第五章 液压控制阀(3)
缸Ⅰ右移所需压力为
F1 8 10 6 pA 4 10 Pa 4 A1 20 10
3
第 5 章
液压控制阀
因溢流阀调定压力大于顺序阀调定压力,顺序阀开启时进出 口压力相等,其值由负载决定,故A、B两点的压力均为4MPa,
即 pB= 4MPa ;此时,溢流阀关闭。
缸Ⅱ右移所需压力为
5.5.1 逻辑阀
其它控制阀
逻辑阀 是将其基本组件插入特定的阀体内,配以盖板、先导 阀等组成的一种多功能复合阀,其结构为插装式。
逻辑阀的启闭关系用逻辑代数来处理,操 纵阀单元的开启、关闭和开启量大小,实现主 油路的液流方向、压力和流量的控制。
在复杂的液压系统、液电结合的系统中运 用逻辑阀,可得到满足动作要求,所用元件最
的节流阀,由定差减压阀和节流阀
串联而成。 工作原理 根据 q KApm , 调速 阀利用定差减压阀来保证节流阀的
前后压力差稳定,从而保持输出流
量稳定。 减压阀阀芯的平衡方程
p2 ( A1 + A2 ) = p3 A + FS
Fs p = p2 - p3 = A
5.4
减压阀阀芯的平衡方程
流量控制阀
5.4
5.4.2 调速阀 1.结构和工作原理
结构 调速阀是实施了压
流量控制阀
力补偿的节流阀,由定差减
压阀和节流阀串联而成。 工作原理 根据 q KApm , 调速阀利用定差减压阀来保证
节流阀的前后压力差稳定,从
而保持输出流量稳定。
5.4
5.4.2 调速阀 1.结构和工作原理
流量控制阀
结构 调速阀是实施了压力补偿
工作液压缸G的有效工作面积A=50cm2,向右运动时,负载 F =5×103N,试分析:
(1)液压缸G向右运动时,夹紧缸D的工作压力是多少?为什么?
(2)缸G向右运动顶上死挡铁时,缸D的工作压力是多少?为什么? (3)缸G无负载返回时,夹紧缸D的工作压力是多少?为什么? 解:(1)液压缸G向右运动时 缸G的工作压力由负载决定
定压力为2.5MPa系列的阀。
如图,调速阀、节流阀的压差Δp与过流量q的静特性曲线。
当Δp较小时,调速阀与节流
阀的性能相同。 因 Δp< Fs ,减压阀阀芯处于 最低端,阀口全部打开,减压阀
Δpmin
不起减压作用。
要保证调速阀正常工作,阀的两端必须保持一定的压差,其 最小压差为Δp=0.5 ~1 MPa。
5.4
3.调速阀的应用
(1)堵塞现象 节流口在小开口下工作,且进出口压差较大时,
氧化稳定性好的油液;⑤减小节流口的表面租糙度等。
5.4
平稳的最小流量。
流量控制阀
(2)最小稳定流量 指不发生节流堵塞,保持执行元件运动
最小稳定流量的物理意义 节流阀的最小稳定流量必须小于系统 的最低速度所确定的流量值,以保证系 统在低压工作时速度的稳定性。
开口越小,脉动越严重,甚至在阀口未关闭就完全断流。 产生堵因 ①油液中机械杂质或污物的堆积。②油液与金属 吸附形成厚度为5~8μ m的边界吸附层 。③阀口压差较大时,温 升较高,液体受挤压的程度增强,金属表面易受摩擦产生堵塞。 减少堵塞措施 ①选择水力半径大的薄刃节流口;②精密过 滤并定期更换液压油;③合理选择节流口前后的压差;④选用抗
达到稳定液压缸内流量的目的。 阀2为安全阀,当负载压力p2大于安全阀的调定压力时,安全 阀开启,可防止系统超载。
5.4
流量控制阀
调速阀与溢流节流阀的差别
调速阀 用于液压泵和溢流阀组
成的定压系统的进油、回油和旁路
节流调速回路中,系统压力要满足 执行元件的最大载荷,消耗功率较
大,系统发热量大。
溢流节流阀 只安装在节流调速 回路的进油路上。溢流节流阀的供 油压力p1 可随负载压力p2 的变化而 变化,属变压系统,其功率利用比 较合理,系统发热量小。
5.4
流量控制阀
溢流节流阀 其过流量是液压泵的全流量,阀芯运动时的阻 力较大,其弹簧比调速阀的硬,加大了节流阀前后的压差波动。 故溢流节流阀的速度稳定性稍差。
一般用于对速度稳定性要 求不高,功率较大的节流调速 系统中,如:①拉床、插床和 刨床中的进给液压系统。②汽 车转向泵的恒流液压控制系统。
5.5
5.4
5.节流阀的应用
(1)节流阀常与定量泵、溢
流量控制阀
流阀一起组成节流调速回路。
(2)节流阀的刚度小,适用
于执行元件负载变化较小、且
速度稳定性要求不高的场合。 思 对于执行元件负载变化大、速度稳定性要求高的 考 调速系统,采用何种措施来保证流量稳定? 必须对节流阀进行压力补偿,保持阀前后压差不变。
5.4
5.4.1 节流阀
1.结构与工作原理
流量控制阀
结构 如图一典型节流阀,其节流口的形状为轴向三角槽式, 节流阀芯5 在弹簧6 的作用下,始终紧靠在推杆2上。 工作原理 压力油从进油口P1 流 入,经节流口后从P2 流出。调节顶 盖上的手轮,借助推杆推动阀芯移 动,改变节流口的开口量,实现流 量的调节。节流阀的调节力较小, 便于在高压下进行调节。
第 5 章
液压控制阀
(2)液压缸G向右运动顶上死挡铁时 缸G的负载相当于无穷大,此时无油液流过节流阀。 由于缸G工作压力大于顺序阀E的 调定压力 1.5MPa ,顺序阀开启。先 导式溢流阀的远程控制口起作用, 其进口压力受二级调压阀F控制,为
2MPa ,即泵出口压力为 2MPa ,低
于减压阀 C 的调定压力 2.5MPa ,减 压阀不工作。
后压差的变化,即负载力直接影响节流阀流量稳定性,影响系统 执行元件运动速度的稳定性。
5.4
3.节流阀的刚度
流量控制阀
节流刚度 节流阀在负载力变动时保持流 量稳定的能力。其大小等于节流阀前后压差 的变化量与流量的变化量的比值,即
dp kT dq
的余切。
p 1 m 整理得: kT KAm
5.4
2.流量特性
节流阀的流量特性方程为
流量控制阀
q KAp
m
K —— 节流系数,由节流口形式、液体流态和油液性质决定。
Δp ——节流口的前后压差。 m ——节流口形状指数,薄壁孔时,m=0.5;细长孔时,m=1。 A ——节流阀的通流面积,随阀口形式而定。
结论 通流面积A一定时,外界负载的变化会引起节流阀前
夹紧缸
进给缸
解:(1)A、B、C 各点的压力
F1 14 103 pC 1.4Pa 4 A1 100 10
第 5 章
液压控制阀
PA = PC + p = 14× 105 + 2 ×105 = 1.6MPa
F2 A2 p 4250 50 104 1.5 105 pB 0.5MPa 4 A1 100 10
第 5 章
液压控制阀
例题 5-3 如图液压回路,已知液压缸的有效工作面积分别为 A1=100cm2,A2=50cm2,负载F1 =14×103N,负载F2 =4250N,背 压p=0.15MPa,节流阀的压差Δp=0.2MPa,不计管路损失,试求 (1)A、B、C各点的压力是多少? (2)各阀最小应选用多大额定压力? (3)设工作缸进给速度v1=3.5cm/s, 夹紧缸进给速度v2=4cm/s时,各阀应 选用多大额定流量?
少、最为合理的液压回路。
逻辑阀结构简单,一阀多能,特别适用于制造业、工程机械 等大流量液压系统。
5.5
其它控制阀
5.5.2 电液比例控制阀
比例阀 一种输出量与输入信号成比例的液压阀,可以按给定
的输入信号,连续、按比例地控制液流的压力、流量和方向。
如图一典型电液比例阀的控制信号流:输入一给定电压信号, 通过比例放大器整形、处理,转换成与输入电压成正比的工作电
夹紧缸运动时,进给缸应不动,这 时A、B、C各点的压力均为0.5MPa。
夹紧缸 进给缸
进给缸工作时,夹紧缸必须仍将 工件夹紧,这时B点的压力为减压阀 的调整压力,而减压阀的调整压力 应≥0.5MPa。
第 5 章
(2)各阀应选用的额定压力pn
液压控制阀
系统最高工作压力为pA=1.6MPa,根据压力系列,应选用额
夹紧缸D的工作压力p夹=2MPa。
第 5 章
液压控制阀
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(3)液压缸G无负载向左运行时 工作缸 G 的工作压力为 0 ,因而 液控顺序阀 E 不工作,液压泵出口 压力由溢流阀调定为4MPa,大于减
压阀的调定压力2.5MPa,故减压阀
工作。
此时,夹紧缸D的工作压力是减
压阀的调定压力,p夹 = 2.5MPa。
流。电流输入比例电磁铁,使电磁铁输出一个与输入电流成比例
的力或位移。力或位移作为液压阀的输入变量,使阀输出成比例 的压力或流量,对执行器的速度、作用力进行无级调节和控制。
第 5 章
液压控制阀
例5-1 如图两液压缸结构相同,A1=20cm2,A2=10cm2,Ⅰ缸、 Ⅱ缸负载分别为F1=8×103N、F2=3×103N,顺序阀、减压阀和 溢流阀的调定压力分别为3.5MPa、1.5MPa和5MPa,不考虑压力 损失,求(1)1YA、2YA通电,两缸向前运动中,A、B、C三点的 压力各是多少?(2)两缸向前运动到达终点后,A、B、C三点的 压力各是多少? 解:(1)两缸向前运动中
节流阀的刚度kT 指流量特性曲线上某点的切线与横坐标夹角 结论 节流阀开口A一定时,阀前后压差Δp越小,刚度kT越低。
但Δp过大,会造成压力损失和堵塞增大。故取Δp=0.15~0.4MPa
并通过减小m 值来提高刚度 。
5.4
流量控制阀
4.节流口堵塞及最小稳定流量
虽然不改变油温和阀的压差,但流量会出现时大时小的脉动现象。