液压与气动学习指导与巩固练习
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2.3 液压控制阀

学习目标

1.了解液压控制阀的种类,熟悉液压控制阀的特点、功用。

2.掌握各种液压控制阀的图形符号的含义及画法。

3.理解三位换向阀滑阀中位机能特点。

内容摘要

液压控制阀是液压系统的控制元件,其作用是控制和调节液压系统液流方向、压力和流量。根据用途和工作特点不同,液压控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

一、方向控制阀

方向控制阀(简称方向阀)控制液压系统液流方向或油路的通断。它可分为单向阀和换向阀。

1.单向阀

(1)普通单向阀

①功用:使油液只能向一个方向流动而不能反向流动。

②结构特点:如图2-3-1所示,由阀体、阀芯、弹簧等零件组成。弹簧一般做得很软,其开启压力一般为0.035~0.05MPa,若更换硬弹簧,使其开启压力达到0.2~0.6MPa,可做背压阀使用。单向阀的阀芯分为钢球式和锥式两种,钢球式阀芯结构简单,价格低,但密封性较差,一般用于低压、小流量的液压系统中。锥式阀芯阻力小,密封性好,使用寿命长,所以应用较广,多用于高压、大流量的液压系统中。单向阀的连接方式有管式和板式两种。

图2-3-1 单向阀

③工作原理:当压力油从P1端流入时,顶开阀芯,经P2端流出;当油液反向流动时,在压力油和弹簧作用下,阀芯压紧在阀体上,截断通道,使油液不能通过。

④图形符号:

(2)液控单向阀

①功用:允许油液单向流动,反向时阀被关闭或按预定液压控制信号开启。

②结构特点:如图2-3-2所示,它由单向阀和液控装置两部分组成。控制油口不通压力油时和普通单向阀作用相同,当控制油口通入压力油时,油液可正反两个方向流通。

图2-3-2 液控单向阀

③工作原理:在普通单向阀基础上,增加液控机构和控制油口K。控制油口K不通压力油时,油液只能从P1端流入,经P2端流出,不能反向流动。控制油口K通压力油时,在K口压力油的作用下,阀芯移动,阀口打开,油液可在两个方向自由流通。

④图形符号:(符号中弹簧可省略)

2.换向阀

①功用:通过改变阀芯和阀体孔间的相对位置,控制油液的流动方向或油路通断,从而实现控制液压系统工作状态。

②分类:按工作位置数和油口通路数可分为二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等。按控制方式分为手动、机动、电磁、液动、电液动等。按阀芯运动方式分为滑阀(常用)、转阀等。按安装方式可分为管式、板式等。

③工作原理:

图2-3-3(a)中,电磁铁线圈处于断电状态,换向阀阀芯在弹簧作用下处于左位,通油口P、B和A、O分别相通,液压泵输出的压力油经通油口P、B进入油缸左腔,推动活塞向右运动;油缸右腔内的油液经通油口A、O流回油箱。

图2-3-3 换向阀的工作原理

图2-3-3(b)中,电磁铁线圈处于通电状态,衔铁被电磁铁吸合,使换向阀阀芯右移,处于右位,通油口P、A和B、O分别相通,液压泵输出的压力油经通油口P、A进入油缸右腔,推动活塞向左移动;油缸左腔内的油液经通油口B、O流回油箱。通过阀芯处于左位和右位,以及油液的流动方向,进一步实现液压缸的前进和退回动作。

④结构特点及图形符号(表2-3-1)。

表2-3-1 结构特点及图形符号

⑤完整符号:工作位置数、油口数、连通关系、操纵方式、复位方式和定位方式(表2-3-2)。

换向阀的方格表示换向阀的工作位置数,二格即二位,三格即三位。方格内的箭头表示两油口相通,但不表示液流方向。“┬”和“┴”表示通道被封闭。箭头、封闭符号与任一方格的交点数表示换向阀的油口通路数。

三位阀的中位和二位阀靠弹簧的一格为常态位。一般按换向阀图形符号的常态位绘制。

⑥中位滑阀机能:指三位阀在中位时的油口连接关系。

表2-3-2 符号及性能

二、压力控制阀

压力控制阀是控制油液压力高低或利用压力变化实现某种动作的控制阀。其共同特点:利用阀芯上的液压作用力和弹簧力相平衡的原理进行工作。按用途不同分为溢流阀、顺序阀、减压阀、压力继电器等。

1.溢流阀

根据结构和工作原理不同,溢流阀可分为直动型溢流阀和先导型溢流阀两类。直动型溢流阀用于低压系统,先导型溢流阀用于中、高压系统。

(1)直动型溢流阀的结构和工作原理

直动型溢流阀的结构如图2-3-4所示,其工作原理如图2-3-5所示。由图可知,当作用于阀芯底面的液压作用力pA<F时,阀芯3在弹簧力作用下往下移动并关闭回油口,没有油液流回油箱。当系统液压作用力pA>F时,弹簧被压缩,阀芯上移,打开回油口,部分油液流回油箱,限制压力继续升高,使液压泵出口处压力保持恒定值(p=F/A)。调节弹簧力F的大小,即可调节液压系统压力的大小。

图2-3-4 直动型溢流阀结构

图2-3-5 直动型溢流阀的工作原理

直动型溢流阀结构简单,制造容易,成本低,但油液压力直接和弹簧平衡,所以压力稳定性较差;此外,系统压力较高时,要求弹簧刚度大,使阀的开启性能变坏。所以直动型溢流阀只用于低压液压系统中。直动型溢流阀压力油直接作用于阀芯,阀所控制的压力随溢流量的变化而有较大的变化,适用于低压系统。

(2)先导型溢流阀的结构和工作原理

先导型溢流阀的结构如图2-3-6所示,由先导阀Ⅰ和主阀Ⅱ两部分组成。先导阀实际上是一个小流量的直动型溢流阀,阀芯是锥阀,用来控制压力;主阀阀芯是滑阀,用来控制溢流流量。其工作原理如图2-3-7所示,压力油p经进油口P、通道a进入主阀芯5底部油腔A,并经节流小孔b进入上部油腔,再经通道C进入先导阀右侧油腔B,给锥阀3以向左的作用力,调压弹簧2给锥阀以向右的弹簧力。在稳定状态下,当油液压力p较小时,作用于锥阀上的液压作用力小于弹簧力,先导阀关闭。此时,节流小孔b内油液不流动,油腔A、B的压力相同,在主阀弹簧4的作用下,主阀芯处于最下端位置,回油口O关闭,没有溢油。

当油液压力p增大,作用于锥阀上的液压力可以克服弹簧2的弹簧力,先导阀开启,油液经通道e、回油口O流回油箱。压力油流经节流小孔b时产生压降,使B腔油液压力p1小于油腔A中油液压力p,当此压力差(p-p1)产生的向上作用力超过主阀弹簧4的弹簧力并克服主阀阀芯自重和摩擦力时,主阀芯向上移动,接通进油口P和回油口O,溢流阀溢油,使油液压力p不超过设定压力。此时,系统的压力值由先导阀调定。

图2-3-6 先导型溢流阀的结构

图2-3-7 先导型溢流阀的工作原理

先导型溢流阀设有远程控制口K,可以实现远程调压(与远程调压接通)或卸荷(与油箱接通),不用时封闭。先导型溢流阀压力稳定、波动小,主要用于中、高压液压系统中。先导型溢流阀由先导阀和主阀两部分组成,先导阀为锥阀,用于调节压力,主阀为滑阀,用于调节溢流流量。具有压力稳定、灵敏性高、波动小等优点,设有远程控制口,可以实现远程调压和卸荷作用。它比直动型溢流阀稳压性好,广泛用于中压系统。

溢流阀通常接在液压泵出口处的油路上。

(3)作用

①溢流稳压。保持液压系统的压力恒定,常用于定量泵供油的液压系统。

②限压保护。防止液压系统过载,常用于变量泵供油的液压系统。

③卸荷阀。常用于先导型溢流阀调压的定量泵供油系统。先导型溢流阀远程控制口通过二位二通电磁换向阀与油箱连接。远程控制口被堵塞,溢流阀起溢流稳压;远程控制口通油箱,溢流阀起卸荷作用。

④背压阀。溢流阀接在液压系统的回油路上。利用背压可以提高执行元件的运动平稳性。

(4)图形符号(表2-3-3)

表2-3-3 图形符号及含义

2.顺序阀

顺序阀是控制液压系统各执行元件先后顺序动作的压力控制阀,实质上是一个由压力油液控制其开启的二通阀。顺序阀通过进油口压力与弹簧力相平衡,来控制阀芯的移动。

(1)类型和特点

顺序阀按其结构原理可分为直动型和先导型两种,前者用于低压系统,后者用于中、高压系统。

根据控制压力不同,顺序阀可以分为内控式和外控式两种。前者用阀进油口的压力控制阀的启闭,后者用外来的控制压力控制阀的启闭(亦称液控顺序阀)。

(2)结构和工作原理

①直动型顺序阀的结构和工作原理。

直动型顺序阀的结构如图2-3-8所示,其结构和工作原理都和直动型溢流阀相似。压力油液自进油口P1进入阀体,经阀芯中间小孔流入阀芯底部油腔,对阀芯产生一个向上的液压作用力。当油液的压力较低时,液压作用力小于阀芯上部的弹簧力,在弹簧力作用下,阀芯处于下端位置,P1和P2两油口被隔开。当液压作用力达到调定的弹簧力时,阀芯上移,使进油口P1和出油口P2相通,压力油液自P2口流出,可控制另一执行元件动作。

②液控顺序阀的结构和工作原理。

液控顺序阀的结构如图2-3-9所示,它与直动型顺序阀的主要差异在于阀芯下部有一个控制油口K。由控制油口K进入阀芯下端油腔的控制压力油产生的作用力达到阀芯上端调定的弹簧力时,阀芯上移,使进油口P1与出油口P2相通,压力油液自P2口流出,控制另一执行元件动作。

如将出油口P2与油箱接通,液控顺序阀可用做卸荷阀。

图2-3-8 直动型顺序阀

图2-3-9 液控顺序阀的结构

(3)作用

①实现顺序动作。常用于多缸工作的控制回路。

②做卸荷阀。常用于液控顺序阀。利用外来油液的液压作用力和弹簧力相平衡,来控制阀芯的移动。如将其出油口接油箱,该阀可做卸荷阀用。

③做平衡阀。顺序阀和单向阀组合成单向顺序阀,常用于平衡回路。

④做背压阀。顺序阀接在液压系统的回油路上,起背压作用。

(4)图形符号(表2-3-4)

表2-3-4 图形符号及含义

3.减压阀

液压系统中,常由一个液压泵向几个执行元件供油。当某一执行元件需要的压力比泵的供油压力低时,可往该执行元件所在的油路上串联一个减压阀来实现。

(1)类型和特点

减压阀按其结构原理可分为直动型和先导型两种,一般多采用先导型减压阀。

减压阀利用出油口压力油的作用,自动调节节流缝隙的大小,从而控制阀芯移动以保持出口压力恒定,常用于夹紧系统、控制系统和润滑系统中。

(2)先导型减压阀的结构和工作原理

先导型减压阀的结构如图2-3-10所示,其结构与先导型溢流阀的结构相似,也由先导阀Ⅰ和主阀Ⅱ两部分组成。其工作原理如图2-3-11所示,液压系统主油路的高压油液从进油口P1进入减压阀,经节流缝隙h减压后,低压油液从出油口P2输出,送往执行机构。同时低压油液p2经通道a进入主阀芯5下端油腔、又经节流小孔b进入主阀芯上端油腔,且经通道c进入先导阀锥阀3右端油腔,给锥阀一个向左的液压力。

图2-3-10 先导型减压阀的结构

图2-3-11 先导型减压阀的工作原理图

当出油口的油压p2低于调定压力时,锥阀关闭,主阀芯上、下端油腔油液压力p3=p2,主阀弹簧4的弹簧力克服摩擦阻力将主阀芯推向下端,节流口h开口最大,减压阀处于不工作状态(p1=p2)。

当出油口油路负载增大时,p2升高,p3随之升高,当p3达到先导阀的调定压力时,锥阀打开,少量油液经锥阀口、通道e,由泄油口L流回油箱。由于这时有油液流过节流小孔b,产生压力降,使p3<p2。当此压力差所产生的向上的作用力大于主阀芯重力、摩擦力、主阀弹簧的弹簧力之和时,主阀芯向上移动,使节流口h减小,节流加剧,p2随之下降,此时,主阀上的液压力与弹簧力平衡,即

p2A=p3A+F

式中,因为主阀上的弹簧很软,弹簧力较小,故p2和p3可认为近似相等,而p3的液压力与调压弹簧2的弹簧力相平衡,因此,减压阀出油口压力p2也是由先导阀的弹簧来调定的,即可保持出口压力恒定不变。

(3)作用

减压阀降低液压系统中某一分支油路的压力,使出口压力低于进口压力,并保持其基本恒定。

(4)图形符号(表2-3-5)

表2-3-5 图形符号及含义

4.压力继电器

压力继电器是将压力信号转变为电信号的一种信号转换元件,它利用液压系统压力的变化来控制电路的通、断,以实现程序控制和安全保护作用。应安装在压力有明显变化的地方(液压缸的进油路上)才能发信号。其图形符号为

图2-3-12为压力继电器的原理图。控制油口K与液压系统相连通,当油液压力达到调定值时,薄膜1在液压作用力作用下向上鼓起,使柱塞5上升,钢球8和2在柱塞锥面的推动下水平移动,通过杠杆9压下微动开关11的触销10,接通电路,从而发出电信号。发出电信号时的油液压力可通过调节螺钉7改变弹簧6对柱塞的压力进行调定。当控制油口K的压力下降到一定数值时,弹簧6和3(通过钢球2)将柱塞压下,这时钢球8落入柱塞的锥面槽内,微动开关的触销复位,将杠杆推回,电路断开。

图2-3-12 压力继电器

三、流量控制阀

流量控制阀(简称流量阀)是控制工作液体流量的阀。可通过改变阀口通流面积(节流口的开口大小)调节通过阀口的流量,从而改变执行元件的运动速度。流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀等。常见节流口的结构形式有针阀式、偏心式、轴向三角槽式、轴向缝隙式、周向缝隙式等。其中轴向缝隙式节流口的节流性能较好,可得到较小的稳定流量,应用较广。

1.节流阀

(1)工作原理

油液流经小孔、狭缝或毛细管时,会产生较大的液阻,通流面积越小,油液受到的液阻越大,通过阀口的流量就越小。所以,改变节流口的通流面积,使液阻发生变化,就可以调节流量的大小,这就是流量控制的工作原理。大量实验证明,节流口的流量特性可以用下式表示

qV=KA0(Δp)n (2-3-1)

式中,qV——通过节流口的流量;

A0——节流口的通流面积;

Δp——节流口前后的压力差;

K——流量系数,其值取决于节流口形式和油液的黏度;

n——节流口的形式参数,一般在0.5~1。

由式(2-3-1)可以看出:当K、n、Δp一定时,通过节流口的流量qV与节流口的通流面积A0成正比。

(2)特点

改变节流口的通流面积,使液阻发生变化,以调节流量的大小;流量调节方便;只用节流阀进行调速,会使执行元件的运动速度随负载的变化而波动。

(3)类型

常见节流阀有可调节流阀、不可调节流阀、可调单向节流阀和单向行程节流阀(又称单向减速阀)。

可调节流阀结构简单,制造容易,体积小,但负载和温度的变化对流量的稳定性影响较大,只适用于负载和温度变化不大或执行机构速度稳定性要求较低的液压系统。

可调单向节流阀是可调节流阀和单向阀的组合,在结构上是利用一个阀芯同时起节流阀和单向阀的两种作用。

减速阀是滚轮控制可调节流阀,又称行程节流阀。单向行程节流阀实质是由一个行程节流阀和一个单向阀组合,可使执行元件具有三种不同的速度:快进、工进和快退,从而满足液压进给系统的快进、工进、快退工作循环的需要。

(4)影响节流阀流量稳定的因素

①节流阀前后压力差。

②节流口的形式。

③节流口的堵塞。

④油液的温度。

由于上述原因的影响,使用节流阀调节执行元件运动速度,其速度将随负载和温度的变化而波动。在速度稳定性要求高(速度不随负载的变化而变化)的场合,在回路中接入流量稳定性好的调速阀代替节流阀。

(5)图形符号(表2-3-6)

表2-3-6 图形符号

2.调速阀

(1)工作原理

如图2-3-13所示为调速阀的工作原理图。压力油液p1经节流减压后以压力p2进入节流阀,然后以压力p3进入液压缸左腔,推动活塞以速度v向右运动。定差减压阀阀芯1上端的油腔b经通道a与节流阀出油口相通,其油液压力为p3;肩部油腔c和下端油腔d经通道f和e与节流阀进油口(即减压阀出油口)相通,其油液压力为p2。当作用于液压缸的负载F增大时,压力p3也增大,作用于减压阀阀芯上端的液压力也随之增大,使阀芯下移,减压阀进油口处的开口加大,压力降减小,因而使减压阀出口(节流阀进口)处压力p2增大,结果保持了节流阀前后的压力差Δp=p2-p3基本不变。也就是说,当负载变化时,通过调速阀的油液流量基本不变,液压系统执行元件的运动速度保持稳定。

图2-3-13 调速阀的工作原理图

(2)特点

调速阀由一个可调节流阀和一个定差减压阀串联组合而成。利用定差减压阀来保证可调节流阀前后的压力差不受负载变化的影响,从而使通过节流阀的流量保持稳定。工作时使压力油先经减压阀减压,再经节流阀流出。

减压阀阀芯弹簧很软(刚度很低),当阀芯上下移动时其弹簧作用力变化不大,所以节流阀前后压力差基本保持不变,也就是说,当负载变化时,通过调速阀的油液流量基本不变,液压系统执行元件的运动速度保持稳定。

(3)图形符号(表2-3-7)

表2-3-7 图形符号

例题解析

【例2-3-1】 试比较溢流阀、减压阀、顺序阀三者之间的异同。

【要点解析】 本题主要考查溢流阀、减压阀、顺序阀三类阀的结构特点及使用场合。

【解】 溢流阀控制进口压力为一定值,阀口常闭,出口接油箱,出口压力为零,弹簧腔的泄漏油内部引到出口(内泄式),溢流阀旁接在液压泵的出口或执行元件的进口。

减压阀控制出口压力为一定值,阀口常开,出口油液去工作,出口压力不为零,弹簧腔的泄漏油单独引到油箱(外泄式),减压阀串接在某一支路上,提供二次压力。

顺序阀利用进口压力控制开启,打开后进油压力可以继续升高,阀口常闭,出口油液去工作,出口压力不为零,弹簧腔的泄漏油单独引到油箱(外泄式),顺序阀串接在执行元件的进口。

【例2-3-2】 如图2-3-14所示的四种中位滑阀机能中,能实现液压泵卸载而液压缸闭锁的是( ),能实现差动连接的是( ),换向最平稳的是( )。

图2-3-14

【要点解析】 本题主要考查滑阀机能的性能特点。常用滑阀机能的特点务必不能混淆,可通过对图形符号含义的理解去加强记忆。

【解】 D,B,B。

【例2-3-3】 指出图2-3-15中各图形符号所表示控制阀的名称。

图2-3-15

【要点解析】 本题主要考查各种液压控制阀的图形符号的含义及画法。液压元件图形符号的名称、功用及中位滑阀机能的类型特点是考核的重点之一。

【解】 (a)单向节流阀;(b)调速阀;(c)先导型减压阀;(d)顺序阀;(e)卸荷阀;(f)溢流阀;(g)液控单向阀;(h)二位四通电磁换向阀;(i)三位四通电液换向阀。

【例2-3-4】 如图2-3-16所示,溢流阀调定压力为5MPa,顺序阀调定压力为3MPa,液压缸无杆腔有效面积为A=50cm2,当换向阀处于图示位置时(管路损失忽略不记):

(1)当负载F=10000N时。试问活塞运动时,A处的压力为________B处的压力为________;活塞到终点停止运动时,A处的压力为________,B处的压力为________。

(2)当负载F=20000N时。试问活塞运动时,A处的压力为________,B处的压力为________。

图2-3-16

【要点解析】 本题主要考查对溢流阀、顺序阀的调定压力值及两阀功能的理解。溢流阀和顺序阀在常态时均为常闭,溢流阀在达到其调定压力后才打开,起到溢流稳压作用,其进油口压力为其调定压力值,出油口压力为零;而顺序阀在其打开后,进油口压力可以继续升高,出油口压力也继续升高,且出油口压力近似等于进油口压力。

【解】 (1)当负载F=10000N时,负载压力

p1=F/A=10000/0.005=2×106Pa=2MPa

当活塞运动时,顺序阀必然打开,顺序阀的进油压力与顺序阀的调定压力相平衡,所以pA=3MPa,根据静压传递原理,pB=p1=2MPa。

当活塞到终点停止运动时,系统压力继续升高,直到克服溢流阀的调定压力,使系统压力稳定在溢流阀的调定压力上。因为溢流阀的调定压力大于顺序阀调定压力,所以顺序阀必然也打开。此时pA=pB=5MPa

(2)当负载F=20000N时,负载压力

p1=F/A=20000/0.005=4×106Pa=4MPa<5MPa

当活塞运动时,溢流阀未打开,而顺序阀已经打开,顺序阀在其打开后,进油口压力可以继续升高,出油口压力也继续升高,且出油口压力近似等于进油口压力,根据静压传递原理,则pA=pB=4MPa。

【例2-3-5】 如图2-3-17所示液压系统,液压缸的有效面积A1=A2=100cm2,缸Ⅰ负载F=35kN,缸Ⅱ运动时负载为零,溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力值分别为4MPa、3MPa和2MPa。若不计摩擦阻力、惯性力和管路损失,求在下列三种情况下A、B、C三点的压力;

(1)液压泵启动后,两换向阀处于中位;

(2)1YA通电,液压缸Ⅰ活塞运动时及活塞运动到终端后;

(3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。

图2-3-17

【要点解析】 本题是溢流阀、减压阀和顺序阀三种压力控制阀的综合应用,分别通过换向阀处于三个工作位置来分析阀的开启情况,同时分析了压力控制阀的工作压力。当负载压力小于减压阀调定压力时,减压阀的阀口开得很大,减压阀不起减压作用,此时减压阀的进口压力、出口压力和负载压力基本相等;当负载压力大于等于减压阀调定压力时,减压阀阀口处于小开口的减压状态,当负载压力无穷大时,减压阀阀口处于基本关闭的减压状态,此时减压阀的进口压力等于溢流阀的调定压力,出口压力等于减压阀的调定压力。减压阀的出口压力可以在0.5MPa以上到比溢流阀所调定的压力小0.5MPa,减压阀的出口压力最大为减压阀的调定压力。

【解】 (1)液压泵启动后两换向阀处于中位时,顺序阀处于打开状态,减压阀的先导阀打开,减压阀开口关小,A点压力升高,溢流阀打开,这时:

pA=4MPa

pB=4MPa

pC=2MPa

(2)1YA通电,液压缸Ⅰ活塞移动时:

pB===3.5MPa

pA=pB=3.5MPa(不考虑油液经顺序阀的压力损失)

pC=2MPa

活塞运动到终点后,A、B两点压力升高至溢流阀打开,这时:

pB=pA=4MPa

pC=2MPa

(3)1YA断电,2YA通电,液压缸Ⅱ的活塞运动时:

pC=0

pA=0(不考虑油液经减压阀的压力损失)

pB=0

活塞碰到固定挡块时:

pA=pB=4MPa

pC=2MPa

【例2-3-6】 如图2-3-18所示的液压系统,已知液压缸快进与快退速度相等,液压缸活塞有效工作面积A1=5×10-3m2,液压泵由一偏心轮带动工作,液压泵柱塞面积A=1×10-4m2,偏心轮偏心距e=80mm,液压泵柱塞轴线过偏心轮回转中心,偏心轮转速n=600r/min,若不计损失,试求:

(1)液压泵的输出流量为多少?

(2)换向阀处于图示位置时,此时液压缸运动速度为多少?

(3)换向阀阀芯从图示位置顺时针方向换位到另一工作位置时,系统工作压力为1MPa,此时液压缸所承受的负载为多少?

图2-3-18

【要点解析】 此题的关键是对流量概念的理解以及换向阀处于不同位置时的液压缸的工作情况的熟悉。流量是指单位时间内流过的油液的体积。换向阀处于图示位置时,液压缸形成PAB连接(即差动连接),实现快进;换向阀阀芯从图示位置顺时针方向换位到另一工作位置时,滑阀的阀芯右移,PA相通,BO相通,实现工进。

【解】 (1)求输出流量qV

qV=A×2e×n=1×10-4×2×80×10-3×600/60=1.6×10-4m3/s

(2)求图示位置活塞运动速度v:

图示位置实现差动连接。

v快进=v快退

A2=A3=A1/2

则 v==0.064m/s

(3)求换位后负载F:

换位后实现工进。

F=p×A1=1×106×5×10-3=5×103N=5kN

巩固练习

一、单项选择题

1.下列液压元件中,属于方向控制阀的是( )。

A.溢流阀 B.单向阀 C.调速阀 D.减压阀

2.通过改变阀芯和阀体间的相对位置,控制油液流动方向的是( )。

A.换向阀 B.单向阀 C.卸荷阀 D.溢流阀

3.可实现液压泵卸荷、液压缸浮动的滑阀机能是( )型。

A.O B.P C.H D.Y

4.图2-3-19中对并联的执行元件运动不受影响的滑阀机能是( )。

图2-3-19

5.可用较小的电磁铁来控制较大液流的是( )换向阀。

A.机动 B.电磁 C.液动 D.电液动

6.下列液压元件中,不属于压力控制阀是( )。

A.溢流阀 B.顺序阀 C.换向阀 D.卸荷阀

7.某机床位液压系统中,要求夹紧支路的压力低于主油路的压力,所用的控制阀是( )。

A.换向阀 B.减压阀 C.溢流阀 D.顺序阀

8.定量泵供油的液压系统中,若减压阀的压力调定范围为0.5~3.5MPa,则溢流阀的调定压力值为( )。

A.4MPa B.0.5MPa C.1.5MPa D.3.5MPa

9.当压力升高时,下列说法正确的是( )。

A.溢流阀节流口减小,减压阀节流口增大

B.溢流阀节流口减小,减压阀节流口减小

C.溢流阀节流口增大,减压阀节流口减小

D.溢流阀节流口增大,减压阀节流口增大

10.以下关于顺序阀的叙述,不正确的是( )

A.顺序阀的出油口通另一油路 B.顺序阀打开后进油压力不可以继续升高

C.顺序阀须开设单独的泄漏口 D.液控顺序阀可做卸荷阀使用

11.自来水龙头是一种典型的( )。

A.顺序阀 B.溢流阀 C.节流阀 D.调速阀

12.能满足机床液压进给系统的快进—工进—快退工作循环的流量控制阀是( )。

A.可调节流阀 B.可调单向节流阀 C.单向减速阀 D.调速阀

13.调速阀是组合阀,其组成是( )。

A.定差减压阀与可调节流阀串联 B.可调节流阀和单向阀串联

C.定差减压阀与可调节流阀并联 D.可调节流阀与单向阀并联

14.( )可实现液压系统的快进、工进、快退工作循环的需要。

A.可调节流阀 B.单向可调节流阀 C.单向减速阀 D.调速阀

15.调速阀工作原理的最大特点是( )。

A.调速阀进出油口压力差保持不变

B.调速阀内节流阀进出油口的压力差保持不变

C.调速阀内减压阀进出油口的压力差保持不变

D.调速阀调节流量不方便

16.下列关于液控顺序阀叙述正确的是( )。

A.阀打开后油压力可以继续升高 B.出油口一般通往油箱

C.不能作为卸荷阀使用 D.内部泄油口通过出油口回油箱

二、判断题

17.所有的单向阀都是保证油液单方向流动的。( )

18.电磁换向阀易于实现动作转换的自动化,应用较广。( )

19.换向阀是用来控制液压缸运动速度的。( )

20.当单向阀做背压阀用时,弹簧一般采用软弹簧,其背压力为0.2~0.6MPa。( )

21.采用电液换向阀换向时,换向平稳无冲击。( )

22.压力控制阀是利用压力能做功的阀类零件。( )

23.常态下,减压阀是常开的,而溢流阀是常闭的。( )

24.顺序阀实质上是一个由压力油液控制其开启的二通阀。( )

25.减压阀的出口压力一定等于其调定压力。( )

26.当控制压力高于减压阀的调定压力时,减压阀的阀口将开大。( )

27.当溢流阀的进口压力等于其调定压力时,溢流阀的阀口打开,油液全部经溢流阀流回油箱。( )

28.直动型顺序阀利用外部控制油的压力来控制阀芯的移动。( )

29.节流阀只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求低的液压系统。( )

30.通过节流阀的流量与阀的通流面积成正比,与阀两端的压力差大小无关。( )

31.节流阀通流面积越小,其液阻越小。( )

三、填空题

32.根据________不同,液压控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三类。

33.方向控制阀是控制________的阀,从而控制________元件的运动方向,常有________和________两种。

34.机动换向阀又称________换向阀,电磁换向阀油液流量不超过________的液压系统中,电液换向阀由________和________组合而成,起先导阀作用的是________,其主阀的是________。

35.先导型溢流阀远程控制口具有________和________的作用。

36.在液压传动中,要降低整个系统的工作压力,可用________,而要降低局部系统的压力可用________。

37.减压阀的先导阀控制________口油液压力,溢流阀的先导阀控制________口油液压力。

38.减压阀用来________液压系统中某一分支油路的压力,并保持________。

39.三位阀在________位置时________称为中位滑阀机能。

40.在先导型减压阀工作时,先导阀的作用主要是________,二主阀的主要作用是________。

41.先导型溢流阀的先导阀阀芯是________,用来控制________,主阀阀芯是________,用来控制________。

42.直动型溢流阀只用于________液压系统,而先导型溢流阀主要用于________液压系统。

43.溢流阀在系统中起________作用时,系统正常工作,该阀处于常闭状态;溢流阀安装在缸的出口靠近油箱处,其作用是________;溢流阀和定量泵组合使用时起到________作用。

44.压力控制阀的共同特点:利用阀芯上的________和________相平衡的原理进行工作。

45.在使用定量泵的液压系统,为使流量阀能起节流作用,必须与________阀联合使用。

46.在液压系统中,________是最基本的流量控制阀。其调节执行元件运动速度时,速度将随________和________变化而波动。

47.节流阀利用油液流动时的来调节阀的流量。

48.用节流阀控制液压缸速度的两个前提条件是:(1)溢流阀必须________(打开、关闭);(2)负载________(变化、不变化)。

四、问答题

49.指出图2-3-20中各图形符号所表示控制阀的名称。

图2-3-20

(1)________________,(2)________________,

(3)________________,(4)________________,

(5)________________,(6)________________,

(7)________________,(8)________________。

50.如图2-3-21所示,p1为液压泵的输出压力,p2为节流阀的出口处压力。试据图回答以下问题:

图2-3-21

(1)元件1的名称是________,元件4的名称是________,元件5的名称是________;

(2)元件3的作用是________,元件4在此系统中的作用是________;

(3)油液在流经小孔或狭缝时会产生较大的________;

(4)当油液流经元件2时,必然会产生________;

(5)p1与p2的关系是________。

五、计算题

51.图2-3-22所示油路中液压缸无杆腔有效面积A1=100m2,A2=50m2,液压泵额定流量为10L/min,试确定:

图2-3-22

(1)若调速阀开口允许通过的流量为6L/min,活塞右移速度v1=?其返回速度v2=?

(2)若将此调速阀串接在回油路上(开口不变)时v1=?v2=?

(3)若调速阀的最小稳定流量为0.05L/min,该液压缸能得到的最低速度是多少?

52.如图2-3-23所示的液压系统中,无杆腔有效面积A1=20×10-3m2,有杆腔面积A2=10×10-3m2,重物G=2×105N,水平放置在工作台上,重物与工作面间的摩擦系数μ=0.1,则:

(1)当活塞向右运动时,压力表上的读数是多少?

(2)活塞推动重物往左运动时,1YA和2YA哪个通电?

(3)当1YA和2YA都处于断电状态时,液压缸处于何种状态?

图2-3-23

53.如图2-3-24所示液压系统中,两个减压阀并联。减压阀的调整压力分别为pJ1=2MPa,pJ2=3.5MPa,溢流阀调整压力py=4.5MPa,活塞面积A1=15cm2,不计减压阀全开时的局部损失及管路损失。试确定:

(1)当负载FL=1200N,活塞在运动时和到达终端时,A、B、C各点处的压力;

(2)当负载增加到FL=4200N,活塞在运动时和到达终端时,A、B、C各点处的压力。

图2-3-24