液压阀门知识资料Word文档格式.docx

液压阀门知识资料Word文档格式.docx

《液压阀门知识资料Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压阀门知识资料Word文档格式.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

4.1.4液压控制阀的性能参数

阀的规格大小用通径Dg（单位mm）表示。

Dg是阀进、出油口的名义尺寸，它和实际尺寸不一定相等。

对于不同类型的各种阀，也有使用其它参数表征其工作性能的。

一般有额定压力、流量，以及压力损失、开启压力、允许背压、最小稳定流量等。

同时在产品样本中给出若干条特性曲线，供使用者确定不同状态下的性能参数值。

4.2方向控制阀（Directioncontrolvalves）

方向控制阀主要用来控制液压系统中各油路的通、断或改变油液流动方向。

它包括单向阀和换向阀。

4.2.1单向阀（Checkvalve）

单向阀有普通单向阀和液控单向阀等。

1．普通单向阀

普通单向阀是只允许液流单方向流动而反向截止的元件。

液压系统中对普通单向阀的要求主要是①液流正向通过阀时压力损失小；

②反向截止时密封性能好；

③动作灵敏，工作时冲击和噪声小等。

如图4.2a和4.2b，分别是管式连接的直通式单向阀和板式连接的直角式单向阀。

这里为了使看图方便，没有画出管式连接的螺纹和板式连接的密封圈安放槽等（以下同）。

当液流从P1口流入时，作用在阀芯上的压力油液克服弹簧力顶开阀芯2，流向P2，实现正向导通；

当液流从P2口流入时，由于阀芯上开有径向孔，液流流进阀芯内部，阀芯在液压力和弹簧力的作用下关闭阀口，实现反向截止。

图4.2c为单向阀的图形符号。

从工作原理可知，单向阀的弹簧在保证克服阀芯和阀体的摩擦力及阀芯的惯性力而复位的情况下，弹簧的刚度应该尽可能地小，以免在液流流动时产生较大的能量损失。

一般情况下，单向阀的开启压力为0.035～0.05MPa，通过额定流量时压力损失不应该超过0.1～0.3MPa。

在液压系统中有时也将普通单向阀作为背压阀使用，这时一般要换上刚度较大的弹簧，此时单向阀的开启压力一般为0.2～0.6MPa。

2．液控单向阀

除普通单向阀外，还有液控单向阀，它是液压系统经常使用的液压元件。

如图4.3，液控单向阀由阀体2、阀芯5、弹簧6、控制活塞3、推杆4等组成。

阀芯为一般锥芯，弹簧的刚度较小。

当液流从P1口流入时，液压力顶开阀芯，导通P1至P2油路，实现正向导通；

当液流从P2口流入时，液压油将阀芯5推压在阀座上，封闭油路，实现反向截止，这和普通单向阀的作用一样。

当要求反向导通时，需在控制油口通以压力油，推动控制活塞3，通过推杆4将阀芯5顶离阀座，解除反向截止作用。

由于控制活塞的面积较大，所以控制油压力不必很大，为其主油路压力的30～50%即可。

液控单向阀按控制活塞背压腔的泄油方式不同，分为内泄式和外泄式。

内泄式如图4.3，控制活塞的背压腔通过内泄油孔a连通单向阀的P1口；

外泄式如图4.4，控制活塞的背压腔通过外泄油孔a直接通油箱。

一般情况下在反向出油口的压力P1较低时采用内泄式，较高时采用外泄式，以减小所需控制压力。

液控单向阀按结构特点还可分为简式如图4.3、4.4和卸载式如图4.5两类。

卸载式液控单向阀带有卸载阀，当控制活塞向右运动时首先顶开卸载阀的小阀芯，使主油路油压P2卸压，继续运动再顶开单向阀芯，反向导通油路。

这样可大大减小控制压力，实际应用这种结构的液控单向阀可以使控制压力与工作压力之比降低到4.5％左右，常用于高压系统。

在工程实际中，常常需要对执行机构的进、回油路同时采用液控单向阀进行锁紧控制，保证系统的安全等，如工程车的支腿油路系统。

如图4.6，两个液控单向阀共用一个阀体和控制活塞，这样组合的结构称为液压锁。

当从A1通入压力油时，在导通A1与A2油路的同时推动活塞右移，顶开右侧的单向阀，解除B2到B1的反向截止作用；

当B1通入压力油时，在导通B1与B2油路的同时推动活塞左移，顶开左侧的单向阀，解除A2到A1的反向截止作用；

而当A1与B1口没有压力油作用时，两个液控单向阀都为关闭状态，锁紧油路。

液压锁的图形符号如图4.6b。

4.2.2换向阀（Reversevalve）

换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，控制与阀体相连的各油路实现通、断或改变液流方向的元件。

对换向阀的基本要求是：

①液流通过阀时压力损失小；

②互不相通的油口间的泄漏小；

③换向可靠、迅速且平稳无冲击。

4.2.2.1换向阀的工作原理

图4.7为滑阀式三位五通换向阀的工作原理。

液压阀由阀体和阀芯组成。

阀体的内孔开有五个沉割槽，对应外接5个油口，称为五通阀。

阀芯上有三个台肩与阀体内孔配合。

在液压系统中，一般情况设P、T（T1、T2）为压力油口和回油口；

A、B为接负载的工作油口（下同）。

在图示位置（中间位置），各油口互不相通；

若使阀芯右移一段距离，则P、A相通，B、T2相通，液压缸活塞右移；

若使阀芯左移，则P、B相通，A、T1相通，液压缸活塞左移。

4.2.2.2换向阀的分类

换向阀的应用十分广泛，种类很多，分类方法也不同，一般可以按下表分类：

表4-1换向阀的分类

分类方法

类型

按阀的结构形式分

滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式

按阀的操纵方式分

手动、机动、电磁、液动、电液动、气动

按阀的工作位置数和控制通路数分

二位二通、二位三通、二位四通、三位四通等

4.2.2.3滑阀式换向阀

1.阀体和阀芯的几种配合形式

上面以五槽三台肩三位五通换向阀为例介绍了换向阀的工作原理。

实际应用时，常常在阀体内将两个T口沟通后封闭其中一个，成为四通阀，如图4.8a。

对于这类具有代表性的阀，阀体和阀芯之间可以具有多种配合形式。

如图4.8b，是三槽二台肩的换向阀，其油口通断情况很明显，它的结构简单，但回油压力直接作用在阀芯两端，对两端密封要求较高；

如图4.8c，是五槽四台肩换向阀，结构稍复杂些；

如图4.8d，为四槽四台肩换向阀，它将两个T口的连通从阀体改到阀芯。

无论结构上如何变化，其油口通断的工作原理是相同的，都用4.8e的图形符号表示。

2．位置数、通路数及中位机能

（1）换向阀的位置数

位置数是指正常工作时换向阀受外力操纵所能实现的工作位置数目。

如图4.8e，在图形符号中，“位”数用粗实线方格（或长方格）表示，有几位即画几个格；

（2）换向阀的通路数

通路数是指换向阀外连工作油口的数目。

在图形符号中，用“T”表示油路被阀芯封闭，用“│”或“∕”表示油路连通，以箭头表示流动方向，但箭头一般并不重要。

一个方格内油路与方格的交点数即为通路数，几个交点就是几通。

表4.2列出了几种常用换向阀的结构原理及图形符号。

（3）换向阀的中位机能

换向阀都有两个或两个以上工作位置，其中未受到外部操纵作用时所处的位置为常态位。

对于三位阀，图形符号的中间位置为常态位，在这个位置其油口连通方式称为中位机能。

换向阀的阀体一般设计成通用件，对同规格的阀体配以台肩结构、轴向尺寸及内部通孔等不同的阀芯可实现常态位各油口的不同中位机能。

表4.3列出了常用的几种中位机能的名称、结构原理、图形符号和中位特点。

从表中可以看出，不同的中位机能具有各自特点。

因为液压阀是连接动力元件和执行元件的，就是说一般情况下，换向阀的入口接液压泵，出口接液压马达或液压缸。

分析中位

表4.2换向阀的结构原理及图形符号

名称

结构原理图

符号

二位二通

二位三通

二位五通

二位四通

三位四通

表4.2三位四通换向阀的中位机能举例

中位型式

中位特点

O

液压阀从其它位置转换到中位时，执行元件立即停止，换向位置精度高，但液压冲击大；

液压执行元件停止工作后，油液被封闭在阀后的管路及元件中，重新启动时较平稳；

在中位时液压泵不能卸荷。

H

换向平稳，液压缸冲出量大，换向位置精度低；

执行元件浮动；

重新启动时有冲击；

液压泵在中位时卸荷。

Y

P口封闭，A、B、T导通。

液压泵在中位时不卸荷。

P

T口封闭，P、A、B导通。

执行元件浮动（差动液压缸不能浮动）；

M

液压阀从其它位置转换到中位时，执行元件立即停止，换向位置精度高，但液压冲击大；

液压执行元件停止工作后，执行元件及管路充满油液，重新启动时较平稳；

在中位时液压泵卸荷。

机能的特点，就是要分析液压阀在中位时或在液压阀中位与其它工作位置转换时对液压泵和液压执行元件工作性能的影响。

通常考虑以下几个因素：

1）系统保压与卸荷。

当液压阀的P口被堵塞时，系统保压，这时的液压泵可以用于多缸系统。

如果液压阀的P口与T口相通，这时液压泵输出的油液直接流回油箱，没有压力，称为系统卸荷。

2）换向精度与平稳性。

若A、B油口封闭，液压阀从其它位置转换到中位时，执行元件立即停止，换向位置精度高，但液压冲击大，换向不平稳；

反之，若A、B油口都与T相通，液压阀从其它位置转换到中位时，执行元件不易制动，换向位置精度低，但液压冲击小。

3）启动平稳性。

若A、B油口封闭，液压执行元件停止工作后，阀后的元件及管路充满油液，重新启动时较平稳；

若A、B油口与T相通，液压执行元件停止工作后，元件及管路中油液泄漏回油箱，执行元件重新启动时不平稳。

4）液压执行元件“浮动”。

液压阀在中位时，靠外力可以使执行元件运动来调节其位置，称为“浮动”。

如A、B油口互通时的双出杆液压缸；

或A、B、T口连通时情况等。

3.几种常用的换向阀

（1）机动换向阀

机动换向阀又称行程阀。

这种阀需安装在液压缸的附近，在液压缸驱动工作部件的行程中，靠安装在预定位置的挡块或凸轮压下滚轮通过推杆使阀芯移位，换向阀换向。

图4.9b为其图形符号。

机动换向阀结构简单，动作可靠，换向位置精度高。

但由于必须安装在液压执行元件附近，所以连接管路较长，使液压装置不紧凑。

（2）手动换向阀

手动换向阀是用手动杠杆操纵阀芯换位的换向阀。

按换向定位方式不同，分为弹簧复位式4.10a和钢球定位式4.10b。

前者在手动操纵结束后，弹簧力的作用使阀芯能够自动回复到中间位置；

后者由于定位弹簧的作用使钢球卡在定位槽中，换向后可以实现位置的保持。

手动换向阀结构简单，动作可靠。

一般情况下还可以人为地控制阀开口的大小，从而控制执行元件的速度，在工程机械中得到广泛应用。

（3）电磁动换向阀

电磁动换向阀简称电磁换向阀。

是靠通电线圈对衔铁的吸引转化而来的推力操纵阀芯换位的换向阀。

如图4.11为阀芯为二台肩结构的三位四通O型中位机能的电磁换向阀。

阀体的两侧各有一个电磁铁和一个对中弹簧。

图示为电磁铁断电状态，在弹簧力的作用下，阀芯处在常态位（中位）。

当左侧的电磁铁通电吸合时，衔铁通过推杆将阀芯推至右端，则P、A和B、T分别导通，换向阀在图形符号的左位工作；

反之，右端电磁铁通电时，换向阀就在右位工作。

电磁铁不仅有交流和直流之分，而且有干式和湿式之别。

交流电磁铁结构简单、使用方便，启动力大，动作快，但换向冲击大，噪声大，换向频率不能太高（约30次／min），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，但换向冲击小，换向频率允许较高（最高可达240次／min），而且有恒电流特性，电磁铁吸合不上时线圈也不会烧坏，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。

干式电磁铁不允许油液进入电磁铁内部，推动阀芯的推杆处要有可靠的密封，摩擦阻力大，运动有冲击，噪声大，使用寿命较短（一般只能工作50到60万次）；

湿式电磁铁如图4.11，其中装有隔磁套4，回油可以进入隔磁套内，衔铁在隔磁套内运动，阀体内没有运动密封，阀芯运动阻力小，油液对衔铁的润滑和阻尼作用，使阀芯的运动平稳，噪声小，使用寿命长（可以工作1000万次以上）。

但其价格较贵。

（4）液动换向阀

电磁换向阀动作灵敏，易于实现自动控制，但电磁铁吸力有限。

当液压阀规格较大，通过的流量大时，产生的液动力就很大，这时电磁力很难满足换向要求。

实际上，当换向阀的通径大于10mm时，常采用液压力来操纵阀芯换位。

采用液压力操纵阀芯换位的液压阀称为液动阀，如图4.12为三位四通液动换向阀的结构原理图和图形符号，K1、K2为液控口。

（5）电液动换向阀

驱动液动换向阀的液压油可以采用机动阀、手动阀或电磁换向阀来进行控制。

采用电磁换向阀控制液动换向阀的组合称为电液动换向阀，简称电液换向阀，它集中了电磁换向阀和液动换向阀的优点。

这里，电磁换向阀起先导控制作用，称为先导阀，其通径可以很小；

液动换向阀为主阀，控制主油路换向。

液动换向主阀主要采用弹簧对中方式（也有采用液压对中方式的，应用较少，这里不介绍），如图4.13，作为先导阀的电磁换向阀的中位需采用Y型机能，保证在电磁铁不通电时，液动换向阀的左、右控制腔连通油箱，消除液压力影响，保证弹簧力可靠对中。

在电液换向阀的先导阀和主阀之间，常设一对阻尼调节器，它们可以是叠加式单向节流阀，如图4.13。

当控制油进入主阀芯的控制腔时经过单向阀，控制油流出时经过节流阀（出油节流调速），通过调节节流阀的开口，控制阀芯的换位速度。

对于以内控方式工作的电液换向阀（先导阀的控制油取自主阀的P口），如果主阀的中位机能是使泵卸荷的状态（M、H、K等机能），即使先导阀动作，主阀的控制油由于没有油压而无法推动阀芯换位，电液换向阀也就不能工作。

这时就需要在主阀的进油口处增设一个预压阀（如具有较硬弹簧的单向阀），使换向阀在中间位置（卸荷）时，P口保持一定的压力，以满足换向需要，如图4.14b。

4.2.2.4转阀

图4.15为三位四通转阀（转动式换向阀）的工作原理。

它是通过阀芯和阀体的相对旋转来实现油路的通、断和换向的。

在图示位置P、A相通，B、T相通；

当手柄转动到中间位置时，P、A、B、T均不相通；

当转到右位时，P、B相通，A、T相通。

图4.15b为其图形符号。

如果用挡块操纵转阀，它便成为机控阀。

转阀结构简单、紧凑，但密封性能差，一般应用在低压、小流量场合，作为先导阀或小型换向阀使用。

4.2.2.5球式换向阀

电磁球阀是近几年发展起来的一种换向阀。

它是以电磁铁的推力为动力，推动钢球阀芯运动来实现油路通断和切换的。

图示4.16为二位三通电磁球阀的结构原理。

主要由左、右阀座，阀芯钢球，弹簧，阀芯推杆，电磁铁，操纵推杆，杠杆等组成。

图示为其常态位，通道a使阀芯两端所受的液压力平衡，弹簧作用力使钢球压向左阀座，P、A导通，A、T封闭；

当电磁铁通电时，杠杆推动阀芯压缩弹簧，使钢球压向右阀座，P、A封闭，A、T导通，实现换向。

电磁球阀的密封性能好，反应速度快，换向频率高，对工作介质粘度的适应范围广；

没有滑阀所需承受的液压卡紧力，换向和复位所需的力量小，可用于高压系统；

靠球式阀芯密封换向，抗污染能力强。

但目前电磁球阀可供选用的机能少，规格较小。

电磁球阀主要应用在高压小流量系统中，或在大流量系统中作先导控制元件使用。

4.3压力控制阀（Pressurecontrolvalves）

在液压系统中控制油液压力高低或利用压力变化实现某种动作的阀通称为压力控制阀。

常见的压力控制阀按功用分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。

4.3.1溢流阀（Overflowvalvesorreliefvalves）

溢流阀有多种用途，主要是运用溢流的方法使液压泵的供油压力得到调整并保持基本恒定。

溢流阀按其结构原理可分为直动型和先导型两种。

对溢流阀的要求主要是①调压范围大，调压偏差小，动作灵敏；

②过流能力强；

③工作时噪声小等。

1．直动式溢流阀

（1）普通直动式溢流阀

图4.17为锥阀式和滑阀式普通直动型溢流阀的结构原理。

对于锥阀式溢流阀，图4.17a，当进油口P的油液压力不高时，锥阀芯2被弹簧3压紧在阀座上，阀口关闭。

当进口油压P升高到能克服弹簧阻力时，便推开锥阀芯使阀口打开，油液就从回油口T流回油箱（溢流），进油压力P也就不会继续升高。

对于滑阀式直动溢流阀图4.17b，其工作原理与锥阀式类似，进口的压力油通过阀体内的通道a引入阀芯下端，直接与上端的弹簧相互作用，弹簧腔的泄漏油与出油口相连。

当进口油压升高到能克服弹簧阻力时，便推动阀芯运动，油液就由进油口P流入，从回油口T流回油箱。

当通过溢流阀的流量变化时，阀口开度变化，弹簧压缩量也随之改变。

在弹簧压缩量变化甚小的情况下，可以认为阀芯在液压力和弹簧力作用下保持平衡，溢流阀进口处的压力P基本保持在弹簧调定值。

拧动调压手轮4改变弹簧的预压缩量．便可调整溢流阀的溢流压力。

这种溢流阀因为其作用在阀芯上的液压力直接和调压弹簧力抗衡，所以称为直动式溢流阀。

由于液压力直接作用于弹簧的结构原因，需要的弹簧刚度很大，当溢流量较大时，阀口开度增大，弹簧的压缩量增大，控制的油液压力波动大，手轮调节所需力量也大。

所以普通直动型溢流阀适用于低压小流量系统。

（2）新型直动式溢流阀

直动式溢流阀在结构上采取适当措施也可以用在高压大流量系统中。

德国的Rexroth公司开发的直动式溢流阀是其代表。

其压力最高达到63MPa，流量达到330L/min，其溢流压力稳定性很好。

如图4.18为其较为典型的插装型锥阀式结构。

图4.18b阀芯的为局部放大图。

在锥阀的下部有侧面铣扁的阻尼活塞4，通过铣扁处将压力油引到活塞的底部，该活塞除增加运动阻尼提高阀的工作稳定性外，还可以为其锥阀芯导向，在开启后不会发生偏斜。

此外，在锥阀的上部还有一个偏流盘，盘的上面支撑着弹簧，下侧表面开环形槽用来控制回油的射流方向。

因为液流方向改变产生一个与弹簧方向相反的射流力，当阀的开口增大时，弹簧的压缩量增大，这时射流力也增大，可以部分相互抵消；

这样阀的工作压力就不会因为溢流量变化导致的弹簧压缩量变化而产生较大的波动。

2．先导式溢流阀

图4.19为某先导式溢流阀的结构原理。

它由主阀和先导阀两部分组成。

主阀由主阀体、主阀芯、小弹簧等组成；

先导阀是普通直动式锥阀芯溢流阀。

当先导式溢流阀的进油口P通入压力油时，压力油可通过主阀芯上的阻尼孔R进入左侧油腔，并通过先导阀体上的孔道进入先导阀的下腔。

当溢流阀进油口P处的压力较小，不足以顶开先导阀芯时，主阀芯上的阻尼孔只起通油作用，这时主阀芯左、右两腔的液压力相等，而左腔又有一个小弹簧力的作用，必使主阀芯处在右端极限位置，封闭P到T的溢流通道；

当压力增大到先导锥阀芯的开启压力时，先导锥阀芯打开，油液可以经过主阀芯上的泄油孔道b流回主阀的回油腔T，实行内泄。

由于阻尼孔R的液阻很大，靠流动阻力的作用产生压力降，使主阀芯所受的液压力不平衡，当入口处的液压力达到溢流阀的调定压力，这时溢流阀阀芯右侧作用的液压力大于左侧的液压力与小弹簧的作用力之和，主阀芯开始向左运动，打开P到T的通道而产生溢流，实现溢流稳压的目的。

调节先导阀的调压手轮，便能调整溢流压力；

更换不同刚度的调压弹簧，便能得到不同的调压范围。

先导式溢流阀上开有一个远程控制口K，它和主阀芯的左腔相联，图示为控制口封闭状态。

当要实行远程控制时，在此口连接一个调压阀，相当于给溢流阀的调压部分并联一个先导调压阀，溢流阀工作压力就由溢流阀本身的先导调压阀和远程控制口上连接的调压阀中较小的调压值决定。

调节远程控制口上连接的调压阀（调节压力小于溢流阀本身先导阀的调定值）可以实现对于溢流阀的远程控制或使溢流阀卸荷。

如不使用其功能，如图堵上远程控制口即可。

在先导型溢流阀中，先导阀的作用是控制和调节溢流压力，其阀口直径较小，即使在较高压力的情况下，作用在锥阀芯上的液压力也不大，因此调压弹簧的刚度不必很大，压力调整也比较轻便；

主阀芯的两端均受油压作用，主阀弹簧也只需很小刚度，这样，当溢流量变化而引起弹簧压缩量变化时，进油口的压力变化不大。

故先导型溢流阀的稳压性能优于普通直动型溢流阀。

但先导型溢流阀是二级阀，其灵敏度低于直动型阀。

上面介绍的溢流阀常称为三节同心溢流阀，因为阀芯和阀体有三处同心配合要求；

还有一种二节同心溢流阀，如图4.20，其工艺要求的同心配合处有两个，降低了加工的难度。

在这个阀上具有三个阻尼孔。

分析工作原理起作用的是R阻尼孔，工作原理与三节同心溢流阀类似。

阻尼孔1主要对先导阀芯开启起阻尼作用，以降低振动等；

阻尼孔2对主阀芯的启闭产生阻尼，提高溢流阀工作的稳定性。

3．溢流阀的性能

溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能，在此作简单介绍。

（1）静态性能

1）压力调节范围压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降时的最大和最小调定压力，在调节范围内，压力无突跳及迟滞现象。

溢流阀的最大允许流量为其额定流量，在额定流量下工作时溢流阀应无噪声；

溢流阀的最小稳定流量取决于它的压力平稳性要求，一般规定为额定流量的15%。

2）启闭特性启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。

它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标，一般用溢流阀处于额定流量、调定压力PS时，开始溢流的开启压力PK及停止溢流的闭合压力PB分别与PS的百分比来衡量，前者称为开启比，后者称为闭合比，显然，上述两个百分比越大，则二者越接近，溢流阀的启闭特性就越好。

直动式和先导式溢流阀的启闭特