1,2,本章提要,液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類。本章介紹方向控制閥。,方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流通斷關(guān)系的閥類。如單向閥、換向閥及壓力表開關(guān)等。本章主要介紹方向控制閥和方向控制回路。,3,本章提要,閥口特性與閥芯的運動阻力，節(jié)流邊與液壓橋路單向閥換向閥換向回路與鎖緊回路液壓閥的連接方式,本章主要內(nèi)容為：,4,液壓控制閥的分類:,方向控制閥用于控制液流的流動方向；壓力控制閥用于控制液流的壓力大??；流量控制閥用于控制液流的流量大?。?1.按功能:,可用于控制液流的壓力、方向和流量的元件或裝置稱為液壓控制閥。,5,滑閥閥芯為多端圓柱體，閥芯相對閥體作軸向運動；錐閥閥芯為錐柱體，閥芯相對閥體作軸向運動；轉(zhuǎn)閥閥芯為帶圓周方向槽的圓柱體，閥芯相對閥體轉(zhuǎn)動；,2.按閥芯結(jié)構(gòu):,3.按控制方式:,有手動操作、電磁鐵控制、比例電磁鐵控制、液壓控制等。,4.按安裝方式:,有板式閥、管式閥、疊加閥、插裝閥等。,5.1閥口特性與閥芯的運動阻力,對于各種滑閥、錐閥、球閥、節(jié)流孔口，通過閥口的流量均可用下式表示：,5.1.1閥口流量公式及流量系數(shù),（5-1）,1、滑閥的流量系數(shù),流量系數(shù)Cq與雷諾數(shù)Re有關(guān)。對于滑閥，若閥口為銳邊，可取Cq0.60.65。,錐閥閥口流量系數(shù)約為Cq=0.770.82。,2、錐閥的流量系數(shù),8,5.1.2節(jié)流邊與液壓橋路,（1）閥口與節(jié)流邊,閥中的可變節(jié)流口可以看成是由兩條作相對運動的邊線構(gòu)成，故一個可變節(jié)流口可以看成是一對節(jié)流邊。其中固定不動的節(jié)流邊在閥體上，可以移動的節(jié)流邊則在閥芯上。這一對節(jié)流邊之間的距離就是閥的開度x。,9,5.1.2節(jié)流邊與液壓橋路,（1）閥口與節(jié)流邊,閥體的節(jié)流邊是在閥體孔中挖一個環(huán)形槽（或方孔、圓孔）后形成的，閥芯的節(jié)流邊也是在閥芯中間挖出一個環(huán)形槽后形成的。閥芯環(huán)形槽與閥體環(huán)形槽相配合就可以形成一個可變節(jié)流口（即閥口）。,若進油道與閥芯環(huán)形槽相通，那么出油道必須與閥體的環(huán)形槽相通，閥口正好將兩個通道隔開。,10,如果在閥芯上不開環(huán)形槽，而是直接利用閥芯的軸端面作為閥芯節(jié)流邊圖（a），則閥芯受到液壓力的作用后不能平衡，會給控制帶來困難。通過在閥芯上開設(shè)環(huán)形槽，形成圖（b）所示平衡活塞，則閥芯上所承受的液壓力大部分可以得到平衡，施以較小的軸向力即可驅(qū)動閥芯。,11,（2）液壓半橋與三通閥,由于液壓半橋有三個通道，因此必須在閥芯和閥體上共開出三個環(huán)形槽，讓P、O、A分別與三個環(huán)形槽相通，并且受控壓力A要放在P和O的中間，以便于A能分別與P和O接通。,液壓半橋只有一個控制油口A（或B），只能用于控制有一個工作腔的單作用缸或單向馬達。三通閥就是液壓半橋。,12,液壓半橋有兩種布置方案：第一種方案是將A放在閥芯環(huán)形槽中，而將P、O兩腔放在閥體環(huán)形槽中如圖（b）；另一種方案是將A放在閥體環(huán)形槽中，而將P、O兩腔放在閥芯環(huán)形槽中如圖（C）。,13,（3）液壓全橋與四通閥,全橋應(yīng)該有Ol、A、P、T、O2等5個通道。相應(yīng)地，閥芯和閥體應(yīng)共有5個環(huán)形槽。,14,液壓全橋有兩種布置方案。第一種：將A、B通道布置在閥體環(huán)形槽中，將O1、P、O2布置在閥芯環(huán)形槽中（四臺肩四通閥）第二種：將閥芯槽與閥體槽所對應(yīng)的油口對換，讓A、B通道布置在閥芯環(huán)形槽中，O1、P、O2布置在閥體環(huán)形槽中（三臺肩式四通閥）,15,將A、B通道布置在閥體環(huán)形槽中，將O1、P、O2布置在閥芯環(huán)形槽中,將A、B通道布置在閥芯環(huán)形槽中，O1、P、O2布置在閥體環(huán)形槽中,16,（1）作用在圓柱滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動力,5.1.3閥芯驅(qū)動與閥芯運動阻力,圖5.7作用在帶平衡活塞的滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動力,(5.5),穩(wěn)態(tài)液動力指向閥口關(guān)閉的方向,17,此力指向閥口關(guān)閉方向,此力指向閥口開啟方向,18,(3)、作用在滑閥上的液壓卡緊力,(5.13),開一條均壓槽時，K0.4；開三條等距槽時，K0.063；開七條槽時，K0.027。,側(cè)向力指向閥芯卡緊方向,側(cè)向力指向閥芯對中方向,(c)傾斜,(b)順錐,(a)倒錐,19,單向閥只允許經(jīng)過閥的液流單方向流動，而不許反向流動。單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。,5.2單向閥,5.2.1普通單向閥,正向?qū)?，反向不?20,單向閥的工作原理,21,22,不能作單向閥,23,上圖所示的閥屬于管式連接閥，此類閥的油口可通過管接頭和油管相連，閥體的重量靠管路支承，因此閥的體積不能太大太重。,直通式單向閥中的油流方向和閥的軸線方向相同。,24,直角式單向閥的進出油口A(P1)、B(P2)的軸線均和閥體軸線垂直。,圖5.11(a)所示的閥屬于板式連接閥，閥體用螺釘固定在機體上，閥體的平面和機體的平面緊密貼合，閥體上各油孔分別和機體上相對應(yīng)的孔對接，用“O”形密封圈使它們密封。,25,26,27,(2)對單向閥的要求開啟壓力要小。能產(chǎn)生較高的反向壓力，反向的泄漏要小。正向?qū)〞r，閥的阻力損失要小。閥芯運動平穩(wěn)，無振動、沖擊或噪聲。,28,5.1.2液控單向閥,(1)液控單向閥的工作原理和圖形符號,29,(1)簡式內(nèi)泄型液控單向閥,此類閥不帶卸荷閥芯，無專門的泄油口。,30,(1)簡式外泄型液控單向閥,此類閥不帶卸荷閥芯，有專門的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于較高壓力系統(tǒng)。,P1正向進油口;P2正向出油口K控制口,31,(3)帶卸荷閥的液控單向閥,若在控制口K加控制壓力，先頂開卸荷閥芯3，B腔壓力降低，活塞5繼續(xù)上升并頂開主閥芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向?qū)?。此閥適用于反向壓力很高的場合。,32,(4)液控單向閥符號,33,圖中，用單向閥5將系統(tǒng)和泵隔斷，泵開機時泵排出的油可經(jīng)單向閥5進入系統(tǒng);泵停機時，單向閥5可阻止系統(tǒng)中的油倒流。,普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用,（1）用單向閥將系統(tǒng)和泵隔斷,34,(2)用單向閥將兩個泵隔斷在下圖中，1是低壓大流量泵，2是高壓小流量泵。低壓時兩個泵排出的油合流，共同向系統(tǒng)供油。高壓時，單向閥的反向壓力為高壓，單向閥關(guān)閉，泵2排出的高壓油經(jīng)過虛線表示的控制油路將閥3打開，使泵1排出的油經(jīng)閥3回油箱，由高壓泵2單獨往系統(tǒng)供油，其壓力決定于閥4。這樣，單向閥將兩個壓力不同的泵隔斷，不互相影響。,35,(3)用單向閥產(chǎn)生背壓在右圖中，高壓油進入缸的無桿腔，活塞右行，有桿腔中的低壓油經(jīng)單向閥后回油箱。單向閥有一定壓力降，故在單向閥上游總保持一定壓力，此壓力也就是有桿腔中的壓力，叫做背壓，其數(shù)值不高一般約為0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背壓，可防止活塞的沖擊，使活塞運動平穩(wěn)。此種用途的單向閥也叫背壓閥。,pb,36,(4)用單向閥和其它閥組成復(fù)合閥由單向閥和節(jié)流閥組成復(fù)合閥，叫單向節(jié)流閥。用單向閥組成的復(fù)合閥還有單向順序閥、單向減壓閥等。在單向節(jié)流閥中，單向閥和節(jié)流閥共用一閥體。當(dāng)液流沿箭頭所示方向流動時，因單向閥關(guān)閉，液流只能經(jīng)過節(jié)流閥從閥體流出。若液流沿箭頭所示相反的方向流動時，因單向閥的阻力遠比節(jié)流閥為小，所以液流經(jīng)過單向閥流出閥體。此法常用來快速回油。從而可以改變缸的運動速度。,37,在右圖中，通過液控單向閥往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油時，因有液控單向閥，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置懸浮。將液控單向閥的控制口加壓后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行為工作行程，可同時往缸的上腔和液控單向閥的控制口加壓，則活塞下行，完成工作行程。,(5)用液控單向閥使立式缸活塞懸浮,38,(6)用兩個液控單向閥使液壓缸雙向閉鎖將高壓管A中的壓力作為控制壓力加在液控單向閥2的控制口上，液控單向閥2也構(gòu)成通路。此時高壓油自A管進入缸，活塞右行，低壓油自B管排出，缸的工作和不加液控單向閥時相同。同理，若B管為高壓，A管為低壓時，則活塞左行。若A、B管均不通油時，液控單向閥的控制口均無壓力，閥1和閥2均閉鎖。這,樣，利用兩個液控單向閥，既不影響缸的正常動作，又可完成缸的雙向閉鎖。鎖緊缸的辦法雖有多種，用液控單向閥的方法是最可靠的一種。,1,2,A,B,39,換向閥能改變液流方向，將換向閥與缸連接可以很方便地使缸的活塞改變運動方向。,5.3換向閥,換向閥的類型有按閥的結(jié)構(gòu)形式：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。按閥的操縱方式：手動式、機動式、電磁式、液動式、電液動式、氣動式。按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。,40,換向閥的工作原理,如下圖，換向閥閥體2上開有4個通油口P、A、B、T。換向閥的通油口永遠用固定的字母表示，它所表示的意義如下：,P壓力油口；A、B工作油口；T回油口。,41,P,T,B,A,42,下圖表示閥芯處于中位時的情況,此時從P口進來的壓力油沒有通路。A、B兩個油口也不和T口相通。,43,下圖表示人向一側(cè)搬動控制手柄，閥芯左移，或者說閥芯處于左位的情況。此時P口和A口相通，壓力油經(jīng)P、A到其它元件；從其它元件回來的油經(jīng)B、閥芯中心孔，T回油箱。,左位,44,下圖表示人向另一側(cè)搬動控制手柄閥芯右移，或者說閥芯處于右位時的情況。此時，從P口進來的壓力油經(jīng)P、B到其它元件。從其它元件回來的油經(jīng)A、T回油箱。,右位,45,5.3.1換向機能,5.3.1.1換向閥的“通”和“位”“通”和“位”是換向閥的重要概念。不同的“通”和“位”構(gòu)成了不同類型的換向閥。,“位”(Position)一指閥芯的位置，通常所說的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個或三個不同的工作位置，“位”在符號圖中用方框表示。,所謂“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個、三個、四個各不相通且可與系統(tǒng)中不同油管相連的油道接口，不同油道之間只能通過閥芯移位時閥口的開關(guān)來溝通。,46,表5.1不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號,47,表5.1中圖形符號的含義如下：,用方框表示閥的工作位置，有幾個方框就表示有幾“位”方框內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，但箭頭方向不一定表示液流的實際方向方框內(nèi)符號“”或“”表示該通路不通方框外部連接的接口數(shù)有幾個，就表示幾“通”,48,表5.1中圖形符號的含義如下：,一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進油口用字母P表示；閥與系統(tǒng)回油路連通的回油口用T(有時用O)表示；而閥與執(zhí)行元件連接的油口用A、B等表示。有時在圖形符號上用L表示泄漏油口。換向閥都有兩個或兩個以上的工作位置，其中一個為常態(tài)位，即閥芯未受到操縱力時所處的位置，圖形符號中的中位是三位閥的常態(tài)位。利用彈簧復(fù)位的二位閥則以靠近彈簧的方框內(nèi)的通路狀態(tài)為其常態(tài)位。繪制系統(tǒng)圖時，油路一般應(yīng)連接在換向閥的常態(tài)位上。,49,5.3.1.2滑閥機能滑閥式換向閥處于中間位置或原始位置時，閥中各油口的連通方式稱為換向閥的滑閥機能。兩位閥和多位閥的機能是指閥芯處于原始位置時,閥各油口的通斷情況。三位閥的機能是指閥芯處于中位時,閥各油口的通斷情況。三位閥有多種機能現(xiàn)只介紹最常用的幾種。,50,（l）二位二通換向閥二位二通換向閥其兩個油口之間的狀態(tài)只有兩種：通或斷。二位二通換向閥的滑閥機能有：常閉式（O型）、常開式（H型）。,圖5.15二位二通換向閥的滑閥機能,二位閥的原始位置：若為手動控制，則是指控制手柄沒有動作的位置；若為液壓控制則是指失壓的位置若為電磁控制則是指失電的位置。,51,（2）三位四通換向閥三位四通換向閥的滑閥機能有很多種，常見的有表5.1中所列的幾種。中間一個方框表示其原始位置，左右方框表示兩個換向位。其左位和右位各油口的連通方式均為直通或交叉相通，所以只用一個字母來表示中位的型式。,52,因P口封閉，泵不能卸荷，泵排出的壓力油只能從溢流閥排回油箱。,可用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。當(dāng)一個分支中的換向閥處于中位時,仍可保持系統(tǒng)壓力，不致影響其它分支的正常工作。,缸的兩腔被封閉,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向負載和反向負載。,1）O型機能閥芯處于中位時,P,A,B,T四個油口均被封閉，其特點是：,53,雖然閥芯已除于中位，但缸的活塞無法停住。中位時油缸不能承受負載。不管活塞原來是左行還是右行，缸的各腔均無壓力沖擊，也不會出現(xiàn)負壓。換向平穩(wěn)無沖擊，換向時無精度可言泵可卸荷。不能用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。因一個分支的換向閥一旦處于中位，泵即卸荷，系統(tǒng)壓力為零，其它分支也就不能正常工作了。,H型機能的特點如下：,54,3）M型機能閥芯處于中位時,A、B油口被封閉，P、T油口互通。M型機能是取O型機能的上半部，H型機能的下半部組成的，故兼有二者的特點。M型機能如下：活塞可停在任一位置上，用能承受雙向負載。缸的兩腔會出現(xiàn)壓力沖擊或負壓，依活塞原來的運動方向而定?；钊星皼_。泵能卸荷。不宜用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。,55,此種機能目的是構(gòu)成差動連接油路，使單活塞桿缸的活塞增速。,56,O型機能,H型,M型,P型,57,Y型機能封閉，、互通。型機能、互通，封閉。型機能、之間只有很小的縫隙連通。型機能、封閉，、互通。型機能、相通，、封閉。型機能、封閉，、互通。型機能、封閉，、互通。,除上述四種常用的機能外，根據(jù)油口通斷情況不同尚可組合成多種機能，不過這些機能多用在特殊場合。這些機能是：（見書p57）,圖5.17三位四通手動換向閥,手動換向閥主要有彈簧復(fù)位和鋼珠定位兩種型式。圖5.17(a)所示為鋼球定位式三位四通手動換向閥。圖5.17(b)則為彈簧自動復(fù)位式三位四通手動換向閥。,5.3.2換向閥的操縱方式,5.3.2.1手動換向閥,圖5.17三位四通手動換向閥中位,手柄,圖5.17三位四通手動換向閥左位,手柄,圖5.17三位四通手動換向閥右位,手柄,圖5.17(c)所示為旋轉(zhuǎn)移動式手動換向閥，旋轉(zhuǎn)手柄可通過螺桿推動閥芯改變工作位置。這種結(jié)構(gòu)具有體積小、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。由于這種閥的手柄帶有鎖，不打開鎖不能調(diào)節(jié)，因此使用安全。,63,此類控制方式的“信號源”是缸的運動件。例如將擋塊固定在運動的活塞桿上，當(dāng)擋塊觸壓閥推桿2的滾滾輪1時，推桿2即推動閥芯3換向。擋塊和推桿2端部的滾輪脫離接觸后，閥芯即可靠彈簧復(fù)位。此種閥的控制方式因和缸的行程有關(guān)，也有管此類閥叫“行程閥”。,1滾輪2推桿3閥芯,圖5.18機動換向閥,5.3.2.2機動換向閥,64,電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。,（1）直流電磁鐵和交流電磁鐵,5.3.2.3電磁換向閥,閥用電磁鐵根據(jù)所用電源的不同，有以下三種：交流電磁鐵。壽命較短。直流電磁鐵。需要專用直流電源，使用壽命較長。本整型電磁鐵。本整型指交流本機整流型。,（2）干式、油浸式、濕式電磁鐵,不管是直流還是交流電磁，都可做成干式和濕式的。濕式電磁鐵具有吸著聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點。,圖5.19三位四通電磁換向閥,（3）電磁換向閥的工作原理,66,圖5.20所示為交流式二位三通電磁換向閥。當(dāng)電磁鐵斷電時，閥芯2被彈簧7推向左端，P和A接通；當(dāng)電磁鐵通電時，鐵芯通過推桿3將閥芯2推向右端，使P和B接通。,（4）電磁換向閥的典型結(jié)構(gòu),圖5.20交流式二位三通電磁換向閥,67,圖5.21為直流濕式三位四通電磁換向閥。當(dāng)兩邊電磁鐵都不通電時，閥芯2在兩邊對中彈簧4的作用下處于中位，P、T、A、B口互不相通；當(dāng)右邊電磁鐵通電時，推桿6將閥芯2推向左端，P與A通，B與T通；當(dāng)左邊電磁鐵通電時，P與B通，A與T通。,圖5.21直流濕式三位四通電磁換向閥,68,5.3.2.4液動換向閥,液動換向閥是利用控制壓力油來改變閥芯位置的換向閥。對三位閥而言，按閥芯的對中形式，分為彈簧對中型和液壓對中型兩種。,69,閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。當(dāng)對液動滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時，還應(yīng)在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝阻尼調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)器節(jié)流口大小即可調(diào)整閥芯的動作時間。,圖5.22彈簧對中型三位四通液動換向閥,70,p1,p2,71,電磁換向閥起先導(dǎo)作用，控制液動換向閥的動作；液動換向閥作為主閥，用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。,5.3.2.5電液動換向閥,圖5.23外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥,電液換向閥是電磁換向閥和液動換向閥的組合。,電液換向閥用在大流量的液壓系統(tǒng)中。,72,圖5.23外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥,電液換向閥有彈簧對中和液壓對中兩種型式。若按控制壓力油及其回油方式進行分類則有：外部控制、外部回油；外部控制、內(nèi)部回油；內(nèi)部控制、外部回油；內(nèi)部控制、內(nèi)部回油等四種類型。,73,5.3.3電磁球式換向閥,密封性好，介質(zhì)可以是水、乳化液和礦物油；工作壓力可高達63MPa。,圖5.24常開型二位三通電磁球式換向閥。,74,75,5.4方向閥在換向與鎖緊回路中的應(yīng)用,對于換向要求高的主機（如各類磨床），若用手動換向閥就不能實現(xiàn)自動往復(fù)運動，一般采用特殊設(shè)計的機液換向閥，以行程擋塊推動機動先導(dǎo)閥，由它控制一個可調(diào)式液動換向閥來實現(xiàn)工作臺的換向，既可避免“換向死點”，又可消除換向沖擊。這種換向回路，按換向要求不同可分為時間控制制動式和行程控制制動式兩種。,5.4.1.1簡單換向回路,5.4.1.2復(fù)雜換向回路,簡單換向回路，只需在泵與執(zhí)行元件之間采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥即可。,5.4.1換向回路,76,圖5.25時間控制制動式換向回路,（1）時間控制制動式換向回路,77,圖5.25時間控制制動式換向回路,其制