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  • 电液动平板闸门图5-1O 电液换向阀的符
  • 2019-12-24    发布者:扬州嘉丰
  •   第五章液压控制阀_物理_自然科学_专业资料。第五章 液压控制阀 本章学习要求 1.掌握单向阀、换向阀的工作原理,熟悉它们的结构类型及图形 符号。 2.掌握溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器的结构原理、图形 符号及应用。 3.掌握节流阀、调速阀

      第五章 液压控制阀 本章学习要求 1.掌握单向阀、换向阀的工作原理,熟悉它们的结构类型及图形 符号。 2.掌握溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器的结构原理、图形 符号及应用。 3.掌握节流阀、调速阀的结构原理及图形符号,熟悉节流阀、调 速阀的流量特性。 4.了解比例阀、二通插装阀和数字阀的工作原理、特点、常见符 号及应用。 节 概述 液压控制阀是液压系统中用来控制液流方向、压力和流量的元 件。借助于这些阀,便能对执行元件的启动、停止、运动方向、速 度、动作顺序和克服负载的能力进行调节与控制,使各类液压机械 都能按要求协调地工作。液压阀分类如下: 1. 按机能分 可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。 2.按控制原理分 可分为开关阀、比例阀、伺服阀和数字阀。 3.按安装连接形式分 可分为管式连接(又称螺纹连接)、板式连接、叠加式连接和插 装式连接等。 第二节 方向控制阀 方向控制阀分为单向阀和换向阀两类。 一、单向阀 1.普通单向阀 普通单向阀简称单向阀。它是一种只允许油液正向流动,不 允许倒流的阀。按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结 构,如图5-1a、b所示。图5-1c为单向阀的符号。 图5-1 单向阀 a)直通式(管式) b)直角式(板式) c)符号 1-阀体 2-阀芯 2.液控单向阀 液控单向阀是一种通入控 制压力油后即允许油液双向流 动的单向阀。图5-2a、图5-2b 分别示出内泄式和外泄式液控 单向阀的结构原理,图5-2c为 液控单向阀的符号。 图5-2 液控单向阀 a)内泄式 b)外泄式 c)符号 二、换向阀 (一)换向阀的工作原理 换向阀的作用是变换阀芯在阀体内的相对工作位置,使阀体 各油口连通或断开,从而控制执行元件的换向或启停。换向阀的 工作原理如图5-3所示。 (二)换向阀的分类 换向阀可按不同的特征进行分类,如表5-1所示。表5-2为换 向阀的结构原理和图形符号。 表5-1 换向阀的类型 图5-3 换向阀的工作原理 2-阀体 1-阀芯 表5-2 名称 二位二通 换向阀的结构原理和图形符号 结构原理图 符号 二位三通 二位四通 (表5-2续) 名称 三位四通 结构原理图 符号 二位五通 三位五通 (三) 三位换向阀的中位机能 三位阀常态位(即中位)各油口的连通方式称为中位机能。中位 机能不同,中位时对系统的控制性能也不相同。不同机能的阀,阀 体通用,仅阀芯台肩结构、尺寸从内部通孔情况有区别。 表5-3列出三位四通阀五种常用的中位机能型式、结构原理和符 号。另外,还有J、C、K等多种型式中位机能;阀的非中位有时也兼 有某种机能,如OP、MP等型式,它们的符号示例见表5-3右栏。 图5-4所示为二位四通换向阀的过渡机能。 (表5-3续) (四)几种常用的换向阀 1.机动换向阀 机动换向阀又称行程阀。这种阀必 须安装在液压缸附近,在液压缸驱动工 作部件的行程中,装在工作部件一侧的 挡块或凸轮移动到预定位置时就压下阀 芯,使阀换位。图5-5所示为二位四通 机动换向阀的结构原理及符号。 图5-5机动换向阀 a)结构原理 b)符号 1-滚轮 2-顶杆 3-阀芯 4-阀体 2.电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁吸力操纵阀芯换位的方向控制阀。 (1)结构原理 图5-6所示为三位四通电磁换向阀的结构原理和符号。 1-阀体 图5-6 三位四通电磁换向阀 a)结构原理 b)符号 2-弹簧 3-弹簧座 4-阀芯 5-线所示为二位四通电磁阀的符号。二位电磁阀多用单电磁铁 控制,但双电磁铁机械定位式换向阀在一个电磁铁瞬时通电后具有 “记忆”功能,对于一些连续作业的自动化机械和自动线来说,往 往是十分需要的。 图5-7 二位四通电磁阀的符号 a) 单电磁铁弹簧复位式 b) 双电磁铁机械定位式 (2)电磁铁的性能 种基本类型。 电磁铁按所接电源的不同,分交流和直流两 交流电磁铁使用方便,启动力大,但换向时间短(约0.01~ 0.07s),换向冲击大,噪声大,换向频率低(约30次/min),而且当阀 芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时,线圈易烧坏。 直流电磁铁需直流电源或整流装置,但换向时间长(约0.1~ 0.15s),换向冲击小,换向频率允许较高(可达240次/min),而 且有恒电流特性,当电磁铁吸合不上时,线圈不会烧坏,故工作可靠 性高。 还有一种本整型(本机整流型)电磁铁,其上附有二极管整流线路 和冲击电压吸收装置,能把接入的交流电整流后自用,因而兼具了前 述两者的优点。 3.液动换向阀 电磁阀布置灵活,易于实现 自动化,但电磁铁的吸力有限, 难于切换大的流量。当阀的通径 大于1Omm时,常用压力油(称控 制油)操纵阀芯换位,这就是液 动阀。图5-8a、b分别表示二位 三通液动阀和三位四通液动阀的 图形符号。 液动换向阀的阀芯换位需要 利用另一个小换向阀来改变控制 油的流向,故经常与其它控制方 式的换向阀结合使用。对液动阀 控制油实行换向的可以是手动阀、 机动阀或电磁阀。 4.电液换向阀 电液换向阀是由电磁阀和液动阀结合在一起构成的一种组合式 换向阀。在电液换向阀中,电磁阀起先导控制作用(称先导阀),液 动阀则控制主油路换向(称主阀)。 图5-9为三位四通电液换向阀的结构示意图。其工作原理可通 过图5-1Oa所示的组合图形符号(图5-10b为简化符号)加以说明。 三位四通电液换向阀的工作原理可通过所示的组合图形符号(图 5-10b为简化符号)加以说明。 图5-1O 电液换向阀的符号 a)组合符号 b)简化符号 在电液换向阀中,有几个控制机构需要了解: (1)阻尼调节器(见图5-11) (2)主阀芯行程调节机构(见图5-9) (3)预压阀(见图5-11) 图5-11 阻尼调节器和预压阀的作用 5.手动换向阀 手动换向阀是用手动杠杆操纵阀芯换位的方向控制阀。按换向 定位方式的不同,手动换向阀有钢球定位式和弹簧复位式两种,如 图5-12所示。 手动换向阀结构简单,动作可靠,但需要人力操纵,故只适用 于间歇动作且要求人工控制的场合。 图5-12 手动换向阀的符号 a)钢球定位式 b)弹簧复位式 6.多路换向阀 多路换向阀是一种集中布置的组合式手动换向阀 ,常用于工 程机械等要求集中操纵多个执行元件的设备中。多路阀的组合方式 有并联式、串联式和顺序单动式三种,符号如图5-13所示。 图5-13 a)并联式 多路换向阀的组合形式 b)串联式 c)顺序单动式 第三节 压力控制阀 控制油液压力高低或利用压力变化来实 现某种动作的阀通称压力控制阀。常见的压 力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀、压力 继电器等。 一、溢流阀 (一)结构原理 1.直动型溢流阀 直动型流阀的结构原理可见图5-14 。直 动型流流阀只能用于低压小流量处。系统压 力较高时需要采用先导型溢流阀。 1-阀体 图5-14直动型溢流阀 2-锥阀芯 3-弹簧 4-调压螺钉 2.先导型溢流阀 图5-15所示为先导型溢流 阀的结构原理。 先导型溢流阀的稳压性能 优于直动型溢流阀。但先导型 溢流阀是二级阀,其灵敏度低 于直动型阀。 溢流阀的图形符号如图516所示。其中,图5-16a为溢流 阀的一般符号或直动型溢流阀 的符号;图5-16b为先导型溢流 阀的符号。 (二)溢流阀应用举例 1.为定量泵系统溢流稳压(见图5-17) 2.为变量泵系统提供过载保护(见图5-18) 3.实现远程调压(见图5-19) 4.使泵卸荷(见图5-20) 图5-20 溢流阀用于使泵卸荷 二、顺序阀 顺序阀的功用是利用液压系统中的压力变化来控制油路 的通断,从而实现多个液压元件按一定的顺序动作。 顺序阀按结构分为直动型和先导型;按控制油来源的不 同又有内控式和外控式之分。 (一)结构原理 图5-21所示为一种直动型顺序阀的结构原理(注意内控、 外控、内泄、外泄结构区别)。 图5-22给出了顺序阀的图形符号。 图5-22 顺序阀的图形符号 a)内控外泄式顺序阀一般符号或 直动型符号 b)外控内泄式顺序阀一般符号或 直动型符号 c)内控外泄式先导型顺序阀符号 图5-21 直动型顺序阀 1-调压螺钉 2-弹簧 3-上盖 4-阀体 5-阀芯 6-控制活塞 7-下盖 (二)顺序阀应用举例 1.控制多个执行元件的顺序动作(见图5-23a) 2.与单向阀组成平衡阀(见图5-23b) 3.控制双泵系统中的大流量泵卸荷(见图5-23c) 图5-23 顺序阀的应用 a)用于控制顺序动作 b)用于组成平衡阀 c)用于使泵卸荷 1-大流量泵 2-小流量泵 3-卸荷阀 三、减压阀 减压阀主要用于降低系统某一支路的油液压力,使同一系统 能有二个或多个不同压力的回路。 按工作原理,减压阀亦有直动型和先导型之分。直动型减压 阀在系统中较少单独使用。图5-24所示为先导型减压阀的结构原 理和符号。 与溢流阀、顺序阀相比较,减压阀的主要特点是:阀口常开; 从出口引压力油去控制阀口开度,使出口压力恒定;泄油单独接 入油箱。这些特点在图5-24b、c元件符号上都有所反映。 四、压力继电器 压力继电器是一种液-电信号转换元件。当控制油压达到调 定值时,便触动电气开关发出电信号控制电气元件(如电动机、 电磁铁、电磁离合器等)动作,实现泵的加载或卸载、执行元件 顺序动作、系统安全保护和元件动作联锁等。 图5-28所示为单柱塞式压力继电器的结构原理和符号。 压力继电器的性能主要有两项: (1)调压范围 (2)通断调节区间 图5-25单柱塞式压力继电器 a)结构原理 b)符号 1-柱塞 2-顶杆 3-调节螺钉 4-微动开关 第四节 流量控制阀 流量控制阀通过改变阀口过流 面积来调节输出流量,从而控制执 行元件的运动速度。常用的流量阀 有节流阀和调速阀两种。 一、节流阀 1.节流阀的结构(见图5-26) 图5-26 节流阀 a)结构原理 b)符号 1-阀芯 2-阀盖 3-阀套 4-阀体 2.节流阀的流量特性和影响稳定的因素 节流阀的流量特性可用小孔流量通用公式来描述,特性曲线。 可用节流阀调节执行元件的速度,但不能稳速,主要原因是: (1)负载变化的影响 (2)温度变化的影响 图5-27 流量阀的流量 特性曲线.节流阀的阻塞和小稳定流量 试验表明,在压差、油温和粘度等因素不变的情况下,当 节流阀的开度很小时,流量会出现不稳定,甚至断流,这种现 象称为阻塞。 因此,节流阀的开度调节不能没有限制,它有一个能正常 工作的小流量限制值,称为节流阀的小稳定流量。轴向三 角槽式节流口的小稳定流量为30~50mL/min,薄刃孔则可低 达10~15mL/min。 在实际应用中,还要采取措施防止节流阀阻塞,通常的主 要措施是: (1)油液要精密过滤 (2)节流阀两端压差要适当 二、调速阀 1.工作原理 调速阀是由定差减压阀与 节流阀串联而成的组合阀。节 流阀用来调节通过的流量,定 差减压阀则自动补偿负载变化 的影响,使节流阀前后的压差 为定值,消除了负载变化对流 量的影响。因此,调速阀不仅 可以调速,而且具有较好的稳 速性能。 调速阀的工作原理及图形 符号如图5-28所示。 图5-28 调速阀的工作原理和符号 a)工作原理 b)详细符号 c)简化符号 1-定差减压阀 2-节流阀 s-行程限位器 2.调速阀的流量温度补偿 调速阀消除了负载变化对流量 的影响,但温度变化的影响依然存 在。对速度稳定性要求高的系统, 所用的调速阀应带有流量的温度补 偿装置,即使用温度补偿调速阀。 温度补偿调速阀与普通调速阀 的结构基本相似,主要区别在于前 者的节流阀阀芯上连接着一根温度 补偿杆,如图5-29所示。 3.调速阀的流量特性和小 压差 调速阀的流量特性曲线及小 压差值?pmin示于图5-27中。 图5-29 温度补偿调速阀 1-调节手轮 2-温度补偿杆 3-节流口 4-节流阀芯 第五节 一、比例阀 比例阀、二通插装阀和数字阀 1.比例阀的构成与工作原理 比例阀是以比例电磁铁取代普通液压阀的手调装置或普通电磁铁 发展起来的。比例电磁帙的外形与普通电磁铁相似,但功能却不相同, 比例电磁恢的吸力与通过其线圈的直流电流强度成正比。输入信号在 通入比例电磁铁前,要先经电放大器处理和放大。电放大器多制成插 接式装置与比例阀配套供应。 比例阀亦可分为压力、流量与方向控制阀三大类。用比例电磁铁 取代直动型溢流阀的手调装置,便成为直动型比例溢流阀(图5-30); 用比例电磁铁取代电磁换向阀中的普通电磁铁,便构成直动型比例方 向阀(见图5-31);用比例电磁铁取代节流阀或调速阀的手调装置,以 输入电信号控制节流口开度,便做成流量阀(见图5-32)。 图5-30直动型比例溢流阀 a)结构原理 b)符号 1-位移传感器 2-比例电磁铁 3-推杆 4-调压弹簧 图5-31 直动型比例方向阀 1-位移传感器 2-比例电磁铁 3-阀体 4-阀芯 图5-32 比例调速阀的工作原理 1-节流阀 2-推杆 3-比例电磁铁 2.电液比例控制的优越性 1)电信号便于传送,能简单地实现远距离控制; 2)能连续地、按比例地控制液压系统的压力和流量,因而比 较方便地实现对执行机构的力和速度的控制,并减少压力冲击。 3)减少了元件数量,简化了油路。 比例阀目前多用于普通机床进给系统和液压机、注塑机、薄 板轧机。 二、二通插装阀 1.组成、结构和工作原理 如图5-33所示为二通插装阀的结构原理,它由控制盖板、 插装主阀(由阀套、弹簧、阀芯及密封件组成),插装块体和先 导元件(置于控制盖板上、图中未画)组成。 图5-33 二通插装阀 a)结构原理 b)符号 1-控制盖板 2-阀套 3-弹簧 4-阀芯 5-插装块体 2.二通插装方向控制阀 图5-34示出几个二通插装方向控制阀的实例。图5-34a表示用 作单向阀;图5-34b表示用作二位二通换向阀;图5-34c表示用作 二位三通换向阀;图5-34d表示用作二位四通换向阀。 图5-34 二通插装 方向控制阀 3.二通插装压力控制阀 对x腔采用压力控制可构成各种压力控制阀,其结构原理如图 5-35a所示。 图5-35 二通插装压力控制阀 a)结构原理 b)用作溢流阀或卸荷阀 c)用作顺序阀 1-先导阀 2-主阀 R-阻尼孔 4.二通插装流量控制阀 其结构原理从图5-36即可看出。 5.二通插装阀及其集成系统的特点 1)插装主阀结构简单,通流能大,故 用通径很小的先导阀与之配合便可构成通 径很大的各种二通插装阀,流量可达 10000L/min。 2)不同的阀有相同的插装主阀,一阀 多能,便于实现标准化。 3)泄漏小,便于无管连接,先导阀功 率又小,具有明显的节能效果。 二通插装阀目前广泛用于冶金、船舶、 塑料机械等大流量系统中。 图5-36二通插装 节流阀的符号 三、数字阀 接受计算机数字控制的方法有多种,当今技术较成熟的是增 量式数字阀,即用步进电动机驱动的液压阀,已有数字流量阀、 数字压力阀和数字方向流量阀等系列产品。步进电动机能接受计 算机发出的经驱动电源放大的脉冲倌号,每接受一个脉冲便转动 一定的角度。步进电动机的转动又通过凸轮或丝杠等机构转换成 直线位移量,从而推动阀芯或压缩弹簧,实现液压阀对方向、流 量或压力的控制。图5-37所示为增量式数字流量阀。 图5-37 数字流量阀 1-步进电动机 2-滚珠丝杠 3-阀芯 4-阀套 5-阀杆 6-传感器 本章结束
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