液压传动 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1为支点推动操 纵杆2,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相通。 (a)结构 (b)符号 图518常开式二位三通电磁球式换向阀 支点;2一操纵杆:3一杠杆:;4一左阀座:5—球阀:6一右阀座:7—弹簧:8—电磁铁 如图5.19所示为常闭式二位三通电磁球式换向阀的结构图。与常开式不同的是:它有 两个球阀,电磁铁不通电时,P口封闭,A与T通。 符号 T A P 图519常闭式二位三通电磁球阀 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。 2)液控球式换向阀 液控球式换向阀是由两种基本单元为基础,通过插装而集成的一种换向阀。如图5.20 所示的“常开式二位二通液控球阀单元”和如图521所示的“常闭式二位二通液控球阀单
·122· 液压传动 ·122· 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 l 为支点推动操 纵杆 2，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 相通。 (a) 结构 (b) 符号 图 5.18 常开式二位三通电磁球式换向阀 1—支点；2—操纵杆；3—杠杆；4—左阀座；5—球阀；6—右阀座；7—弹簧；8—电磁铁 如图 5.19 所示为常闭式二位三通电磁球式换向阀的结构图。与常开式不同的是：它有 两个球阀，电磁铁不通电时，P 口封闭，A 与 T 通。 图 5.19 常闭式二位三通电磁球阀 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。 2) 液控球式换向阀 液控球式换向阀是由两种基本单元为基础，通过插装而集成的一种换向阀。如图 5.20 所示的“常开式二位二通液控球阀单元”和如图 5.21 所示的“常闭式二位二通液控球阀单
第5章液压控制阀 元”是液控球式换向阀的基本单元。它们是利用控制油路中压力P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。 在图5.20中,当控制油口通入控制油压p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。 在图521中,当通入控制油压β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。 2 PK (a)结构 (b)示意图 图520常开式二位二通液控球阀单元 图521常闭式二位二通液控球阀单元 一球阀芯:2一导向套 1,2一球阀芯 上述两种基本单元为基础,通过插装集成,可以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 如图522所列为应用四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图。 P 图522四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图 如表5-3所列为由二位二通液控球阀单元组成的各种换向阀。 液控球式换向阀的应用: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应用。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01mm。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
第 5 章 液压控制阀 ·123· ·123· 元”是液控球式换向阀的基本单元。它们是利用控制油路中压力 k p 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。 在图 5.20 中，当控制油口通入控制油压 k p 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。 在图 5.21 中，当通入控制油压 k p 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。 (a) 结构 (b) 示意图 图 5.20 常开式二位二通液控球阀单元 图 5.21 常闭式二位二通液控球阀单元 l—球阀芯；2—导向套 1，2—球阀芯 上述两种基本单元为基础，通过插装集成，可以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。 如图 5.22 所列为应用四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图。 图 5.22 四位四通液控球式换向阀控制液压缸动作原理图 如表 5-3 所列为由二位二通液控球阀单元组成的各种换向阀。 液控球式换向阀的应用：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应用。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
124 液压传动 表5-3由二位二通液控球阀单元组成的各种换向阀 二位二通 二位二通 四位三通 二位三通 二位三通 四位四通 g aa 二位四通 5.3压力控制阀 压力控制阀,简称压力阀,是用来调节和控制液压系统中油液压力的阀类。按其功能 和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等,它们的共同特点是利用作用于阀 芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理进行工作。 531溢流阀 溢流阀的主要用途有两点:一是用来保持系统或回路的压力恒定,如在定量泵节流调 速系统中作溢流恒压阀,用以保持泵的出口压力恒定;二是在系统中作安全阀用,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,溢流阀还可作背压阀、卸荷阀、制动阀、平衡阀 和限速阀等使用。根据结构不同,溢流阀可分为直动式和先导式两类
·124· 液压传动 ·124· 表 5-3 由二位二通液控球阀单元组成的各种换向阀 功 能 符 号 结 构 二位二通 二位二通 四位三通 二位三通 二位三通 四位四通 二位四通 5.3 压力控制阀 压力控制阀，简称压力阀，是用来调节和控制液压系统中油液压力的阀类。按其功能 和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等，它们的共同特点是利用作用于阀 芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理进行工作。 5.3.1 溢流阀 溢流阀的主要用途有两点：一是用来保持系统或回路的压力恒定，如在定量泵节流调 速系统中作溢流恒压阀，用以保持泵的出口压力恒定；二是在系统中作安全阀用，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，溢流阀还可作背压阀、卸荷阀、制动阀、平衡阀 和限速阀等使用。根据结构不同，溢流阀可分为直动式和先导式两类
第5章液压控制阀 溢流阀的结构和工作原理 1)直动式溢流阀 直动式溢流阀是直接作用式,即依靠 压力油直接作用在主阀芯上产生的液压 作用力与弹簧作用力相平衡,来控制阀芯 的启闭动作。直动式溢流阀的阀芯有锥阀 式、球阀式和滑阀式三种形式。 图523所示为低压直动式溢流阀的 结构及符号。它由阀芯7、阀体6、限位 螺塞8、调压弹簧3、上盖5、调节螺母2 等零件组成。 直动式溢流阀的恒压原理是:压力油 从进油口P进入溢流阀后,经阀芯7上的 径向孔f和轴向阻尼孔g进入滑阀底部的 c腔,对阀芯7产生向上的液压作用力Fa 当进口压力较低,向上的液压作用力F小 于调压弹簧作用力Fs时,阀芯在弹簧力 a)结构 b)符号 作用下处于最下端位置,阀芯台肩的封油 图523直动型溢流阀及图形符号 长度S将进油口P和回油口T隔断,阀处1—调节杆;2一调节螺母;3一调压弹簧;4—锁紧螺母 于关闭状态。当进口油压不断增高,c腔 5一上盖:6一阀体;7—一阀芯:8一螺塞 内的液压作用力F等于或大于调压弹簧 力Fs时,阀芯向上运动,上移行程S后阀口开启,P口、T口接通,压力油经阀口溢流回 油箱,此时,阀芯处于受力平衡状态,油液的压力取决于油液流动时所需克服的阻力。因 此,此时溢流阀的进口压力不再增高,且与此时的弹簧力平衡,为一确定的常值,即 P=气+S+x) (5.1) A 式中 溢流阀的进口压力 K—调压弹簧刚度 x—调压弹簧预压缩量 x——溢流阀口开度(开口量) A、—阀芯下端面面积。 当通过阀口的溢流量改变时,阀口开度x也要变化。但因为阀口开度变化很小,远小 于弹簧预压缩量x0,作用在阀芯上的弹簧力也就变化很小。因此可以把溢流阀的进口压力 p近似地看成一个常数。也就是说,只要阀口打开,有油液流经溢流阀,溢流阀进口处的 压力就基本保持恒定。 当然,溢流阀的溢流量变化时,因阀口开度的变化和液动力的影响,溢流阀的进口压 力p还是有所波动。这是后面要讨论的定压精度问题 调压弹簧对阀芯的作用力可通过调节螺母2来调节,即调节溢流阀的进口压力。通常 是在溢流阀通过液压泵的全部流量的情况下,调节溢流阀的进口压力,此压力称为溢流阀 的调整压力
第 5 章 液压控制阀 ·125· ·125· 1. 溢流阀的结构和工作原理 1) 直动式溢流阀 直动式溢流阀是直接作用式，即依靠 压力油直接作用在主阀芯上产生的液压 作用力与弹簧作用力相平衡，来控制阀芯 的启闭动作。直动式溢流阀的阀芯有锥阀 式、球阀式和滑阀式三种形式。 图 5.23 所示为低压直动式溢流阀的 结构及符号。它由阀芯 7、阀体 6、限位 螺塞 8、调压弹簧 3、上盖 5、调节螺母 2 等零件组成。 直动式溢流阀的恒压原理是：压力油 从进油口 P 进入溢流阀后，经阀芯 7 上的 径向孔 f 和轴向阻尼孔 g 进入滑阀底部的 c 腔，对阀芯 7 产生向上的液压作用力 F。 当进口压力较低，向上的液压作用力 F 小 于调压弹簧作用力 Fs 时，阀芯在弹簧力 作用下处于最下端位置，阀芯台肩的封油 长度 S 将进油口 P 和回油口 T 隔断，阀处 于关闭状态。当进口油压不断增高，c 腔 内的液压作用力 F 等于或大于调压弹簧 力 Fs 时，阀芯向上运动，上移行程 S 后阀口开启，P 口、T 口接通，压力油经阀口溢流回 油箱，此时，阀芯处于受力平衡状态，油液的压力取决于油液流动时所需克服的阻力。因 此，此时溢流阀的进口压力不再增高，且与此时的弹簧力平衡，为一确定的常值，即 0 v V ( ) Const Kx S x p A + + = ≈ (5.1) 式中 p——溢流阀的进口压力； K——调压弹簧刚度； x0——调压弹簧预压缩量； xv——溢流阀口开度(开口量)； Av——阀芯下端面面积。 当通过阀口的溢流量改变时，阀口开度 xv 也要变化。但因为阀口开度变化很小，远小 于弹簧预压缩量 x0，作用在阀芯上的弹簧力也就变化很小。因此可以把溢流阀的进口压力 p 近似地看成一个常数。也就是说，只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢流阀进口处的 压力就基本保持恒定。 当然，溢流阀的溢流量变化时，因阀口开度的变化和液动力的影响，溢流阀的进口压 力 p 还是有所波动。这是后面要讨论的定压精度问题。 调压弹簧对阀芯的作用力可通过调节螺母 2 来调节，即调节溢流阀的进口压力。通常 是在溢流阀通过液压泵的全部流量的情况下，调节溢流阀的进口压力，此压力称为溢流阀 的调整压力。 (a) 结构 (b) 符号 图 5.23 直动型溢流阀及图形符号 1—调节杆；2—调节螺母；3—调压弹簧；4—锁紧螺母； 5—上盖；6—阀体；7—阀芯；8—螺塞
液压传动 在图523中,L为泄油口。图中回油口T与泄漏油流经的弹簧腔相通,堵塞L口,这 种连接方式称为内泄。内泄时回油口T的背压将作用在阀芯上端面,这时与弹簧相平衡的 将是进出口压差。若将泄漏油腔与T口的连接通道ε堵塞,将L口打开,直接将泄漏油引 回油箱,这种连接方式称为外泄。 直动式溢流阀因液压力直接与弹簧力相平衡而得名。这种直动式溢流阀,若要求阀的 压力较高,流量较大,则要求调压弹簧具有很大的弹簧刚度,这不仅使调节性能变差,而 且结构上也难以实现。所以这种直动式溢流阀一般用于压力小于25MPa的小流量场合。直 动式溢流阀采取适当的措施也可用于高压大流量。 如图524所示为DBD型锥阀式直动溢流阀。锥阀2的左端设有偏流盘1托住调压弹 簧5,锥阀右端有一阻尼活塞3,阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用,用来提 高锥阀工作的稳定性;另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜。进口的压力油可以由此活 塞周围的间隙进入活塞底部,形成一个向左的液压力。当作用在活塞底部的液压力大于弹 簧力时,锥阀口打开,油液由锥阀阀口经回油口溢回油箱。只要阀口打开,有油液流经溢 流阀,溢流阀入口处的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来改变调压弹簧5的预紧力, 即可调整溢流压力。 (a)结构图 (b)图形符号 (c)局部放大图 图524DBD型直动式溢流阀(插装式) l—偏流盘:2锥阀;3一阻尼活塞:4一调节杆:5一调压弹簧:6—阀套:7一阀座 锥阀2左端的偏流盘1上的环形槽用来改变液流方向,一方面用来补偿锥阀2的液动 力:另一方面由于液流方向的改变,产生一个与弹簧力相反方向的射流力,当通过溢流阀 的流量增加时,虽然锥阀阀口增大会引起弹簧力增加,但由于与弹簧力方向相反的射流力 同时増加,结果抵消了弹簧力的增加,有利于提高阀的流通量和工作压力 DBD型锥阀式直动溢流阀的压力可高达40MPa~63MPa,最大流量可达330L/min 直动式溢流阀因为溢流量变化较大时,阀芯移动量变化较大,调压弹簧压缩量也较大 ·126
·126· 液压传动 ·126· 在图 5.23 中，L 为泄油口。图中回油口 T 与泄漏油流经的弹簧腔相通，堵塞 L 口，这 种连接方式称为内泄。内泄时回油口 T 的背压将作用在阀芯上端面，这时与弹簧相平衡的 将是进出口压差。若将泄漏油腔与 T 口的连接通道 e 堵塞，将 L 口打开，直接将泄漏油引 回油箱，这种连接方式称为外泄。 直动式溢流阀因液压力直接与弹簧力相平衡而得名。这种直动式溢流阀，若要求阀的 压力较高，流量较大，则要求调压弹簧具有很大的弹簧刚度，这不仅使调节性能变差，而 且结构上也难以实现。所以这种直动式溢流阀一般用于压力小于 2.5MPa 的小流量场合。直 动式溢流阀采取适当的措施也可用于高压大流量。 如图 5.24 所示为 DBD 型锥阀式直动溢流阀。锥阀 2 的左端设有偏流盘 1 托住调压弹 簧 5，锥阀右端有一阻尼活塞 3，阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用，用来提 高锥阀工作的稳定性；另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜。进口的压力油可以由此活 塞周围的间隙进入活塞底部，形成一个向左的液压力。当作用在活塞底部的液压力大于弹 簧力时，锥阀口打开，油液由锥阀阀口经回油口溢回油箱。只要阀口打开，有油液流经溢 流阀，溢流阀入口处的压力就基本保持恒定。通过调节杆 4 来改变调压弹簧 5 的预紧力， 即可调整溢流压力。 图 5.24 DBD 型直动式溢流阀(插装式) 1—偏流盘；2 锥阀；3—阻尼活塞；4—调节杆；5—调压弹簧；6—阀套；7—阀座 锥阀 2 左端的偏流盘 1 上的环形槽用来改变液流方向，一方面用来补偿锥阀 2 的液动 力；另一方面由于液流方向的改变，产生一个与弹簧力相反方向的射流力，当通过溢流阀 的流量增加时，虽然锥阀阀口增大会引起弹簧力增加，但由于与弹簧力方向相反的射流力 同时增加，结果抵消了弹簧力的增加，有利于提高阀的流通量和工作压力。 DBD 型锥阀式直动溢流阀的压力可高达 40MPa～63MPa，最大流量可达 330L/min。 直动式溢流阀因为溢流量变化较大时，阀芯移动量变化较大，调压弹簧压缩量也较大