液压传动讲义第5章 方向控制阀

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1、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液压阀的连接方式本章小结本章提要：本章主要内容为①阀口特性与阀芯的运动阻力，节流边与液压桥路。②单向阀、换向阀等方向控制阀，其中主要讨论滑阀式换向阀，要掌握这些阀的工作原理、图形符号、结构形式、滑阀机能以及操纵方式等。③方向控制阀在换向回路与锁紧回路中的应用。④液压阀的连接方式。本章重点是换向阀的换向原理、滑阀机能和图形符号。学习时应把结构（或结构原理）与液压桥路及图形符号联系起来，才能深入地理解其换向原理和滑阀机

2、能。教学内容：本章介绍了阀口特性与阀芯运动阻力；方向控制阀的单向阀、液控单向阀及换向阀；方向阀在换向与锁紧回路中的应用；液压阀的连接方式。教学重点：1．位、通、机能概念；2．常用换向阀中位机能的含义与使用场合；3．液控换向阀结构与原理。教学难点：1．位、通、机能概念；2．控制滑阀阀芯动作的五种操作方式；3．常用换向阀中位机能的含义与使用场合；4．液控单向阀的卸压；5．液控换向阀。教学方法：课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念，利用实验，了解换向阀的结构及工作原理。教学要求：掌握方向控制阀的位、通、机

3、能概念；控制滑阀阀芯动作的五种操作方式；掌握常用换向阀中位机能的含义与使用场合；液控单向阀的卸压。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

4、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

5、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

6、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

7、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（1）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，

8、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