液压控制元件

第4章液压控制元件

在液压系统中,除需要液压泵供油与液压执行元件来驱动工作装置外,还要配备一定数量得液压控制元件,液压控制阀就就是用来对液流得流动方向、压力得高低以及流量得大小进行预期得控制,以满足负载得工作要求得控制元件。因此,液压控制阀就是直接影响液压系统工作过程与工作特性得重要元件。

在液压系统中,液压控制阀(简称液压阀)就是用来控制系统中油液得流动方向、调节系统压力与流量得控制元件。借助于不同得液压阀,经过适当得组合,可以达到控制液压系统得执行元件(液压缸与液压马达)得输出力或力矩、速度与运动方向等得目得。

4、1 液压控制阀概述

4、1、1液压阀得分类

液压阀得分类方法很多,根据不同得用途与结构,液压阀主要分为以下几类:

(1)按用途可以分为:压力控制阀(如溢流阀、顺序阀、减压阀等)、流量控制阀(如节流阀、调速阀等)、方向控制阀(如单向阀、换向阀等)三大类。

(2)按控制方式可以分为:定值或开关控制阀、比例控制阀、伺服控制阀。

(3)按操纵方式可以分为:手动阀、机动阀、电动阀、液动阀、电液动阀等。

(4)按安装形式可以分为:管式连接、板式连接、集成连接等。

为了减少液压系统中元件得数目与缩短管道长度尺寸,有时常将两个或两个以上得阀类元件安装在一个阀体内,制成结构紧凑得独立单元,这样得阀称为组合阀,如单向顺序阀、单向节流阀等。

4、1、2 对液压阀得基本要求

1、液压阀得共同点

各类液压阀虽然形式不同,控制得功能各异,但各类液压阀之间总还就是保持着一些基本得共同点:

(1)在结构上,所有得阀都就是由阀芯、阀体与驱动阀芯动作得元部件组成;

(2)在工作原理上,所有得阀都就是通过改变阀芯与阀体得相对位置来控制与调节液流得压力、流量及流动方向得;

(3)所有阀中,通过阀口得流量与阀口通流面积得大小、阀口前后得压差有关,它们之间得关系都符合流体力学中得孔口流量公式(),只就是各种阀控制得参数各不相同而已。

可以说,各类阀在本质上就是相同得,仅仅就是由于某一特点得到了特殊得发展,才演变出了各种不同类型得阀来。

2、液压传动系统对液压阀得基本要求:

(1)动作灵敏、使用可靠,工作时冲击与振动要小,使用寿命长;

(2)油液通过液压阀时压力损失要小,密封性能好,内泄漏少,无外泄漏;

(3)结构简单紧凑,安装、维护、调整方便,通用性好。

4、2压力控制阀

在液压系统中,压力控制阀就是用来控制与调节系统得压力,它们就是基于阀芯上液压力与弹簧力相平衡得原理来进行工作得。压力控制阀主要有溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。

4、2、1溢流阀

溢流阀就是通过阀口得开启溢流,使被控制系统得压力维持恒定,实现稳压、调压或限压作用。溢流阀有直动式溢流阀与先导式溢流阀两种。

1、溢流阀得工作原理及结构

(1)溢流阀得工作原理以图4-1所示得直动式溢流阀工作原理图为例,说明溢流阀得工作原理。阀芯3上端受到由调压螺钉1调节得弹簧力F得作用,下端受到系统压力所产生得液压作用力pA得作用。当pAF时,弹簧压缩,阀芯上移,阀口打开,部分油液流回油箱,限制了系统压力得继续升高。当阀芯上移一定距离后,若pA=F,阀芯便在某一平衡位置不动,如果忽略阀芯质量与其移动时产生得摩擦力等,系统压力便保持在p=F/ A得数值上。

1-调压螺钉2-弹簧3-阀芯

图4-1溢流阀工作原理图

由于外界负载得变化,系统压力就是不断变化得,因此阀芯在油压力p与弹簧力F得作用下,做相应得上下波动,使系统压力控制在调定值附近。实际工作过程中,阀口开度值变化很小,弹簧力F也可近似地视为常数,故系统得压力基本上保持定值。

(2)直动式溢流阀得结构如图4-2所示为直动式溢流阀。图中P为进油腔,O为回油腔,压力油自P腔进入,经过阀芯3中得孔a作用在阀芯上。当液压力小于调压弹簧2预压力时,阀芯压在阀座4上不动,阀口关闭;当进油腔P得压力升高,液压力超过弹簧预压力时,阀芯离开阀座,阀口打开,油液便从出油口O流回油箱,从而保证进口压力p基本恒定。调压手轮1调节弹簧得预压力,便可调整溢流压力。

当溢流阀稳定工作时,阀芯保持在一个与溢流量相应得开口位置上,此时阀芯3进油腔得压力,与阀芯得此开口位置得弹簧力平衡。这样进油腔得压力基本保持在某一数值上,这就就是直动式溢流阀控制压力得基本工作原理。

直动式溢流阀就是靠进油腔得油压力直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡,来控制阀芯得启

P

1-手轮 2-调压弹簧 3-阀芯 4-阀座 5-阀体

图4-2 直动式溢流阀

闭动作。如果通过流量大得液流时,阀芯得直径将较大或阀芯右边得液压作用力将很大,与之相平衡得弹簧得刚度也必将增大,从而使溢流阀得结构大、调整困难、调压偏差进一步加大。因此,直动式溢流阀只适用于低压或小流量得情况。

直动型溢流阀结构简单,灵敏度高,但压力受溢流量得影响较大,不适于在高压、大流量下工作。因为当溢流量得变化引起阀口开度(即弹簧压缩量)发生变化时,弹簧力变化较大,溢流阀进口压力也随之发生较大变化,故直动型溢流阀调压稳定性差。

(3)先导式溢流阀得结构 在中、高压,大流量得情况下,一般采用先导式溢流阀。如图4-3所示为一种先导式溢流阀,它由先导阀与主阀两部分组成。液压力同时作用于主阀芯及先导阀芯上。当进油腔得压力较低时,先导阀阀芯上得液压作用力小于先导阀调压弹簧2得预紧力,先导阀阀芯3关闭,阻尼小孔e 中得油液不流动,作用在主阀芯上下两个方向得液压力平衡,主阀芯5在弹簧4得作用下处于最下端位置,阀口关闭。此时进油腔P 与回油腔O 不通。当进油压力增大到使先导阀打开时,液流通过主阀芯上得阻尼孔e 、先导阀流回油箱。由于阻尼孔得阻尼作用,使主阀芯所受到得上下两个方向得液压力不相等,主阀芯在压差得作用下克服弹簧力上移,溢流口开启,实现溢流作用。用调压手轮1调节先导阀得调压弹簧预紧力,便可调整溢流压力。

f

1-调压手轮 2-弹簧 3-先导阀芯 4-主阀弹簧 5-主阀芯

图4-3 先导式溢流阀

阀体上有一个远程控制口K ,当K 口通过二位二通阀接油箱时,主阀芯在很小得液压力作用下便可移动,打开阀口,实现溢流,这时系统称为卸荷。若K 口接另一个远程调压阀,便可对系统压力实现远程控制。