挖掘机液压控制阀第六章第一节

液压系统需要通过一些元件来控制和调整油液流动方向、压力和流量，以满足机械各种运动需要，如启动、停止、速度的调整和换接，控制运动方向和力的大小，以及动作顺序等，这些元件就是控制元件——阀。(1)方向控制阀控制油液流动方向的阀，如单向阀、换向阀等。(2)压力控制阀控制油液压力大小的阀，如溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。(3)流量控制阀控制油液流量大小的阀，如节流阀、调速阀、分流阀等。(1)管式连接管式阀采用螺纹连接，它直接串联在系统的管路上，不需要专用的连接板，但它的元件分散，拆装维修不方便。(2)板式连接板式阀需要专用的连接板，但它的元件集中，系统紧凑，操纵、调整和维修都比较方便。另外，流量大于300L/m的阀常常采用法兰连接。

使阀动作的外力有各种形式，按其操纵方式分类大致有手动、脚踏、机动、气动、电动、液动等，有时是几种方式组合的形式。阀主要由阀体、阀芯、调控零件（如弹簧、调节螺钉、操纵杆、控制活塞等）、紧固件（如螺钉、销钉、挡圈等）、密封件（如O形密封圈等）组成。按照阀芯工作时相对于阀体的运动形式可分为滑阀和提动阀两种。滑阀阀芯为圆柱形，它在阀体内腔能自由滑动，如换向阀。提动阀阀芯为锥形、球形等，工作时阀芯提起。略离开阀体。滑阀一般用来控制径向油路的启闭；提动阀一般用于轴向油路的启闭。1.动作准确、灵敏、可靠、工作平稳、无冲击和振动。2.密封性好，内外泄漏少。3.结构简单，通用性好，制造装配方便。液压油通过阀时，由于阀开口的节流作用。

引起流量的变化。流量的大小不仅与开口的大小有关，而且还受开口形状的影响。流量系统Cd是影响阀流量的很重要的参数，它一般受雷诺数Re，开口的形状和通路的光洁度的影响。由于阀内壁的光洁度都比较高，所以影响流量系数的主要参数是雷诺，而雷诺数又受开口形状的影响。一般来说，当雷诺数大于某一值后，流量系数近似于常数。对于滑阀来说，Re=60~100时流量系数最大，一般Cd为0.67~0.74。Re>100时，一般Cd为0.61~0.67。对于提动阀来说，雷诺数Re>10，它的流量系数Cd约为0.7~0.8。由上式可以看出，流量系数越大，通过阀的流量就越大，反之就越小。1.滑阀的横向力滑阀的阀芯与阀体之间。

为了防止泄漏，一般间隙很小。在一般情况下，由于滑阀配合表面几何形状的误差，使配合间隙内压力油对阀芯的横向作用力失去平衡，因而产生横向力。如倒锥形阀芯（高压侧的阀芯直径大于低压侧的直径），鼓形阀芯以及阀芯位置倾斜等都会产生横向力，这种横向力往往会使阀芯紧贴于阀体内腔，挤掉配合面之间的油膜，增大了滑动阻力，这种现象称为液压卡紧。由于此种现象，有时只需0.05~0.5公斤力就可使其动作的滑阀，必须将操纵力提高到几公斤力甚至几十公斤力才能滑动。这样常常使滑阀不能工作，有时虽能工作，但会出现明显的滞后现象。此外，由于加剧了滑阀的磨损，还会降低其使用寿命。液压卡紧力一般与液压力成正比，随着压力的升高而升高。

但是压力升高到使阀体产生弹性变形，则液压卡紧力反而有所降低。另外液压卡紧力随着时间的增加而增加，大约经过几分钟之后，它将保持一定的值。为了减少和克服液压卡紧力，往往在滑阀上采取一些措施。如将阀芯制成顺锥形，使小端朝向高压油腔，这样使阀芯有自动对中的作用，顺锥的大小一般取h=0.001~0.003mm。但它不适用于高低压油腔交替变换的滑阀。另外可以采用开平衡槽的方法，使阀芯圆周上的径向力趋于平衡，平衡槽一般开在高压侧，数量以两个为宜，超过两个效果就不明显了。平衡槽一般宽0.2~0.5mm,深0.5~0.8mm，槽距1~5mm。另外，油液极性分子的吸附作用和污物的堵塞也会使阀芯卡死，也应采取适当措施防止发生这种现象。

2.滑阀的轴向力滑阀因液压作用而产生的轴向力可分为两类：一种是静压不平衡力，另一种是稳态液流作用力。(1)静压不平衡力滑阀通入压力油后，由于压力差或受力面积不同而出现的轴向力为静压不平衡力，如下图。(2)稳态液流作用力滑阀处于开口位置，压力油从中流过时，由于液体的流动也会产生轴向力，稳态液流作用力大致有两种形式。由伯努利方程中液流的连续性可知，当液流速度加快时，它的压力有所降低。如图，因为B开口狭小，液体流速快，因此在阀芯轴肩C面上的作用力较低。而阀的A开口较大，液体流速慢，作用在D面上的液压力较大，这样破坏了平衡从而产生轴向力。另外，根据动量定律，从A口喷射进的液流动量传递给阀芯，也会产生轴向分力。

使A口趋于关闭。如果改变压力油流向，从滑阀经A口向外喷射液流时，液流动量的反作用力也使阀芯产生轴向分力，同样出现使A口关闭的趋势。若B口开的较大，液流动量的作用力和反作用力大致与轴线垂直，所以轴向力近似于零。稳态液流作用所产生的轴向力，对滑阀的工作不利，它不仅提高滑阀的操纵力，而且使它的工作不稳定，不可靠。为克服这种现象，往往采取一些结构措施，抵消这种液流轴向作用力。如将阀芯和阀套的表面作成曲面的形状，使液流沿曲面斜向B口，产生向右的动量反作用轴向分力，并且与向左的轴向分力平衡。若角度α1和α2取得适当，可使轴向力完全平衡。另外通过提高B口的流出速度和控制流向的方法，使A、B两个油口的液体流速相近。

产生的轴向液动力能互相抵消；将阀室通道变窄，使进出油口流速相近，减少因液流速度不同而产生的压力差。1.锥阀的轴向力当锥阀打开而油液流过时，锥阀不仅承受静压力，而且根据动量理论其液动力作用在锥阀产生轴向力。如散流式锥阀，液流通过阀口时，速度变快，由于液动力的作用使锥阀产生向上的轴向力；集流式锥阀，液流通过阀口时，速度变快，由于液动力的反作用力也会使锥阀产生向上的轴向力。2.锥阀的横向力由于阀芯与阀座存在偏心，根据动量理论同样会产生横向力，偏心量越大，横向力也越大，因而会使偏心越来越大。液压阀在工作中往往由于不稳定而处于振动状态。这种不稳定状态一般是由于液压阀和回路中的其他因素相互作用而引起的，有时也会因液压阀自身的特性而引起振动。

作为流体系统中的不稳定现象，首先应该考虑构成系统各种要素自身的衰减特性。如果液压阀表现为负衰减特性，则趋于不稳定。另外，由于滑阀运动时惯性力的变化以及阀室内油液的可压缩性，常常引起阀口开度的变化和压力的波动。如果作用在滑阀上的压力比滑阀的惯性力还大，并且起到了补偿惯性力的作用，这样也会引起振动。如图，当p1压力降低，滑阀在弹簧作用下迅速将阀口关闭，由于滑阀向右运动的惯性力使阀室压力力升高，其中的油液被压缩。当惯性力减小或消失后，阀室中被压缩的油液膨胀，并推致力滑阀向左运动，将阀口重新打开，这样反复进行使形成了振动。为解决这个问题，可以在反馈通路上设置节流孔，减缓滑阀的运动速度和惯性力，避免引起振动。