1液壓控制閥概述
液壓控制閥的分類(lèi)方式有多種,一般按用途劃分,可分為三大類(lèi):方向控制閥,簡(jiǎn)稱(chēng)為方向閥,如單向閥、換向閥等;壓力控制閥,簡(jiǎn)稱(chēng)為壓力閥,如溢流閥、順序閥、減壓閥和壓力繼電器等;流量控制閥,簡(jiǎn)稱(chēng)為流量閥,如節(jié)流閥、調(diào)速閥等。這二類(lèi)控制閥還可根據(jù)需要組合成組合閥,如單向順序閥、單向減壓閥、卸荷閥和單向節(jié)流閥等。
控制閥安裝在液壓泵和執(zhí)行元件之間,在系統(tǒng)中不做功,只對(duì)執(zhí)行元件起控制作用。它們都是由閥體(閥座)、閥芯和閥的操縱機(jī)構(gòu)三大部分組成。閥的操縱機(jī)構(gòu)可以是手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等。雖然各類(lèi)閥的工作原理不完全相同,但它們不外乎是通過(guò)閥芯的移動(dòng)或控制油口的開(kāi)閉或限制、改變油液的流動(dòng)來(lái)工作的,而且只要液體流過(guò)閥孔都會(huì)產(chǎn)生壓力降低及溫度升高等現(xiàn)象。為此,液壓控制閥就滿(mǎn)足以下基本要求。
(1)動(dòng)作靈敏,工作平穩(wěn)可靠,沖擊、振動(dòng)和噪聲盡可能小。
(2)油液流經(jīng)閥時(shí)的阻力損失要小。
(3)密封性要求良好,泄漏量小。
(4)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單緊湊,體積小,通用件強(qiáng),壽命長(zhǎng)。
2方向控制閥
方向控制閥在液壓系統(tǒng)中主要是用來(lái)連通油路或切換油流的方向,從而控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或改變其運(yùn)動(dòng)方向。按其用途可分為單向閥和換向閥。
1.單向閥
1)普通單向閥
普通單向閥控制油液只能按一個(gè)方向流動(dòng)而反向截止,故簡(jiǎn)稱(chēng)單向閥,又稱(chēng)止回閥。它由閥體1、閥芯2、彈簧3等零件組成,如圖17—18所示。閥芯2有錐閥式和鋼球式兩種,如圖17—18(a)所示為錐閥式。鋼球式閥芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但密封性不如錐閥式。當(dāng)壓力油從進(jìn)油口P1輸入時(shí),會(huì)克服彈簧3的作用力,頂開(kāi)閥芯2,并經(jīng)閥芯2上四個(gè)徑向孔a及軸向孔b,從出油口P2輸出。當(dāng)液流反向流動(dòng)時(shí),在彈簧和壓力油的作用下,閥芯錐面緊壓在閥體1的閥座上,油液不能通過(guò)。如圖17—18(b)所示是板式連接單向閥,其進(jìn)、出油門(mén)開(kāi)在底平面上,用螺釘將閥體固定在連接板上,其工作原理和管式單向閥相同。如圖17—18(c)所示為單向閥的圖形符號(hào)。
普通單向閥的彈簧主要用來(lái)克服閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力和慣性力。為了使單向閥工作靈敏可靠,彈簧力量應(yīng)較小,以免液流產(chǎn)生過(guò)大的壓力降。一般單向閥的開(kāi)啟壓力在0.035~0.05MPa,額定流量通過(guò)時(shí)的壓力損失不超過(guò)0.1MPa。當(dāng)利用單向閥作背壓閥時(shí),應(yīng)換成較硬的彈簧,使回油保持一定的背壓。作背壓閥用時(shí),開(kāi)啟壓力一般在0.2~0.6MPa之間。
對(duì)單向閥的主要性能要求是:當(dāng)油液從單向閥正向通過(guò)時(shí)阻力要小(壓力降小);而反向截止時(shí)無(wú)泄漏,閥芯動(dòng)作靈敏,工作時(shí)無(wú)撞擊和噪聲。
普通單向閥常與某些閥組合成一體,稱(chēng)為組合閥或稱(chēng)復(fù)合閥,如單向順序閥(平衡閥)、可調(diào)單向節(jié)流閥、單向調(diào)速閥等。
2)液控單向陽(yáng)
液控單向閥的結(jié)構(gòu)如圖17—19(a)所示,它與普通單向閥相比,增加了一個(gè)控制油口X,當(dāng)控制油口X處無(wú)壓力油通入時(shí),液控單向閥起普通單向閥的作用,主油路上的壓力油經(jīng)Pl口輸人,P2口輸出,不能反向流動(dòng)。當(dāng)控制油口X通入壓力油時(shí),活塞1的左側(cè)受壓力油的作用,右側(cè)a腔與泄油口相通,于是活塞1向右移動(dòng),通過(guò)頂桿2將陰芯3打開(kāi),使進(jìn)、出油口接通,油液可以反向流動(dòng),不起單向閥的作用?刂朴涂赬處的油液與進(jìn)、出油口不通,通入控制油口X的油液的最小壓力不應(yīng)低于主油路壓力的30%。
2.換向閥
1)換向閥工作原理
換向閥的作用是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的改變,來(lái)變換油流的方向、接通或關(guān)閉油路,從而控制執(zhí)行元件的換向、啟動(dòng)或停止。當(dāng)閥芯和閥休處于如圖17—20所示的相對(duì)位置時(shí),液壓缸兩腔不通壓力油,處于停機(jī)狀態(tài)。若對(duì)閥芯施加一個(gè)從右往左的力使其左移,閥休上的油口P和A連通,B和T連通,壓力油經(jīng)P、A進(jìn)入液壓缸左腔,活塞右移;右腔油液經(jīng)D、T回油箱。反之,苦對(duì)閥芯施加一個(gè)從左往右的力使其右移,則P和B連通,A和T連通,活塞左移。
2)換向閥圖形符號(hào)
按閥芯在閥體內(nèi)的工作位置數(shù)和換向閥所控制的油口通路數(shù)分,換向閥有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等類(lèi)型,見(jiàn)表17—2.不同的位數(shù)和通數(shù)是由閥體上的沉割槽和閥芯上臺(tái)肩的不同組合而成的。
按閥芯控制的方式劃分,換向閥有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等類(lèi)型。
(1)位數(shù)用方格(一般為正方格,五通閥用長(zhǎng)方格)數(shù)表示,二格即二位,三格即三位。
(2)在一個(gè)方格內(nèi),箭頭、封閉符號(hào)“⊥”或”┬”與方格的交點(diǎn)數(shù)為油口通路數(shù),即“通”數(shù)。箭頭表示兩油口處于連通狀態(tài),但并不一定表示油流的實(shí)際流向;“⊥”或“┬”表示該油口不通流。
(3)控制機(jī)構(gòu)和復(fù)位彈簧的符號(hào)畫(huà)在主體的任意位置上(通常位于一邊或中間)。
(4)通常閥與系統(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表示(有時(shí)用字母O),閥與執(zhí)行元件連接的工作油口用字母A、B表示,有時(shí)在圖形符號(hào)上還表示泄漏油口,用字母L表示。
(5)三位閥的中格、二位閥畫(huà)有彈簧的一格為常態(tài)位。常態(tài)位應(yīng)畫(huà)出外部連接油口。
三位閥常態(tài)位各油口的連通方式稱(chēng)為中位機(jī)能。中位機(jī)能不同,閥在中位時(shí)對(duì)系統(tǒng)的控制性能也不相同。三位四通換向閥常見(jiàn)的中位機(jī)能類(lèi)型主要有“O”型、“H”型、“Y”
型、“P”型、“M”型。
3)幾種常見(jiàn)的換向閥
換向閥的換向原理均相同,按閥芯所受操縱外力的方式不同,主要有如下幾種。
(1)手動(dòng)換向閥。
手動(dòng)換向閥是用手動(dòng)杠桿操縱閥芯換位的方向控制閥。手動(dòng)換向閥有鋼球定位式和彈簧復(fù)位式兩種。彈簧復(fù)位式手動(dòng)換向閥適用于動(dòng)作頻繁、工作持續(xù)時(shí)間短的場(chǎng)合。手動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠,但需人力操縱,故只適用于間歇?jiǎng)幼髑乙笕肆刂频膱?chǎng)合。
圖17—21(a)所示為三位四通自動(dòng)復(fù)位手動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。該閥借助于手柄1操縱閥芯3對(duì)閥體2的相對(duì)位置,以改變閥的內(nèi)部通路,從而改變液流方向。從圖17—21(a)可看出,這種閥在閥體上有四條沉割槽,P口通液壓泵,A、B 口通液壓缸或液壓馬達(dá),T口通油箱。因此外部接口有四個(gè),所以叫四通閥。圖中所示位置,P、T、A和B口互不相通,當(dāng)手柄1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),拉動(dòng)閥芯3左移,P口與A口接通,B口與T口接通。當(dāng)手柄1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),推動(dòng)閥芯3右移,使P口與B口接通,A口與T口接通。當(dāng)加在于柄1上的力去掉時(shí),閥芯3在彈簧4的作用下,恢復(fù)其原來(lái)位置(中間位置),所以圖17—21(a)所示為自動(dòng)復(fù)位手動(dòng)閥,轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí),閥芯移動(dòng),松開(kāi)手柄時(shí),閥芯在右端的彈簧作用下自動(dòng)恢復(fù)到中間位置。圖17—21(c)所示為鋼球定位式,當(dāng)用手柄撥動(dòng)閥芯移動(dòng)時(shí),閥芯右邊的兩個(gè)定位鋼球在彈簧作用下,可定位在左、中、右任何一個(gè)位置上。圖17—21(b)、(d)所示為圖形符號(hào)。
(2)機(jī)動(dòng)換向閥。
機(jī)動(dòng)換向閥也稱(chēng)行程閥,它是用安裝在工作臺(tái)上的擋鐵或凸輪使閥芯移動(dòng),從而控制液流方向;機(jī)動(dòng)換向閥通常為二位閥,它有二通、三通、四通等幾種。
圖17—22(a)所示為二位三通機(jī)動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)原理圖。圖中所示位置,閥芯2在彈簧3作用下處于左端位置使P與A相通,油口被堵死。當(dāng)擋鐵壓迫滾輪1使閥芯2右移到右端位置時(shí),使油口P和B相通,這時(shí)油口A被堵死。圖17—22(b)所示為其圖形符號(hào)。
機(jī)動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠,換向位置精度高,改變檔塊或凸輪外形,閥芯會(huì)有不同的換位速度,以減小換向沖擊。
(3)電磁換向閥。
電磁換向閥是利用電磁鐵吸力操縱閥芯換位來(lái)控制液流方向的控制閥。它的電氣信號(hào)由液壓設(shè)備上的按鈕開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)或其他電器元件發(fā)出的電訊號(hào),來(lái)控制電磁鐵的通電與斷電,從而方便地實(shí)現(xiàn)各種操作及自動(dòng)順序動(dòng)作。圖17—23所示為三位四通電磁換向閥的結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)。閥的兩端各有一個(gè)電磁鐵和一個(gè)對(duì)中彈簧,閥芯在常態(tài)時(shí),即兩端電磁鐵均斷電處于中位,使油口P、A、B和T互不通。當(dāng)右端電磁鐵通電吸合時(shí),銜鐵通過(guò)推桿將閥芯推至左端,使油門(mén)P與B相通,A與T相通:當(dāng)左端電磁鐵通電吸合時(shí),銜鐵通過(guò)推桿將閥芯推至右端,使油口P與A相通,B與T相通。
(4)液動(dòng)換向閥:
電磁換向閥由電訊號(hào)操縱,不論操作位置遠(yuǎn)近,控制起來(lái)都很方便,但當(dāng)通過(guò)滑閥流量較大、閥芯行程較長(zhǎng)、換向速度要求可調(diào)時(shí),采用電磁換向閥就不適宜了,這時(shí)可采用液動(dòng)換向閥。
液動(dòng)換向閥依靠油壓作用于滑閥閥芯上,以實(shí)現(xiàn)油路的切換。圖17—24(a)、(b)所不皆為二位四通液動(dòng)換向閥的圖形符號(hào)。
液動(dòng)換向閥的工作流量通常都比較大。為了控制閥芯的移動(dòng)速度,減少換向時(shí)的沖擊和噪聲。對(duì)于有較高要求的液動(dòng)換向閥,它的兩端帶有單向節(jié)流裝置(稱(chēng)為阻尼調(diào)節(jié)器,見(jiàn)圖17—24(b)),調(diào)節(jié)節(jié)流開(kāi)口,即可調(diào)節(jié)閥的換向時(shí)間。
(5)電液換向閥。
電液換向閥是由電磁閥和液動(dòng)閥組合而成。其中,電磁閥起先導(dǎo)作用(稱(chēng)為先導(dǎo)閥),用以改變控制壓力油的流動(dòng)方向,實(shí)現(xiàn)液動(dòng)閥(主閥)的換向。所以,可以用較小規(guī)格的電磁閥來(lái)控制較大流量的主壓力油。
圖17—25所示為三位四通電液換向閥的圖形符號(hào)。其工作原理為:當(dāng)三位電磁閥的左側(cè)電磁鐵通電時(shí),它的左位即接入控制油路,控制壓力油推開(kāi)左邊的單向閥進(jìn)入液動(dòng)閥的左端油腔,液動(dòng)閥右端油腔的油液經(jīng)右邊的節(jié)流閥及電磁閥流回油箱,這時(shí),液動(dòng)閥的閥芯右移,它的左位接入主油路系統(tǒng)。當(dāng)三位電磁閥的右側(cè)電磁鐵通電(左側(cè)電磁鐵斷電)時(shí),情況則相反,液動(dòng)閥的右位便接入主油路系統(tǒng)。當(dāng)電磁閥兩側(cè)電磁鐵皆不通電時(shí),液動(dòng)閥兩端油腔均通過(guò)電磁閥中位與油箱相連,在平衡彈簧的作用下,液動(dòng)閥的中位亦接入系統(tǒng)(如圖17—25所示狀態(tài))。
3壓力控制閥
在液壓系統(tǒng)中,壓力控制閥主要用來(lái)控制系
統(tǒng)或回路的壓力,或利用壓力作為信號(hào)來(lái)控制其他元件的動(dòng)作。這類(lèi)閥工作原理的共同特點(diǎn)是利用作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡來(lái)進(jìn)行工作。根據(jù)在系統(tǒng)中的功用不同,可分為溢流閥、順序閥、減壓閥和壓力繼電器等。
1.溢流閥
溢流閥的主要功用是控制和調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力,以保證系統(tǒng)在一定的壓力或安全壓力下工作,常用于溢流穩(wěn)壓,防止過(guò)載,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓等場(chǎng)合。按結(jié)構(gòu)原理分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種,其符號(hào)如圖17—26所示。
1)直動(dòng)式溢流閥
直動(dòng)式溢流閥的閥芯有錐閥、球閥、和滑閥
等型式。圖17—27所示為錐閥型直動(dòng)式溢流閥。當(dāng)進(jìn)油口P從系統(tǒng)接入的油液壓力不高時(shí),錐閥芯被彈簧緊壓在閥座上,閥口關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)油口壓力升高到能克服彈簧阻力時(shí),便推開(kāi)錐閥芯使閥門(mén)打開(kāi),油液就由進(jìn)油口P流入,再?gòu)幕赜涂赥流回油箱(溢流),進(jìn)油壓力也就不會(huì)繼續(xù)升高。當(dāng)通過(guò)溢流閥的流量變化時(shí),閥口開(kāi)度即彈簧壓縮量也隨之改變。但在彈簧壓縮量變化很小的情況下,閥芯在液壓力和彈簧力作用下保持平衡,渦流閥進(jìn)口處的壓力基本保持為定值。擰動(dòng)調(diào)壓螺釘改變彈簧預(yù)壓縮量,便可調(diào)整溢流閥的隘流壓力。
這種閥因進(jìn)口壓力油直接作用于閥芯,也稱(chēng)直動(dòng)式溢流閥。直動(dòng)式溢流閥一般只能用于低壓或小流量控制場(chǎng)合。因控制較高壓力或較大流量時(shí),需要裝剛度較大的硬彈簧,不但手動(dòng)調(diào)節(jié)困難,而且閥口開(kāi)度(彈簧壓縮量)略有變化便引起較大的壓力波動(dòng),不能穩(wěn)定。系統(tǒng)壓力較高時(shí)就需要采用先導(dǎo)式溢流閥。
2)先導(dǎo)式溢流陽(yáng)
先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成,如圖17—28所示。先導(dǎo)閥是一個(gè)小規(guī)格的直動(dòng)式隘流閥,其作用是用來(lái)控制和調(diào)竹溢流壓力。主閥閥芯是一個(gè)具有錐部、中間開(kāi)有阻尼小孔R(shí)的圓柱體,其功能在于溢流。
油液從進(jìn)油口P進(jìn)入,當(dāng)進(jìn)油壓力不高時(shí),液壓力不能克服先導(dǎo)閥的彈簧阻力,先導(dǎo)閥口關(guān)閉,閥內(nèi)無(wú)油液流動(dòng)。這時(shí),主閥芯因前后腔油壓相同,故被主閥彈簧緊壓在閥座上,主閥門(mén)亦關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)油口壓力升高到先導(dǎo)閥彈簧的預(yù)調(diào)壓力時(shí),先導(dǎo)閥口打開(kāi),主閥彈簧腔的油液流過(guò)先導(dǎo)閥口并經(jīng)閥體上的通道和回油口T流回油箱。這時(shí),油液流過(guò)阻尼小孔,產(chǎn)生壓力損失,使主閥芯兩端形成了壓力差。主閥芯在此壓差作用下克服彈簧阻力向上移動(dòng),使進(jìn)、回油口連通,達(dá)到溢流穩(wěn)壓的目的。擰動(dòng)先導(dǎo)閥的調(diào)壓螺釘,便能調(diào)整溢流壓力。更換不同剛度的彈簧,便能得到不同的調(diào)壓范圍。
在先導(dǎo)式溢流閥中,先導(dǎo)閥因?yàn)橹挥脕?lái)泄油,其閥口直徑較小,即使在較高壓力的情況下,作用在錐閥上的液壓推力也不很大,因此調(diào)壓彈簧的剛度不必很大,壓力調(diào)整也就比較輕便。主閥芯因兩端均受到油壓作用,主閥彈簧只需很小的剛度,當(dāng)溢流量變化引起彈簧壓縮量變化時(shí),進(jìn)油口的壓力變化不大,故先導(dǎo)式溢流閥的穩(wěn)壓性能優(yōu)于直動(dòng)式溢流閥。但先導(dǎo)式溢流閥是二級(jí)閥,其靈敏度和響應(yīng)速度低于直動(dòng)式溢流閥。
2.順序閥
順序閥是以壓力為信號(hào)自動(dòng)控制油路通斷的壓力控制閥,常用于控制系統(tǒng),產(chǎn)多個(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作的先后順序;按結(jié)構(gòu)不同,順序閥也可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。先導(dǎo)式順序閥用于壓力較高的場(chǎng)合。
1)直動(dòng)式順序閥
圖17—29(a)所示為直動(dòng)式順序閥的結(jié)構(gòu)圖。它由螺堵1、下閥蓋2、控制活塞3、閥體4、閥芯5、彈簧6、上閥蓋7等零件組成。當(dāng)其進(jìn)油口的油壓低于彈簧6的調(diào)定壓力時(shí),控制活塞3下端油液向上的推力小,閥芯5處于最下端位置,閥口關(guān)閉,油液不能通過(guò)順序閥流出。當(dāng)進(jìn)油口油壓達(dá)到彈簧調(diào)定壓力時(shí),閥芯5抬起,閥口開(kāi)啟,壓力油即可從順序閥的出口流出,使閥后的油路工作。這種順序閥利用其進(jìn)油口壓力控制,稱(chēng)為普通順序閥(也稱(chēng)為內(nèi)控式順序閥),其圖形符號(hào)如圖17—29(b)所示。由于閥的出油口接壓力加路,因此其上端彈簧處的泄油口必須另接一油管通油箱,這種連接方式稱(chēng)為外泄。
苦將下端蓋2相對(duì)于閥體轉(zhuǎn)過(guò)90°或180°,將螺堵l拆下,在該處接控制油管并通入控制油,則閥的啟閉便由外供控制油控制。這時(shí)即成為液控順序閥,其圖形符號(hào)如圖17—29(c)所示。若再將上端蓋7轉(zhuǎn)過(guò)180°,使泄油口處的小孔a與閥體上的小孔b連通,將泄油口用螺堵l封住,并使順序閥的出油口與油箱連通,則順序閥就成為卸荷閥。其泄漏油可由閥的出油口流回油箱,這種連接方式稱(chēng)為內(nèi)泄。卸荷閥的圖形符號(hào)如圖17—29(d)所示。
直動(dòng)式順序閥設(shè)置控制活塞的目的是縮小閥芯受油壓作用的面積,以便采用較軟的彈簧來(lái)提高閥的壓力-流量特性。順序閥常與單向閥組合成單向順序閥使用。
2)先導(dǎo)式順序閥
先導(dǎo)式順序閥的結(jié)構(gòu)原理與先導(dǎo)式溢流閥類(lèi)似,其工作原理也基本相同。
順序閥與溢流閥的不同之處是:順序閥的出油口通向系統(tǒng)的工作油路,而溢流閥出口接油箱;由于順序閥進(jìn)、出油口均為壓力油,所以它的泄油口L必須單獨(dú)外接油箱,否則將無(wú)法工作,而溢流閥的泄油可在內(nèi)部連通回油口直接流回油箱。
3)順序閥的使用注意事項(xiàng)
順序閥是液壓系統(tǒng)中自動(dòng)控制元件,其彈簧壓力的調(diào)定應(yīng)高于前一執(zhí)行元件所需壓力,但應(yīng)低于溢流閥的調(diào)定壓力。除作卸荷閥外,順序閥的出油口必須接系統(tǒng),推動(dòng)負(fù)載進(jìn)行上作,而泄油口一定要單獨(dú)接回油箱,不能與出油口相通。
3.減壓閥
1)減壓閥作用和類(lèi)型
減壓閥是利用液流流經(jīng)縫隙產(chǎn)生壓力降的原理,使得出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥,減壓閥縫隙越小,壓力損失越大,減壓作用就越強(qiáng)。減壓閥常用于要求某一支路壓力低于主油路壓力的場(chǎng)合,如控制、夾緊、潤(rùn)滑回路。
按其控制壓力可分為:定值減壓閥(出口壓力為定值)、定比減樂(lè)閥(進(jìn)門(mén)和出口壓力之比為定值)和定差減壓閥(進(jìn)口和出口壓力之差為定值)。其中定值減壓閥的應(yīng)用最為廣泛,簡(jiǎn)稱(chēng)減壓閥,按其結(jié)構(gòu)又有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分,先導(dǎo)式減壓閥性能較好,最為常用。
這里僅介紹先導(dǎo)式定位減壓閥。
對(duì)定位減壓閥的性能要求是:出口壓力保持恒定,且不受進(jìn)口壓力和流量變化的影響。
2)減壓閥工作原理
圖17—30(a)所示為先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理及符號(hào)。壓力為P1的壓力油從閥的進(jìn)油口A流入,經(jīng)過(guò)縫隙B減壓以后,壓力降低為P2,再?gòu)某鲇涂贐流出。當(dāng)出口壓力P2大于調(diào)整壓力時(shí),錐閥就被頂開(kāi),主滑閥右端油胺中的部分壓力便經(jīng)錐閥開(kāi)口及泄油孔Y流入油箱。由于主滑閥法芯內(nèi)部阻尼小孔R(shí)的作用,滑閥右端油腔中的油壓降低,閥芯失去平衡而向右移動(dòng),因而縫隙δ減小,減壓作用增強(qiáng),使出口壓力P2降低至調(diào)控的數(shù)值。該數(shù)值還可以通過(guò)上部凋壓螺釘來(lái)調(diào)節(jié)。為使減壓回路可靠地工作,減壓閥的最高調(diào)定壓力應(yīng)比系統(tǒng)調(diào)定壓力低一定的數(shù)值。
3)減壓閥與溢流閥的主要區(qū)別
(1)減壓閥利用出口油壓與彈簧力平衡;而溢流閥則利用進(jìn)口油壓與彈簧力平衡。
(2)減壓閥的進(jìn)、出油口均有壓力,所以彈簧腔的泄油需要從外部單獨(dú)接回油箱(稱(chēng)外部回油);而溢流閥的泄油可沿內(nèi)部通道經(jīng)回油口流回油箱(稱(chēng)內(nèi)部回油)。
(3)非工作狀態(tài)時(shí),減壓閥的閥門(mén)常開(kāi)(為最大開(kāi)口);而溢流閥則是常閉的。
4.壓力繼電器
壓力繼電器是將系統(tǒng)或回路中的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。它可利用液壓力來(lái)啟閉電氣觸點(diǎn)發(fā)生電傳號(hào),從而控制電氣元件(如電機(jī)、電磁鐵和繼電器等)的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟停、液壓泵卸荷、多個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作和系統(tǒng)的安全保護(hù)等。任何壓力繼電器都由壓力—位移轉(zhuǎn)換裝置和微動(dòng)開(kāi)關(guān)兩部分組成。按壓力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)分,有柱塞式、彈簧管式、膜片式和波紋管式四類(lèi),其中以柱塞式最常用。
圖17—31所示為單柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)原理。壓力油從油口P通入,作用在柱塞l的底部,如其壓力已達(dá)到調(diào)定值時(shí),便克服上方的彈簧阻力和柱塞摩擦力的作用,推動(dòng)柱塞上升,通過(guò)頂桿3觸動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)5發(fā)出電信號(hào)。限位擋塊2可在壓力超載時(shí)保護(hù)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。
壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)的最低壓力和最高壓力間的范圍稱(chēng)為調(diào)壓范圍。擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿4即可調(diào)整其工作壓力。壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)時(shí)的壓力,稱(chēng)為開(kāi)啟壓力;切斷電信號(hào)時(shí)的壓力,稱(chēng)為閉合壓力。由于開(kāi)啟時(shí)摩擦力的方向與油壓力的方向相反,閉合時(shí)則相同,故開(kāi)啟壓力大于閉合壓力,兩者之差稱(chēng)為壓力繼電器通斷調(diào)節(jié)區(qū)間,它應(yīng)有一定的范圍,否則,系統(tǒng)壓力脈動(dòng)時(shí),壓力繼電器發(fā)出的電信號(hào)會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)。
4流量控制閥
流量控制閥在液壓系統(tǒng)中,主要用來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)閥門(mén)的流量,以滿(mǎn)足對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的要求。流量控制閥均以節(jié)流單元為基礎(chǔ),利用改變閥口通流截面的大小或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻(液阻即為小孔縫隙對(duì)液體流動(dòng)產(chǎn)生的阻力),以達(dá)到調(diào)節(jié)通過(guò)閥門(mén)的流量的目的。常用的流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥,及其與單向閥、行程閥組成的各種組合閥。
1.節(jié)流閥
圖17—32所示為普通節(jié)流閥。它的節(jié)流油口為軸向二角槽式(節(jié)流口除軸向三角槽式之外,還有偏心式、針閥式、周向縫隙式、軸向縫隙式等),壓力油從進(jìn)油口P1流入,經(jīng)閥芯左端的軸向三角槽后由出油口P2流出。閥芯1在彈簧力的作用下始終緊貼在推桿2的端部。旋轉(zhuǎn)手輪3,可使推桿沿軸向移動(dòng),改變節(jié)流口的通流截面積,從而調(diào)節(jié)通過(guò)閥的流量。
這種節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,體積小,使用方便,但負(fù)載和溫度的變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響較大,故只適用于負(fù)載和濕度變化不大或速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。
2.調(diào)速閥
調(diào)速閥與節(jié)流閥的不同之處是帶有壓力補(bǔ)償裝置,即由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥。由于定差減壓閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用,可使節(jié)流閥前后壓差保持恒定,從而在開(kāi)口一定時(shí)使閥的流量基本不變,因此,調(diào)速閥具有調(diào)速和穩(wěn)速的功能,常用于執(zhí)行元件負(fù)載變化較大、運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性要求較高的液壓系統(tǒng)。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,壓力損失較大。
圖17—33(a)、(b)、(c)所示分別為調(diào)速閥的工作原理、圖形符號(hào)和簡(jiǎn)化符號(hào)。圖中定差減壓閥1與節(jié)流閥2串聯(lián)。若減壓閥進(jìn)口壓力為P1,出口壓力為P2,節(jié)流閥出口壓力為P3,則減壓閥a、b腔油壓為P2,c腔油壓為P3。著減壓閥a、b、c腔有效丁作面積分別為A1、A2、A,則A=A1+A2。節(jié)流閥出口壓力P3由液壓缸的負(fù)載決定。
當(dāng)減壓閥閥芯在其彈簧力Fs、油液壓力P2和P3的作用下處于某一平衡位置時(shí),則有P2Al+P2A2=P3A+Fs即P2—P3=Fs/A。由于彈簧剛度較低,且工作過(guò)程中減壓閥閥芯位移很小,可以認(rèn)為Fs基本不變,故節(jié)流閥兩端的壓差?P=P2—P3也基本保持不變。因此,當(dāng)節(jié)流閥通流面積,At不變時(shí),由流量特性方程可知,通過(guò)它的流量q也基本不變。也就是說(shuō),無(wú)論負(fù)載如何變化,只要節(jié)流閥通流面積不變,液壓缸的速度亦會(huì)保持基本恒定。例如,當(dāng)負(fù)載增加使P3增大的瞬間,減壓閥右腔推力增大,其閥芯左移,閥口開(kāi)大,閥口液阻減小,使P2也增大,P2與P3的差值?P基本不變;反之亦然。因此,調(diào)速閥適用于負(fù)載變化較大,對(duì)速度平穩(wěn)性要求較高的系統(tǒng)。各類(lèi)組合機(jī)床,車(chē)、銑床等設(shè)備的液壓系統(tǒng)常用調(diào)速閥調(diào)速。
3.溫度補(bǔ)償調(diào)速閥
在一般情況下,上述調(diào)速閥能獲得較好的穩(wěn)速性能。似正當(dāng)通過(guò)的流量很小時(shí),因?yàn)楣?jié)流口的通流截面積也很小,油的強(qiáng)度變化對(duì)流量的影響就比較大。所以,當(dāng)油溫升高使油的強(qiáng)度變小時(shí),通過(guò)調(diào)速閥的流量仍會(huì)增大。
為了減小溫度對(duì)流量的影響,可以采取一種補(bǔ)償措施,做成溫度補(bǔ)償調(diào)速閥。溫度補(bǔ)償調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)原理跟普通調(diào)速閥大體上是相同的,主要不同之處在于溫度補(bǔ)償調(diào)速閥中的節(jié)流閥芯上方安裝了一個(gè)溫度補(bǔ)償桿,如圖17—34所示。這種溫度補(bǔ)償桿是用溫度膨脹系數(shù)較大的聚氯乙烯塑料做成的,它能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)流量的溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)溫度升高時(shí),由于油的黏度減小,流量本應(yīng)增加,但由于塑料桿受熱膨脹而伸長(zhǎng),推動(dòng)節(jié)流閥閥芯移動(dòng),關(guān)小了節(jié)流開(kāi)口,這就在一定程度上抑制了由于溫度升高后他的黏度變小而引起的流量增加。