2016液压与气压传动（机工版）简写教案：5.4 方向控制阀

2016液压与气压传动（机工版）简写教案：5.4 方向控制阀 第四节 方向控制阀 一、单向阀 1、普通单向阀 方向控制阀是用来改变液压系统中个油路之间液流通断关系的阀类。如单向阀、换向阀及压力表开关。单向阀有普通单向阀和液控单向阀。 如图所示，普通单向阀的作用是使液体只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。对单向阀的要求主要有:?通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好;?动作灵敏，工作时无撞击和噪声。 当液流从流入时，克服弹簧力将阀芯顶开，流向。当液流反向流入时，阀芯在液压力和弹簧力的作用下关闭阀口，使液流截止。 主要用途: 选择液流方向。 区分高低压油。 保护泵正常工作(防止压力突然增高，反向传给泵，造成反转或损坏)。 1 泵停止供油时，保护缸中活塞的位置。 作背压阀用，提高执行元件的运动平稳性(背压作用,保持低压回路的压力)。 ,、液控单向阀 如图所示，当控制口无压力油(=0)通过时，它和普通单向阀一样，压力油只能从流向，不能反向倒流。当控制口接通控制油压时，即可推动控制活塞1，顶开单向阀的阀芯2，使反向截止作用得到解除，液体即可在两个方向自由通流。 液控单向阀按控制活塞的泄油方式不同，有内泄式和外泄式之分。内泄式(见图a)的控制活塞的背压腔通过活塞杆上对称铣去两个缺口与油口相通;外泄式(见图b)的活塞背压腔直接通油箱。一般在反向出油口压力较低时采用内泄式;高压系统采用外泄式，以减小控制压力。 液控单向阀按结构特点可分为简式(a)和卸载式(b)两类。卸载式的特点是带有卸载阀，当控制活塞上移时先顶开卸载阀的小阀芯3，使主油路卸压，然后再顶开单向阀芯。这样可大大减小控制压力，使控制压力与工作压力之比降低到4.5,，因此可用于压力较高的场合。 一、换向阀概述 2 换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使之与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。对换向阀的基本要求是:?液流通过阀时压力损失小(一般<0.1,0.3MPa);?互不相通的液流间的泄漏小;?换向可靠、迅速且平稳无冲击。 换向阀的分类如下表所示: 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(即逻辑换向阀) 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的通道数来分 二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等 二、换向阀 (一)、滑阀式换向阀 ,、结构形式 常用的滑阀式换向阀主体部分的结构形式如下表所示(点击相应的图可看演示): 3 ,,滑阀机能 三位四通和三位五通换向阀，滑阀在中位时各油口的连通方式称为滑阀机能。不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。下表中列出了三位阀常用的十字滑阀机能，而其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉项通，所以只用一个字母来表示中位的型式。不同机能的滑阀，其阀体是通用件，而区别仅在于阀芯台肩结构、轴向尺寸及阀芯上径向通孔的个数。 4 滑阀式换向阀,操纵方式(一) 手动换向阀(包括脚踏、按钮、推杆、拉杆、手轮、手把等) 5 上图b所示为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀。用手操纵杠杆推动阀芯相对阀体移动从而改变工作位置。要想维持在极端位置，必须用手扳住手柄不放。一旦松开了手柄，阀芯会在弹簧力的作用下，自动弹回中位。上图a所示为弹簧钢球定位式，它可以在三个工作位置定位。 上图所示为旋转移动式手动换向阀，旋转手柄可通过螺杆推动阀芯改变工作位置。这种结构具有体积小、调节方便等优点。由于这种阀的手柄带有锁，不打开锁不能调节，因此使用安全。 机动换向阀(又称行程阀，常采用撞块、凸轮结构) 6 机动换向阀用来控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。它利用挡铁或凸轮推动阀芯实现换向。当挡铁(或凸轮)运动速度 一定时，可通过改变挡铁斜面角度 来改变换向时阀芯移动速度，调节换向过程的快慢。机动换向阀通常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。其中二位二通的又分常闭式和常开式两种。上图所示为常闭式行程阀。 滑阀式换向阀,操纵方式(二) 电磁换向阀 行程开关、 电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以易于实现动作转换的自动化。 阀用电磁铁 根据所用的电源不同，分为交流型(110V、220V、380V)、直流型(12V、24V、110V)和本整型(即交流本机整流型)三种。 根据电磁铁的铁芯和线圈是否浸油而分为干式、湿式和油浸式三种。 典型结构 7 上图所示为二位三通电磁换向阀。当电磁铁1断电时，阀芯3被弹簧4推向左端，P和A接通;当电磁铁通电时，铁芯通过推杆2将阀芯3推向右端，使P和B接通。 上图为三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯2在两边对中弹簧4的作用下处于中位，P、T、A、B口互不相通;当右边电磁铁通电时，推杆6将阀芯2推向左端，P与A通，B与T通，当左边电磁铁通电时，P与B通，A与T通。 必须指出，由于电磁铁的吸力有限(120N)，因此电磁换向阀只适用于流量不太大的场合。当流量较大时，需采用液动或电液控制。 滑阀式换向阀,操纵方式(三) 8 液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。按其换向时间的可调性，液动换向阀分为可调式和不可调式两种。对三位阀而言，按阀芯的对中形式，分为弹簧对中型和液压对中型两种。 图a、b所示为不可调式三位四通液动换向阀(弹簧对中型)，阀芯两端分别接通控制口和。当通压力油时，阀芯右移，P与A通，B与T通;当通压力油时，阀芯左移，P与B通，A与T通;当和都不通压力油时，阀芯在两端对中弹簧的作用下处于中位。当对液压滑阀换向平稳性要求较高时，应采用可调式液动换向阀，即在滑阀两端、控制油路中加装阻尼调节器，如图c和d所示。阻尼调节器由一个单向阀和一个节流阀并联而成，单向阀用来保证滑阀端面进油通畅，而节流阀用于滑阀端面回油的节流，调节节流阀开口的大小即可调整阀芯的动作时间。 弹簧对中型液动换向阀的特点是:结构简单，轴向尺寸较短，应用广泛。其缺点是:对中弹簧要有较大的力才能克服作用在阀芯上的各种阻力，由于弹簧力较大，所以控制压力较高。 电液动换向阀 9 电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中电磁换向阀起先导作用液动换向阀起主阀作用。 图示为液压对中型不可调式三位四通电液动换向阀(外部控制、外部回油)。其主阀(液动换向阀)为液压对中型。设为差动活塞3的截面积，为主阀1台肩处的截面积，为差动套筒2的截面积，且差动机构设计成::=1:2:3。当先到电磁阀a口通压力油时，主阀芯1推动差动活塞3和差动套筒2一起右移，P与B通，A与T通;当先导电磁阀b口通压力油时，差动活塞3推动主阀1左移，P与A通，B与T通，实现了换向。当先到电磁阀a和b口同时通高压油时，差动机构即可准确的将主阀芯对中(它两端的弹簧很软，并不起主要的对中作用，仅仅在安装和不工作时能使阀芯和差动套筒等零件保持在初始位置)。液压对中的最大优点是回中位可靠性好，但其结构较复杂，轴向尺寸长。 滑阀式换向阀-操纵方式操纵方式(四) 电液动换向阀 电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中电磁换向阀起先导作用液动换向阀起主阀作用。 图示为液压对中型不可调式三位四通电液动换向阀(外部控制、外部回油)。其主阀(液动换向阀)为液压对中型。设为差动活塞3的截面积，为主阀1台肩处的截面积，为差动套筒2的截面积，且差动机构设计成::=1:2:3。当先到电磁阀a口通压力油时，主阀芯1推动差动活塞3和差动套 10 筒2一起右移，P与B通，A与T通;当先导电磁阀b口通压力油时，差动活塞3推动主阀1左移，P与A通，B与T通，实现了换向。当先到电磁阀a和b口同时通高压油时，差动机构即可准确的将主阀芯对中(它两端的弹簧很软，并不起主要的对中作用，仅仅在安装和不工作时能使阀芯和差动套筒等零件保持在初始位置)。液压对中的最大优点是回中位可靠性好，但其结构较复杂，轴向尺寸长。 (二)转阀式换向阀 图示为三位四通转阀式换向阀。当阀芯2处于图示位置时，压力油从P口进入，经环槽c、轴向沟槽b与油口A相通进入执行元件，执行元件的回油从B口进入，经沟槽d和环槽a从T口流回油箱;如用手柄3见阀芯2顺时针转动45度，油口P、T、A、B封闭;再继续转动45度，P与B通，A与T通。这就实现了换向。钢球和弹簧4起定位作用，限位销5用以控制手柄转动的范围。利用挡铁通过手柄3下端的拨叉6和7还可以使转阀机动换向。 转阀工作时，因有不平衡的径向力存在，操作很费劲，阀芯易磨损，内泄大，故仅在低压小流量系统中用作先导阀或小型换向阀。 (三)、球式换向阀特点 球式换向阀与滑阀式换向阀相比，具有以下优点: 不会产生液压卡紧现象，动作可靠性高; 11 密封性好; 对油液污染不敏感; 切换时间短，可达0.5,10ms; 使用介质粘度范围大，运动粘度为 ，介质可以是水、乳化液和矿物油; 工作压力可高达63Mpa; 球阀芯可直接从轴承厂获得，精度很高，价格便宜。球式换向阀有手动、机动、电磁、液动和电液动等多种形式。 1)、电磁球式换向阀 12 上图a为常开型二位三通电磁球式换向阀的结构图。它主要由左右阀座4和6、球阀5、弹簧7、操纵杆2和杠杆3等零件组成。图示为电磁铁断电状态，即常态位。P口的压力油一方面作用在球阀5的右侧，另一方面经通道b进入操纵杆2的空腔而作用在球阀5的左侧，以保证球阀5两侧承受的液压力平衡。球阀5在弹簧7的作用下压在左阀座4上，P与A相通，A与T切断。当电磁铁8通电时，衔铁推动杠杆3，以 ，克服弹簧力，使球阀5压在右阀座6上，实现换向，P与A切断，A与T通。 1为支点推动操纵杆2 下图b为常闭型二位三通电磁球式换向阀的结构图，常开型不同的是:它有两个球阀，电磁铁不通电时，P口封闭，A与T通。电磁球式换向阀除用作大流量换向阀的先导控制外，还可在小流量系统中直接使用。 ,)、液控球式换向阀 基本单元 13 点击看演示 "常开型二位二通液控球阀单元(见左图)"和"常闭型二位二通液控球阀单元(见右图)"是液控球式换向阀的基本单元。它是利用控制油路中压力的变化来改变球阀芯的位置，从而实现对油路通断关系的控制。在左图中，当控制油口通入控制油压时，球阀芯1下降并关闭负载油口A，P与A不通;当控制油口无油压时P与A通。在右图中，当通入控制油压时，球阀芯1被推向阀腔的右端，P与A通;当控制压力消失时，球阀芯1、2在压力油的作用下被推向阀腔的左边，P与A不通。 以上述两种基本单元为基础，通过插装集成，组成各种功能的多工位多通路的换向阀和复杂的方向控制回路，也可组成实现逻辑动作的各种逻辑"门"。 应用 液控球式换向阀已在珩磨机、超精加工机床、液压打夯机和打桩机等要求快速而准确的小流量换向回路中。公称通径为10mm的液控球式换向阀所控制的执行元件，其往复运动频率可达45Hz，换向精度为0.1mm。这种元件还应用于可靠性要求特别高的液压机安全阀和电厂的液压传动开关中。下图所示为应用四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图。 14 15