课件5 方向控制阀.docVIP

5 方向控制阀 5.1 阀口特性与阀芯的运动阻力 5.2 单向阀 5.3 换向阀 5.4 方向阀在换向与锁紧回路中的应用 5.5 液压阀的连接方式 液压控制阀（简称液压阀）是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，从而使之满足各类执行元件不同动作的要求。不论何种液压系统，都是由一些完成一定功能的基本液压回路组成，而液压回路主要是由各种液压控制阀按一定需要组合而成。对于实现相同目的的液压回路，由于选择的液压控制阀不同或组合方式不同，回路的性能也不完全相同。因此熟悉各种液压控制阀的性能、基本回路的特点，对于设计和分析液压系统极为重要。 液压控制阀按其作用可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类，相应地可由这些阀组成三种基本回路：方向控制回路、压力控制回路和调速回路。按控制方式的不同，液压阀又可分为普通液压控制阀、伺服控制阀、比例控制阀。根据安装形式不同，液压阀还可分为管式、板式和插装式等若干种。各种类型的液压阀的基本工作参数是额定压力和额定流量，不同的额定压力和额定流量使得每种液压阀具有多种规格。本章及以下两章将介绍液压控制阀及其应用。 本章仅涉及方向控制阀和方向控制回路。方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。如单向阀、换向阀及压力表开关等。 5.1 阀口特性与阀芯的运动阻力 5.1.1 阀口流量公式及流量系数 对于各种滑阀、锥阀、球阀、节流孔口，通过阀口的流量均可用下式表示： （5.1） 式中，为流量系数；为阀口通流面积；为阀口前、后压差；为液体密度。 (1)滑阀的流量系数 设滑阀[图5.1(a)]开口长度为X，阀芯与阀体(或阀套)内孔的径向间隙为，阀芯直径为d，则阀口通流面积为 （5.2） 式中，W为面积梯度，它表示阀口过流面积随阀芯位移的变化率。对于孔口为全周边的圆柱滑阀，。若为理想滑阀(即Δ＝0)，则有,对于孔口为部分周长时(如：孔口形状为圆形、方形、弓形、阶梯形、三角形、曲线形等)，为了避免阀芯受侧向作用力，都是沿圆周均布几个尺寸相同的阀口，此时只需将相应的过流面积A0的计算式代入式(5.1)，即可相应地算出通过阀口的流量。 式(5.1)中的流量系数 Cq与雷诺数Re有关。当Re＞260时，Cq为常数；若阀口为锐边，则Cq＝0.6～0.65；若阀口有不大的圆角或很小的倒角，则 Cq＝0.8～0.9。 (2)锥阀的流量系数 如图5.1(b)所示，具有半锥角α且倒角宽度为s的锥阀阀口，其阀座平均直径为dm=(d1+d2)/2，当阀口开度为x时，阀芯与阀座间过流间隙高度为h=xsinα。在平均直径dm处，阀口的过流面积为 (5.3) 一般，,则 (5.4) 锥阀阀口流量系数约为Cq＝0.77～0.82。 图5.1 滑阀与锥阀阀口 （a）滑阀；（b）锥阀 5.1.2 节流边与液压桥路 阀口与节流边 液压阀中，各种控制阀口都是可变节流口。为了讨论问题的方便，我们约定，以细箭头表示正作用节流边，所谓正作用节流边是指x增大时，阀口增大；以粗箭头表示反作用节流边，所谓反作用节流边是指x增大时，阀口关小。 如图5.2所示，阀中的可变节流口可以看成是由两条作相对运动的边线构成的，因此可变节流口可以看成是一对节流边。其中固定不动的节流边在阀体上，可以移动的节流边则在阀芯上。这一对节流边之间的距离就是阀的开度Δx。 阀体的节流边是在阀体孔中挖一个环形槽（或方孔、圆孔）后形成的[图5.3（b）]，阀芯的节流边也是在阀芯中间挖出一个环形槽后形成的[图5.3（a）]，阀芯环形槽与阀体环形槽相配合就可以形成一个可变节流口（即阀口）。若进油道与阀芯环形槽相通，那么出油道必须与阀体的环形槽相通，阀口正好将两个通道隔开[图5.3（C）]。 如果在阀芯上不开环形槽，而是直接利用阀芯的轴端面作为阀芯节流边[图5.4（a）]，则阀芯受到液压力的作用后不能平衡，会给控制带来困难。通过在阀芯上开设环形槽，形成图5.4（b）所示平衡活塞，则阀芯上所承受的液压力大部分可以得到平衡，施以较小的轴向力即可驱动阀芯。 图5.2 节流边 (a)正作用节流边；(b)反作用节流边；（c）滑阀节流边 图5.3 环形槽结构 图5.4 阀芯的平衡活塞 (a)无平衡活塞（受力不平衡）；(b)带有平衡活塞 （2） 液压半桥与三通阀 利用阀口（节流边）的有效组合，可以构成类似于电桥的液压桥路。液压桥路也有半桥和全桥之分。液压全桥有A、B两个控制油口，用于控制具有两个工作腔的双作用液压缸或双向液压马达；液压半桥只有一个控制