控制阀原理.pdf

液压与气动技术液压与气动技术 第三单元 液压控制元件及辅件第三单元 液压控制元件及辅件 2005－1－20 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 教学内容教学内容 方向控制阀（重点） 压力控制阀及应用（重点） 流量控制阀及应用（重点） 叠加阀/插装阀（了解） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 液压控制元件主要是各种控制阀，在液压系统中 控制液体流动方向、流量大小和压力的高低，以满足 执行元件的工作要求。 4.液压控制元件 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液 压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。 4．1．1 单向阀 单向阀（Check valve）使油只能在一个方向流动，反方向则堵塞。 其构造及符号如图4-1所示。 液控单向阀如图4-2所示，在普通单向阀的基础上多了一个控制口， 当控制口空接时，该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油，则油 液可双向流动。 为减少压力损失，单向阀的弹簧刚度很小，但若置于回油路作背压阀 使用时，则应换成较大刚度的弹簧。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀 单向阀 普通单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀 单向阀 普通单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀 单向阀 普通单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀 液控单向阀 液控单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀 液控单向阀 液控单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀单向阀单向阀 液控单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制阀 液控单向阀 液控单向阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．1．2 换向阀4．1．2 换向阀换向阀是利用阀芯对阀体的 相对位置改变来控制油路接通、关断或改 变油液流动方向。一般以下述方法分类。 1． 按接口数及切换位置数分类 接口是指阀上各种接油管的进、出 口，进油口通常标为P，回油口则标为R或 T，出油口则以A、B来表示。阀内阀芯可 移动的位置数称为切换位置数,通常我们 将接口称为“通”，将阀芯的位置称为 “位”，例如图4－3所示的手动换向阀有 三个切换位置，4个接口，我们称该阀为 三位四通换向阀。该阀的三个工作位置与 阀芯在阀体中的对应位置如图4－4所示， 各种位和通的换向阀符号见图4－5所示。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．1．2 换向阀4．1．2 换向阀换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路 接通、关断或改变油液流动方向。一般以下述方法分类。 1． 按接口数及切换位置数分类 接口是指阀上各种接油管的进、出口，进油口通常标为P，回 油口则标为R或T，出油口则以A、B来表示。阀内阀芯可移动的位置 数称为切换位置数，通常我们将接口称为“通”，将阀芯的位置称为 “位”，例如图4－3所示的手动换向阀有三个切换位置，4个接口， 我们称该阀为三位四通换向阀。该阀的三个工作位置与阀芯在阀体中 的对应位置如图4－4所示，各种位和通的换向阀符号见图4－5所示。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．1．2 换向阀4．1．2 换向阀换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关 断或改变油液流动方向。一般以下述方法分类。 1． 按接口数及切换位置数分类 接口是指阀上各种接油管的进、出口，进油口通常标为P，回油口则标 为R或T，出油口则以A、B来表示。阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置 数，通常我们将接口称为“通”，将阀芯的位置称为“位”，例如图4－3所示 的手动换向阀有三个切换位置，4个接口，我们称该阀为三位四通换向阀。该 阀的三个工作位置与阀芯在阀体中的对应位置如图4－4所示，各种位和通的 换向阀符号见图4－5所示。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．1．2 换向阀4．1．2 换向阀换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接 通、关断或改变油液流动方向。一般以下述方法分类。 2．按操作方式分类 推动阀内阀芯移动的动力有手、脚、机械、液压、电磁等方法，如 图4－6所示。阀上如装弹簧，则当外加压力消失时，阀芯会回到原位。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 3．换向阀结构在液压传动系统中广泛采用的是滑阀式换向阀,在这里主要 介绍这种换向阀的几种结构。 1 手动换向阀手动换向阀是利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向的,图 4-7所示为手动换向阀的图形符号。 图4-7a为自动复位式手动换向阀，手柄左扳则阀芯右移，阀的油口P和 A通，B和T通；手柄右扳则阀芯左移，阀的油口P和B通，A和T通；放开手 柄，阀芯2在弹簧3的作用下自动回复中位（四个油口互不相通）。 如果将该阀阀芯右端弹簧3的部位改为图中7b的形式,即成为可在三个 位置定位的手动换向阀，图4-7c、d为其图形符号图。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2）机动换向阀又称行程阀,它主要用来控制液压机械运动部件的行程，它是 借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动 方向，机动换向阀通常是二位的,有二通、三通、四通和五通几种,其中二位 二三通机动阀又分常闭和常开两种。 图4-8a为滚轮式二位二通常闭式机动换向阀，若滚轮未压住则油口P和A 不通，当挡铁或凸轮压住滚轮时，阀芯右移,则油口P和A接通。图4-8b为其 图形符号。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 3）电磁换向阀利用电磁铁的通、断电而直接推动阀芯来控制油口的连通状 态。图4－9所示为三位五通电磁换向阀，当左边电磁铁通电，右边电磁铁断 电时，阀油口的连接状态为P和A通，B和T2通，T1堵死；当右边电磁铁通 电，左边电磁铁断电时，P和B通，A和T1通，T2堵死；当左右电磁铁全断电 时，五个油口全堵死。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 a断电状态 b通电状态 c电磁铁a通电b断电 d 电磁铁b通电a断电 1直动式 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4）液动换向阀 图4－10所示为三位四通液动换 向阀，当K1通压力油，K2回油时，P 与A接通，B与T接通；当K2通压力 油，K1回油时，P与B接通，A与T接 通；当K1、K2都未通压力油时，P、 T、A、B四个油口全堵死。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 5）电液换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。 电磁换向阀起先导作用，它可以改变控制液流的方向，从而改变液动换 向阀的位置。由于操纵液动换向阀的液压推力可以很大，所以主阀可以做 得很大，允许有较大的流量通过。这样用较小的电磁铁就能控制较大的液 流。图4－11所示三位四通电液换向阀。该阀的工作状态（不考虑内部结 构）和普通电磁阀一样，但工作位置的变换速度可通过阀上的节流阀调 节。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2先导式 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 5）电液换向阀 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 6．比例式电磁换向阀 比例方向阀（Proportional Directional-Flow Valve）是以在阀芯外装 置的电磁线圈所产生的电磁力，来控制阀芯的移动，依靠控制线圈电流来控制 方向阀内阀芯的位移量，故可同时控制油流动的方向和流量。 图4－12为比例式方向阀的职能符号，通过控制器可以得任何想要之流量 和方向，同时也有压力及温度补偿的功能；比例式方向阀有进油和回油流量控 制两种类型。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制回路 P T A B AB P T 溢流阀溢流阀 液压泵液压泵 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制回路 P T A B AB P T 溢流阀溢流阀 液压泵液压泵 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 方向控制回路 AB P T 溢流阀溢流阀 液压泵液压泵 P T A B 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀滑阀式换向阀滑阀式换向阀 AB P T 液压泵液压泵 溢流阀溢流阀 P T A B 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀滑阀式换向阀滑阀式换向阀 AB P T P T AB 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 AB P T P T AB 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 5． 中位机能 当液压缸或液压马达需在任何位置均可停止时，须使用3位 阀，（即除前进端与后退端外，还有第三位置），此阀双边皆装 弹簧，如无外来的推力，阀芯将停在中间位置，称此位置为中间 位置，简称为中位，换向阀中间位置各接口的连通方式称为中位 机能，各种中位机能如表4－1所示。 换向阀不同的中位机能,可以满足液压系统的不同要求，由表 4-1可以看出中位机能是通过改变阀芯的形状和尺寸得到的。 在分析和选择三位换向阀的中位机能时,通常考虑以下几点 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 滑阀的中位机能 三位的滑阀在 中位时各油口 的连通方式体 现了换向阀的 控制机能，称 之为滑阀的中 位机能。 三位的滑阀在 中位时各油口 的连通方式体 现了换向阀的 控制机能，称 之为滑阀的中 位机能。 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 5． 中位机能 1）系统保压 中位为“O”型，如 图4－13所示， P口被堵塞 时，此时油需从溢流阀流回 油箱，增加功率消耗；但是 液压泵能用于多缸系统。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2）系统卸荷中位“M” 型，图4－14所示，当 方向阀于中位时，因 P、T口相通，泵输出的 油液不经溢流阀即可流 回油箱，由于直接接油 箱，所以泵的输出压力 近似为零，也称泵卸 荷，减少功率损失。 3）液压缸快进中位“P” 型，图4－15所示，当 换向阀于中位时，因 P、A、B相通，故可用 作差动回路。 4．．1 方向控制阀（方向控制阀（direction control valves）） 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P AB （（O型）型） T1T2 T1 T2（（T）） P AB T 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P A B （（H型）型） T1T2 T1 T2 AB （（T）） P T 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P A B （（Y型）型） T1T2 T1 T2 AB （（T）） PT 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P A B （（J型）型） T1T2 T1 T2（（T）） P AB T 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P A B （（C型）型） T1T2 T1 T2 AB （（T）） PT 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P BA （（P型）型） T1T2 T1 T2（（T）） P AB T 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P AB （（K型）型） T1T2 T1 T2 AB （（T）） PT 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P AB （（X型）型） T1T2 T1 T2 B （（T）） P A T 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P AB （（M型）型） T1T2 T1 T2 AB （（T）） PT 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 换向阀 A B P P AB （（U型）型） T1T2 T1 T2 AB （（T）） PT 三位四通三位四通 三位五通三位五通 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 在液压传动系统中，控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀，这 类阀的共同点主要是利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。 4．2．1 溢流阀及其应用4．2．1 溢流阀及其应用 当液压执行元件不动时，由于泵排出的油无处可去而成一密闭系统，理论 上压力将一直增至无限大，实际上压力将增至液压元件破裂为止，此时电机为 维持定转速运转，输出电流将无限增大至电机烧掉为止；前者使液压系统破 坏，液压油四溅；后者会引起火灾；因此要绝对避免，防止方法就是在执行元 件不动时，提供一条旁路使液压油能经此路回到油箱，它就是“溢流阀（Relief valve）”，其主要用途有二个 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 “溢流阀（Relief valve）”，其主 要用途有二个 1）作溢流阀用在定量泵的液 压系统中如图4－16（a）所 示，常利用流量控制阀调节进 入液压缸的流量，多余的压力 油可经溢流阀流回油箱，这样 可使泵的工作压力保持定值。 2）作安全阀用图4－16（b）所 示液压系统，在正常工作状态 下，溢流阀是关闭的，只有在 系统压力大于其调整压力时， 溢流阀才被打开溢流，对系统 起过载保护作用。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 1．溢流阀结构及分类 1）直动型溢流阀（Spring loaded type relief valve）结构如图4－ 17b所示，压力由弹簧设定， 当油的压力超过设定值时，提 动头上移，油液就从溢流口流 回油箱，并使进油压力等于设 定压力。由于压力为弹簧直接 设定，一般当安全阀使用。图 4－17c为直动式溢流阀的职能 符号。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 直动型溢流阀直动型溢流阀 P T 符号符号 P T 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2）） 先导型溢流阀（Pilot operated relief valve）） 结构如图4－18所示，由 主阀和先导阀两部分组 成，主要特点是利用主阀 平衡活塞上下两腔油液压 力差和弹簧力相平衡。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 先导型溢流阀先导型溢流阀 调节螺钉 锥阀 锥阀座 调压弹簧 调节螺钉 锥阀 锥阀座 调压弹簧 阀体阀体 主阀芯主阀芯 主阀体主阀体 主阀弹簧主阀弹簧 遥控口遥控口K 进油口进油口 P 出油口出油口 T P T 符号符号 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2．溢流阀的应用除了图4－16（a）所示作溢流 阀用在回路中起调压作用、图4－16（b）所示 作安全阀用外，还有下列用途 1）远程压力控制回路从较远距离的地方来控制 泵工作压力的回路，图4－19所示回路压力调定 是由遥控溢流阀（remote control relief valves） 所控制，回路压力维持在3MPa。遥控溢流阀的 调定压力一定要低于主溢流阀调定压力，否则 等于将主溢流阀引压口堵塞。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2．溢流阀的应用除 了图4－16（a）所 示作溢流阀用在回 路中起调压作用、 图4－16（b）所示 作安全阀用外，还 有下列用途 2）多级压力切换回 路如图4－20利 用电磁换向阀可调 出三种回路压力， 注意最大压力一定 要在主溢流阀上设 定。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．2 减压阀及其应用4．2．2 减压阀及其应用 当回路内有两个以上液压 缸，其中之一需要较低的工作 压力，同时其它的液压缸仍需 高压运作时，此刻就得用减压 阀（Reducing valve）提供一较 系统压力为低的压力给低压 缸。 1．减压阀结构及工作原理减 压阀有直动型和先导型两种， 图4－21所示，为先导型减压 阀，由主阀和先导阀组成，先 导阀负责调定压力，主阀负责 减压作用。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 减压阀减压阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2．减压阀的应用 1）减压回路图4－ 22为减压回路， 不管回路压力多 高，A缸压力决 不会超过3MPa。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 例题1如图4－23所示，溢流阀调定压力ps14.5MPa，减压阀的调定 压力ps23MPa，活塞前进时，负荷F1000N，活塞面积A20 х10- 4m2，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求 （1）活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力。 （2）当负载F7000N时，A、B两点的压力是多少 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．3 顺序阀及其应用4．2．3 顺序阀及其应用 1．顺序阀的结构及动作原理顺序阀 （sequence valve）是使用在一个液压 泵要供给两个以上液压缸依一定顺序 动作场合的一种压力阀。 顺序阀的构造及其动作原理类似 溢流阀，有直动式和先导式两种，目 前较常用直动式。顺序阀与溢流不同 的是出口直接接执行元件，另外有 专门的泄油口。 2．顺序阀的应用 1）用于顺序动作回路图4－24所示为一 定位与夹紧回路，其前进的动作顺序 是先定位后夹紧，后退是同时退后。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2）起平衡阀的作用在大形压床上由 于压柱及上模很重，为防止因自重 而产生的自走现象，必须加装平衡 阀（顺序阀），如图4－25所示。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．4 4．2．4 增压器及其应用增压器及其应用回路内有三个以上液压缸，其中之 一需要较高的工作压力，同时其它的液压缸仍用较低的压 力，此时即可用增压器（Booster）提供高压给那特定的液 压缸；或是在液压缸进到底时，不用泵而增压时用，如此可 使用低压泵产生高压，以降低成本。图4－26为增压器动作 原理及符号。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 增压回路增压回路- -1 1 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 压力控制回路 增压回路增压回路- -2 2 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．4 增压器及其应用4．2．4 增压器及其应用图4－27所示为 增压应用例子，当液压缸不需高压时， 由顺序阀来截断增压器的进油；当液压 缸进到底时压力升高，油又经顺序阀进 入增压器提高液压缸的推力，图中减压 阀是用来控制增压器的输入压力。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．5 压力继电器4．2．5 压力继电器是一种将液压 系统的压力信号转换为电信号输出 的元件。其作用是，根据液压系统 压力的变化，通过压力继电器内的 微动开关，自动接通或断开电气线 路，实现执行元件的顺序控制或安 全保护。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．5 压力继电器4．2．5 压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元 件。其作用是，根据液压系统压力的变化，通过压力继电器内的微动开 关，自动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺序控制或安全保护。 压力继电器按结构特点可分为柱塞式、弹簧管式和膜片式等。图4－ 28为单触点柱塞式压力继电器，主要零件包括柱塞1、调节螺帽2和电气微 动开关3。如图所示,压力油作用在柱塞的下端，液压力直接与上端弹簧力 相比较。当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压下微动开关触头， 接通或断开电气线路。当液压力小于弹簧力时，微动开关触头复位。显然, 柱塞上移将引起弹簧的压缩量增加，因此压下微动开关触头的压力开启 压力〉与微动开关复位的压力闭合压力存在一个差值，此差值对压力继 电器的正常工作是必要的，但不易过大。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．5 压力继电器4．2．5 压力继电器是一种将 液压系统的压力信号转换为电 信号输出的元件。其作用是， 根据液压系统压力的变化，通 过压力继电器内的微动开关， 自动接通或断开电气线路，实 现执行元件的顺序控制或安全 保护。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．2．6 比例式压力阀4．2．6 比例式压力阀 前面所述的压力阀都需用手动调整的方式来作压 力设定，若应用时碰到需经常调整压力或需多级调压 的液压系统，则回路设计将变得非常复杂，操作时只 要稍不注意就会产生失控状态。若回路要有多段压力 用传统作法则需多个压力阀与方向阀；但亦可只用一 个比例式压力阀和控制电路来产生多段压力。 比 例 式 压 力 阀 （ Proportional Pressure Valve ）基本上是以电磁线圈所产生的电磁力，来取 代传统压力阀上的弹簧设定压力，由于电磁线圈产生 的电磁力是和电流的大小成正比，所以控制线圈电流 就能得到所要的压力；可以无级调压，而一般的压力 阀仅能调出特定的压力。 4．．2 压力控制阀及其应用压力控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 液压系统在工作时，常 需随工作状态的不同而以不 同的速度工作，只要控制流 量就控制了速度；无论那一 种流量控制阀，内部一定有 节流阀的构造，因此节流阀 可说是最基本的流量控制阀 了。 4．3．1 速度控制的概念4．3．1 速度控制的概念 1．对液压执行元件而 言，控制“流入执行元件的 流量”或“流出执行元件的流 量”都可控制执行元件的速 度。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2．任何液压系统都要有泵，不管执行元件的推力、速度 如何变化，定量泵的输出流量永远是固定不变的，所 谓速度控制或控制流量只是使流入执行元件之流量小 于泵的流量而已，故常将其称为节流调速。 图4－30所示说明定量泵在无负载且设回路无压 力损失的状况下，其节流前后的差异；节流前泵打出 的的油全进入回路，此时泵输出压力趋近于零；节流 后泵50L/min的流量才有30L/min能进入回路，虽然其 压力趋近于零，但是剩余的20L/min得经溢流阀流回 油箱，若将溢流阀压力设定为5MPa，此时就算是没 有负载，系统压力仍将会大于4MPa，也就是说不管 负载的大小如何，只要作了速度控制，则泵的输出压 力将会趋近溢流阀的设定压力，趋近的程度由节流量 的多少与负载大小来决定。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．2 节流阀4．3．2 节流阀节流阀（Throttle valve）是根据第 1章中孔口与阻流管原理所作出的，图4－31为节流 阀的结构，油液由入口进入，经滑轴上的节流口 后，由出口流出。调整手轮使滑轴轴向移动，以改 变节流口节流面积的大小，从而改变流量大小达到 调速的目的。图中油压平衡用孔道在于减小作用于 手轮上的力，使滑轴上下油压平衡。 图4－32为单向节流阀，与普通节流阀不同的 是只能控制一个方向的流量大小，而在另一个方 向则无节流作用。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．2 节流阀4．3．2 节流阀 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 流量控制阀 节流阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 流量控制阀 节流阀 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 流量控制阀 节流阀 入口、出口压差入口、出口压差 Q K Apm K节流系数节流系数 A过流面积 流量特性方程 过流面积 流量特性方程 p m孔口形状指数孔口形状指数 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 理想液体的伯努利方程理想液体的伯努利方程 以上两式即为理想液体作定常流动的伯努利方程 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 理想流体柏努利方程几何意义和能量意义 g u 2 2 2 γ 2 p 2 z 0 g u 2 2 1 γ 1 p 1 z 0 速度水头 压力水头 位置水头 基准线 速度水头 压力水头 位置水头 基准线 比动能比动能 比压能比压能 比位能比位能 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 实际流体柏努利方程 v Hh g v g P h g v g P Σ 2 2 22 1 2 11 22ρρ 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 液体流动时，改变流通截面面积，可改变流体的压力和流量，据此可作出节流 阀。 1．孔口 如图1－9所示，当 l/d4时称为阻流管，流量Q等于 式中υ 运动粘度（st,） 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 vl ppgd Q ρ π 128 21 2 − 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 1．节流阀的压力特性 图4－33（a）所示液压 系统未装节流阀，若推 动活塞前进所需最低工 作压力为1MPa,那么当 活塞前进时，压力表指 示的压力为1MPa；当装 了节流阀控制活塞前进 速度如图4－33（b）所 示，那么当活塞前进 时，则节流阀入口压力 会上升到溢流阀所调定 的压力，溢流阀被打 开，一部分油液经溢流 阀流入油箱。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 1． 节流阀流量特性节流阀的节流口形式可归纳为三种基本形式孔口、阻流管、与介 于两者之间的节流孔。根据实验，通过节流口的流量可用下式表式 由（4-1）式可知，当k、Δp、m不变时，改变节流阀的节流面积A可改变通过的流 量大小，又当k、A、m不变时，节流阀进出口压力差Δp有变化，通过的流量也会有变 化。 当液压缸所推动的负载变化时，使得节流阀进出口压力差变化，通过的流量也有 变化，从而活塞的速度不稳定。为使活塞运动速度不会因负载的变化而变化，应该采 用下文所述的调速阀。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．3 调速阀4．3．3 调速阀调速阀能 在负载变化的状况下，保 持进口、出口压力差恒 定。 图4－34所示调速阀 的结构，其动作原理说明 如下 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．3 调速阀4．3．3 调速阀调速阀能在负载变化的状况下，保持进口、出口压力差恒定。 图4－34所示调速阀的结构，其动作原理说明如下 压力油Pl进入调速阀后，先经过定差减压阀的阀口x压力由p1减至p2〉,然后经 过节流阀阀口y流出,出口压力为p3。从图中可以看到,节流阀进出口压力p2、p3经过 阀体上的流道被引到定差减压阀阀芯的两端p3引到阀芯弹簧端,p2 引到阀芯无弹簧 端,作用在定差减压阀芯上的力包括液压力、弹簧力。调速阀工作时的静态方程如下 此时只要将弹簧力固定，则在油温无什么变化时，输出流量即可固定。另外，要 使阀能在工作区正常动作，进、出口间压力差要在0.5 －1MPa以上。 以上讲的调速阀是压力补偿调速阀，即不管负载如何变化，通过调速阀内部具有 一活塞和弹簧来使主节流口的前后压差保持固定，从而控制通过的流量维持不变。 另外还有温度补偿流量调整阀，能在油温变化的情况下，保持通过阀的流量不 变。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．4 基本的速度控制回路4．3．4 基本的速度控制回路 有进油节流调速、回油节流调 速、旁路节流调速三种方法。 1．进油节流调速就是控制执行 元件入口的流量，图4－35所 示，该回路不能承受负负载， 如有负向负荷（负荷与运动方 向同向者），则速度失去控 制。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 2.回油节流调速就是控制执行元件 出口的流量，图4－36所示，回油 节流调速是控制排油，节流阀可提 供背压，使液压缸能承受各种负 荷。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 3．旁路节流调速是控制不需流入执行 元件也不经溢流阀而直接流回油箱的油 的流量，从而达到控制流入执行元件油 液流量的目的。图4-37所示旁路节流调 速回路，该回路的特点是液压缸的工作 压力基本上等于泵的输出压力，其大小 取决于负载，该回路中的溢流阀只有在 过载时才打开。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 从上所述，此三种调速方法不同点为 1）进油调速和回油调速会使回路压力升高，造成压力损失；旁路调速则几乎不会。 2）用旁路调速作速度控制时，无溢流损失，效率最高，控制性能最差，主要用于负载 变化很小的正向负载的场合。 3）用进油调速作速度控制时，效率次之，主用于负荷变化较大之正向负载的场合。 4）用回油调速作速度控制时，效率最差，控制性能最佳，主要用于有负向负载的场 合。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．5 行程减速阀及其 应用 4．3．5 行程减速阀及其 应用 一般的加工机械如 车床、铣床，其刀具尚 未接触工件时，需快速 进给以节省时间，开始 切削则应慢速进给，以 保证加工质量；或是液 压缸前进时，本身冲力 过大，需要在行程的未 端使其减速，以便液压 缸 能 停 止 在 正 确 的 位 置，此时就需要用图4－ 38所示行程减速阀。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 行程减速阀的应用如图所示。 4．．3 流量控制阀及其应用流量控制阀及其应用 2007年11月2日星期五深圳职业技术学院液压与气动技术 4．3．6 比例式流量阀4．3．6 比例式流量阀前面所述之流量阀都需用手动调整的方式来作流量设 定，在需要经常调整流量或要作精密流量控制的液压系统，就得用到比例式 流量阀了。 比例式流量阀（