1、第第4章章 液压控制元件液压控制元件 第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4.1 方向控制阀方向控制阀4.2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用4.3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4.1 方向控制阀方向控制阀 4.1.1 单向阀 单向阀（check valve）使油只能在一个方向上流动，其反方向被堵塞。它的构造及符号如图4-1所示。(a)(b)图4-1 单向阀 (a)结构；(b)职能符号 2第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-2 液控单向阀 (a)结构；(b)职能符号 ABC(a)(b)BAC 液控单向阀如图4-2所示，在普通单向阀的
2、基础上多了一个控制口，当控制口空接时，该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油，则油液可双向流动。3第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4.1.2 换向阀 换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动方向的。ABPT图4-3 手动三位四通换向阀4第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-5 换向阀的“位”和“通”的符号A BPT三 位 四 通ABT1P三 位 五 通T2ABT1P二 位 五 通T2ABPT二 位 四 通二 位 三 通AP二 位 二 通APB二位二通 二位四通 三位五通5第第4章章 液压控制元件液压控制元件 推动阀内阀芯移动的方法有手动、脚动、机械
3、动、液压动、电磁动等，如图4-6所示。阀上如装有弹簧，则当外加压力消失时，阀芯会回到原位。图4-6 换向阀操纵方式符号电 磁-液 压 先 导 控 制液 压 先 导 控 制液 压 动手 动机 械 动(滚 轮 式)电 磁 动弹 簧6第第4章章 液压控制元件液压控制元件 3.换向阀结构 在液压传动系统中广泛采用的是滑阀式换向阀，在这里主要介绍这种换向阀的几种结构。1)手动换向阀 手动换向阀是利用手动杠杆改变阀芯位置来实现换向的，如图4-7所示为手动换向阀的图形符号。A BP T(c)A BP T(d)7第第4章章 液压控制元件液压控制元件 2）机动换向阀 机动换向阀又称行程阀，主要用来控制液压机械运
4、动部件的行程。它借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向。AP(b)(a)AP1231滚轮；2阀芯；3弹簧8第第4章章 液压控制元件液压控制元件 3）电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁的通、断电而直接推动阀芯来控制油口的连通状态的。A BT1P T2(b)ABPT1T2(a)9第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4）液动换向阀图4-10所示为三位四通液动换向阀，当K1通压力油，K2回油时，P与A接通，B与T接通；当K2通压力油，K1回油时，P与B接通，A与T接通；当K1、K2都未通压力油时，P、T、A、B四个油口全部堵死。图4-10 三位四通液动换向阀(a)结构
5、；(b)职能符号A BP TK1K2(b)(a)K1K2TABPT液动控制回路10第第4章章 液压控制元件液压控制元件 5）电液换向阀 电液换向阀是由电磁换向阀和液动换向阀组合而成的。电磁换向阀起先导作用，它可以改变和控制液流的方向，从而改变液动换向阀的位置。11第第4章章 液压控制元件液压控制元件 单作用缸换向回路双作用缸换向回路ABTP差动快进回路12第第4章章 液压控制元件液压控制元件 5.中位机能 当液压缸或液压马达需在任何位置均可停止时，要使用三位阀（即除前进端与后退端外，还有第三个位置），此阀双边皆装弹簧，如无外来的推力，阀芯将停在中间位置，称此位置为中间位置，简称中位。换向阀中间
6、位置各接口的连通方式称为中位机能。各种中位机能如表4-1所示。ABPT13第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-13 换向阀中位为“O”型ABTP 系统保压。中位为“O”型，如图4-13所示，P口被堵塞时，油需从溢流阀流回油箱，从而增加了功率消耗；但是液压泵能用于多缸系统。14第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-14 换向阀中位为“M”型 ABTP 系统卸荷。中位为“M”型，如图4-14所示，当方向阀于中位时，因P、T口相通，泵输出的油液不经溢流阀即可流回油箱。由于泵直接接油箱，因此泵的输出压力近似为零，也称泵卸荷，系统即可减少功率损失。15第第4章章 液压控制元件液压控制元件
7、(3）液压缸快进。中位为“P”型，如图4-15所示，当换向阀于中位时，因P、A、B口相通，故可用作差动回路。ABTP 图4-15 换向阀中位为“P”型16第第4章章 液压控制元件液压控制元件(1）作安全阀用。如图4-16（b）所示液压系统，在正常工作状态下，溢流阀是关闭的，只有在系统压力大于其调整压力时，溢流阀才被打开，液油溢流。溢流阀对系统起过载保护作用。4.2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 17第第4章章 液压控制元件液压控制元件 (2）作溢流阀用。在定量泵的液压系统中，如图4-16（a）所示，常利用流量控制阀调节进入液压缸的流量，多余的压力油可经溢流阀流回油箱，这样可使泵的工作压
8、力保持定值。18第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-17 直动型溢流阀(a)外观；(b)结构；(c)职能符号(c)溢流口(T)压力口(P)弹簧调压手轮提动头(锥阀)(b)(a)溢流阀结构及分类1）直动型溢流阀19第第4章章 液压控制元件液压控制元件 2）先导型溢流阀先导型溢流阀如图4-18所示，主要由主阀和先导阀两部分组成，其主要特点是利用主阀，平衡活塞上、下两腔油液压力差和弹簧力相平衡。(c)(b)(b)(a)阀座平衡活塞弹簧间隔环柱塞垫圈调压手轮调压弹簧间隔环阀座提动头远程控制口压力口溢流口20第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-19 用溢流阀作遥控的回路 M10MPa3M
9、Pa引压管路遥控溢流阀2.溢流阀的应用远程压力控制回路 21第第4章章 液压控制元件液压控制元件 2）多级压力切换回路如图4-20所示为多级压力切换回路，利用电磁换向阀可调出三种回路压力，注意最大压力一定要在主溢流阀上设定。M10MPa(1)(2)7MPa3MPa(A)(B)22第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4.2.2 减压阀及其应用 当回路内有两个以上液压缸，且其中之一需要较低的工作压力，同时其他的液压缸仍需高压运作时，就得用减压阀（Reducing valve）提供一个比系统压力低的压力给低压缸。8MPa3MPaAB23第第4章章 液压控制元件液压控制元件 直动型先导型(c)(a)
10、(b)油腔1滑轴阻尼孔弹簧油腔2遥控口阀座柱塞调压手轮调整弹簧提动头泄油口P1P2减压阀24第第4章章 液压控制元件液压控制元件 Mps1Aps2BpwF 溢流阀调定压力ps1=4.5MPa，减压阀的调定压力ps2=3 MPa，活塞前进时，负荷F=1000N，活塞面积A=2010-4m2，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求：（1）活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力；（2）当负载F=7000 N时，A、B两点的压力25第第4章章 液压控制元件液压控制元件 溢流阀调定压力ps14.5MPa，减压阀调定压力ps22MPa，ps33.5MPa，活塞运动时，负载F1200N，活塞面积A
11、1510-4m2，损失不计。求：1）活塞运动时及到达终点时，A，B，C各点的压力是多少？2）当负载F4200N，A，B，C各点的压力是多少？26第第4章章 液压控制元件液压控制元件 两个减压阀串联，溢流阀调定压力py4.5MPa，减压阀调定压力pj13.5MPa，pj22MPa，活塞运动时，负载F1200N，活塞面积A1510-4m2，损失不计。求：1）活塞运动时及到达终点时，A，B，C各点的压力是多少？2）当负载F4200N，A，B，C各点的压力是多少？27第第4章章 液压控制元件液压控制元件 2.顺序阀的应用1）用于顺序动作回路如图4-24所示为一定位与夹紧回路，其前进的动作顺序是先定位后
12、夹紧，后退是同时退后。M减压阀顺序阀定位缸夹紧缸28第第4章章 液压控制元件液压控制元件 2）起平衡阀的作用在大形压床上由于压柱及上模很重，为防止因自重而产生的自走现象，因此必须加装平衡阀（顺序阀），如图4-25所示。29第第4章章 液压控制元件液压控制元件 液压缸尺寸相同，活塞面积A1A2100cm2，缸A负载F35000N，缸B运动时负载为零，不计任何损失，溢流阀、顺序阀、减压阀调定压力分别为4MPa，3MPa，2MPa，求下列各种情况下，C，D，E三点的压力。1）泵启动后，两换向阀处于中位；2）A通电后，缸A活塞运动时及运动到尽头后；3）A断电，B通电后，缸B活塞运动碰到固定挡块后30第
13、第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-28 单触点柱塞式压力继电器 (a)结构；(b)职能符号 泄油口p123AA-AA(a)(b)1柱塞；2调节螺帽；3微动开关4.2.5 压力继电器 压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。其作用是根据液压系统压力的变化，通过压力继电器内的微动开关自动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺序控制或安全保护。31第第4章章 液压控制元件液压控制元件 上模重量为30000N，活塞下降时回油腔活塞有效面积A6010-4m2，溢流阀调定压力为7MPa，各种损失摩擦不计，求：1）顺序阀的调定压力需要多少？2）上模在压缸上端不动，换向阀在中立位置，
14、图中压力表的读数为多少？3）当活塞下降至上模触到工作物时，图中压力表读书多少？32第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-30 定量泵节流前后的差异(a)无节流；(b)有节流p 050L/min50L/min(a)p 5MPa50L/min30L/min(b)20L/min5MPa4.3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 33第第4章章 液压控制元件液压控制元件 一、普通节流阀一、普通节流阀1 1、结构、结构阀芯:轴向三角槽进油口P1出油口P22 2、工作原理、工作原理节流口P1P2【动画演示动画演示】34第第4章章 液压控制元件液压控制元件 如图4-32所示为单向节流阀，与普通节流阀
15、不同的是：它只能控制一个方向上的流量大小，而在另一个方向则无节流作用。图4-32 单向节流阀(a)外观；(b)结构；(c)职能符号(a)(b)流量调整手轮活塞油压平衡用孔道滑轴弹簧节流入口或自由流出口p1节流出口或自由流入口p2(c)35第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-33 节流阀的压力特性M3MPa1MPa前进中(a)M3MPa3MPa前进中(b)1MPa1.节流阀的压力特性36第第4章章 液压控制元件液压控制元件 图4-34 调速阀的工作原理图(a)结构；(b)职能符号；(c)简化职能符号(a)(b)p1p3(c)p1p3p21定差减压阀阀芯；2节流阀阀芯；3弹簧yp3p2p1
16、xA11A2A334.3.3 调速阀 调速阀能在负载变化的状况下保持节流阀进口、出口的压力差恒定。37第第4章章 液压控制元件液压控制元件 二、流量阀的应用举例二、流量阀的应用举例1.1.进油节流调速回路进油节流调速回路溢流阀溢流阀:作溢流阀用作溢流阀用38第第4章章 液压控制元件液压控制元件 2.2.回油节流调速回路回油节流调速回路溢流阀溢流阀:作溢流阀用作溢流阀用39第第4章章 液压控制元件液压控制元件 3.3.旁路节流调速回路旁路节流调速回路r章节练习溢流阀：作安全阀用溢流阀：作安全阀用40第第4章章 液压控制元件液压控制元件 已知液压缸内径D=100mm，活塞杆直径d70mm，负载F2
17、5000N，求：1）为使节流阀前后压差为0.3MPa，溢流阀调定压力为多少？2）溢流阀调定后，若负载降为15000N，节流阀前后压差为多少？3）当负载突然降为0，液压缸有杆腔压力为多少？4）若把节流阀装在进油路上，液压缸有杆腔接油箱，当节流阀的最小稳定流量为50cm3/min，该回路的最低稳定速度为多少？41第第4章章 液压控制元件液压控制元件 溢流阀调定压力Py3MPa，缸活塞面积A100cm2，调速阀稳定工作条件是两端压差P0.5MPa，负载在028000N之间变化，计算负载在什么范围内变化时活塞运动速度基本稳定？42第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-9 液压缸的活塞面积为A100
18、10-4m2，负载在50040 000 N的范围内变化，为使负载变化时活塞运动速度稳定，在液压缸进口处使用一个调速阀，若将泵的工作压力调到泵的额定压力(压力为6.3 MPa)，阀是否适合？为什么?43第第4章章 液压控制元件液压控制元件 思考题与习题思考题与习题 4-1 何谓换向阀的“位”与“通”？画出三位四通电磁换向阀、二位三通机动换向阀及三位五通电液换向阀的职能符号。4-2 何谓中位机能？画出“O”型、“M”型和“P”型中位机能，并说明各适用何种场合。4-3 如果将先导式溢流阀平衡活塞上的阻尼孔堵塞，对液压系统会有什么影响？4-4 将减压阀的进、出油口反接，会产生什么情形？（分两种情况讨论
19、：压力高于减压阀调定压力和低于调定压力。)44第第4章章 液压控制元件液压控制元件 题图4-6BAC45第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-5 为何顺序阀不能采用内部排泄型？4-6 在如题图4-6所示的回路中，溢流阀的调整压力为5.0 MPa，减压阀的调整压力为2.5 MPa，试分析下列各情况，并说明减压阀阀口处于什么状态。(1)当泵压力等于溢流阀调定压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A、C点的压力各为多少?(2)当泵压力由于工作缸快进、压力降到1.5MPa时(工件原先处于夹紧状态)，A、C点的压力为多少？（3)夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时，A、B、C三点的压力各为多少?46第第4章章 液压
20、控制元件液压控制元件 4-7 如题图4-7所示，溢流阀调定压力ps1=5MPa，减压阀的调定压力ps2=1.5 MPa，ps3=3.5 MPa，活塞运动时，负载FL=2000N，活塞面积A=2010-4m2，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求：(1）活塞运动时及到达终点时，A、B、C各点的压力是多少？(2）当负载FL=4000N 时，A、B、C各点的压力是多少？47第第4章章 液压控制元件液压控制元件 题图4-7 MAps3ps2CBpwFLps148第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-8 如题图4-8所示，上模重量为30 000 N，活塞下降时回油腔活塞有效面积=6010-4
21、m2，溢流阀调定压力ps=7 MPa，摩擦 阻力、惯性力、管路损失忽略不计。求：(1）顺序阀的调定压力需要多少？(2）上模在压缸上端且不动，换向阀在中立位置，图中压力表指示的压力是多少？(3）当活塞下降至上模触到工作物时，图中压力表指示压力是多少？49第第4章章 液压控制元件液压控制元件 题图4-8M工作物上模p50第第4章章 液压控制元件液压控制元件 题图4-10 M4MPaD3MPaC2MPaEAB缸A缸BA2A151第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-11 如题图4-11所示的回油节流调速回路，已知液压泵的供油流量Qp=25L/min，负载F=40 000 N，溢流阀的调定压力pY
22、=5.4 MPa，液压缸无杆腔面积A18010-4m2时，有杆腔面积A24010-4m2，液压缸工进速v0.18m/min，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算:(1）液压缸工进时液压系统的效率。(2）当负载F=0时，活塞的运动速度和回油腔的压力。52第第4章章 液压控制元件液压控制元件 题图4-11 53第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-12 在题图4-11中，将节流阀改为调速阀，已知Qp25L/min，A110010-4m2，A2=5010-4m2，F由零增至30000 N时活塞向右移动速度基本无变化，v=0.2m/min。若调速阀要求的最小压差为pmin0.5 MPa，试求:(1)不计调压偏差时，溢流阀调整压力是多少?泵的工作压力是多少?(2)液压缸可能达到的最高工作压力是多少?(3)回路的最高效率为多少?54第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-13 何谓叠加阀？叠加阀有何特点?4-14 如题图4-14所示为由插装式锥阀组成方向阀的两个例子，如果在阀关闭时，A、B有压力差，试判断电磁铁得电和断电时，题图4-14所示的压力油能否开启锥阀而流动，并分析各自是作为何种换向阀使用的。题图4-14AB(a)AB(b)55第第4章章 液压控制元件液压控制元件 4-15 试用插装阀组成方法实现如题图4-15所示的两种形式的三位换向阀。题图4-15(b)(a)56
