第四章液压控制元件

第四章液压控制元件授课班级：083012103/4 授课日期：13教学课题：方向控制阀教学目的及要求：掌握单向阀、换向阀的结构、工作原理,了解液压控制阀的分类、性能参数与型号等教学重点：换向阀的职能阀号换向阀的工作原理及应用教学难点：换向阀教学方法：实物演示教学法、启发教学法、案例教学法。

教具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习：液压辅助元件的作用、安装等，如蓄能器、滤油器、油箱等的作用及安装位置。

课程导入：一台机器设备要想正常工作，它的启动、停止、快慢速运动、换向等应能够控制自如，为此就必须使用控制元件——液压控制阀，本次课主要学习它的类型、结构、原理及应用。

课程内容：简述：液压控制阀是液压传动系统中的控制调节元件，它控制或调节油液流动的方向、压力或流量，以满足执行元件所需要的运动方向、力（或力矩）和速度的要求，使整个液压系统能按要求协调地进行工作。

由于调节的工作介质是液体，所以统称为阀。

液压阀性能的优劣，工作是否可靠，对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。

液压阀的分类1．根据结构形式控制元件可分为滑阀式、锥阀式、球阀式、膜片式、喷嘴挡板式等。

2．根据用途3．根据安装连接方式4．据控制方式二、性能要求方向控制阀控制原理：通过阀芯和阀体间相对位置的改变，来实现油路连通状态的改变，从而控制油液流动方向。

种类：按用途可分为单向阀和换向阀。

1．单向阀（1）普通单向阀工作原理：利用液压力与弹簧力对阀芯作用力方向的不同来控制阀芯的开闭。

功能：允许油液单方向流通，反向则不同。

结构组成：阀芯、阀体和弹簧。

种类：根据阀芯形状有锥阀式和钢球式；根据安装连接方式有管式和板式。

特点：密封性较好（特别是锥阀），应用广泛。

2）液控单向阀工作原理：利用液控活塞控制阀芯的初始位置，再利用液压力与弹簧力对阀芯作用力方向的不同控制阀芯的开闭。

功能：既具有普通单向阀的功能，又能够在控制油口通压力油的情况下，反向使油液流通。

结构组成：阀芯、阀体、弹簧和活塞。

特点：有良好的单向密封性，常用于执行元件需要长时间保压、锁紧、立式液压缸的平衡和速度换接回路等情况2．换向阀（1）换向阀的工作原理工作原理：利用阀芯在阀体内相对位置的改变，控制阀体上各油口的连通情况，从而使油路连通、断开或改变方向。

原理分析：（2）换向阀的分类（3）换向阀图形符号的意义（4）中位机能（5）几种常用的换向阀机动换向阀电磁换向阀液动换向阀电液换向阀手动换向阀转阀授课班级：083012103/4 授课日期：14教学课题：压力控制阀教学目的及要求：1．掌握溢流阀的结构、原理、图形符号。

2．掌握顺序阀的结构、原理、图形符号。

3．掌握减压阀的结构、原理、图形符号。

4．掌握压力继电器的结构、原理及其应用教学重点：溢流阀、顺序阀、减压阀的工作原理、图形符号及应用教学难点：溢流阀、顺序阀、减压阀三者在结构、原理上的区别教学方法：实物演示教学法、启发教学法、案例教学法。

教具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习：方向控制阀的种类、结构、原理、职能符号与应用；方向控制回路。

课程导入：根据上节课所讲内容，机器设备的换向是由方向控制阀来实现的，那么系统所能承载的负荷大小由谁来调节呢？——压力控制阀。

它的结构、原理？还有哪些用途？今天我们就研究这些问题。

课程内容：压力控制阀的工作原理：利用作用于阀芯上的液体压力与弹簧力相平衡的原理，控制阀芯的工作位置，从而实现阀口的开闭和大小调整。

一、溢流阀1．溢流阀的结构及工作原理根据结构不同，溢流阀可分为直动式和先导式两类。

（1）直动式溢流阀工作原理：依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡，控制阀芯的启闭动作。

结构组成：阀芯、阀体和弹簧等。

工作原理分析特点：若用直动式溢流阀控制较高压力或较大流量时，需用刚度较大的硬弹簧，结构尺寸也将较大，造成调节困难，油液压力和流量波动较大。

应用：因油液压力和流量波动较大，一般只用于低压小流量系统或作为先导阀使用，而中、高压系统常采用先导式溢流阀。

（2）先导式溢流阀工作原理：通过压力油先作用在先导阀芯上与弹簧力相平衡，再作用在主阀芯上与弹簧力相平衡，实现控制主阀芯的启闭动作。

结构组成：阀芯、阀体和弹簧等。

工作原理分析：与直动式溢流阀的区别：阀的进口控制压力是通过先导阀芯和主阀芯两次比较得来的，故稳压性能好；因流经先导阀的流量很小，所以即使是高压阀，其弹簧刚度也不大，阀的调节性能得到很大改善；大量溢流流量经主阀阀口流回油箱，主阀弹簧只在阀口关闭时起复位作用，弹簧力很小，所以主阀弹簧刚度也很小；主阀芯的开启是利用液流流经阻尼孔而形成的压力差来实现的，由于阻尼孔是细长孔，所以易堵塞2．溢流阀的应用及调压回路溢流阀在液压系统中能分别起到溢流稳压、安全保护、远程调压与多级调压，使泵卸荷以及使液压缸回油腔形成背压等多种作用二、顺序阀工作原理：利用油路中压力的变化控制阀口启闭，实现执行元件顺序动作。

结构：阀芯、阀体和弹簧等。

种类：与溢流阀类同，也有直动式和先导式两类，从控制方式上可有内控式和外控式，从卸油形式上可有内泄式和外泄式。

特点：内控式顺序阀的工作原理与溢流阀很相似，区别在于：一是顺序阀的出油口不接油箱而是接后续的液压元件，因此泄油口要单独接回油箱；二是顺序阀阀口的封油长度大于溢流阀，所以在进口压力低于调定值时阀口全闭，达到调定值时阀口开启，进出油口接通，使后续元件动作。

1．顺序阀的结构与工作原理2．顺序阀的应用三、减压阀与减压回路功能：减压、稳压，将较高的进口油压降为较低而稳定的出口油压。

减压原理：依靠压力油通过缝隙（液阻）降压，使出口压力低于进口压力，并保持出口压力为一定值。

缝隙愈小，压力损失愈大，减压作用就愈强。

结构：阀芯、阀体和弹簧等。

种类：根据结构不同，分为直动式和先导式两类，一般常用先导式减压阀。

1．先导式减压阀的结构及工作原理结构组成：由先导阀和主阀两部分组成，具体包括阀体、阀芯和弹簧等。

原理分析：2．减压阀的应用四、压力继电器作用；将油液的压力信号转换成电信号。

工作原理：当作用在活塞（阀芯）上的油液压力达到压力继电器的调定压力（弹簧力）时，它发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，实现程序控制和起安全作用。

压力继电器的结构和工作原理本节小结：1．溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器的工作原理、图形符号及应用。

2．各种压力控制回路的工作原理及特点。

授课班级：083012103/4 授课日期：15教学课题：控制阀教学目的及要求：1．掌握流量控制阀的结构原理及应用。

教学重点：调速阀的工作原理教学难点：无教学方法：实物演示教学法、启发教学法、案例教学法。

教具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习：压力控制阀的种类、结构、原理、图形符号与应用；压力控制回路。

课程导入：由液流连续性原理（q=Av）可知：在液压系统中，当执行元件的有效面积一定时，执行元件的运动速度取决于——输入执行元件的流量，用来控制油液流量的液压阀，统称为流量控制阀，它能够调节执行元件的运行速度，那么流量控制阀的结构、原理？如何应用——今天我们就学习……课程内容：原理：通过改变阀口通流截面积来调节通过阀的流量，从而控制执行元件运动速度。

种类：节流阀、调速阀、同步阀、分流—集流阀等。

一、节流阀结构：阀体、阀芯和弹簧。

原理分析：特点：上述节流阀的节流口结构比较简单，制造方便，不易堵塞，但通道较长，易受油液温度影响。

种类：实际中还有偏心式、周向缝隙式、轴向缝隙式等形式的节流口。

应用分析：根据公式（qv=κAΔP m）可知，当小孔的通流截面积A不变时，液体流经小孔的流量取决于小孔两端的压力差ΔP的变化，由于节流阀没有解决负载与温度变化对流量稳定性的影响较大的问题。

因此，只适用于在速度稳定性要求不高的液压系统中应用二、调速阀组成：由定差减压阀与节流阀串联组合而成的组合阀。

性能：由于调速阀中的节流阀可以调节通过的流量，定差减压阀能够自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，因此调速阀消除了负载变化对流量的影响。

调速原理：利用定差减压阀阀芯的二次平衡，使节流阀进出油口的压力差保持恒定。

原理分析:流量特性曲线三、温度补偿调速阀四、习题讲解授课班级：083012103/4 授课日期：16教学课题：其他液压控制阀教学目的及要求：1．掌握比例阀的结构、原理、特点及应用。

2．掌握插装阀的结构、原理、特点及应用。

3．掌握叠加阀的结构、原理、特点及应用。

教学重点：各类阀的工作原理教学难点：插装阀教学方法：启发教学法、讨论教学法。

教具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习：流量控制阀的功能、原理、特点及应用。

课程导入：根据前面的学习，三大类液压控制阀，完全能够控制一个液压系统，但是还远远不能满足生产自动化程度的需求，必须加以改进——新型液压控制阀，包括比例阀、插装阀和叠加阀等。

我们今天就学习这些阀的结构组成、原理、特点及应用。

课程内容：新型液压控制阀是近几十年才出现并逐渐发展起来的。

与普通液压控制阀相比，具有许多显著的优点。

因此，随着技术的进步，这些新型液压控制元件必将会以更快的速度发展，并广泛应用于各类液压设备的系统中。

一、比例阀1．概述（1）发展过程：普通液压控制阀只能对液流的压力、流量进行定值控制，对液流的方向进行开关控制。

而当设备执行机构在工作过程中要求对液压系统的压力、流量参数进行连续控制或控制精度较高时，则不能满足要求。

例如要求工作台在工作进给时按慢、快、慢连续变化的速度实现进给，或按一定精度模拟某个控制曲线实现压力控制，普通阀则实现不了，这时可以用电液比例阀对液压系统进行控制。

（2）发展途径：一是用比例电磁铁取代传统液压阀的手动调节装置或取代普通电磁铁发展起来的；二是由电液伺服阀简化结构、降低精度发展起来的。

我们介绍的比例阀均指前者，它是当今比例阀的主流，与普通液压阀可以互换。

（3）与普通液压阀的主要区别：其阀芯的运动是采用比例电磁铁控制，使输出的压力或流量与输入的电流成正比。

所以可以用改变输入电信号的方法对压力、流量进行连续控制。

有的阀还兼有控制流量大小和方向的功能。

这种阀在加工制造方面的要求接近于普通阀，但其性能大大提高。

同时它的采用还能使液压系统简化，所用液压元件数量大为减少，且可用计算机控制，自动化程度明显提高。

（4）类型：比例阀也分为压力阀、流量阀和方向阀三大类。

2．比例压力阀及其应用原理分析：3．比例流量阀及其应用工作原理：用比例电磁铁代替节流阀或调速阀的手动调节部分，即成为比例节流阀或比例调速阀。

它能使比例电磁铁输出的推力转变为位移，实现用电信号控制阀的开口度，从而控制油液流量。

4．比例方向阀结构：用比例电磁铁代替普通二位四通电磁换向阀中的电磁铁，并在制造时严格控制阀芯和阀体上轴肩与凸肩的轴向尺寸，便成为比例方向阀。