在液压传动系统中,液压阀扮演着至关重要的角色,它负责对液体的压力、流量以及方向进行精确控制。根据功能划分,液压阀主要分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类。
如图所示,这是一个基础的液压系统(亦称为液压泵站)示意图。该系统由油泵电机等构成的动力源负责将液压油输送至油缸,而电磁阀则起到换向作用,通过控制油缸活塞杆的伸出或缩回,实现机械运动。
系统各部件的功能解析:
油缸:作为液压系统的执行元件,直接输出机械能。
电磁换向阀:在液路系统中,用于控制液路的开启、关闭以及液流方向的切换。
节流阀:通过调整节流口的大小或长度来精确控制流经的液体流量。
压力管路过滤器:其主要作用是过滤掉液压油中的杂质,防止系统内部的元件因磨损或卡死而失效。
溢流阀:具有定压溢流、稳定系统压力、卸荷以及安全保护等多重功能。
油泵:将原动机提供的机械能转换为液压能,是系统的动力核心。
电机:作为动力源,为油泵提供运行所需的能量。
今日内容概览:
我们将通过直观的动态图形,深入讲解3大类12种液压阀的工作原理及其主要特点。
1. 当液压阀需要控制油液流动方向时,可分为液动式和手动式两种类型。
液动换向阀↓
液动换向阀采用控制油路中的压力油来驱动阀芯移动,从而改变液流方向。这种阀的操作较为便捷,且启动力较大。然而,当控制油液的流量较大时,可能会产生较为明显的换向冲击。为了有效控制阀芯的移动速度并减小冲击,通常会在液控压力油口前安装单向节流装置(即阻尼调节器)。
手动换向阀↓
手动换向阀通过手动杠杆进行操作,是液压系统中常用的方向控制阀。它不仅可以改变液流方向,还能实现液路的开启与关闭。这种阀的操作简单,工作可靠,无需依赖电子元件。可以说,它的安装和使用都非常方便。但其主要缺点是自动化程度较低,需要人工直接操作。
2. 根据工作位置和通路的数量,液压阀还可以细分为二位、三位、四位等不同类型,以及二通、三通、四通、五通等不同通路配置。
多路换向阀特别适用于需要同时控制多个液流方向切换的场景,它能够灵活改变不同管路之间的通断状态,从而实现对液流方向的精确控制。
阀芯在阀体中的工作位置数量决定了阀是两位、三位还是四位;而控制的通道数量则决定了它是二通、三通、四通还是五通。具体来说:
P 代表供油口,O 代表回油口,A 和 B 则是通往执行元件的输出口。当阀芯处于中位时,所有油口均被切断,执行元件保持静止;当阀芯移至右位时,P 与 A 连通,B 与 O 连通;当阀芯移至左位时,P 与 B 连通,A 与 O 连通。通过这种方式,执行元件可以执行正反向运动。
三位五通换向阀↓
三位四通换向阀↓
二位四通换向阀↓
二位二通换向阀↓
3. 压力控制阀主要用于调节液压系统中液流的压力,常见的类型包括溢流阀、减压阀和顺序阀。
溢流阀↓
溢流阀通过阀口的溢流作用,设定系统的工作压力或限制其最大工作压力,从而防止系统过载。
对溢流阀的主要要求包括:调压范围宽广、调压偏差小、压力摆动小、动作灵敏、过流能力强以及噪声低等。
减压阀↓
减压阀通过调节作用,将进口压力降低至所需的出口压力,并依靠介质本身的能量,使出口压力自动保持稳定。
减压阀实际上是一个局部阻力可变的节流元件,即通过改变节流面积,使流速和流体的动能发生变化,从而造成不同的压力损失,最终达到减压的目的。然后,通过控制系统进行调节,使阀后压力的波动与弹簧力相平衡,使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。
顺序阀↓
顺序阀的进出口压力由液压系统的工况决定。当进口压力低于弹簧的调定压力时,阀口关闭;当进口压力超过弹簧的调定压力时,阀口开启,接通油路,出口压力油对下游负载做功。
这三种阀的区别在于:
1. 溢流阀的作用是维持阀前压力的恒定;
2. 减压阀通过节流方法使出口压力低于进口压力,并保持出口压力恒定;
3. 顺序阀在进油压力达到预调值时,阀门才会打开,使液流通畅。
4. 在流量控制方面,液压阀通过改变阀口过流面积(即节流口的局部阻力)的大小或通流通道的长度来实现控制。常见的流量控制阀包括节流阀和调速阀。
节流阀↓
节流阀具有节流调速、负载阻尼和压力缓冲等多种功能。它适用于执行元件工作负载不大且相对速度稳定性要求不高的场合。
节流阀分为可调式和固定式两种类型。可调节流阀通过转动手轮带动阀杆进退,从而调节节流口的开度面积,达到控制产量的目的。而固定节流阀则通过更换不同尺寸的油嘴来实现控制。
节流阀的特点包括:装拆迅速方便、耐腐蚀、耐冲刷;可调节流阀的阀盖上设计有有机玻璃防护的开度指示牌,可以清晰地观察到阀杆在任何位置时节流孔道的实际面积。
调速阀↓
调速阀由节流阀和定差减压阀串联而成,可以是定差减压阀在前、节流阀在后,也可以是节流阀在前、定差减压阀在后。
调速阀主要用于调节执行元件的运动速度,并确保其速度的稳定性。这是因为节流阀不仅作为调节元件,还充当检测元件。
当阀口面积被调定后,它一方面控制流量的大小,另一方面检测流量信号并将其转换为阀口前后压力差,反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面。与弹簧力进行比较后,当检测到的压力差偏离预定值时,定差减压阀阀芯会产生相应的位移,改变减压缝隙进行压力补偿,从而保证节流阀前后的压力差基本不变。
然而,阀芯的位移势必会引起弹簧力和液动力波动,因此流经调速阀的流量只能基本稳定。
插装阀↓
插装阀与普通液压控制阀在结构和功能上有所不同。它的通流量可达到1000L/min,通径可达200~250mm。阀芯结构简单,动作灵敏,密封性好。它的功能相对单一,主要用于实现液路的通断,与普通液压控制阀组合使用时,才能实现对系统油液方向、压力和流量的全面控制。
螺纹插装阀
插装阀的体积相对较小,成本较低,功能全面,应用广泛。由于其装配过程的通用性、阀孔规格的通用性以及互换性等特点,使用插装阀完全可以实现完善的设计配置,这也使得插装阀在各种液压机械中得到了广泛应用。