液压传动4_液压控制阀.ppt

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1、第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Chapter 4 液压控制阀液压控制阀本章主要内容：本章主要内容：4.14.1 液压阀概述液压阀概述液压阀概述液压阀概述 4.24.2 方向控制阀方向控制阀方向控制阀方向控制阀 4.34.3 压力控制阀压力控制阀压力控制阀压力控制阀 4.44.4 流量控制阀流量控制阀流量控制阀流量控制阀 4.54.5 液压叠加阀液压叠加阀液压叠加阀液压叠加阀、插装阀插装阀插装阀插装阀和和多路阀多路阀多路阀多路阀 *4.64.6 电液伺服电液伺服控制阀控制阀控制阀控制阀 *4.74.7 电液比例电液比例控制阀控制阀控制阀控制阀 S

2、chool of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动学习要求：学习要求：u掌握各种阀的工作原理掌握各种阀的工作原理u熟悉各种阀的特性及应用场合熟悉各种阀的特性及应用场合u熟悉常见阀的结构及调整方法熟悉常见阀的结构及调整方法u能识别各种阀的职能符号和工作方式能识别各种阀的职能符号和工作方式u能评价和选择各种阀的性能参数能评价和选择各种阀的性能参数u了解各种新型阀的工作原理和结构特点了解各种新型阀的工作原理和结构特点School

3、of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动本章重点本章重点:各种常用的换向阀各种常用的换向阀、压力阀、压力阀、流量阀的工作原、流量阀的工作原理、典型结构、工作特性、职能符号的识别理、典型结构、工作特性、职能符号的识别 本章难点本章难点:对阀工作原理的理解以及阀工作特性分析对阀工作原理的理解以及阀工作特性分析 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中

4、国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动学习建议学习建议:u着重学习液压控制元件的工作原理着重学习液压控制元件的工作原理 u着重学习液压控制元件的基本特性着重学习液压控制元件的基本特性 u着重学习液压控制元件之间的区别着重学习液压控制元件之间的区别 u着重学习液压控制元件的应用着重学习液压控制元件的应用 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part

5、 4.1Part 4.1 液压阀液压阀概述概述液压阀液压阀液压阀液压阀有三大类：有三大类：方向阀方向阀方向阀方向阀、压力阀压力阀压力阀压力阀和和流量阀流量阀流量阀流量阀。uu压力阀压力阀压力阀压力阀和和流量阀流量阀流量阀流量阀是是是是利用通流截面的利用通流截面的节流作用节流作用来控制系统的来控制系统的压力和流量。压力和流量。uu方向阀方向阀方向阀方向阀则利用则利用通流通道的更换通流通道的更换来控制液体的流动方向。来控制液体的流动方向。在结构上，所有的阀都由在结构上，所有的阀都由阀体阀体阀体阀体、阀心阀心阀心阀心（座（座阀阀或滑阀）和或滑阀）和驱驱驱驱使阀心动作的元、部件使阀心动作的元、部件使阀

6、心动作的元、部件使阀心动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）（如弹簧、电磁铁）组成组成。在工作原理上，所有阀的开口大小，进、出口间的在工作原理上，所有阀的开口大小，进、出口间的压差压差压差压差以以及流过阀的及流过阀的流量流量流量流量之间的关系都符合之间的关系都符合孔口流量公式孔口流量公式，仅是各种，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。阀控制的参数各不相同而已。液压阀液压阀液压阀液压阀是用来控制系统中液体流动方向或调节其压力和流量是用来控制系统中液体流动方向或调节其压力和流量School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大

7、学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀表表4-1 4-1 液压阀分类液压阀分类分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按机能分类按机能分类压力控制阀压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比例压溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器等继电器等流量控制阀流量控制阀节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、比节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、比例流量控制阀等例流量控制阀等方向控制阀方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减

8、速阀、梭阀、单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、梭阀、比例方向控制阀等比例方向控制阀等按结构分类按结构分类滑阀滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀座阀座阀锥阀、球阀锥阀、球阀射流管阀射流管阀喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀阀阀阀阀可按不同的特征进行分类可按不同的特征进行分类!液压传动液压传动School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀分类方法分类方法种种 类类详详 细细

9、 分分 类类按操纵按操纵方法分类方法分类手动阀手动阀手把及手轮、踏板、杠杆手把及手轮、踏板、杠杆机动阀机动阀挡块及碰块、弹簧挡块及碰块、弹簧液动阀液动阀液动阀液动阀电液阀电液阀电液动阀电液动阀电动阀电动阀普通普通/比例电磁铁控制、力马达比例电磁铁控制、力马达/力矩马达力矩马达/步进电动步进电动机机/伺服电动机控制伺服电动机控制按连接按连接方法分类方法分类管式连接管式连接螺纹式连接、法兰式连接螺纹式连接、法兰式连接板式板式/叠加式连接叠加式连接单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、叠加单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、叠加阀、多路阀阀、多路阀插装式连接插装式连接螺纹式插装（二、三、四

10、通插装阀）、盖板式插装螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、盖板式插装（二通插装阀）（二通插装阀）液压传动液压传动School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按控制按控制方法分类方法分类比例阀比例阀电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀；阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀；伺服阀伺服阀单、两级（喷嘴挡板式、

11、滑阀式）电液流量伺服阀、单、两级（喷嘴挡板式、滑阀式）电液流量伺服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、机液伺服三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、机液伺服阀阀数字控制阀数字控制阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀按输出参按输出参数可调节数可调节性分类性分类开关控制阀开关控制阀方向控制阀、顺序阀、限速切断阀方向控制阀、顺序阀、限速切断阀输出参数连输出参数连续可调的阀续可调的阀溢流阀、减压阀、节流阀、调速阀、各类电液控制溢流阀、减压阀、节流阀、调速阀、各类电液控制阀（比例阀、伺服阀）阀（比例阀、伺服阀）液压传动液压传动School of Mechani

12、cal and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.1.1Part 4.1.1 阀性能阀性能阀性能阀性能的基本要求的基本要求的基本要求的基本要求u 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪声小，寿命长声小，寿命长u 液体流过时压力损失小液体流过时压力损失小u 密封性能好密封性能好u 结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大性大系统中所用的阀，应满足如下要

13、求：系统中所用的阀，应满足如下要求：系统中所用的阀，应满足如下要求：系统中所用的阀，应满足如下要求：School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.1.1Part 4.1.1 阀性能阀性能阀性能阀性能的基本要求的基本要求的基本要求的基本要求u 结构：阀都是由阀体、阀芯、使阀芯动作的部件结构：阀都是由阀体、阀芯、使阀芯动作的部件 组成组成u工作原理：都符合孔口流量公式工作原理：都符合孔口流量公式液压阀共同点：

14、液压阀共同点：液压阀共同点：液压阀共同点：School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.1.2 阀心阀心阀心阀心的结构和性能的结构和性能 表表4-2 4-2 阀口的形式及其通流截面的计算公式阀口的形式及其通流截面的计算公式*类类 型型阀阀 口口 形形 式式通流截面计算公式通流截面计算公式滑阀式滑阀式滑阀式滑阀式 A=nwx n为槽数为槽数错位孔式错位孔式School of Mechanical and E

15、lectrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动或或；类类 型型阀阀 口口 形形 式式通流截面计算公式通流截面计算公式三角槽式三角槽式 n为槽数为槽数弓形孔式弓形孔式 n为孔数为孔数偏心槽式偏心槽式以弧度计以弧度计School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动斜槽式斜槽式旋旋槽式旋旋槽式转楔式转楔

16、式滑阀式的阀口，当阀心在中间位置时，如沉割槽宽度滑阀式的阀口，当阀心在中间位置时，如沉割槽宽度B大于阀心凸肩宽度大于阀心凸肩宽度b，即，即Bb，则，则表示有正预开口；表示有正预开口；b=B，为零开口；，为零开口；bB，为正遮盖（即负预开口）。，为正遮盖（即负预开口）。第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.1.3 液动力液动力液动力液动力 很多很多液压阀液压阀液压阀液压阀采用采用滑阀式滑阀式滑阀式滑阀式结构。滑阀的结构。滑阀的阀心阀心阀心阀心移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制了液流，同时也产生着了液流，

17、同时也产生着液动力液动力液动力液动力。液动力液动力液动力液动力有有稳态液动力稳态液动力稳态液动力稳态液动力和和瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力两种。两种。液动力液动力液动力液动力对液压阀的对液压阀的性能性能性能性能起着重大的影响。起着重大的影响。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动稳态液动力稳态液动力图图图图4-14-1 滑阀的稳态液动力滑阀的稳态液动力a a）液流流出阀口）液流流出阀口 b b）液流

18、流入阀口）液流流入阀口稳态液动力稳态液动力稳态液动力稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定之是阀心移动完毕，开口固定之后，液流流过阀口时因后，液流流过阀口时因动量变化动量变化动量变化动量变化而而作用在作用在作用在作用在阀心阀心阀心阀心上的力。上的力。图图图图4-14-1所示为油液流过阀口的所示为油液流过阀口的两种情况。取阀心两凸肩间的容腔中的液两种情况。取阀心两凸肩间的容腔中的液体作为控制体，对它列写动量方程，可得体作为控制体，对它列写动量方程，可得这两种情况下的这两种情况下的轴向液动力轴向液动力轴向液动力轴向液动力都是都是Fbs=qvcos，其方向都是促使阀口关闭的。，其方向都是促使阀口关闭的。

19、（4-14-14-14-1）根据第根据第1 1章知识以及章知识以及 ，上式，上式可写成可写成School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动稳态液动力稳态液动力稳态液动力稳态液动力对滑阀性能的影响是对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的力加大了操纵滑阀所需的力加大了操纵滑阀所需的力加大了操纵滑阀所需的力。例如，例如，当当Cd=0.7，Cv=1，cr=0，w=1cm，=69，p=10MPa，xv=0.101cm 时，稳态轴

20、向液动力时，稳态轴向液动力Fbs50N。在高压大流量情况下，。在高压大流量情况下，这个力将会很大，使阀心的操纵成为突出的问题。这个力将会很大，使阀心的操纵成为突出的问题。这时必须采取措这时必须采取措施补偿或消除这个力。施补偿或消除这个力。稳态液动力稳态液动力稳态液动力稳态液动力要使阀口关闭，相当于一个复位力，故它对滑阀性能的要使阀口关闭，相当于一个复位力，故它对滑阀性能的另一影响是另一影响是使滑阀的工作趋于稳定使滑阀的工作趋于稳定使滑阀的工作趋于稳定使滑阀的工作趋于稳定。图图图图4-2a4-2a4-2a4-2a所示为采用特种形状的阀腔；所示为采用特种形状的阀腔；图图图图4-2b4-2b4-2b

21、4-2b所示为在阀套上开斜所示为在阀套上开斜孔，使流出和流入阀腔液体的动量互相抵消，从而减小轴向液动力；孔，使流出和流入阀腔液体的动量互相抵消，从而减小轴向液动力；图图图图4-2c4-2c4-2c4-2c所示为改变阀心的颈部尺寸，使液流流过阀心时有较大的压所示为改变阀心的颈部尺寸，使液流流过阀心时有较大的压降，以便在阀心两端面上产生不平衡液压力，抵消轴向液动力等，降，以便在阀心两端面上产生不平衡液压力，抵消轴向液动力等，都是在实践中使用过的具体例子。都是在实践中使用过的具体例子。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程

22、学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动图图图图4-24-24-24-2 稳态液动力的补偿法稳态液动力的补偿法a a）特种形状阀腔）特种形状阀腔 b b）阀套开斜孔）阀套开斜孔 c c）液流产生压降）液流产生压降School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力 瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力是滑阀在移动过

23、是滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化程中（即开口大小发生变化时）阀腔中液流因时）阀腔中液流因加速或减加速或减加速或减加速或减速速速速而而作用在阀心作用在阀心作用在阀心作用在阀心上的力上的力 。瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力只只与阀心移动速与阀心移动速与阀心移动速与阀心移动速度有关度有关度有关度有关（即与阀口开度的变（即与阀口开度的变化率有关），化率有关），与阀口开度本与阀口开度本与阀口开度本与阀口开度本身无关身无关身无关身无关。图图图图4-34-3 瞬态液动力瞬态液动力a a）开口加大，液流流出阀口）开口加大，液流流出阀口 b b）开口加大，液流流入阀口）开口加大，液流流入阀口Sc

24、hool of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动图图图图4-34-3所示为阀心移动时出现瞬态液动力的情况。当阀口开度发生变所示为阀心移动时出现瞬态液动力的情况。当阀口开度发生变化时，阀腔内长度为化时，阀腔内长度为l 那部分油液的轴向速度亦发生变化，也就是那部分油液的轴向速度亦发生变化，也就是出现了加速或减速，于是阀心就受到了一个轴向的反作用力出现了加速或减速，于是阀心就受到了一个轴向的反作用力Fbt，这，这就是就是瞬态液动力

25、瞬态液动力瞬态液动力瞬态液动力。很明显，若流过阀腔的瞬时流量为。很明显，若流过阀腔的瞬时流量为q，阀腔的截，阀腔的截面积为面积为As，阀腔内加速或减速部分油液的质量为，阀腔内加速或减速部分油液的质量为m0，阀心移动的速，阀心移动的速度为度为v，则有，则有（4-24-24-24-2）据第据第1章知识和等式章知识和等式Ao=wxv，当阀口前后的压差不变或变化不大时，当阀口前后的压差不变或变化不大时，流量的变化率流量的变化率dq/dt为。为。代入式（代入式（4-24-2），得），得School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院

26、中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动滑阀上滑阀上瞬态液动的方向瞬态液动的方向瞬态液动的方向瞬态液动的方向，视油液视油液流入流入流入流入还是还是流出流出流出流出阀腔阀腔而定。而定。（4-34-34-34-3）瞬态液动力公式瞬态液动力公式瞬态液动力公式瞬态液动力公式图图图图4-3a4-3a4-3a4-3a中油液流出阀腔，则阀口开度加大时长度为中油液流出阀腔，则阀口开度加大时长度为l l 的那部分油液的那部分油液加速，开度减小时油液减速，两种情况下瞬态液动力作用方向都与加速，开度减小时油液减速，两种情况下瞬态液动力作用方向都与阀心的

27、移动方向相反，起着阻止阀心移动的作用，相当于一个阻尼阀心的移动方向相反，起着阻止阀心移动的作用，相当于一个阻尼力。这时式（力。这时式（4-34-3）中的）中的l l 取正值，并称之为滑阀的取正值，并称之为滑阀的“正阻尼长度正阻尼长度正阻尼长度正阻尼长度”。反之，反之，图图图图4-3b4-3b4-3b4-3b中油液流入阀腔，阀口开度变化时引起液流流速变化中油液流入阀腔，阀口开度变化时引起液流流速变化的结果，都是使瞬态液动力的作用方向与阀心移动方向相同，起着的结果，都是使瞬态液动力的作用方向与阀心移动方向相同，起着帮助阀心移动的作用，相当于一个负的阻尼力。这种情况下式（帮助阀心移动的作用，相当于一

28、个负的阻尼力。这种情况下式（4-4-3 3）中的）中的l l 取负值，并称之为滑阀的取负值，并称之为滑阀的“负阻尼长度负阻尼长度负阻尼长度负阻尼长度”。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动滑阀上的滑阀上的“负阻尼长度负阻尼长度负阻尼长度负阻尼长度”是是造成滑阀工造成滑阀工造成滑阀工造成滑阀工作不稳定作不稳定作不稳定作不稳定的原因之一。的原因之一。滑阀上如有好几个阀腔串联在一起，滑阀上如有好几个阀腔串联在一起，

29、阀阀阀阀心工作的稳定心工作的稳定心工作的稳定心工作的稳定与否就要看各个与否就要看各个阀腔阻尼阀腔阻尼阀腔阻尼阀腔阻尼长度长度长度长度的综合作用结果而定。的综合作用结果而定。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.1.4 卡紧力卡紧力卡紧力卡紧力 一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝隙中有油液一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝隙中有油液时，移动阀心所需的力只须克服时，移动阀心所需的力只须

30、克服粘性摩擦力粘性摩擦力粘性摩擦力粘性摩擦力，数值应该是相，数值应该是相当小的。可是实际情况并非如此，特别当小的。可是实际情况并非如此，特别在在在在中、高压系统中中、高压系统中中、高压系统中中、高压系统中，当阀心停止运动一段时间后（一般约当阀心停止运动一段时间后（一般约5min左右），这个阻力左右），这个阻力可以大到几百牛，使阀心重新移动十分费力。这就是所谓滑可以大到几百牛，使阀心重新移动十分费力。这就是所谓滑阀的阀的液压卡紧现象液压卡紧现象液压卡紧现象液压卡紧现象。引起液压卡紧的原因引起液压卡紧的原因引起液压卡紧的原因引起液压卡紧的原因，有的是由于脏物进入缝隙而使阀心移，有的是由于脏物进入缝

31、隙而使阀心移动困难，有的是由于缝隙过小在油温升高时阀心膨胀而卡死。动困难，有的是由于缝隙过小在油温升高时阀心膨胀而卡死。但是主要的原因来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引但是主要的原因来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力，即起的径向不平衡液压力，即液压卡紧力液压卡紧力液压卡紧力液压卡紧力。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动图图图图4-44-4 滑阀上的径向力滑阀上的径向力滑阀上的径向

32、力滑阀上的径向力b b b b）有倒锥，轴线平行，有偏心）有倒锥，轴线平行，有偏心）有倒锥，轴线平行，有偏心）有倒锥，轴线平行，有偏心图图图图4-4b4-4b4-4b4-4b所示为所示为阀心因加工误差而带有阀心因加工误差而带有阀心因加工误差而带有阀心因加工误差而带有倒锥倒锥倒锥倒锥（锥部大端朝向高压腔），（锥部大端朝向高压腔），阀心阀心阀心阀心与阀孔轴心线平行但不重合与阀孔轴心线平行但不重合与阀孔轴心线平行但不重合与阀孔轴心线平行但不重合时的情况。时的情况。阀心受到径向不平衡压力的作用（图阀心受到径向不平衡压力的作用（图中曲线中曲线A A1 1和和A A2 2间的阴影部分，下同），间的阴影部分

33、，下同），使阀心与阀孔间的偏心距越来越大，使阀心与阀孔间的偏心距越来越大，直到两者表面接触为止，这时直到两者表面接触为止，这时径向不径向不径向不径向不平衡力平衡力平衡力平衡力达到达到最大值最大值最大值最大值。但是，如。但是，如阀心带阀心带阀心带阀心带有顺锥有顺锥有顺锥有顺锥（锥部大端朝向低压腔）时，（锥部大端朝向低压腔）时，产生的径向不平衡力将使阀心和阀孔产生的径向不平衡力将使阀心和阀孔间的偏心距减小。间的偏心距减小。图图图图4-4a4-4a4-4a4-4a所示为所示为阀心与阀孔无几阀心与阀孔无几阀心与阀孔无几阀心与阀孔无几何形状误差何形状误差何形状误差何形状误差，轴心线平行但不轴心线平行但不

34、轴心线平行但不轴心线平行但不重合重合重合重合时的情况，这时阀心周围时的情况，这时阀心周围缝隙内的压力分布是线性的缝隙内的压力分布是线性的（图中（图中A A1 1和和A A2 2线所示），且各线所示），且各向相等，因此阀心上向相等，因此阀心上不会出现不会出现不会出现不会出现径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力。图图图图4-44-4 滑阀上的径向力滑阀上的径向力滑阀上的径向力滑阀上的径向力a a a a）无锥度，轴线平行，有偏心）无锥度，轴线平行，有偏心）无锥度，轴线平行，有偏心）无锥度，轴线平行，有偏心图图图图4-44-4 滑阀上的径向力滑阀上的径向力c c）阀心表面有突起）阀心表面

35、有突起图图图图4-4c4-4c4-4c4-4c所示为所示为阀心表面有局部阀心表面有局部阀心表面有局部阀心表面有局部突起突起突起突起（相当于阀心碰伤、残留相当于阀心碰伤、残留毛刺或缝隙中楔入脏物），且毛刺或缝隙中楔入脏物），且突起在阀心的高压端时，阀心突起在阀心的高压端时，阀心受到的受到的径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力将使阀心将使阀心的高压端凸起部分推向孔壁。的高压端凸起部分推向孔壁。图图图图4-44-44-44-4所示为滑阀上产生所示为滑阀上产生径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力的几种情况的几种情况School of Mechanical and Electri

36、cal Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动当阀心受到当阀心受到径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力作用而和阀孔相接触后，缝隙中的作用而和阀孔相接触后，缝隙中的存留液体被挤出，阀心和阀孔间的摩擦变成存留液体被挤出，阀心和阀孔间的摩擦变成半干摩擦半干摩擦半干摩擦半干摩擦乃至乃至干干干干摩擦摩擦摩擦摩擦，因而使阀心重新移动时所需的力就大大增加了。，因而使阀心重新移动时所需的力就大大增加了。（4-44-44-44-4）由图由图4-54-5可以推导出径向不平衡力的估算公式如下

37、可以推导出径向不平衡力的估算公式如下:图图图图4-5 4-5 径向不平衡力计算图径向不平衡力计算图 z zSchool of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动式中，式中，D=2r1；p=p1-p2；r=r1-r2；h1=h0-ecos，h0为阀心为阀心与阀套同心时大端的缝隙值。与阀套同心时大端的缝隙值。（4-54-54-54-5）由式（由式（4-4），并设在阀心大端已接触阀套，即），并设在阀心大端已接触阀套，即e=h0时，得

38、时，得设阀心与阀套间的摩擦因数为设阀心与阀套间的摩擦因数为f，则移动阀心所需克服的，则移动阀心所需克服的最最最最大摩擦阻力大摩擦阻力大摩擦阻力大摩擦阻力为为:（4-64-64-64-6）此式在此式在r/h0=0.9时有极值，时有极值，故有故有第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动为了减小液压卡紧力，可以采取下述一些措施：为了减小液压卡紧力，可以采取下述一些措施：1 1）提高阀的加工和装配精度，避免出现提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。偏心。阀心的圆度和圆柱度允差为阀心的圆度和圆柱度允差为0.0030.005mm，要求带顺锥，阀心的表，要求带顺锥，阀

39、心的表面粗糙度面粗糙度Ra值不大于值不大于0.2m，阀孔，阀孔Ra值不值不大于大于0.4m。2 2）在阀心台肩上开出平衡径向力的均压在阀心台肩上开出平衡径向力的均压槽。槽。如图如图4-6所示。槽的位置应尽可能靠所示。槽的位置应尽可能靠近高压端。槽的尺寸是：宽近高压端。槽的尺寸是：宽0.30.5mm，深深0.50.8mm，槽距，槽距15mm。开槽后，移动阀心的力将减小，如取摩开槽后，移动阀心的力将减小，如取摩擦因数擦因数f=0.040.08时，移动阀心的力时，移动阀心的力:t=(0.010.02)klDp (4-7)(4-7)式中，式中，k是一系数，其数值与槽数是一系数，其数值与槽数n有关，有关

40、，如表如表4-3所示。所示。均压槽数均压槽数n137k0.40.060.027表表表表4-34-3 k k值值 图图图图4 4-6 6 均均压压槽槽的的位位置置 第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动为了减小液压卡紧力，还可以采取下述一些措施：为了减小液压卡紧力，还可以采取下述一些措施：3 3）使阀心或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振使阀心或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振动或摆动。动或摆动。4 4）精细过滤油液。精细过滤油液。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机

41、电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.1.5 阀的泄漏特性阀的泄漏特性阀的泄漏特性阀的泄漏特性 uu锥阀锥阀锥阀锥阀不产生泄漏。不产生泄漏。uu滑阀滑阀滑阀滑阀由于阀心和阀孔间有一定的间隙，在压力作用下要产由于阀心和阀孔间有一定的间隙，在压力作用下要产生泄漏。生泄漏。uu滑阀滑阀滑阀滑阀用于用于压力阀压力阀压力阀压力阀或或方向阀方向阀方向阀方向阀时，压力油通过径向缝隙泄漏量时，压力油通过径向缝隙泄漏量的大小，是阀的的大小，是阀的性能指标性能指标性能指标性能指标之一。之一。uu滑阀滑阀滑阀滑阀用于用于伺服阀

42、伺服阀伺服阀伺服阀时，实际的和理论的滑阀零开口特性之间时，实际的和理论的滑阀零开口特性之间的差别，也取决于的差别，也取决于泄漏特性泄漏特性泄漏特性泄漏特性。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动滑阀的泄漏量计算公式滑阀的泄漏量计算公式 图图图图-泄漏量曲线泄漏量曲线 为了减小泄漏，应尽量为了减小泄漏，应尽量使阀心和阀使阀心和阀使阀心和阀使阀心和阀孔同心孔同心孔同心孔同心，另外应，另外应提高制造精度提高制造精度提

43、高制造精度提高制造精度。滑阀滑阀滑阀滑阀在某一位置停留时，通过缝隙的在某一位置停留时，通过缝隙的泄漏量泄漏量泄漏量泄漏量随时间的增加而逐渐减随时间的增加而逐渐减小，但有时也出现相反的现象，即随时间的增加而增大。小，但有时也出现相反的现象，即随时间的增加而增大。泄漏量泄漏量泄漏量泄漏量减小减小的原因，有人认为是油液中的污染物沉积所致；但也有人认为是油液的原因，有人认为是油液中的污染物沉积所致；但也有人认为是油液分子粘附在缝隙表面而使通流截面减小所致。分子粘附在缝隙表面而使通流截面减小所致。泄漏增大泄漏增大的原因则是由的原因则是由于在于在液压卡紧力液压卡紧力液压卡紧力液压卡紧力作用下，阀心在阀孔处

44、于最大偏心状态所致。作用下，阀心在阀孔处于最大偏心状态所致。！为了减小缝隙处的泄！为了减小缝隙处的泄！为了减小缝隙处的泄！为了减小缝隙处的泄漏，往往要在阀心上开漏，往往要在阀心上开漏，往往要在阀心上开漏，往往要在阀心上开出几条环形槽。出几条环形槽。出几条环形槽。出几条环形槽。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动Part 4.2 方向控制阀方向控制阀方向控制阀方向控制阀表表4-4 4-4 方向控制阀的类型方向控

45、制阀的类型 常用的常用的方向控制阀方向控制阀方向控制阀方向控制阀的类型如表的类型如表4-4所示。所示。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动1.单向阀单向阀液压系统中常用的液压系统中常用的单单单单向阀向阀向阀向阀有有普通单向阀普通单向阀普通单向阀普通单向阀和和液控单向阀液控单向阀液控单向阀液控单向阀两种。两种。普通单向阀普通单向阀普通单向阀普通单向阀的作用，的作用，是使油液只能沿一个是使油液只能沿一个方向流动，

46、不许它反方向流动，不许它反向倒流。向倒流。图图图图4-84-8 单向阀单向阀a a）结构图）结构图 b b）图形符号图）图形符号图11阀体阀体 2 2阀心阀心 3 3弹簧弹簧普通单向阀普通单向阀图图图图4-84-8所示为一种所示为一种管式普通单管式普通单管式普通单管式普通单向阀向阀向阀向阀的结构。压力油从阀体的结构。压力油从阀体左端的通口左端的通口P1流入时，克服流入时，克服弹簧弹簧3作用在阀心作用在阀心2上的力，上的力，使阀心向右移动，打开阀口，使阀心向右移动，打开阀口，并通过阀心上的径向孔并通过阀心上的径向孔a、轴、轴向孔向孔b从阀体右端的通口从阀体右端的通口P2流流出。但是压力油从阀体右

47、端出。但是压力油从阀体右端的通口的通口P2流入时，它和弹簧流入时，它和弹簧力一起使阀心锥面压紧在阀力一起使阀心锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无座上，使阀口关闭，油液无法从法从P2口流向口流向P1口。口。图图图图4-8b4-8b所示是所示是单向阀的图形单向阀的图形单向阀的图形单向阀的图形符号图符号图符号图符号图（后同）。（后同）。单向阀单向阀单向阀单向阀的的阀心阀心阀心阀心也可以用也可以用钢球式钢球式钢球式钢球式的结构，的结构，其制造方便，但密封性较差，只适用于其制造方便，但密封性较差，只适用于小流量的场合。小流量的场合。第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传

48、动液压传动在在普通单向阀普通单向阀普通单向阀普通单向阀中，通油方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应中，通油方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏，工作时不应有撞击有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏，工作时不应有撞击的噪声。单向阀弹簧的刚度一般都选得较小，使阀的正向开启压的噪声。单向阀弹簧的刚度一般都选得较小，使阀的正向开启压力仅需力仅需0.030.05MPa。如采用刚度较大的弹簧，使其开启压力达。如采用刚度较大的弹簧，使其开启压力达0.20.6MPa，便可用作，便可用作背压阀背压阀背压阀背压阀。单向阀单向阀单向阀单向阀性能参数性能参数性能参数性能参数主要

49、有：主要有：正向最小开启压力正向最小开启压力正向最小开启压力正向最小开启压力、正向流动时压力损正向流动时压力损正向流动时压力损正向流动时压力损失失失失以及以及反向泄漏量反向泄漏量反向泄漏量反向泄漏量等。这些参数都和阀的结构和制造质量有关。等。这些参数都和阀的结构和制造质量有关。单向阀单向阀单向阀单向阀常被安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，常被安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，另外泵不工作时可防止系统油液经泵倒流回油箱。单向阀还可用另外泵不工作时可防止系统油液经泵倒流回油箱。单向阀还可用来分隔油路防止干扰。单向阀和其他阀组合，便可组成来分隔油路防止干扰。单向阀和其他阀组合

50、，便可组成复合阀复合阀复合阀复合阀。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院第第第第4 4章章章章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压控制阀液压传动液压传动液控单向阀液控单向阀图图图图4-94-9为为普通型外泄式液控单向阀普通型外泄式液控单向阀普通型外泄式液控单向阀普通型外泄式液控单向阀。当控制口当控制口K处无控制压力通入时，处无控制压力通入时，其作用和普通单向阀一样，压力其作用和普通单向阀一样，压力油只能从通口油只能从通口P1流向通口流向通口P2，不，不能反向倒流。当控制口能反向倒流。当控