方向閥和方向控制回路.ppt

單向閥和液控單向閥,第六章 方向閥和方向控制回路,換向閥,方向控制回路, 6-1 單向閥和液控單向閥,一、單向閥,二、液控單向閥,三、雙向液壓鎖,單向閥只允許油液某一方向流動(dòng)，而反向截止。這種閥也稱(chēng)為止回閥。對(duì)單向閥的主要性能要求是：油液通過(guò)時(shí)壓力損失要??；反向截止密封性要好。其結(jié)構(gòu)如圖。壓力油從P1進(jìn)入，克服彈簧力推動(dòng)閥芯，使油路接通，壓力油從P2流出；當(dāng)壓力油從反向進(jìn)入時(shí)，油液壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，油液不能通 過(guò)。單向閥都采用圖 示的座閥式結(jié)構(gòu)，這 有利于保證良好的反 向密封性能。,一、單向閥,二、液控單向閥,如圖所示，液控單向閥下部有一控制油口K，當(dāng)控制口不通壓力油時(shí)，此閥的作用與單向閥相同；但當(dāng)控制口通以壓力油時(shí)，閥就保持開(kāi)啟狀態(tài)，液流雙向都能自由通過(guò)。圖上半部與一般單向閥相同，下半部有一控活塞1，控制油口K通以一定壓力的壓力油時(shí)，推動(dòng)活塞1并通過(guò)推桿2使錐閥芯3抬起，閥就保持開(kāi)啟狀態(tài)。,圖中為帶卸荷閥芯的液壓?jiǎn)蜗蜷y閥芯結(jié)構(gòu)，活塞背面全部受到進(jìn)油壓力作用， 此時(shí)控制口K的壓力必須超過(guò) P1腔壓力才能使活塞1運(yùn)動(dòng)并頂 開(kāi)錐閥芯3。當(dāng)P2腔壓力較高時(shí) ， 頂開(kāi)錐閥3所需的控制壓力可能 很高。為了減少控制口K的開(kāi)啟 壓力，在錐閥3內(nèi)部增加了一個(gè) 卸荷閥芯6。在控制活塞頂起錐 閥3之前先頂起卸荷閥芯6,上腔 壓力有了這一結(jié)構(gòu),液控單向閥 便可控制較高的油壓而不需增加 控制活塞的直徑合和使用過(guò)高的 控制油壓。,具有漏油油口的結(jié)構(gòu),三、雙向液壓鎖,如圖所示，使兩個(gè)液控單向閥共用一個(gè)閥體1和一個(gè)控制活塞2，而頂桿3分別置于控制活塞兩端，這樣就成為雙向液壓鎖。當(dāng)P1腔通壓力油時(shí)，一方面油液通過(guò)左閥到P2腔，另一方面使右閥頂開(kāi)，保持P4與P3腔暢通。同樣當(dāng)P3腔通壓力油時(shí)一方面油液通過(guò)右閥到P4腔，另一方面使左閥頂開(kāi)，保持P2與P1腔通暢。 而當(dāng)P1和P2腔都不 通壓力油時(shí)，P2和 P4腔封閉，執(zhí)行元 件被雙向鎖住，故 稱(chēng)為雙向液壓鎖。,結(jié)束,換向閥的基本作用可歸結(jié)為：利用閥芯和閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使閥所控制的一些油口接通或斷開(kāi)。 對(duì)換向閥的主要能要求是：油路導(dǎo)通時(shí)，壓力損失要?。挥吐窋嚅_(kāi)時(shí)，泄漏量要小； 閥芯換位，操縱力要小以及換向平穩(wěn)等。 換向閥的用途什么廣泛，種類(lèi)也很多，可根據(jù)換向閥的結(jié)構(gòu)、操縱、位置和通路數(shù)等分類(lèi)。, 6-2 換向閥,一、滑閥式換向閥的換向原理和圖形符號(hào),二、滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu),三、滑閥機(jī)能,四、液壓卡緊現(xiàn)象,五、操縱方式,六、其他結(jié)構(gòu)形式的換向閥,七、多路換向閥,一、滑閥式換向閥的換向原理和圖形符號(hào),滑閥式換向閥是靠閥芯在閥體內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)，而使相應(yīng)的油路接通或斷開(kāi)的換向閥。其換向原理如下圖所示。當(dāng)閥芯處于左圖位置時(shí)，P與B,A與T相連，活塞向左運(yùn)動(dòng)；當(dāng)閥芯向右移動(dòng)處于右圖位置時(shí)，P與A, B與T相連，活塞 向右運(yùn)動(dòng)。所以 圖示換向閥可用 于使液壓執(zhí)行元 件換向。,下表列出了幾種常用換向閥的結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)。一個(gè)換向閥完整的圖形符號(hào)速應(yīng)表示出操縱、復(fù)位和定位方式等。,換向閥圖形符號(hào)含義如下： （1）用方框表示閥的工作位置，有幾個(gè)方框就表示幾“位”。 （2）方框內(nèi)的箭頭表示在這一位置上油路處于接通狀態(tài)，但并不一定表示油流的實(shí)際流向； （3）方框內(nèi)符號(hào)或表示此油路被閥芯封閉; （4）一個(gè)方框的上邊和下邊與外部連接的接口數(shù)表示幾“通”； （5）一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進(jìn)油口用字母P表示；閥與系統(tǒng)回油路連接的回油口用字母T(或O）表示；而閥與執(zhí)行元件連接的工作油口則用字母A、B等表示。有時(shí)在圖形符號(hào)上還標(biāo)出泄漏油口，用字母L表示。,二、滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu),下圖是三槽二臺(tái)肩換向閥的換向原理。當(dāng)換向閥芯處于左位時(shí)圖a，P與A通,B與T通；當(dāng)閥芯處于右位時(shí)圖b，P與B通，A與T通。這種閥的長(zhǎng)度較短，但回油壓力直接作用于閥芯兩端，對(duì)密封裝置有較高的要求。,圖為滑閥和閥芯的實(shí)際結(jié)構(gòu),三、滑閥機(jī)能,多位閥處于不同位置時(shí)，其各油口連通情況不同，這種不同的連通方式體現(xiàn)了換向閥的各種控制機(jī)能，稱(chēng)為滑閥機(jī)能。下圖是三位四通閥中位機(jī)能。,滑閥式換向中，由于閥芯和閥體孔的幾何形狀誤差和中心線不重和，進(jìn)入滑閥配合間隙中的壓力油將對(duì)閥芯 產(chǎn)生不平衡的徑向力，使閥芯緊貼在孔壁上，產(chǎn)生相當(dāng)大的摩擦力，使滑閥卡住，這稱(chēng)為液壓卡緊現(xiàn)象。下圖表示閥芯上所受徑向力的幾種情況。圖中P1為高壓側(cè)壓力，P2為低壓側(cè)壓力。,四、液壓卡緊現(xiàn)象,圖中（a）的閥芯帶有錐度，間隙小的一端在高壓側(cè)（稱(chēng)倒錐）。如果閥芯不帶錐度，那么在縫隙中沿x向的壓力分布為直線，如圖中P1與P2間的點(diǎn)畫(huà)線所示?，F(xiàn)在閥芯帶錐度，高壓側(cè)的縫隙小，因此壓力沿x向先急劇下降后變緩，壓力分布為凹形，如圖（a）中的曲線a和b所示。又因閥芯下部縫隙較大，其壓力分布曲線凹度較上部縫隙小。這樣閥芯就受到一個(gè)不平衡的徑向液壓力，如圖中陰影部分所示，方向使偏心加大。圖（b）所示間隙小的一端在低壓側(cè)（稱(chēng)順錐），這時(shí)閥芯如有偏心，也將產(chǎn)生徑向不平衡液壓力，但此力力圖減少偏心量，有自動(dòng)定心作用。圖（c）所示為閥芯和閥體中心線不平行情況。從圖中分析可看出，這種情況下的徑向不平衡液壓力最大。,開(kāi)環(huán)形槽的效果 開(kāi)有均壓槽的部位，四周都有相等或接近相等的壓力油，可顯著減少液壓卡緊力。閥芯傾斜時(shí)開(kāi)環(huán)槽的效果可從下圖看出：,1、手動(dòng)換向閥,4、液動(dòng)換向閥,5、電液動(dòng)換向閥,（1）二位二通電磁閥,（4）干式和濕式電磁鐵,五、操縱方式,3、電磁換向閥,2、機(jī)動(dòng)換向閥,（3）交流和直流電磁鐵,（2）三位四通電磁閥,. 手動(dòng)換向閥,下圖是彈簧自動(dòng)復(fù)位式三位四通手動(dòng)換向閥。推動(dòng)手柄向右，閥芯向左移動(dòng)至左位，此時(shí)P與A相通；推動(dòng)手柄向左，閥芯處于右位，液流換向。該閥適于動(dòng)作頻繁、 工作持續(xù)時(shí)間短 的場(chǎng)合，操作比 較完全，常應(yīng)用 于工程機(jī)械。,. 機(jī)動(dòng)換向閥,機(jī)動(dòng)換向閥又稱(chēng)行程換向閥。它依靠行程擋塊推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。機(jī)動(dòng)閥動(dòng)作可靠，改變擋塊斜面角度便可改變換向時(shí)閥芯的移動(dòng)速度，因而可以調(diào)節(jié)換向過(guò)程的快慢。右圖是二位三通機(jī)動(dòng)換向閥。在常態(tài)位，P與A相通；當(dāng)行程擋快5壓下機(jī)動(dòng)閥滾輪4時(shí)，P與B相通。它經(jīng)常應(yīng)用于機(jī)床液壓系統(tǒng)的 速度換接回路中。,. 電磁換向閥,二位二通換向閥,電磁閥借助于電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯動(dòng)作。其操縱方便，布置靈活，易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)作轉(zhuǎn)換的自動(dòng)化。但其吸力有限，不能用來(lái)直接操縱大規(guī)格的閥。,下圖是二位二通閥的圖形符號(hào)。如果常態(tài)時(shí)P與A斷開(kāi)，我們稱(chēng)這種閥具有常閉(O型)機(jī)能，見(jiàn)圖A。反之，常態(tài)時(shí) P與A 相通，我們稱(chēng) 這種閥具有常開(kāi)(H 型)機(jī)能，見(jiàn)圖B。,圖中是二位二通電磁閥結(jié)構(gòu)閥。常態(tài)時(shí)P與A不通。通電時(shí)，電磁鐵6通過(guò)推桿4克服彈簧2的預(yù)緊力，推動(dòng)閥芯1，使閥芯1換位， P與A接通。電磁鐵頂部的手動(dòng)推桿7是為檢查電磁鐵是否動(dòng)作以及在電氣發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操縱而設(shè)置的。,（2）三位四通電磁閥,三位四通電磁閥結(jié)構(gòu)如圖所示。閥兩端有兩根對(duì)中彈簧4和兩個(gè)定位套3使閥芯2在常態(tài)時(shí)處于中位。在右端電磁鐵通電吸合時(shí)，銜鐵9通過(guò)推桿6將芯推到左端； 反之左端電磁鐵 通電吸合時(shí)，閥 芯被推到右端。 在圖中滑閥為三 槽二臺(tái)肩式，閥 芯兩端是和回油 腔T連通的。,（3）交流和直流電磁鐵,根據(jù)電磁鐵所用電源不同可分為交流電磁鐵和直流電磁鐵兩種。 交流電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)是電源簡(jiǎn)單方便，啟動(dòng)力大。缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大，在閥芯被卡住時(shí)會(huì)使電磁鐵線圈燒毀。交流電磁鐵動(dòng)作快，換向沖擊大，換向頻率不能太高。 直流電磁鐵不論吸合與否，其電流基本不變，因此不會(huì)因閥被卡住而燒毀電磁鐵線圈，工作可靠性好，換向沖擊力也小。換向頻率較高。但需要有直流電源。,（4）干式和濕式電磁鐵,按照電磁鐵的銜鐵是否浸在油里，電磁鐵又分為干式和濕式兩種。 干式電磁鐵不允許油液進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部，因此推動(dòng)閥芯推桿處要有可靠的密封，密封處摩擦阻力較大，影響換向可靠性，也易產(chǎn)生泄漏。 濕式電磁鐵中具有非導(dǎo)磁材料制成的導(dǎo)套, 油液被封在導(dǎo)套內(nèi)。在線圈作用下，銜鐵在導(dǎo)套內(nèi)移動(dòng)。所以，電磁閥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間就不需要設(shè)置密封裝置，減少了閥芯運(yùn)動(dòng)阻力，提高了滑閥轉(zhuǎn)向可靠性，并且沒(méi)有外泄漏。另外,套內(nèi)的油液對(duì)銜鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用,有利于減少換向沖擊和噪聲。濕式電磁鐵的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。,濕式電磁鐵的結(jié)構(gòu),4. 液動(dòng)換向閥,液動(dòng)換向閥利用控制油路的壓力油來(lái)推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向，因此它適用于較大流量的閥。下圖是三位四通液動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)控制油口K1、K2不通壓力油時(shí)，閥芯在對(duì)中彈簧作用下處于中位。當(dāng)K1通壓力油、K2回油時(shí)，閥芯右移，P與A通、B與T通；當(dāng)K1通壓力油、K2回油時(shí)，閥芯左移(如圖中所示)。,可調(diào)式液動(dòng)換向閥,在液動(dòng)閥的控制回路上往往裝有可調(diào)的單向節(jié)流閥（稱(chēng)阻尼器），以便分別調(diào)節(jié)換向閥芯在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度，改善換向性能。阻尼器可和液動(dòng)閥連成一體，也可有獨(dú)立的閥體。帶有阻尼器的液動(dòng)換向閥稱(chēng)為可調(diào)式液動(dòng)換向閥。其符號(hào)見(jiàn)下圖。,5.電液動(dòng)換向閥,由于電磁閥吸力有限，電磁閥不能做成大規(guī)格。大規(guī)格時(shí)都做成電液動(dòng)換向閥。它由大規(guī)格帶阻尼器的液動(dòng)換向閥和小規(guī)格電磁換向閥組合而成。其中電磁閥時(shí)是 先導(dǎo)閥，液動(dòng) 閥是主閥。電 液換向閥結(jié)構(gòu) 見(jiàn)圖。,下左圖為電液換向閥的圖形符號(hào)，右圖為其簡(jiǎn)化圖形符號(hào)。當(dāng)先導(dǎo)電磁閥的電磁鐵1DT和2DT都斷電時(shí)，電磁處于中位，控制壓力油進(jìn)油口P關(guān)閉，主閥芯在對(duì)中彈簧作用下處于中位，主油路進(jìn)油口P也關(guān)閉。當(dāng)1DT通電，電磁閥處于左位，控制壓力油經(jīng)PA單向閥主閥芯左端油腔，而回油從主閥芯右端油腔節(jié)流閥BT油箱。于是主閥切換到左位,主 油路P與B通、A與 T通。當(dāng)2DT通電、 1DT斷電時(shí)，則有 P與A通、B與T通。,下圖所示也是一種電液換向閥，不過(guò)這種閥不是為了解決大規(guī)格問(wèn)題，而是為了減小控制功率而設(shè)計(jì)的，稱(chēng)為低功率電磁閥。圖中主閥兩端面與T相通，在對(duì)中彈簧作用下，主閥處于中位。當(dāng)左端電磁鐵吸合時(shí)，通過(guò)推桿2使先導(dǎo)閥芯5向右運(yùn)動(dòng)，主閥左端面A與P相通，主閥被推向右端，實(shí)現(xiàn)了換位。同 樣，當(dāng)右 端電磁鐵 吸合時(shí)， 主閥被推 至左端。,1、轉(zhuǎn)閥式換向閥,六、其他結(jié)構(gòu)形式的換向閥,在轉(zhuǎn)閥中，閥芯相對(duì)于閥體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)油路換向，一般采用手動(dòng)或機(jī)動(dòng)操縱。三位四通轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)原理如圖所示。進(jìn)油口P始終與閥芯1上的環(huán)形槽c和軸向槽b、d相通?；赜涂赥與閥芯1上的環(huán)形槽a和軸向槽e、 f相通。在圖示位 置（D-D剖面）用 手柄2使閥芯旋轉(zhuǎn) 90。時(shí)，P與B通， A與T通，油路換向。,圖示為座閥式二位三通電磁閥換向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。 在圖示狀態(tài)，壓力油P一方面作用在球閥1的左邊，另一方面作用在球閥的右邊，以保證球閥兩邊受力平衡。在常態(tài)時(shí)，球閥1壓在左閥座3上，此時(shí)P與A通，A 與T切斷。電磁 鐵通電時(shí)，銜接 推杠桿5，推動(dòng) 桿6，使球閥1壓 向右閥座上。于 是油路切換，P 與A切斷，A與T 接通。,2、座閥式換向閥（球閥式換向閥）,七、多路換向閥,目前實(shí)際上應(yīng)用的多路閥型式很多，可以分為以下幾種：,1. 按閥體的外形，分為整體式和分片式。 整體式的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、壓力損失也較小。缺點(diǎn)是不同機(jī)械的多路閥難于通用；加工時(shí)只要有一個(gè)閥孔不合格既全體報(bào)廢；整體式的閥體一般是鑄造的，工藝比單片復(fù)雜。 分片式的可以用很少幾種單元閥體組合多種不同的多路閥以適應(yīng)各種機(jī)械的需要，因此增大了它的使用范圍。這類(lèi)閥的缺點(diǎn)是加大了體積和重量，各片之間要有密封。,2.按各聯(lián)換向閥均處于中立位置時(shí)的回油方式有圖示兩種：圖a中的壓力油經(jīng)各聯(lián)換向閥中專(zhuān)門(mén)的通道回路，換向時(shí)閥桿將此油路截死。圖b中的壓力油是通過(guò)卸荷閥A卸荷的。,（1）并聯(lián) 從進(jìn)油口來(lái)的油可直接通到所有換向閥的進(jìn)油腔，而各換向閥的回油都可直接通到回油口。若采用這種連接方式，當(dāng)各換向閥同時(shí)操作時(shí)，壓力油總是首先進(jìn)入阻力 較小的油缸中 去，因而很難 實(shí)現(xiàn)外負(fù)荷不 相同的液壓執(zhí) 行件同時(shí)動(dòng)作。,3. 按換向閥油路連接方式可分為：,（2）串聯(lián),圖為串聯(lián)連接。即前一片換向閥的回油口與后一片的進(jìn)油口相同，如果后一聯(lián)不工作，通過(guò)其中立位置回油道通往總回油口。這類(lèi)結(jié)構(gòu)的多路閥可以使幾個(gè)工作機(jī)構(gòu)同時(shí)工作，回油泵的油壓等于所有正在工作的液 動(dòng)機(jī)的壓差之和。 串聯(lián)回路的多路 閥的壓力損失一 般總要大一些。,（3）串并聯(lián),圖為串并聯(lián)回路，每一換向閥的進(jìn)油腔與前一聯(lián)的中立位置回油道相連，而個(gè)聯(lián)的回油腔同時(shí)直接與總回油口連接，即各聯(lián)閥的進(jìn)油是串聯(lián)的，回油是并聯(lián)的。采用這種連接方式，當(dāng)有一聯(lián)換向時(shí)，其后各聯(lián)換向控 制的液動(dòng)機(jī)就不能動(dòng) 作，因而這種連接方 式也叫單動(dòng)順序油路。,結(jié)束, 6-3 方向控制回路,一、啟停回路,二、換向回路,三、鎖緊回路,一、啟?；芈?使執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)主要由以下幾種方法： 1、切斷油路,如圖,用一個(gè)二位二通電磁閥來(lái)切斷壓力油源,使得執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，切斷執(zhí)行元件的回油路也可達(dá)到使停止運(yùn)動(dòng)的 目的，但這會(huì)使執(zhí)行元件和有關(guān) 管路都受到高壓油的作用。此種 回路中，要求二位二通閥能通過(guò) 全部流量，故一般適用于小流量 系統(tǒng)。,2、油泵卸荷,油泵卸荷,油液沒(méi)有壓力,執(zhí)行元件當(dāng)然停止運(yùn)動(dòng).用卸荷使執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng),可避免壓力油經(jīng)溢流閥回油引起的能量損失.中位機(jī)能為型的三位四通閥在中位時(shí)可引起卸荷作用.,3、準(zhǔn)確停車(chē),在機(jī)床液壓系統(tǒng)中,有時(shí)要求執(zhí)行元件有準(zhǔn)確的停止位置,一般可采用死擋鐵限位的方法達(dá)到這一要求.,二、換向回路,1、電磁閥換向回路,用二位(或三位)四通(或五通)電磁閥換向最為方便.但電磁閥換向動(dòng)作快,換向有沖擊.另外,交流電磁閥一般不宜作頻繁的切換.采用電液閥轉(zhuǎn)向時(shí),雖然其中液動(dòng)閥的移動(dòng)速度可調(diào)節(jié),換向沖擊較小,但仍不能解決頻繁切換問(wèn)題.,圖為使用電磁閥的換向回路,2、機(jī)-液換向閥換向回路,采用機(jī)動(dòng)閥換向時(shí)可靠性好,但機(jī)動(dòng)閥必須配置在執(zhí)行元件的附近，不如電磁閥靈活。另外,其換向性能也不夠完善。圖為時(shí)間控制式機(jī)-液換向回路。它由執(zhí)行元件帶動(dòng)的工作臺(tái)上的撞塊撥動(dòng)機(jī)動(dòng)先導(dǎo)閥，機(jī) 動(dòng)閥使控