液壓閥工作原理動畫

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第五章 液壓控制閥,本章重點：,1、液壓閥的作用、類型及共同點；,2、單向閥、液控單向閥的工作原理及應用；滑閥式換向閥的換向原理，“位”、“通”、“滑閥機能（中位機能）”、操縱方式與應用；,3、溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器的工作原理及應用；,4、節(jié)流閥的特性、主要結構和工作原理；調速閥的典型結構、工作原理；,5、各控制元件的圖形符號。,1、溢流閥、減壓閥的工作原理；,2、調速閥的結構及工作原理。,本章難點：,第一節(jié) 概 述,一、液壓閥的作用,液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和液體流動方向。,二、液壓閥的分類,按功能分：,,方向控制閥（單向閥、換向閥）,壓力控制閥（溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器）,流量控制閥（節(jié)流閥、調速閥）,（1）在結構上，所有的閥都有閥體、閥芯（轉閥或滑閥）和驅使閥芯動作的部件（如彈簧、電磁鐵）組成。,共同點 ：,按操縱方式分：,手動和腳踏、機動、電動、液動、電液動等。,（2）在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進、出口壓差以及流過閥的流量之間的關系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數各不相同而已。,,三、對液壓閥的基本要求,（1）動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。 （2）油液流過的壓力損失小。 （3）密封性能好。 （4）結構緊湊，安裝、調整、使用、維護方便，通用性大。,第二節(jié) 方向控制閥,類型：單向閥、換向閥,一、單向閥,類型：普通單向閥、液控單向閥,1、普通單向閥,作用：只允許油液沿一個方向流動，不允許油液反向倒流（起止回作用）。,對單向閥的性能要求：,（1）正向導通時，壓力損失要??；,,結構與工作原理,單向閥,（2）反向截止時，密封性要好。,,2、 液控單向閥,作用：,（1）起止回作用； （2）必要時解除逆止，允許油液反向通過。,,結構與工作原理：,,3、單向閥用途,（1）止回作用：安裝在泵的出口，pk=0.3～0.5 bar,（2）作背壓閥用:防止液壓缸前沖或爬行，使系統(tǒng)工作平穩(wěn)。pk=2～6 bar,（3）作鎖緊裝置用：起重機支腿、夾緊回路等。,（4）保持控制油路有必要的壓力：pk≥p液控,（5）作復合閥使用：單向節(jié)流閥、單向順序閥、單向減壓閥、單向調速閥等。,（6）局部回路作安全閥使用：pk＞p換熱器正常工作的阻力,二、換向閥,作用：,利用閥芯相對于閥體間的相對位置改變，使油路接通、關斷，或改變油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。,1、對換向閥的性能要求,（1）油液導通時壓力損失要小； （2）油液斷開時泄漏要小； （3）閥芯換位時操縱力要小。,2、類型,,按閥芯的形狀分類,滑閥【包括控制部分、主體部分（位、通）】,轉閥,位：為改變液流方向，閥芯相對于閥體不同的工作位置數（二位、三位），一個“□”表示一個位。,通：換向閥與液壓系統(tǒng)油路相連的主油口數（二通、三通、四通、五通），在一個“□”內，“↑” 或“⊥”與方框的交點數。,按閥的安裝方式分類 ：,管式、板式、法蘭式。,按操縱方式分類：,。,手動、機動、電動、彈簧控制、液動、液壓先導控制、電液動等。,,,,,,,,3、換向閥主體結構與工作原理,P,A,B,,工作原理動畫演示,3、幾種典型換向閥的結構,,①手動換向閥,②機動換向閥,又稱行程閥。,它是借助于安裝在工作臺上的擋鐵或凸輪來迫使閥芯移動。通常是二位的，有二通、三通、四通和五通幾種，其中二位二通機動閥又分常閉和常開兩種。,,③電磁換向閥,工作原理：,利用電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動閥芯來控制液流方向的。,類型：,直流（E，24V 或 100V）,,交流（D，36V 或 220V 或 380V）,濕式,,干式,電磁換向閥,,結構：,,,（1）動作迅速，操作輕便，便于遠距離控制； （2）因受電磁鐵尺寸與推力的限制，僅能控制小流量（小于63 l/min）的液流； （3）電磁鐵通斷電需電信號控制：如設備中的按鈕開關、限位開關、行程開關等； （4）換向快，易產生液壓沖擊。,特點：,④液動換向閥,工作原理：,利用控制油路的油液壓力來改變閥芯位置的換向閥。,,結構：,特點：,（1）換向速度易于控制，結構簡單、動作平穩(wěn)可靠； （2）由于液壓驅動力大，適用于大流量的場合； （3）其控制油路必須有開關或換向裝置。,⑤電液動換向閥,組成,電磁閥：電磁閥負責液動閥控制油路的換向，起先導作用。,液動閥：負責主油路的換向。,,,結構及工作原理,電液動換向閥,（1）換向平穩(wěn)無沖擊； （2）允許通過的流量大。 （國產：32MPa，1250l/min; 進口：40MPa，2000 l/min）,特點：,4、換向閥的滑閥機能,常態(tài)位：,換向閥的閥芯未受到外部操縱力作用時所處的位置。,滑閥機能：,閥芯處于常態(tài)位（原始位置）時各油口的連通方式。如二位閥有“常通型”、“常斷型”。,中位機能：,三位換向閥的閥芯在中間位置時，各油口的連通方式，稱為換向閥的中位機能。,三位換向閥常用的中位機能： “O”、“H”、“M”、“P”、“K”、“Y”型。,,,,,,,,例：指出下列圖形符號的錯誤，并予以改正。,,,,,第三節(jié) 壓力控制閥,作用：,用來控制液壓傳動系統(tǒng)中油液的壓力，以滿足執(zhí)行元件所要求的力和轉矩。,類型：,溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。,共同點：,利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作。,一、溢流閥,類型：,直動式、先導式,作用：,（1）在不斷溢流過程中保持系統(tǒng)壓力恒定，起穩(wěn)壓和溢流作用（py=p系統(tǒng)，閥口常開）；,（2）防止液壓系統(tǒng)過載，起安全保護作用（py=1.1～1.2pmax，閥口常閉）。,（一）溢流閥的基本結構及其工作原理,1、直動式溢流閥,工作原理：,直接利用液壓力與彈簧力相平衡，以控制閥芯的啟閉動作，從而保證進油口壓力基本恒定。,,,① pA＜Fs=kx0時，閥芯不動，溢流閥關閉；,②因為 qp＞q節(jié)，故節(jié)流閥前的壓力p↑，當pA=Fs，閥芯上移，溢流閥打開溢流。此時,qp,q節(jié),p↓→h↓→qy↓→p↑,,p↑→h↑→qy↑→p↓,使壓力p穩(wěn)定在調定值附近。,,,特點：,③ 結構簡單、便宜，但工作時易產生振動和噪音。,職能符號：,① 閥芯所受的液壓力全靠彈簧力平衡，故當系統(tǒng)壓力很高時，彈簧必須很硬，導致結構笨重，調壓不輕便。一般用于壓力小于2.5MPa的低壓系統(tǒng)中，作安全閥或背壓閥使用。,② 由于慣性或負載的變化，導致qy變化，即開口度h的變化，由于k很大，所以p不穩(wěn)定，穩(wěn)壓精度差；,2、先導式溢流閥,結構：,先導調壓部分：控制主閥的溢流壓力,,主閥部分：溢流,工作原理：,利用主閥芯上下兩端液體壓力差與彈簧力相平衡的原理來進行壓力控制。,,,① 當p2A錐＜Ft錐，錐閥關閉；,此時，p1= p2，即p2A＋Ft主＞p1A，主閥芯關閉不溢流，且主閥彈簧很軟就能保證主閥芯關閉；,② 當p↑至p2A錐＞Ft錐，錐閥打開，一小部分油液自阻尼小孔流回油箱；由于阻尼下降， p1＞p2，當（p1－p2）差增大至,（p1－p2）A＞Ft主時，主閥芯打開溢流；,③ 穩(wěn)定工作時， p2A錐＝k錐（x2+Δx2）； （p1－p2）A＝k主（x1+Δx1）,由于主閥彈簧和錐閥彈簧都很軟，即k很小，所以，當閥的開度變化時，壓力變化小，穩(wěn)壓精度高。,,特點：,④ 主閥芯采用錐面閥座式結構密封，沒有搭合量，動作靈敏。,① 因為錐閥作用面積很小，即使壓力很高，彈簧剛度仍不大，調壓輕便；,② 因為主閥彈簧很軟，因此溢流量變化時，壓力波動小。靜態(tài)特性好；,③ 能適應各種不同的調壓范圍的要求；,討論：,① 堵塞主閥阻尼孔：,導致系統(tǒng)壓力建立不起來；,②堵塞錐閥座小孔：,導致系統(tǒng)過載，出現壓力超調現象；,③遠程控制口K接油箱 ：,導致系統(tǒng)在低壓下卸荷；,④遠程控制口K接另一調壓閥：,若p y 2＜p y 1, 系統(tǒng)壓力取決于p y 2。,職能符號：,（二）溢流閥的應用場合,1、起穩(wěn)壓和溢流作用（閥口常開）,在定量泵進油或回油節(jié)流調速系統(tǒng)中,2、起安全保護作用（閥口常閉）,變量泵液壓系統(tǒng)、定量泵旁路節(jié)流調速系統(tǒng)和非節(jié)流調速系統(tǒng)。,3、起卸荷作用,4、作背壓閥使用,5、作吸收換向沖擊使用,,,,,6、可實現多級調壓和遠程調壓,二、減壓閥,1、作用,（1）減壓：降低液壓系統(tǒng)某支路（控制油路、夾緊回路、潤滑回路等）的壓力。,（2）穩(wěn)壓：穩(wěn)定液壓系統(tǒng)某支路的壓力。,2、類型,按功能分,,定值減壓閥：,定差減壓閥：,定比減壓閥：,保證閥的出口壓力為定值。,保證閥的進、出油口壓差為定值。,保證閥的進、出油口壓力比為定值。,按結構分,,直動式,先導式（常用）,直動式減壓閥,3、先導式定值減壓閥結構及工作原理,結構,,通過主閥芯上下移動，調節(jié)減壓孔口節(jié)流損失，保證出口壓力恒定。,先導調壓部分：,主閥部分：,給定閥的出口壓力值。,工作原理：,（1）減壓：,,節(jié)流口,,（2）穩(wěn)壓：,閥芯穩(wěn)定工作時，,若p2↑ ，等式左邊大于右邊，閥芯上移，閥口開度減小，Δp增加， ，導致p2↓。,,,,p3,,,討論：,(1) 若p2＜pJ （減壓閥調定壓力），錐閥關閉，閥芯上下兩端液壓力相等，主閥芯在彈簧作用下處于開度最大位置，不起減壓作用；,（2）若p1＜pJ ，錐閥關閉，閥芯上下兩端液壓力相等，主閥芯在彈簧作用下處于開度最大位置，不起減壓作用；,,節(jié)流口,,,,p3,,職能符號：,例：一夾緊油路如圖所示，若溢流閥調整壓力py＝5MPa，減壓閥調整壓力pJ＝2.5MPa，試分析夾緊缸活塞空載運動時A、B兩點的壓力各為多少?減壓閥的閥芯處于什么狀態(tài)？夾緊時活塞停止運動后，A、B兩點壓力又各為多少？減壓閥閥芯又處于什么狀態(tài)?,到系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,py,pJ,到系統(tǒng),解： 在活塞為空載運動期間，pB=0，這時減壓閥中的先導閥關閉，主閥芯處于開口最大位置，若不考慮流過減壓閥的壓力損失，則pA=0 。 夾緊時，活塞停止運動， pB=2.5MPa。這時減壓閥中的先導閥打開，主閥芯開口很小。而液壓泵輸出油液中僅有極少量流過減壓閥中的先導閥，絕大部分經溢流閥流回油箱。 則 pA= 5MPa。,4、先導式減壓閥和先導式溢流閥的不同之處：,③為保證減壓閥出口壓力調定值恒定，先導閥彈簧腔需通過泄油口單獨外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的，所以它的導閥彈簧腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口相通，不必單獨外接油箱。,①減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進口處壓力基本不變。,②在不工作時，減壓閥進、出油口互通，而溢流閥進出油口不通。,三、順序閥,1、作用：,利用油路本身的壓力變化來控制閥口開啟，達到油路通斷，實現執(zhí)行元件的順序動作，它一般不控制系統(tǒng)壓力。,直控順序閥,,2、類型：,外（液控）控順序閥,按控制方式,按結構,,直動式,先導式,3、結構與工作原理：,直動式,先導式,,,單向順序閥,外控順序閥,4、先導式順序閥和先導式溢流閥的不同之處：,(1)溢流閥的進口壓力在通流狀態(tài)下基本不變。而順序閥一般不控制系統(tǒng)壓力。 (2)溢流閥為內泄漏，而順序閥需單獨引出泄漏通道，為外泄漏。 (3)溢流閥的出口必須回油箱，順序閥出口可接負載。,壓力繼電器是一種將油液的壓力信號轉換成電信號的電液控制元件，,四、壓力繼電器,第四節(jié) 流量控制閥,作用：,依靠改變閥口通流面積(節(jié)流口局部阻力)的大小或通流通道的長短來控制流量，從而實現執(zhí)行元件所要求的運動速度。,普通節(jié)流閥、調速閥、單向節(jié)流閥、單向調速閥等。,類型：,一、 流量控制原理及節(jié)流口形式,1、影響流量穩(wěn)定性的因素,※節(jié)流口通常有三種基本形式:薄壁小孔、細長小孔和短孔。 ※關系式：q=KAΔpm來表示 ※三種節(jié)流口的流量特性曲線如下圖：,,(1)壓差對流量的影響。 (2)溫度對流量的影響。 (3)節(jié)流口的抗堵塞性。,為保證流量穩(wěn)定，節(jié)流口的形式以薄壁小孔較為理想。,針閥式 偏心槽式 軸向三角槽式 周向縫隙式 軸向縫隙式,,2、節(jié)流口的形式,二、普通節(jié)流閥,,,1、結構及工作原理,①當R=0 時， (空載) ②當R=PP A1 時，v=0（停止運動）,2、普通節(jié)流閥的調速特性,三、單向節(jié)流閥,四、調速閥,1、組成：,普通節(jié)流閥＋穩(wěn)壓閥,,減壓閥（串接）,溢流閥（并接）,保證節(jié)流閥前后壓差基本不變,,2、結構及工作原理：,減壓閥閥芯受力平衡方程：,即：,因為彈簧剛度較低，且工作過程中減壓閥閥芯位移很小，可以認為Fs基本保持不變。故節(jié)流閥兩端壓力差p2 -p3也基本保持不變，這就保證了通過節(jié)流閥的流量穩(wěn)定。,分析：,（1）閥芯穩(wěn)定工作時:,（2）當負載FL↑,,P3↑,,減壓閥芯下移,,x↑,,P2↑,,,q不隨負載R的變化而變化，使速度穩(wěn)定性↑,3、職能符號,詳細職能符號：,簡化職能符號：,液壓閥_流量控制閥工作原理,