液压与气动第五章.doc

授课日期：
课程名称
课 时
专业、层次
机械设计基础
4
五年制大专
课 型
单 一 型
教学方式
讲 授
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授课题目（章、节）

第五章 液压控制元件
教学目的及要求：1、液压控制阀的工作原理    
   2、液压控制阀的分类

教学重点和难点：重点：各方向控制阀、各压力控制、各流量控制阀的工作原理、符号认知及其应用 难点：1、相似符号的区分  2、相同元件在同一回路中的作用       3、各元件的结构分析 
教学内容与时间安排：一、液压控制阀总体介绍 
1、工作原理 
所有液压阀都是由阀体、阀芯和驱动阀芯动作的元件组成。阀体上除由与阀芯相配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进出油口；阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；驱动装置可以是手调
机构，也可以是弹簧、电磁或液动力。液压阀正是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口大小，来实现压力、流量和方向控制的。阀口的开口大小、进出油口间的压力差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式。只是各种阀控制的参数不同。

2、液压控制阀的分类 
 3、液压控制阀的基本要求 
对液压控制阀的基本要求主要有以下几点： (1) 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。 (2) 油液流过的压力损失小。 (3) 密封性能好。 (4) 结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。 二、方向控制阀的分析 
一、方向控制阀的类型 
常用的方向控制阀有单向阀和换向阀两种。单向阀主要用于控制油液的单向流动；换向阀主要用于改变油液的流动方向或接通或者切断油路。 
2、单向阀 (1) 普通单向阀 
普通单向阀只允许液流沿一个方向通过，而反向截止，单向阀 的阀芯分为钢球式（图23a）和锥式（图23b,c）两种。1-阀体  2.阀芯  3-弹簧 
图23 单向阀  
(2) 液控单向阀 
液控单向阀是一种通入控制液压油后即允许油液双向流动的 单向阀。它由单向阀和液控装置两部分组成，如图24所示。 1-控制活塞  2.顶杆  3-阀芯 
图24 液控单向阀 
单向阀与液控单向阀的图形符号见表1。 
表1 单向阀和液控单向阀的图形符号 
单向阀 液控单向阀 
详细符号 
 简化符号 
3、换向阀 
换向阀一般是是利用阀心在阀体中的相对位置的变化，使各流体通路之间（与该阀体相连接的流体通路）实现接通或断开以改变流动方向，从而控制执行机构的运动。
(1) 分类及命名 
表2 换向阀分类表 
按阀心结构分类 滑阀式、转阀式、锥阀式 按阀心工作位置分类 二位、三位、四位等 按通路分类 二通、三通、四通、五通等 
按操纵方式分类 
手动、机动、液动、电磁动、电液动 
换向阀工作位置的个数称为“位”，与液压系统中油路相连通的油口个数称为“通”。阀芯在阀体中有左、中、右三个停留位置，即为“三位”阀，与外部液压系统有5个油口相通，即为“”五通“。常用的换向阀种类有：二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位三通、三位四通、三位五通和三位六通等。 
表3 常用换向阀的主体结构及图形符号
换向阀图形符号的规定和含义： 
①用方框表示阀的工作位置数，有几个方框就是几位阀。 ②在一个方框内，箭头“↑”或堵塞符号“┬”或“⊥”与方框相交的点数就是通路数，有几个交点就是几通阀，箭头“↑”表示阀芯处在这一位置时两油口相通，但不一定油液的实际流向，“┬”或“⊥”表示此油口被阀芯封闭（堵塞）不通流。 
③三位阀中间的方框、两位阀画有复位弹簧的那个方框为常态位置（即未施加控制号以前的原始位置）。在液压系统原理图中，换向阀的图形符号与油路的连接，一般应画在常态位置上。工作位置应按“左位”画在常态位的左面，“右位”画在常态位右面的规定。同时在常态位上应标出油口的代号。 
④控制方式和复位弹簧的符号画在方框的两侧。 
表4 换向阀的操控方式 
操纵方法 图形符号 符号说明 
手动控制 
 三位四通手动换向阀，左端表示手动把手，右
端表示复位弹簧。 
机动控制 
 二位二通机动换向阀，左端表示可伸缩压杆，
右端表示复位弹簧。 
电磁控制 
 三位四通电磁换向阀，左、右两端都有驱动阀心动作的电磁铁和对
中位弹簧。 
液压控制 
 三位四通液动换向阀，K1、K2为控制阀心动作
的液压油进、出口，当
K1、K2无压时，靠左、
右复位弹簧复中位。 
电液控制 
 Ⅰ为三位四通先导阀，双电磁铁驱动弹簧对
中位，Ⅱ为三位四通主阀，由液压驱动。X为
控制压力油口，Y为控制回油口。
(2) 常用换向阀 ① 手动换向阀 
 1-手柄 2.滑阀（阀芯） 3-阀体 4-套筒 5-端盖 6-弹簧 
图25 三位四通手动换向阀 
② 机动换向阀 
 1-挡铁 2.阀芯 3-弹簧 图26 二位二通机动换向阀 
③ 电磁换向阀 
 1-推杆 2.阀芯 3-弹簧 图27  二位三通电磁换向阀 
④ 液动换向阀
(3) 中位机能 
三位四通换向阀的中位机能是指阀处于中位时各油口的连通方式，如表5所示为常见的几种中位机能。 
分析和选择三位换向阀的中位机能时，通常考虑以下几个方面： 
1） 系统保压 P口堵塞时，系统保压，液压泵用于多缸系统； 2）系统卸荷 P口通畅地与T口相通，系统卸荷； 
3）换向平稳与精度 A、B两口堵塞，换向过程中易产生冲击，换向不平稳，但精度高；A、B口都通T口，换向平稳，但精度低； 
4） 启动平稳性 阀在中位时，液压缸某腔通油箱，启动时无足够的油液起缓冲，启动不平稳。 
5） 液压缸浮动和在任意位置上停止。
二、压力控制阀分析 
1、常用压力控制阀 
压力控制阀是用于控制液压系统中系统压力或利用压力变化 来实现某种动作的阀，简称为压力阀。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。按用途不同，
可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 
2、溢流阀 (1) 功用和分类 
溢流阀在液压系统中的功用主要有两点：一是保持系统或回路的压力恒定；起溢流和稳压作用。如在定量泵节流调速系统中作溢流衡压阀，用以保持泵的出口压力恒定。二是在系统中作安全阀使用，在系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，而当系统压力大于
或等于其调定压力时，溢流阀才开启溢流，对系统起过载保护作用。此外，溢流阀还可作为背压阀、卸荷阀、制动阀和平衡阀等来使用。溢流阀通常接在液压泵出口处的油路上。 
根据结构和工作原理不同，溢流阀可分为直动型溢流阀和先导 型溢流阀两类。其中直动型溢流阀结构简单，一般用于低压小流量系统，先导型溢流阀多用于中、高压及大流量系统中。 
(2) 直动型溢流阀 
  (a)结构原理图                     （c）图形符号 
图31 直动式溢流阀原理图和图形符号 
(3) 先导型溢流阀 
（a）结构原理图                 （b）图形符号 
1—先导阀；2—主阀； R—阻尼孔；K—远程控制口 
图32 先导型溢流阀结构原理及图形符号 
(4) 溢流阀的应用 ① 调压溢流 ② 作安全阀用 ③ 作背压阀用
④ 作卸荷阀用 3、减压阀 (1) 作用与分类 
减压阀是利用油液通过缝隙时产生压力损失的原理，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。在液压系统中减压阀常用于降低或调节系统中某一支路的压力,以满足某些执行元件的需要。减压阀按其工作原理亦有直动型和先导型之分。按其调节性能又分为是保证出口压力为定值的定值减压阀；保证进出口压力差不变的定差减压阀；保证进出口压力成比例的定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，简称减压阀。     (2) 直动型减压阀 （a）结构原理图          （b）图形符号 图33 直动型减压阀工作原理及图形符号 
    (3) 先导型减压阀 （a）工作原理图        （b）图形符号          
 1-先导阀，2.主阀，3-阻尼孔 图34 先导式减压阀工作原理及图形符号 
) 减压阀的应用 ① 减压回路 
 ② 稳压回路 
 ③ 单向减压回路
4、顺序阀 (1) 功用与分类 
顺序阀是以压力作为控制信号，自动接通或切断某一油路的压力控制阀。由于它经常被用来控制执行元件动作的先后顺序，故称顺序阀。顺序阀按其控制方式不同，可分为内控式顺序阀和外控式顺序阀。内控式顺序阀直接利用阀的进口压力油控制阀的启闭，一般称之为顺序阀；外控式顺序阀利用外来的压力油控制阀的启闭，称之为液控顺序阀。按顺序阀的结构不同，又可分为直动式顺序阀
和先导式顺序阀。     (2) 结构及符号 
 （a）原理图           （b）内控外泄式/外控内泄式职能符号 1-调压螺钉  2-弹簧  3-阀盖  4-阀体  5-阀芯  6-控制活塞  7-下盖 
图35 顺序阀的工作原理及图形符号 
 (3) 顺序阀的应用 
②  实现多个液压缸顺序动作 
   ② 与单向阀组成单向顺序阀 
③ 作卸荷阀用   ④ 作背压阀用 
5、压力继电器 
压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压-电气转换元件，它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载或卸荷、执行元件的顺序动作或系统的安全保护和连锁等其他功能。任何压力继电器都由压力-位移转换装置和微动开关两部分组成。按前者的结构分，有柱塞式，弹簧管式、膜片式和波纹管式四类，其中以柱塞式最常用。
 （a） 结构原理               （b） 图形符号能符号 
1-柱塞  2.顶杆  3-调节螺钉  4-微动开关 
图36柱塞式压力继电器 
二、流量控制阀分析 
1、常用流量控制阀 
流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通 道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。常用的流量控制阀有节流阀和调速阀两种。对流量控制阀的主要要求是：具有足够的调节范围；能保证稳定的最小流量；温度和压力变化对流量的影响要小；调节方便，泄漏小等。 
2、节流阀 (1) 结构及其符号 
（a）结构简图                               （b）图形符号 
1-弹簧；2.阀芯；3-顶杆；4-调节手柄 
图37节流阀的结构及图形符号2) 节流阀的应用 ① 进油路节流调速 
 ② 出油路节流调速 
 ③ 旁油路节流调速④ 作背压阀用 
3、调速阀 (1) 结构及其符号 
 （a）工作原理图  （b）图形符号符号  （c）简化图形符号 
1- 定差减压阀    
2-    2.节流阀 图38 调速阀工作原理图及符号 
 (2) 调速阀的应用 
调速阀的应用与节流阀相似，凡是节流阀能应用的场合，调速阀均可应用。与普通节流阀不同的是，调速阀应用于对速度稳定性要求较高的液压系统中。 
4、溢流节流阀 (1) 结构及符号 2) 应用 
① 溢流节流阀其入口压力即泵的供油压力p负载的大小而变化。负载大，供油压力大，反之亦然。因此泵的功率输出合理、损失较小，效率比采用调速阀的调速回路高。 
② 溢流节流阀的流量稳定性较调速阀差，在小流量时尤其如此。因此，在有较低稳定流量要求的场合不宜采用溢流节流阀，而对速度稳定性要求不高、功率又较大的节流调速系统中，如插床、拉床、刨床中应用较多。 
③ 在使用中，溢流节流阀只能安装在节流调速回路的进油路上，而调速阀在节流调速回路的进油路、回油路和旁油路上都可以应用。因此，调速阀比溢流节流阀应用广泛。定差减压阀和一个可调节流阀串联组合而成。用定差减压阀来保证可调节流阀前后的压力差△p不受负载变化的影响，从而使通过节流阀的流量保持稳定

思考题与作业：P107 1、2

教学反馈：