第5章液压控制阀PPT讲稿.ppt

第5章液压控制阀第1页，共27页，编辑于2022年，星期一电磁换向阀电磁换向阀阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。电磁铁不得电，阀芯在阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。电磁铁不得电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位），油口右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位），油口p p与与A A通，通，B B不通；不通；电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯右移，则阀左位工作电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯右移，则阀左位工作，油口，油口p p与与B B通，通，A A不通。不通。电磁铁可以是直流、交流或交流整流的。电磁铁可以是直流、交流或交流整流的。两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。第2页，共27页，编辑于2022年，星期一n如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，电磁铁得电分别为左右位，不得电为中位（常位）。电磁铁得电分别为左右位，不得电为中位（常位）。n电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于100 L100 L/minmin。对液动力较。对液动力较大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。第3页，共27页，编辑于2022年，星期一电液换向阀电液换向阀 电液换向阀是由电磁换向阀与液电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成，动换向阀组合而成，液动换向阀实现主油路的换液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀；向，称为主阀；电磁换向阀改变液动阀控制油路电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向，称为先导阀。的方向，称为先导阀。第4页，共27页，编辑于2022年，星期一电液换向阀电液换向阀工作原理要点工作原理要点为保证液动阀回复中位，电磁阀为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必须是的中位必须是A A、B B、T T油口互通。油口互通。控制油可以取自主油路的控制油可以取自主油路的p p口口（内控），也可以另设独立（内控），也可以另设独立油源（外控）。采用内控时，油源（外控）。采用内控时，主油路必须保证最低控制压主油路必须保证最低控制压力（力（0.30.30.5MPa0.5MPa)；采用外控；采用外控时，独立油源的流量不得小于时，独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的主阀最大通流量的15 15，以，以保证换向时间要求。保证换向时间要求。电磁阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，电磁阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起排回油箱（内排）。一起排回油箱（内排）。液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。第5页，共27页，编辑于2022年，星期一二二 换向阀换向阀 操纵方式操纵方式第6页，共27页，编辑于2022年，星期一换向阀的性能换向阀的性能换向可靠性换向可靠性换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置；换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置；换向信号撤除后阀芯能自换向信号撤除后阀芯能自动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同，动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同，一般用工作极限曲线表示。一般用工作极限曲线表示。压力损失压力损失包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除与包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，一般不超通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，一般不超过过1MPa1MPa。内泄漏量内泄漏量滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高，滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高，内泄漏越大。泄漏内泄漏越大。泄漏不仅带来功率损失，而且引起油液发热。因此阀芯与阀体要同心，不仅带来功率损失，而且引起油液发热。因此阀芯与阀体要同心，并要有足够的封油长度。并要有足够的封油长度。换向平稳性换向平稳性就是要求换向时压力冲击要小。手动换向阀和电液换向阀可以控制换就是要求换向时压力冲击要小。手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击。向时间来减小换向冲击。换向时间换向时间和换向频率和换向频率交流电磁铁的换向时间约为交流电磁铁的换向时间约为0.010.010 0.03s.03s，换向频率为，换向频率为1010次次/minmin。直流电磁铁的换向时间约为直流电磁铁的换向时间约为0.10.3s0.10.3s；换向频率为换向频率为120次次/min第7页，共27页，编辑于2022年，星期一5.3 5.3 压力控制阀压力控制阀溢流阀压力控制阀是用来控制液压系统压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类控制的阀类第8页，共27页，编辑于2022年，星期一压力阀工作原理的基础压力阀工作原理的基础 压力是如何形成的？油液流动需克服的阻力压力是如何形成的？油液流动需克服的阻力阀芯上的液压作用力与弹簧力平衡：阀芯上的液压作用力与弹簧力平衡：pApAv v=F Fs s阀口的流量阀口的流量压力特性：压力特性：q q=CACA(p p)压差原理；压差原理；第9页，共27页，编辑于2022年，星期一一一 溢流阀溢流阀恒压恒压如何恒压？恒定什么地方的压力？如何恒压？恒定什么地方的压力？限压限压如何限压？如何限压？调压调压如何调压？如何调压？作用作用第10页，共27页，编辑于2022年，星期一泄油路泄油路控制油路控制油路主油路主油路控制油路控制油路泄油路泄油路直动型溢流阀直动型溢流阀结构结构 压力油从压力油从P P口进入，经阻尼孔口进入，经阻尼孔l l作用在阀芯底作用在阀芯底部，当作用在阀芯部，当作用在阀芯3 3上的液压力大于弹簧力时，阀口打上的液压力大于弹簧力时，阀口打开，使油液溢流。开，使油液溢流。Avxv第11页，共27页，编辑于2022年，星期一直动型溢流阀直动型溢流阀工作原理工作原理工作过程工作过程主油路不通主油路不通,系统压力随外负载变化系统压力随外负载变化主油路通主油路通,溢流溢流,稳压稳压基本恒定基本恒定开口量变化小开口量变化小溢流恒压原理溢流恒压原理恒压条件：必须有溢流恒压条件：必须有溢流第12页，共27页，编辑于2022年，星期一直动型溢流阀直动型溢流阀工作原理工作原理安全限压原理安全限压原理泵的全部流量通过溢流阀泵的全部流量通过溢流阀,开口最大开口最大如何调压？如何调压？调调节节弹弹簧簧7的的预预压压力力，便便可可调调整整溢溢流流压压力力。改改变弹簧的刚度，便可改变调压范围。变弹簧的刚度，便可改变调压范围。实际上，阀工作时，开口量是变化的，开口量的变化引起溢流量变化，亦必然引实际上，阀工作时，开口量是变化的，开口量的变化引起溢流量变化，亦必然引起压力的变化。压力越高，所需弹簧刚度便越大，因而，溢流量变化时压力的变化便起压力的变化。压力越高，所需弹簧刚度便越大，因而，溢流量变化时压力的变化便越大。越大。直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但控制压力受溢流流量的影响较大，不适于在直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但控制压力受溢流流量的影响较大，不适于在高压、大流量下工作。高压、大流量下工作。第13页，共27页，编辑于2022年，星期一直动型溢流阀工作特点直动型溢流阀工作特点对应调压弹簧一定的预压缩量对应调压弹簧一定的预压缩量 x xo o，阀的进口压力，阀的进口压力 p p 基本为一定值。基本为一定值。由于阀开口大小由于阀开口大小 x x 和和 稳态液动力稳态液动力F Fs s的影响，阀的进口压力随流的影响，阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时的阀的进口压力经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时的阀的进口压力 p ps s 最大，最大，p ps s称为阀的调定压力。称为阀的调定压力。弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。第14页，共27页，编辑于2022年，星期一先导型溢流阀：先导型溢流阀：结构结构 三类油路三类油路主油路主油路控制油路控制油路泄油路泄油路它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。时起复位作用。第15页，共27页，编辑于2022年，星期一先导型溢流阀先导型溢流阀 第16页，共27页，编辑于2022年，星期一先导型溢流阀：工作原理先导型溢流阀：工作原理xvFspAvepp1FDADTp压差原理压差原理导阀未打开时，无油液在导阀未打开时，无油液在e孔中流动，孔中流动，p=0，p=p1，主阀阀芯在主弹簧作用下关闭，主阀阀芯在主弹簧作用下关闭，主油路主油路P、T不通。不通。导阀打开时，有油液在导阀打开时，有油液在e孔中流动，孔中流动，p0，pp1，主阀阀芯在压差作用下上移，使主油路，主阀阀芯在压差作用下上移，使主油路P、T相通，主阀开启、溢流。直至液压力与弹簧力平衡。相通，主阀开启、溢流。直至液压力与弹簧力平衡。主阀阀芯受力平衡时主阀阀芯受力平衡时P1由导阀弹簧恒定由导阀弹簧恒定软弹簧，软弹簧，FsC恒压原理恒压原理恒压条件恒压条件导阀开启，主阀才能开启。导阀开启，主阀才能开启。Fs很软，只需能克服摩擦推动主阀阀芯的很软，只需能克服摩擦推动主阀阀芯的力，因此恒压精度高。力，因此恒压精度高。第17页，共27页，编辑于2022年，星期一先导型溢流阀：原理图先导型溢流阀：原理图第18页，共27页，编辑于2022年，星期一溢流阀的基本功用溢流阀的基本功用第19页，共27页，编辑于2022年，星期一先导型溢流阀外控口先导型溢流阀外控口K K用法用法远程调压、多级调压远程调压、多级调压外控口通油箱外控口通油箱卸荷卸荷用另外的调压阀来取代自身的导阀控制主阀上腔压力。关键问题：接外控用另外的调压阀来取代自身的导阀控制主阀上腔压力。关键问题：接外控口口K K的调压阀的调定压力应低于原导阀调定压力。的调压阀的调定压力应低于原导阀调定压力。与主阀上腔相通！能否用其他方法来控制上腔压力？与主阀上腔相通！能否用其他方法来控制上腔压力？第20页，共27页，编辑于2022年，星期一 溢流阀的静态特性溢流阀的静态特性压力流量特性压力流量特性压力压力流量特性流量特性(pq特性特性)压力流量特性又称溢流特性，表示溢流压力流量特性又称溢流特性，表示溢流阀在某一调定压力下工作时，溢流量的变阀在某一调定压力下工作时，溢流量的变化与阀进口实际压力的关系。化与阀进口实际压力的关系。（理论上的（理论上的分析结果）分析结果）调压偏差越小，恒压性能越好。调压偏差越小，恒压性能越好。横坐标为溢流量横坐标为溢流量q q，纵坐标为阀进油口，纵坐标为阀进油口压力压力p p，溢流量为额定值，溢流量为额定值q qn n时所对应的压力时所对应的压力p pn n称为溢流阀的调定压力。溢流阀刚开启时，阀称为溢流阀的调定压力。溢流阀刚开启时，阀进口的压力进口的压力p pc c称为开启压力。调定压力称为开启压力。调定压力p pn n与与开启压力开启压力p pc c的差值称为调压偏差，也即溢的差值称为调压偏差，也即溢流量变化时溢流阀工作压力的变化范围。流量变化时溢流阀工作压力的变化范围。第21页，共27页，编辑于2022年，星期一溢流阀的静态特性溢流阀的静态特性启闭特性启闭特性 溢流阀闭合时的压力溢流阀闭合时的压力p pk k称为闭合压力。闭合称为闭合压力。闭合压力压力p pk k与调定压力与调定压力p pn n之比称为闭合比。开启压之比称为闭合比。开启压力力p pc c与调定压力与调定压力p pn n之比称为开启比。由于阀开之比称为开启比。由于阀开启时阀芯所受的摩擦力与进油压力方向相反，启时阀芯所受的摩擦力与进油压力方向相反，而闭合时阀芯所受的摩擦力与进油压力方向相而闭合时阀芯所受的摩擦力与进油压力方向相同，因此在相同的溢流量下，开启压力大于闭同，因此在相同的溢流量下，开启压力大于闭合压力。合压力。为保证溢流阀有良好的静态特性，为保证溢流阀有良好的静态特性，一般规定其开启比不应小于一般规定其开启比不应小于90%90%，闭合比不应小于闭合比不应小于85%85%。考虑了阀的制造质量的实际的流压特性考虑了阀的制造质量的实际的流压特性启闭特性启闭特性 溢流阀的启闭特性是指溢流阀从刚溢流阀的启闭特性是指溢流阀从刚开启到通过额定流量开启到通过额定流量(也叫全流量也叫全流量)，再，再由额定流量到闭合由额定流量到闭合(溢流量减小为额定值溢流量减小为额定值的的1%以下以下)整个过程中的压力整个过程中的压力流量特流量特性。性。第22页，共27页，编辑于2022年，星期一溢流阀的静态特性溢流阀的静态特性压力稳定性等压力稳定性等 溢流阀工作压力的稳定性由两个指标来衡量：一是在额定流量溢流阀工作压力的稳定性由两个指标来衡量：一是在额定流量q qn n和额定压力和额定压力p pn n下，进下，进口压力在一定时间口压力在一定时间(一般为一般为3min)3min)内的偏移值；二是在整个调压范围内，通过额定流量内的偏移值；二是在整个调压范围内，通过额定流量时进口压力的振摆值。对中压溢流阀，这两项指标均不应大于时进口压力的振摆值。对中压溢流阀，这两项指标均不应大于0.2MPa0.2MPa。如果溢流阀。如果溢流阀的压力稳定性不好，就会出现剧烈的振动和噪声。的压力稳定性不好，就会出现剧烈的振动和噪声。卸荷压力卸荷压力 在调定压力下，通过额定流量时，将溢流阀的外控口与油箱连通，使主阀阀口开度最大，液压在调定压力下，通过额定流量时，将溢流阀的外控口与油箱连通，使主阀阀口开度最大，液压泵卸荷时溢流阀进出油口的压力差，称为卸荷压力。卸荷压力越小，油液通过阀口时的能量损失就泵卸荷时溢流阀进出油口的压力差，称为卸荷压力。卸荷压力越小，油液通过阀口时的能量损失就越小，发热也越少，表明阀的性能越好。越小，发热也越少，表明阀的性能越好。内泄漏量内泄漏量 指调压螺栓处于全闭位置，进口压力调至调压范围的最高值时，从溢流口指调压螺栓处于全闭位置，进口压力调至调压范围的最高值时，从溢流口所测得的泄漏量。所测得的泄漏量。压力稳定性压力稳定性 第23页，共27页，编辑于2022年，星期一溢流阀的溢流阀的 动态特性动态特性溢流阀由一个稳定工作状态过渡到另溢流阀由一个稳定工作状态过渡到另一个稳定工作状态时，溢流阀所控制一个稳定工作状态时，溢流阀所控制的压力随时间变化的过渡过程性能。的压力随时间变化的过渡过程性能。压力超调量压力超调量 p p定义最高瞬时压力峰值定义最高瞬时压力峰值p pmaxmax与调定压力与调定压力p pn n的差值为压力超调的差值为压力超调量量p p，并将（，并将（p p/pnpn）100%100%称为压力超调率。压称为压力超调率。压力超调量是衡量溢流阀动态定压误差及稳定性的重力超调量是衡量溢流阀动态定压误差及稳定性的重要指标，一般要求压力超调率小于要指标，一般要求压力超调率小于10%10%30%30%。升压时间升压时间t t1 1指压力从指压力从0.1(0.1(p pn np p0 0)回升到回升到0.9(0.9(p pn n一一p p0 0)时所需的时间。时所需的时间。一般要求一般要求t t1 10.10.10.5s0.5s升压过渡升压过渡过程时间过程时间t t2 2指压力从指压力从p p0 0回升至稳定的调定压力回升至稳定的调定压力p pn n状态所需的时间。状态所需的时间。卸荷时间卸荷时间t t3 3指压力从指压力从0.9(0.9(p pn np p0 0)下降到下降到0.1(0.1(p pn np p0 0)时所需的时间。时所需的时间。第24页，共27页，编辑于2022年，星期一溢流阀的动态特性：曲线溢流阀的动态特性：曲线第25页，共27页，编辑于2022年，星期一卸荷溢流阀卸荷溢流阀第26页，共27页，编辑于2022年，星期一卸荷溢流阀卸荷溢流阀第27页，共27页，编辑于2022年，星期一