第4章 液壓控制元件

1、第4章 液壓控制元件,,,4.1 方向控制閥4.2 壓力控制閥及其應(yīng)用4.3 流量控制閥及其應(yīng)用  ,4.1 方向控制閥,4.1.1 單向閥 單向閥（check valve）使油只能在一個(gè)方向上流動(dòng)，其反方向被堵塞。它的構(gòu)造及符號(hào)如圖4-1所示。 ,圖4-1 單向閥 (a) 結(jié)構(gòu)； (b) 職能符號(hào),圖4-2 液控單向閥 (a) 結(jié)構(gòu)； (b) 職能符號(hào),液控單

2、向閥如圖4-2所示，在普通單向閥的基礎(chǔ)上多了一個(gè)控制口，當(dāng)控制口空接時(shí)，該閥相當(dāng)于一個(gè)普通單向閥；若控制口接壓力油，則油液可雙向流動(dòng)。,4.1.2 換向閥 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)位置改變來控制油路接通、 關(guān)斷或改變油液流動(dòng)方向的。,圖4-3 手動(dòng)三位四通換向閥,圖4-5 換向閥的“位”和“通”的符號(hào),二位二通 二位四通 三位五通,推動(dòng)閥內(nèi)閥芯移動(dòng)的方法有手動(dòng)、 腳動(dòng)、 機(jī)械動(dòng)、 液壓動(dòng)、 電

3、磁動(dòng)等， 如圖4-6所示。 閥上如裝有彈簧， 則當(dāng)外加壓力消失時(shí)， 閥芯會(huì)回到原位。    圖4-6 換向閥操縱方式符號(hào),3. 換向閥結(jié)構(gòu) 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中廣泛采用的是滑閥式換向閥， 在這里主要介紹這種換向閥的幾種結(jié)構(gòu)。  1) 手動(dòng)換向閥 手動(dòng)換向閥是利用手動(dòng)杠桿改變閥芯位置來實(shí)現(xiàn)換向的，如圖4-7所示為手動(dòng)換向閥的圖形符號(hào)。

4、,2） 機(jī)動(dòng)換向閥 機(jī)動(dòng)換向閥又稱行程閥， 主要用來控制液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程。 它借助于安裝在工作臺(tái)上的擋鐵或凸輪來迫使閥芯移動(dòng)， 從而控制油液的流動(dòng)方向。,3） 電磁換向閥 電磁換向閥是利用電磁鐵的通、斷電而直接推動(dòng)閥芯來控制油口的連通狀態(tài)的。,4） 液動(dòng)換向閥圖4-10所示為三位四通液動(dòng)換向閥，當(dāng)K1通壓力油， K2回油時(shí)，P與A接通，B與T接通；當(dāng)K2通壓力油， K1回油時(shí)，P與B接通

5、，A與T接通；當(dāng)K1、K2都未通壓力油時(shí)，P、T、A、B四個(gè)油口全部堵死。,圖4-10 三位四通液動(dòng)換向閥(a) 結(jié)構(gòu)； (b) 職能符號(hào),液動(dòng)控制回路,5） 電液換向閥 電液換向閥是由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成的。 電磁換向閥起先導(dǎo)作用， 它可以改變和控制液流的方向， 從而改變液動(dòng)換向閥的位置。,單作用缸換向回路雙作用缸換向回路,差動(dòng)快進(jìn)回路,5. 中位機(jī)能 當(dāng)液壓缸或液壓馬達(dá)需在任何位置均可

6、停止時(shí)， 要使用三位閥（即除前進(jìn)端與后退端外， 還有第三個(gè)位置）， 此閥雙邊皆裝彈簧， 如無外來的推力， 閥芯將停在中間位置，稱此位置為中間位置， 簡(jiǎn)稱中位。 換向閥中間位置各接口的連通方式稱為中位機(jī)能。各種中位機(jī)能如表4-1所示。,圖4-13 換向閥中位為“O”型,系統(tǒng)保壓。中位為“O”型，如圖4-13所示， P口被堵塞時(shí)，油需從溢流閥流回油箱，從而增加了功率消耗； 但是液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。,圖4-14 換向閥中位為“M”型,系

7、統(tǒng)卸荷。中位為“M”型，如圖4-14所示， 當(dāng)方向閥于中位時(shí)， 因P、T口相通，泵輸出的油液不經(jīng)溢流閥即可流回油箱。由于泵直接接油箱， 因此泵的輸出壓力近似為零，也稱泵卸荷，系統(tǒng)即可減少功率損失。,(3） 液壓缸快進(jìn)。中位為“P”型， 如圖4-15所示， 當(dāng)換向閥于中位時(shí)，因P、 A、 B口相通，故可用作差動(dòng)回路。,圖4-15 換向閥中位為“P”型,(1） 作安全閥用。如圖4-16（b）所示液壓系統(tǒng)， 在正常工作狀態(tài)下，溢流閥是關(guān)閉

8、的，只有在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)整壓力時(shí)，溢流閥才被打開，液油溢流。 溢流閥對(duì)系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。,4.2 壓力控制閥及其應(yīng)用, (2）作溢流閥用。在定量泵的液壓系統(tǒng)中，如圖4-16（a）所示，常利用流量控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量， 多余的壓力油可經(jīng)溢流閥流回油箱，這樣可使泵的工作壓力保持定值。,圖4-17 直動(dòng)型溢流閥(a) 外觀； (b) 結(jié)構(gòu)； (c) 職能符號(hào),溢流閥結(jié)構(gòu)及分類1） 直動(dòng)型溢流閥,2） 先導(dǎo)型溢流閥

9、先導(dǎo)型溢流閥如圖4-18所示， 主要由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成， 其主要特點(diǎn)是利用主閥， 平衡活塞上、 下兩腔油液壓力差和彈簧力相平衡。,圖4-19 用溢流閥作遙控的回路,2. 溢流閥的應(yīng)用遠(yuǎn)程壓力控制回路 ,2） 多級(jí)壓力切換回路如圖4-20所示為多級(jí)壓力切換回路， 利用電磁換向閥可調(diào)出三種回路壓力， 注意最大壓力一定要在主溢流閥上設(shè)定。,4.2.2 減壓閥及其應(yīng)用 當(dāng)回路內(nèi)有兩個(gè)以上液壓

10、缸， 且其中之一需要較低的工作壓力， 同時(shí)其他的液壓缸仍需高壓運(yùn)作時(shí)， 就得用減壓閥（Reducing valve）提供一個(gè)比系統(tǒng)壓力低的壓力給低壓缸。,減壓閥,溢流閥調(diào)定壓力ps1=4.5MPa，減壓閥的調(diào)定壓力ps2=3 MPa，活塞前進(jìn)時(shí)，負(fù)荷F=1000N，活塞面積A=20×10-4m2 ， 減壓閥全開時(shí)的壓力損失及管路損失忽略不計(jì)，求：  （1）活塞在運(yùn)動(dòng)時(shí)和到達(dá)盡頭時(shí)，A、B兩點(diǎn)的壓力；  （2）當(dāng)負(fù)載F=

11、7000 N時(shí)，A、B兩點(diǎn)的壓力,溢流閥調(diào)定壓力ps1＝4.5MPa，減壓閥調(diào)定壓力ps2＝2MPa，ps3＝3.5MPa，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載F＝1200N，活塞面積A＝15×10-4m2 ，損失不計(jì)。求：1）活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)及到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，A，B，C各點(diǎn)的壓力是多少？2）當(dāng)負(fù)載F＝4200N，A，B，C各點(diǎn)的壓力是多少？,兩個(gè)減壓閥串聯(lián)，溢流閥調(diào)定壓力py＝4.5MPa，減壓閥調(diào)定壓力pj1＝3.5MPa，pj2＝2MPa，活塞運(yùn)

12、動(dòng)時(shí)，負(fù)載F＝1200N，活塞面積A＝15×10-4m2 ，損失不計(jì)。求：1）活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)及到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，A，B，C各點(diǎn)的壓力是多少？2）當(dāng)負(fù)載F＝4200N，A，B，C各點(diǎn)的壓力是多少？,2. 順序閥的應(yīng)用1） 用于順序動(dòng)作回路如圖4-24所示為一定位與夾緊回路， 其前進(jìn)的動(dòng)作順序是先定位后夾緊， 后退是同時(shí)退后。 ,2） 起平衡閥的作用在大形壓床上由于壓柱及上模很重， 為防止因自重而產(chǎn)生的自走現(xiàn)象

13、， 因此必須加裝平衡閥（順序閥）， 如圖4-25所示。,液壓缸尺寸相同，活塞面積A1＝A2＝100cm2，缸A負(fù)載F＝35000N，缸B運(yùn)動(dòng)時(shí)負(fù)載為零，不計(jì)任何損失，溢流閥、順序閥、減壓閥調(diào)定壓力分別為4MPa，3MPa，2MPa，求下列各種情況下，C，D，E三點(diǎn)的壓力。1）泵啟動(dòng)后，兩換向閥處于中位；2）A＋通電后，缸A活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)及運(yùn)動(dòng)到盡頭后；3） A＋斷電，B＋通電后，缸B活塞運(yùn)動(dòng)碰到固定擋塊后,圖4-28 單觸點(diǎn)柱塞式壓力

14、繼電器 (a) 結(jié)構(gòu)； (b) 職能符號(hào),4.2.5 壓力繼電器  壓力繼電器是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的元件。 其作用是根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化， 通過壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開關(guān)自動(dòng)接通或斷開電氣線路， 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護(hù)。,上模重量為30000N，活塞下降時(shí)回油腔活塞有效面積A＝60×10-4m2，溢流閥調(diào)定壓力為7MPa，各種損失摩擦不計(jì)，求：1）順序閥的調(diào)定壓力需要多少？2

15、）上模在壓缸上端不動(dòng)，換向閥在中立位置，圖中壓力表的讀數(shù)為多少？3）當(dāng)活塞下降至上模觸到工作物時(shí)，圖中壓力表讀書多少？,圖4-30 定量泵節(jié)流前后的差異(a) 無節(jié)流； (b) 有節(jié)流,4.3 流量控制閥及其應(yīng)用,一、普通節(jié)流閥,1、結(jié)構(gòu),●閥芯:軸向三角槽●進(jìn)油口P1●出油口P2,2、工作原理,,,,,,,,節(jié)流口,,P1,P2,【動(dòng)畫演示】,如圖4-32所示為單向節(jié)流閥， 與普通節(jié)流閥不同的是： 它只能控制一個(gè)方向上的流量大

16、小， 而在另一個(gè)方向則無節(jié)流作用。 ,圖4-32 單向節(jié)流閥(a) 外觀； (b) 結(jié)構(gòu)； (c) 職能符號(hào),圖4-33 節(jié)流閥的壓力特性,1. 節(jié)流閥的壓力特性,圖4-34 調(diào)速閥的工作原理圖(a) 結(jié)構(gòu)； (b) 職能符號(hào)； (c) 簡(jiǎn)化職能符號(hào),4.3.3 調(diào)速閥 調(diào)速閥能在負(fù)載變化的狀況下保持節(jié)流閥進(jìn)口、 出口的壓力差恒定。,二、流量閥的應(yīng)用舉例,1.進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路,溢流閥:作溢流閥用,2.回油節(jié)流調(diào)速

17、回路,溢流閥:作溢流閥用,3.旁路節(jié)流調(diào)速回路,章節(jié)練習(xí),溢流閥：作安全閥用,已知液壓缸內(nèi)徑D=100mm，活塞桿直徑d＝70mm，負(fù)載F＝25000N，求：1）為使節(jié)流閥前后壓差為0.3MPa，溢流閥調(diào)定壓力為多少？2）溢流閥調(diào)定后，若負(fù)載降為15000N，節(jié)流閥前后壓差為多少？3）當(dāng)負(fù)載突然降為0，液壓缸有桿腔壓力為多少？4）若把節(jié)流閥裝在進(jìn)油路上，液壓缸有桿腔接油箱，當(dāng)節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量為50cm3/min，該回路的最低

18、穩(wěn)定速度為多少？,溢流閥調(diào)定壓力Py＝3MPa，缸活塞面積A＝100cm2，調(diào)速閥穩(wěn)定工作條件是兩端壓差ΔP≥0.5MPa，負(fù)載在0－28000N之間變化，計(jì)算負(fù)載在什么范圍內(nèi)變化時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度基本穩(wěn)定？,4-9 液壓缸的活塞面積為A＝100×10-4m2，負(fù)載在500～40 000 N的范圍內(nèi)變化，為使負(fù)載變化時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定，在液壓缸進(jìn)口處使用一個(gè)調(diào)速閥，若將泵的工作壓力調(diào)到泵的額定壓力(壓力為6.3 MPa)，閥是否適

19、合？為什么?,思考題與習(xí)題,4-1 何謂換向閥的“位”與“通”？畫出三位四通電磁換向閥、 二位三通機(jī)動(dòng)換向閥及三位五通電液換向閥的職能符號(hào)。  4-2 何謂中位機(jī)能？畫出“O”型、 “M”型和“P”型中位機(jī)能， 并說明各適用何種場(chǎng)合。  4-3 如果將先導(dǎo)式溢流閥平衡活塞上的阻尼孔堵塞， 對(duì)液壓系統(tǒng)會(huì)有什么影響？ 4-4 將減壓閥的進(jìn)、 出油口反接， 會(huì)產(chǎn)生什么情形？（

20、分兩種情況討論： 壓力高于減壓閥調(diào)定壓力和低于調(diào)定壓力。) ,題圖4-6,4-5 為何順序閥不能采用內(nèi)部排泄型？ 4-6 在如題圖4-6所示的回路中，溢流閥的調(diào)整壓力為5.0 MPa， 減壓閥的調(diào)整壓力為2.5 MPa，試分析下列各情況， 并說明減壓閥閥口處于什么狀態(tài)。 (1) 當(dāng)泵壓力等于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，夾緊缸使工件夾緊后， A、C點(diǎn)的壓力各為多少? (2) 當(dāng)泵壓力由于工作缸快進(jìn)、壓力降到

21、1.5MPa時(shí)(工件原先處于夾緊狀態(tài))，A、C點(diǎn)的壓力為多少？（3) 夾緊缸在夾緊工件前作空載運(yùn)動(dòng)時(shí)， A、B、C三點(diǎn)的壓力各為多少?,4-7 如題圖4-7所示，溢流閥調(diào)定壓力ps1=5MPa， 減壓閥的調(diào)定壓力ps2=1.5 MPa，ps3=3.5 MPa，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載FL=2000　N， 活塞面積A=20×10-4m2，減壓閥全開時(shí)的壓力損失及管路損失忽略不計(jì)， 求： (1） 活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)及到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，

22、A、B、C各點(diǎn)的壓力是多少？(2） 當(dāng)負(fù)載FL=4000N 時(shí)，A、B、C各點(diǎn)的壓力是多少？,題圖4-7,4-8 如題圖4-8所示， 上模重量為30 000 N， 活塞下降時(shí)回油腔活塞有效面積Ａ=60×10-4m2，溢流閥調(diào)定壓力ps=7 MPa ，摩擦 阻力、慣性力、管路損失忽略不計(jì)。求： (1） 順序閥的調(diào)定壓力需要多少？ (2） 上模在壓缸上端且不動(dòng)， 換向閥在中立位置， 圖

23、中壓力表指示的壓力是多少？(3） 當(dāng)活塞下降至上模觸到工作物時(shí)， 圖中壓力表指示壓力是多少？ ,題圖4-8,題圖4-10,4-11 如題圖4-11所示的回油節(jié)流調(diào)速回路，已知液壓泵的供油流量Qp=25　L/min，負(fù)載F=40 000 N，溢流閥的調(diào)定壓力pY=5.4 MPa，液壓缸無桿腔面積A1＝80×10-4m2時(shí)，有桿腔面積A2＝40×10-4m2，液壓缸工進(jìn)速v＝0.18　m/min， 不考慮管

24、路損失和液壓缸的摩擦損失， 試計(jì)算:(1） 液壓缸工進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的效率。 (2） 當(dāng)負(fù)載F=0時(shí)， 活塞的運(yùn)動(dòng)速度和回油腔的壓力。,題圖4-11,4-12 在題圖4-11中， 將節(jié)流閥改為調(diào)速閥， 已知Qp＝25L/min，A1＝100×10-4m2，A2=50×10-4m2， F由零增至30　000 N時(shí)活塞向右移動(dòng)速度基本無變化，v=0.2　m/min。若調(diào)速閥要求的最小壓差為Δpmin＝0.

25、5 MPa， 試求:(1) 不計(jì)調(diào)壓偏差時(shí)， 溢流閥調(diào)整壓力是多少? 泵的工作壓力是多少?(2) 液壓缸可能達(dá)到的最高工作壓力是多少?(3) 回路的最高效率為多少?,4-13 何謂疊加閥？ 疊加閥有何特點(diǎn)?4-14 如題圖4-14所示為由插裝式錐閥組成方向閥的兩個(gè)例子，如果在閥關(guān)閉時(shí)， A、B有壓力差，試判斷電磁鐵得電和斷電時(shí)， 題圖4-14所示的壓力油能否開啟錐閥而流動(dòng)， 并分析各自是作為何種換向閥使