1、第5章 液压控制元件-阀第第5 5章章 液压控制阀液压控制阀n5.1 5.1 概述概述n5.2 5.2 方向控制方向控制阀 n5.3 5.3 压力控制力控制阀 n5.4 5.4 流量控制流量控制阀 n5.5 5.5 插装插装阀 n5.6 5.6 电液比例液比例阀 5.1 概述一个简单的液压系统图一个简单的液压系统图 5.2 方向控制阀。换向阀中位机能应用ABPT5.3 压力控制阀溢流阀的定压作用溢流阀的定压作用：5.4 流量控制阀单向节流阀单向节流阀 压力补偿流量控制阀压力补偿流量控制阀 行程节流阀的工作原理行程节流阀的工作原理5.5 插装阀插装单向阀和插装液控单向阀插装单向阀和插装液控单向阀
2、5.6 电液控制阀比例阀的工作原理框图比例阀的工作原理框图先导式比例溢流阀的结构先导式比例溢流阀的结构 比例调速阀和放大器比例调速阀和放大器 先导式比例方向节流阀（放大器分离式）先导式比例方向节流阀（放大器分离式）比例阀的静态特性曲线比例阀的静态特性曲线比例方向阀的频率特性比例方向阀的频率特性 电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀是一种将小功率模拟量电控制信号转换为大功率液压能输出，以实现对执行元件的位移、速度、加速度及力的控制的伺服阀。电液伺服阀可分为“流量伺服阀”和“压力伺服阀”两类。由于电液伺服阀应用比较广泛，通常又简称为伺服阀。电液伺服阀电液伺服阀“伺服”是指以较小的输入信号，产生较大的输出
3、信号，起放大器的作用。最常见的汽车所用的伺服操纵转向系统，以很小的力操纵方向盘，产生较大的力去驱动车轮转向。一个小功率控制信号，如0.08W，可以控制高达100kW以上的大功率系统。伺服阀作为电液放大器，主要用于闭环控制回路中，这使得伺服阀不仅将输入的电信号转换成相应的流量，而且系统的位置或速度与设定值之间的偏差，也以电信号的形式反馈至伺服阀，并进行校正。电液伺服阀系统的组成电液伺服阀的组成 电液伺服阀的结构和类型很多，但是都是由电-机械转换器、液压放大器和反馈装置所构成，如上图所示。其中电机械转换器是将电能转换为机械能的一种装置，根据输出量的不同分为力马达（输出直线位移）和力矩马达（输出转角
4、）；液压放大器是实现控制功率的转换和放大。由前置放大级和功率放大级组成，由于电机械转换器输出的力或力矩很小，无法直接驱动功率级，必须由前置放大级先进行放大。前置放大级可以采用滑阀、喷嘴挡板阀或射流管阀，功率级几乎都采用滑阀。反馈装置即可以解决滑阀的定位问题，又可使整个阀变成一个闭环控制系统，从而具有闭环控制的全部优点。电液伺服阀的工作原理电液伺服阀是电液联合控制的多级伺服元件，它能将微弱的电气输入信号放大成大功率的液压能量输出。它具有控制精度高和放大倍数大等优，在液压控制系统中得到广泛的应用。在此着重介绍一种典型电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的组成：由力矩马达和液压放大器
5、组成。力矩马达组成：由一对永久磁铁1、导磁体2和4、衔铁3、线圈5和内部悬置挡板7的弹簧管6等组成。液压放大器组成：前置放大器：前置放大级是一个双喷嘴挡板阀，它主要由挡板7 喷嘴8节流孔10和滤油器11组成。功率放大器：功率放大级主要由滑阀9和挡板下部 的反馈弹簧片组成。磁铁把导磁体磁化成N、S极，形成磁场。衔铁和挡板固连由弹簧支撑位于导磁体的中间。挡板下端球头嵌放在滑阀中间凹槽内；线圈无电流时，力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间；当输入电流通过线圈使衔铁3左端被磁化为N极，右端为S极，衔铁逆时针偏转。弹簧管弯曲产生反力矩，使衔铁转过角。电流越大角就越大，力矩马达把输入电信号转换为力矩信号
6、输出。力矩马达工作原理前置放大级工作原理前置放大级工作原理压力油经滤油器和节压力油经滤油器和节流孔流到滑阀左、右两端流孔流到滑阀左、右两端油腔和两喷嘴腔，由喷嘴油腔和两喷嘴腔，由喷嘴喷出，经阀喷出，经阀9中部流回油箱中部流回油箱力矩马达无输出信号时，力矩马达无输出信号时，挡板不动，滑阀两端压力相挡板不动，滑阀两端压力相等。当矩马达有信号输出时，挡等。当矩马达有信号输出时，挡板偏转，两喷嘴与挡板之间的间板偏转，两喷嘴与挡板之间的间隙不等，致使滑阀两端压力不等，隙不等，致使滑阀两端压力不等，推动阀芯移动。推动阀芯移动。功率放大级工作原理功率放大级工作原理当前置放大级有压差信号使滑阀阀芯移动时，主油
7、路被接通。滑阀位移后的开度正比于力矩马达的输入电流，则阀的输出流量和输入电流成正比；当输入电流反向时，输出流量也反向。滑阀移动同时，挡板下端的小球亦随同移动，使挡板弹簧片产生弹性反力，阻止滑阀继续移动；挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小，实现了反馈。当滑阀上的液压作用力和挡板弹性反力平衡时，滑阀便保持在这一开度上不再移动。力矩马达力矩马达是将较小的电流信号按比例的转换成机械运动量。它是一种永磁铁激励的马达，且与液压部分严格密封。1.永磁铁永磁铁 2.复位弹簧复位弹簧 3.O型密封圈型密封圈 4.挡板挡板 5.可调磁极螺丝可调磁极螺丝 6.衔铁衔铁 7.控制线圈控制线圈液压放大器-滑阀滑阀 液
8、压放大器的结构形式有滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀三种。根据滑阀上控制边数(起控制作用的阀口数)的不同，有单边、双边和四边滑阀控制式三种结构类型。单边（二通伺服阀）液压放大器-滑阀滑阀右图单边控制式滑阀。它有一个控制边a（可变节流口），有负载口和回油口二个通道，故又称为二通伺服阀。x为滑阀控制边的开口量，控制着液压缸右腔的压力和流量，从而控制液压缸运动的速度和方向。压力油进入液压缸的有杆腔，通过活塞上的阻尼小孔e进入无杆腔，并通过滑阀上的节流边流回油箱。当阀芯向左或向右移动时，阀口的开口量增大或减小，这样就控制了液压缸无杆腔中油液的压力和流量，从而改变液压缸运动的速度和方向。液压放大器-滑阀滑阀双
9、边滑阀：为双边控制滑阀。它有两个控制边a、b（可变节流口）。有负载口、供油口和回油口三个通道，故又称为三通伺服阀。压力油一路直接进入液压缸有杆腔；另一路经阀口进入液压缸无杆腔并经阀口流回油箱。当阀芯向右或向左移动时，x1增大x2减小或x1减小x2增大，这样就控制了液压缸无杆腔中油液的压力和流量，从而改变液压缸运动的速度和方向。以上两种形式只用于控制单杆的液压缸。液压放大器-滑阀滑阀四边控制滑阀：它有四个控制边a、b、c、d（可变节流口）。有两个负载口、供油口和回油口四个通道，故又称为四通伺服阀。其中a和b是控制压力油进入液压缸左右油腔的，c和d是控制液压缸左右油腔回油的。当阀芯向左移动时，x1
10、、x4减小，x2、x3增大，使p1迅速减小，p2迅速增大，活塞快速左移。反之亦然。这样就控制了液压缸运动的速度和方向。这种滑阀的结构形式即可用来控制双杆的液压缸，也可用来控制单杆的液压缸。液压放大器-滑阀滑阀由以上分析可知，三种结构形式滑阀的控制作用是相同的。四边滑阀的控制性能最好，双边滑阀居中，单边滑阀最差。但是单边滑阀容易加工、成本低，双边滑阀居中，四边滑阀工艺性差加工困难，成本高。一般四边滑阀用于精度和稳定性要求较高的系统；单边和双边滑阀用于一般精度的系统。滑阀在零位时的开口形式a 负开口（th）、b 零开口（t=h）、c 正开口（th）液压放大器-射流管阀射流管阀由射流管3、接受板2和
11、液压缸1组成，射流管3由垂直于图面的轴c支撑并可绕轴左右摆动一个不大的角度。接受板上的两个小孔a和b分别和液压缸1的两腔相通。当射流管3处于两个接受孔道a、b的中间位置时，两个接受孔道a、b内的油液的压力相等，液压缸1不动；如有输入信号使射流管3向左偏转一个很小的角度时，两个接受孔道a、b内的压力不相等，液压缸1左腔的压力大于右腔的，液压缸1向右移动，反之亦然。射流管的优点是结构简单、加工精度低、抗污染能力强。缺点是惯性大响应速度低、功率损耗大。因此这种阀只适用于低压及功率较小的伺服系统。1液压缸 2接受器 3射流管液压放大器-喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀因结构不同分单喷嘴和双喷嘴两种形式，
12、两者的工作原理相似。如图所示为双喷嘴挡板阀的原理图。它主要由挡板1、喷嘴3和6、固定节流小孔2、7和液压缸等组成。压力油经过两个固定阻尼小孔进入中间油室再进入液压缸的两腔，并有一部分经喷嘴挡板的两间隙4、5流回油箱。当挡板处于中间位置时，液压缸两腔压力相等，液压缸不动；当输入信号使挡板向左移动时，节流缝隙5关小，4开大，液压缸向左移动。因负反馈的作用，喷嘴跟随缸体移动直到挡板处于两喷嘴的中间位置时液压缸停止运动。建立起一种新的平衡。喷嘴挡板阀的优点是结构简单、加工方便、运动部件惯性小、反应快、精度和灵敏度较高。缺点是无功损耗大、抗污染能力较差、常用于多级放大式伺服元件中的前置级。1挡板挡板 2、7固定节流小孔固定节流小孔 3、6喷嘴喷嘴 4、5节流缝隙节流缝隙
