过调定压力,在额定流量 稳定溢流,然后逐步衰减到最终稳态压力,这需要经过一个短暂的过渡过程, 我们称此过程为动态过渡过程。 1) 压力超调量 最高瞬时压力峰值与额定压力调定值Pn的差值称为压力超调量△P。衡量溢 流阀动态调压误差的性能指标是压力超调率△P=△P/Pn ×100% ,一般要求 △P 10%-30%。 2) 响应时间t1 从起始稳态压力P0与最终稳态压力Pn之差的10%上升到90%的时间,即图 5-21中A,B两点间的时间间隔称为响应时间。t1越小,溢流阀的响应越快。 3)过渡过程时间 t2 从0.9(Pn-P0)的B点到瞬咙过渡过程儒最终时刻C点之间的时间称为过 渡过程时间。C点以后的压力波形应落在图中给定的(0.95-1.05)(Pn-P0) 限制范围内,否则,C点应后移,直至满足要求为止。t2越小,溢流阀的动态 过程越短。 4) 升压时间△t 流量阶跃变化时,从0.1(Pn-P0)到0.9(Pn-P0)的这段时间,即图中A 和B两点间的时间称为升压时间。△t1越小,溢流阀的动态性能越好。 5) 卸荷时间△t2 卸荷信号发出后从0.9(Pn-P0)到0.1(Pn-P0)的这段时间,即图中C和 D两点间的时间称为卸荷时间。△t2越小,溢流阀的动态性能越好。
液控单向阀的结构图
a)工作原理图
b)图形符号
图3.2
液控单向阀
1——活塞;2——顶杆;3——阀心
3.2.2 换向阀
1. 换向阀的工作原理和分类
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基本工作原理:换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动, 使与阀体相连的各通路实现接通或断开或改变流动方向的阀类。 分类:换向阀按其结构可分为: (1) 滑阀式换向阀 (2) 球式换向阀 (3) 逻辑换向阀 (4) 截止式换向阀
(1) 方向控制阀 (2) 压力控制阀 (3) 流量控制阀
• 2. 按控制方式分类
• • (1) 开关或定值控制阀:借助手轮,手柄,凸轮,电磁铁,压力液体等来 • 控制流体通路,定值控制流体的压力,流量的阀类,统称开关阀,多用于普通液 • 气动系统。 (2) 比例控制阀:用与阀的输入输出成比例的电信号控制该阀,使其实现按一定规律 • 比例地控制系统中流体的压力,流量,多用于开环程序控制系统。 (3) 伺服控制阀:将徽小的电气信号转换成大功率的流量和压力输出,以控制系统中 • 流体的压力和流量。多用于高精度,快速响应的闭环控制系统 。 (4) 数字阀:用数字信息直接控制阀,以控制系统中流体的压力和流量。
3. 溢流阀的应用

(1) 作调压阀用
• 在液压定量泵节流调速系统 中如图,泵输出的压力油只 有一部分进入油缸,多余的 油经溢流阀流回油箱。溢流 阀是常开的,这样使系统压 力稳定在调定值,以保持系 统压力恒定。
(2) 可实现系统的远程调压 先导式溢流阀与直动式远 程调压溢流阀配合使用,可 实现系统的远程调压。如图 中的阀3为先导溢流阀,阀4 为远程调压阀。
隔通道,防止管路间的相互干扰等。
液控单向阀及其应用
功能: 液控单向阀是一种通入控制压力流体后即允许流体双向流 动的单向阀。 结构: 图(3.2)为液控单向阀的结构(a)和职能符号(b)。 主要性能: 液控单向阀具有良好的密封性能,其反向泄漏量为零。 反向开启的最小控制压力,当P1=0时一般为(0.4-0.5)的P2。 应用: 液控单向阀可于用对液压缸进行锁闭,保压;也用于防止 立式液压缸停止时自动下滑。
• 3) 卸荷压力 • 卸荷压力指当溢流阀作卸荷阀用时, 额定流量下,进出口的压力差。 • 4) 最大允许流量和最小稳定流量 • 当溢流阀在最大允许流量(即额定流 量)下工作时应无噪声。溢流阀的最小 稳定流量取决于对压力平稳性的要求。 一般规定为额定流量的15%.
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3.2 方向控制阀
• 作用及工作原理:方向控制阀的主要作用是控 制系统中流体流动的方向,其工作原理是利用 阀芯和阀体间的相对位置的改变来实现通道的 接通或断开,以满足系统对通道的不同要求。 • 分类:方向控制阀可分为单向阀和换向阀两类。
3.2.1 单向阀
图(a)为管式连接的液压单向阀
a)管式连接 1——阀心(锥阀或球阀);2——阀体;3——弹簧
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在分析和选择阀的中位机能时,通常考虑以下几点: 1) 系统保压 选“O”,“Y”,“J”,“N”,“U”等中位机能。 2) 系统卸荷 选 “H”,“K”,“M”型等中位机能。 3) 执行机构换向精度与平稳性 选O型,M型,换向过程易产生冲击,换向不平稳,但 换向精度高; 选Y型,换向过程中工作部件不易制动, 换向精度低,但换向平稳。 • 4) 执行机构启动的平稳性 • 5) 执行机构需“浮动”,选阀在中位,A,B两口互通 (如U型),卧式缸呈“浮动”状态,可利用其它机构调 整其位置。执行机构需在任意位置上停止,选阀在中位, A,B两口堵塞(如O型,M型),则执行机构可在任意 位置上停止。
• (3) 换向向阀的主要性能 • 换向向阀的主要性能包括以下几项: • 1) 工作可靠 • 2) 压力损失 • 3) 内泄量 • 4) 换向与复位时间 • 5) 使用寿命 • (4) 操作方式 • 根据推动换向阀移动方式可分为:手动换向阀;电磁 换向阀;液动换向阀;电液换向阀;气控换向阀等五种 换向阀。 • 1) 手动换向阀 • 用手操纵杠杆推动滑阀阀芯相对阀体移动,从而改变工 作位置,改变通道的通断。
3. 按结构形式分类
(1) (2) (3) (4) (5) 滑阀 锥阀 球阀 喷嘴挡板阀 射流管阀
4. 按连接方式分类
(1) (2) (3) (4) (5) 螺绞连接阀 法兰连接阀 板式连接阀 叠加式连接阀 插装式连接阀
3.1.2液压与气压传动的控制元件的性能参数
• 基本要求:动作灵敏,使用可靠;流经阀口后的压力损失小;密封性能好; 结构紧凑;安装调整,使用维护方便;通用性大等。 1. 控制阀的性能参数 主要性能参数: 额定压力和额定流量。 额定压力: 是指阀最大允许的工作压力。 额定流量是指阀在额定压降下,通过阀的最大流量。 2. 控制阀的规格 阀的规格大小用通径Dg表示。 3. 控制阀的性能曲线 目前有些阀给出若干特性曲线,如压力-流量曲线,压力损失-流量曲线, 进口 压力-出口压力曲线等,比较确切反映了阀的性能。
2. 溢流阀的主要性能
• • • (1) 静态性能 1) 压力调节范围 压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时,系统压 力平稳地上升或下降的最大和最小调定压力。 • 2) 启闭特性 • 启闭特性是指溢流阀从开启到闭合过程中,被控压力与通过溢流 阀的溢流量之间的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指 标。一般用溢流阀处于额定流量,额定压力时,开始溢流的开启 压力PK及停止溢流的闭合压力PB分别与Ps的百分比来衡量。前者 称为开启压力比,后者称为闭合压力比。比值越大及二者越接近, 其启闭特性越好。一般规定开启比应不小于90%,闭合比不小于 85%。
三位四通液动换向阀 a)换向时间不可调式 b) 换向时间可调式
• • •
5) 电液换向阀 电液换向阀是由液动换向阀和电磁换向阀组合而成。其中电磁换向阀起先导作用, 用来改变控制液流的方向,从而改变起主阀作用的液动换向阀的工作位置。 图所示为电液换向阀的结构及符号。
电液换向阀的结构及符号
3.方向阀的应用
1. 溢流阀结构和工作原理

(1) 直动式溢流 阀 • 结构和工作原理: 直动式溢流阀的阀 芯有锥阀式,球阀 式和滑阀式三种形 式。 • .图所示为用于油 液的低压直动式溢 流阀。 • 特点:直动式溢 流阀的特点是结构 简单,反应灵敏。 但工作时易产生振 动和噪音,压力波 动大。一般用于小 流量,压力较低的 场合。
• 1) 方向控制回路
2) 保压回路
3.3 压力控制阀
• 功能:用于实现系统压力控制 的阀类统称压力控制阀。 • 分类:常用的压力控制阀有 溢流阀,减压阀,顺序阀和压 力继电器等。它们都是利用流 体的压力与阀中的弹簧力相平 衡的原理来工作的。
3.3.1 溢流阀
• 溢流阀的基本功用主要有两点:一是当 系统压力超过或等于溢流阀的调定压力 时,系统的液体或气体通过阀口溢出一 部分,保证系统压力恒定,作调压用; 二是在系统中作安全阀用,在系统正常 工作时, 溢流阀处于关闭状态,只有在 系统压力大于或等于其调定压力时才开 启溢流,对系统起过载保护作用。

• •
(2) 先导式溢流阀 结构和工作原理: 先导式溢流阀是 由先导调压阀和 溢流主阀两部分 组成。先导阀类 似于直动式溢流 阀,多为锥阀结 构。 图所示为先导式 溢流阀。 特点:由于先导 阀的溢流量仅为 主阀额定流量的1 %左右,因此先 导阀阀座孔的面 积A开口量,调压 弹簧刚度都不需 很大,所以,先 导型溢流阀广泛 用于高压大流量 场合。 YF型三节同心先导式溢流阀(管式) 1——锥阀(先导阀);2——锥阀座;3——阀盖;4——阀体;5——阻尼 孔;6——主阀心; 7——主阀座;8——主阀弹簧;9——调压(先导阀)弹簧;10——调节螺 钉;11——调压手轮
2. 滑阀式换向阀 • • • • • • • (1) 工作原理及主体部分的结构形式 工作原理: 借助于滑阀阀芯在阀体内作轴向运动,使 与阀体相 连的各通路实现接通或断开或改变流动方向的阀类。 结构: 主体是阀体和阀芯,它是一个具有多段环形槽的圆柱体。 表3-1列举了常用的几种结构形式。 按阀芯移动后可以停留的工作位置分有:二位阀;三位阀。 按滑阀的通道分有:二通阀;三通阀;四通阀;五通阀;多路 阀等。 换向阀的名称按其工作位置和通路统称几位几通换向阀。如表 3-1中名称一栏所示的二位二通换向阀;二位三通换向阀--- ---等。 滑阀式换向阀的图形如表3.1中所示。
表 3.1 常用 滑阀 式换 向阀 主体 结构 形式 和图 形符 号
• (2) 滑阀的中位机能 • 三位滑阀在中位时各通路的连接方式称 为滑阀的中位机能。不同的滑阀的中位 机能可满足系统的不同要求。表3.2列举 了三位四通换向阀常用的十种中位机能。
表 3.2 三 位 四 通 换 向 阀 中 位 机 能
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