壓力控制回路分析與設計CONTENTS目錄01任務概述02壓力控制閥03壓力繼電器04任務組織與實施CONTENTS目錄05任務完成結論與測評06拓展知識07總結與展望任務概述01任務目標01知識目標掌握壓力控制閥的結構、工作原理及圖形符號，熟悉其工作過程，了解調壓、減壓、順序動作回路種類、工作特點及應用場合。02能力目標能夠正確選擇壓力控制閥，具備搭建和調試液壓切割裝置液壓系統(tǒng)回路的能力。03素養(yǎng)目標培養(yǎng)不怕困難、不懼挫折、勇于挑戰(zhàn)的精神，養(yǎng)成敏銳的觀察力與勤于思考的良好習慣。任務描述工作示意圖如圖3-14所示為切割裝置的工作示意圖，其夾緊缸裝置及切削缸裝置由液壓系統(tǒng)控制。動作要求動作要求為：夾緊缸先夾緊工件，接著切削缸伸出切削工件，然后切削缸退回退刀，最后夾緊缸松開取出工件。任務要求本任務需設計符合上述動作要求的液壓控制回路。任務分析壓力控制需求為避免工件未夾緊時切削導致飛出事故，需檢測夾緊缸夾緊油路壓力，壓力達到一定值時，切削缸才進行切削，且切削完成前夾緊缸需始終夾緊。順序控制必要性切割裝置有夾緊缸和切削缸兩個執(zhí)行元件，需按一定順序實現(xiàn)液壓功能，屬于順序控制。順序閥的作用順序閥作為壓力控制閥的一種，是壓力控制順序動作回路的核心元件，可使執(zhí)行元件依據(jù)壓力大小進行順序動作。壓力控制閥02溢流閥溢流閥的定義溢流閥是使系統(tǒng)中多余油液通過該閥溢出，從而維持系統(tǒng)壓力基本恒定的壓力閥，通常接在液壓泵出口處的油路上。溢流閥的作用溢流閥可限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，穩(wěn)定系統(tǒng)中某處的壓力值，還能利用液壓力作為信號控制其動作。溢流閥的結構和工作原理直動式溢流閥依靠系統(tǒng)壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力平衡控制啟閉。閥芯形式有球閥式、錐閥式、滑閥式等。結構簡單、靈敏度高，但一般用于低壓小流量系統(tǒng)。先導式溢流閥由先導閥和主閥組成。先導閥控制和調節(jié)溢流壓力，主閥溢流?？捎糜诟邏?、大流量場合，但反應不如直動式快。兩者對比直動式適用于低壓小流量，結構簡單但壓力波動大；先導式適用于高壓大流量，恒定壓力性能好但反應慢。直動式溢流閥先導式溢流閥溢流閥的應用穩(wěn)壓溢流在定量泵供油系統(tǒng)中，流量閥調節(jié)進入執(zhí)行元件的流量，多余油液從溢流閥溢回油箱，泵工作壓力由溢流閥調整并保持恒定。安全保護在變量泵供油系統(tǒng)中，溢流閥限定系統(tǒng)最高壓力，防止過載事故，正常工作時閥口關閉，過載時打開溢流。使泵卸荷將先導式溢流閥遙控口與油箱相通，可使泵和系統(tǒng)卸荷，系統(tǒng)油液在低壓下通過溢流閥流回油箱。溢流閥的應用減壓閥減壓閥的功能減壓閥主要用于降低系統(tǒng)中某一支路的壓力，使該支路獲得比液壓泵所提供油液壓力較低的穩(wěn)定壓力。引出后續(xù)內容下面將介紹減壓閥的分類、結構和工作原理。減壓閥的結構和工作原理減壓原理依靠壓力油通過縫隙降壓，使出口壓力低于進口壓力，并保持出口壓力為一定值，縫隙越小，減壓作用越強。直動式減壓閥工作過程高壓油從進油口進入，減壓后從出油口流出。出口壓力油作用在閥芯上，當液壓力克服彈簧預緊力，閥芯右移，減壓閥口變小，壓降增大，使出口壓力降低至穩(wěn)定值。出口壓力穩(wěn)定特點外界干擾使出口壓力變化時，減壓閥會自動調整減壓閥口開度，保持出油壓力穩(wěn)定。減壓閥的應用減壓作用在液壓系統(tǒng)中，一個泵向多個執(zhí)行元件供油，若某執(zhí)行元件所需壓力小于泵供油壓力，可在分支油路串聯(lián)減壓閥，用于控制、夾緊、潤滑回路等。穩(wěn)壓作用減壓閥出口油液壓力穩(wěn)定，可避免執(zhí)行元件受油液壓力波動影響，如驅動夾緊機構的減壓回路。實際應用案例在驅動夾緊機構的減壓回路中，液壓泵供給主系統(tǒng)的油壓由溢流閥控制，經(jīng)減壓閥等向夾緊缸供油，夾緊力壓力由減壓閥調節(jié)并穩(wěn)定。順序閥順序閥的作用順序閥是利用油路壓力變化控制油路通斷，實現(xiàn)多個執(zhí)行元件順序動作的壓力閥。順序閥的分類根據(jù)控制油液來源不同，分為內控式和外控式；按結構有直動式和先導式；按泄漏方式有內泄式和外泄式。順序閥的結構和原理內控式直動順序閥壓力油從進油腔進入，經(jīng)孔道和阻尼孔流到控制活塞底部，當液壓力克服彈簧力，閥芯上移，油液從出油腔流出。外控式直動順序閥將端蓋旋轉90°安裝，切斷進油口通向控制活塞下腔通道，引入控制壓力油控制閥芯啟閉。順序閥的應用機床夾具順序動作回路在機床夾具上，當電磁換向閥電磁鐵斷電，壓力油先進入定位缸右腔實現(xiàn)定位，此時順序閥關閉，夾緊缸不動作；定位缸活塞停止，系統(tǒng)壓力升高，順序閥開啟，壓力油進入夾緊缸右腔夾緊工件。順序閥應用效果順序閥能準確實現(xiàn)多個執(zhí)行元件的順序動作，保證工作的準確性和穩(wěn)定性。壓力繼電器03壓力繼電器的定義和作用壓力繼電器的定義壓力繼電器是當液壓系統(tǒng)中的壓力升高到一定數(shù)值時，將液壓信號轉換為電信號的一種轉換元件。壓力繼電器的作用當系統(tǒng)壓力達到壓力繼電器的調定壓力時，它發(fā)出電信號控制電氣元件，如電動機、電磁鐵、電磁離合器等，實現(xiàn)油路換向、卸壓，完成順序動作，或關閉電動機起安全保護作用。壓力繼電器的結構和圖形符號壓力繼電器的結構壓力繼電器從結構上可分為柱塞式、膜片式、彈簧管式和波紋管式四種，常用的有柱塞式和膜片式。以柱塞式為例，當進油口處油液壓力達到調定壓力時，作用在柱塞上的液壓力通過頂桿合上微動開關，發(fā)出電信號。壓力繼電器的圖形符號壓力繼電器有特定的圖形符號，用于在液壓系統(tǒng)原理圖中表示其功能和連接方式，方便設計和分析液壓系統(tǒng)。壓力繼電器的工作過程當進油口P處油液壓力達到壓力繼電器的調定壓力時，作用在柱塞上的液壓力通過頂桿合上微動開關，發(fā)出電信號，從而控制電氣元件動作，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制。任務組織與實施04任務組織01搜集資料環(huán)節(jié)學生需聽教師講解、觀看視頻與課件，班級分成若干小組進行討論，明確工作任務；教師要提出任務、解答學生問題并指導學習，拓展內容涉及壓力控制閥和壓力繼電器。02制定執(zhí)行計劃環(huán)節(jié)學生要制定三級調壓回路系統(tǒng)實施方案，確定工作計劃并形成計劃書；教師評價學生方案，與學生交流，發(fā)揮咨詢與協(xié)調作用。03項目實施環(huán)節(jié)學生按計劃書分工，完成項目子任務并撰寫總結報告；教師檢查學生任務完成情況，激發(fā)思考并做好咨詢工作。04檢查測評環(huán)節(jié)學生進行小組自評、互評，優(yōu)化方案并撰寫工作總結；教師督促學生做實施記錄，在項目結束時做好評價。任務實施-控制回路的初步設計回路設計圖展示設計出切割裝置液壓控制回路，閥1和閥2是單向順序閥，夾緊缸和切削缸按“夾緊→切割→退刀→松開”順序動作。元件作用與動作順序扳動換向閥左位接入系統(tǒng)，壓力油進夾緊缸左腔實現(xiàn)夾緊，壓力升高打開閥1順序閥，壓力油進切削缸左腔實現(xiàn)切割；切削完換向，壓力油進切削缸右腔退刀，油壓升高打開閥2順序閥，壓力油進夾緊缸右腔松開。順序閥調定壓力影響回路可靠性取決于順序閥性能和調定壓力，為保證動作順序，順序閥調定壓力應大于8×10?Pa，否則會影響可靠性，此回路適用于液壓缸少、負荷變化小的場合。任務實施-控制回路鎖緊控制的完善01原回路安全隱患原回路在突然停電等情況時，油泵停轉，夾緊缸壓力油供給中斷，刀具慣性轉動，可能導致工件飛出。02液控單向閥作用完善后的回路在夾緊缸供油回路增加液控單向閥，特殊情況液壓泵不供油時，液控單向閥不工作，防止夾緊缸左腔液壓油流回油箱，牢牢夾緊工件。任務完成結論與測評05任務完成結論01穩(wěn)定壓力供應使用單向順序閥及手動換向閥控制液壓缸，為切割裝置提供穩(wěn)定工作壓力，確保其正常運行。02安全保障措施在完善后的切割裝置控制回路的夾緊供油回路中增加液控單向閥，防止突然停電等特殊情況時工件飛出，避免安全事故。任務測評測評內容與配分測評內容包括畫出回路圖（配分10）、元器件選擇正確合理（配分20）、系統(tǒng)布局合理（配分20）、管子連接正確可靠（配分40）、安全文明操作（配分10）。教師評價指導教師需按照學生實際表現(xiàn)進行評價，并將結果填入考核評分表。學生總結學生要結合自身表現(xiàn)和教師評價，對本次任務進行總結。拓展知識06壓力控制閥的發(fā)展趨勢智能化發(fā)展壓力控制閥正朝著智能化方向發(fā)展，能夠實現(xiàn)自動調節(jié)壓力、實時監(jiān)測工作狀態(tài)等功能。例如，通過傳感器和控制系統(tǒng)，可根據(jù)系統(tǒng)負載變化自動調整溢流壓力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。集成化趨勢集成化是壓力控制閥的重要發(fā)展方向，將多種功能的閥集成在一起，減少了系統(tǒng)的體積和管路連接，降低了泄漏風險。如將溢流閥、減壓閥和順序閥集成在一個閥塊中，使系統(tǒng)結構更加緊湊。節(jié)能環(huán)保特性提升未來壓力控制閥會更注重節(jié)能環(huán)保。在設計上，會采用低功耗的控制方式和材料，減少能量損失。比如，優(yōu)化閥芯結構，降低閥口的壓力損失，提高能源利用率。與其他系統(tǒng)的融合壓力控制閥將與電子、通信等系統(tǒng)深度融合，實現(xiàn)更復雜的控制功能。例如與物聯(lián)網(wǎng)結合，可遠程監(jiān)控和控制壓力控制閥的工作狀態(tài)，方便維護和管理。液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術節(jié)能的重要性液壓系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，但能耗較高。采用節(jié)能技術可降低運行成本，減少能源消耗，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。例如，在一些大型機械設備中，液壓系統(tǒng)節(jié)能可顯著降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。采用變量泵變量泵可根據(jù)系統(tǒng)負載的變化自動調整流量，避免了定量泵在低負載時的能量浪費。當系統(tǒng)壓力較低時，變量泵輸出流量減少，從而降低了泵的功率消耗。優(yōu)化回路設計合理設計液壓回路可減少能量損失。例如，采用負載敏感回路，能根據(jù)負載需求提供精確的流量和壓力，提高系統(tǒng)的效率。同時，減少不必要的節(jié)流和溢流損失，也是節(jié)能的關鍵措施。能量回收技術通過能量回收技術，將液壓系統(tǒng)中的能量進行回收再利用。比如在一些大型液壓升降機中，可將下降過程中的重力勢能轉化為電能，存儲起來供系統(tǒng)其他部分使用。總結與展望07課程總結關鍵知識點回顧學習了壓力控制閥，如溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器的結構、工作原理及圖形符號；掌握了調壓、減壓、順序動作回路的種類、工作特點及應用場合。學習重點強調重點在于理解壓力控制閥利用液壓力和彈簧力平衡的工作原理，以及如何運用這些閥構建不同的壓力控制回路，如溢流閥的穩(wěn)壓溢流、安全保護和泵卸荷應用。學習難點剖析難點是先導式溢流閥和減壓閥的工作過程，先導式溢流閥需先導閥和主閥都動作才起作用，減壓閥要依靠壓力油通過縫隙降壓并保持出口壓力穩(wěn)定。未來展望知識應用鼓勵鼓勵大家將所學的壓力控制回路知識應用到實際工作中，如設計液壓系統(tǒng)時正確選擇和使用壓力控制閥，搭建和調試液壓裝置回路。液壓技術發(fā)展前景液壓技術在工業(yè)自動化、工程機械等領域將有更廣泛的應用，未來會朝著高效、節(jié)能、智能化方向發(fā)展，如開發(fā)更精確的壓力控制元件。持續(xù)學習激勵希望大家持續(xù)關注液壓技術的前沿動態(tài)，不斷學習新知識，提升自己在液壓領域的專業(yè)能力。互動交流開放提問環(huán)節(jié)現(xiàn)在留出時間供大家提問，無論是課程中的疑問，還是實際工作中遇到的相關問題，都可以提出來一起