第4章 液压控制元件

1、一、液压阀作用 液压阀是液压系统中控制液流流动方向，压力高低、流量大小的控制元件。二、液压阀分类 按用途分：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 操纵方式分：人力操纵阀、机械操纵阀、电动操纵阀 连接方式分：管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接 按结构分类：滑阀, 座阀, 射流管阀按控制方式：电液比例阀, 伺服阀, 数字控制阀按输出参量可调节性分类：开关控制阀, 输出参量可调节的阀三、液压系统对阀的基本要求 1.工作可靠，动作灵敏，冲击振动小 2.压力损失小 3.结构紧凑，安装调整维护使用方便，通用性好一、作用 控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。二、分类 单向阀 换向阀性能要求：正向流动

2、阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏 n一、普通单向阀 结构：阀体、阀芯、弹簧等 职能符号：图4-1为一种管式普通单向阀的结构，压力油从阀体左端的通口流入时克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔a、轴向孔b从网体右端的通口流出；但是压力油从阀体右端的通 口流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无祛通过。 应用：图图4-2组成：普通单向阀+小活塞缸特点：a. 无控制油时，与普通单向阀一样， b. 通控制油时，正反向都可以流动 职能符号：1PK2P 图4-3为一种液控单向阀的结构，当控制口 K处无压力油通入时，它的工作和普通单向阀一样，压

3、力油只能从进油口P1流向出油口P2，不能反向流动。当控制口K处有压力油通入时，控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出），在液压力作用下活塞向右移动，推动顶杆 2顶开阀芯，使油口 P1和P2接通，油液就可以从P2口流向P1口。应用：图图4-41、工作原理、工作原理 图4-4所示为滑阀式换向阀的工作原理图，当阀芯向右移动一定的距离时，由液压泵输出的压力油从阀的P口经A口输向液压缸左腔，液压缸右腔的油经B口流回油箱，液压缸活塞向右运动；反之，若阀芯向左移动某一距离时，液流反向，活塞向左运动。2、 换向阀的结构利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向。分弹簧自动复位（a）和弹簧钢珠（b）定位两种。 1） 手

4、动换向阀应用：小流量，需徒手操作的场合。应用：行程控制的场合。（又叫行程阀）图4-7a所示为二位三通交流电磁阀结构。在图示位置，油口 P和A相通，油口B断开；当电磁铁通电吸合时，推杆1将阀芯2推向右瑞，这时油口P和A断开，而与B相通。当电磁铁断电释放时，弹簧3推动阀芯复位。图 4-7b为其图形符号。 图图47优点：易于实现自动化。应用：小流量的场合。（q63 L/min ) 图图 48液体操纵，弹簧复位。应用：高压，大流量的场合。（q160 L/min )图图 49 1-主阀心 2-差动套筒 3-差动活塞 4-先导电磁阀 电液换向阀是电磁换向阀(先导阀)与液动换向阀(主阀)的组合。因此，它具有

5、用小功率电磁铁控制大功率主阀的优点。先导电磁换向阀的油源和回油可单独设立，也可与主油路共用。电液联合控制，弹簧复位。电磁控制先导阀动作，液体控制主阀芯动作，节流阀控制阀芯移动速度。简化符号：三位四通电液换向阀应用：高压、大流量的场合。 （q1200 L/min)图图410 滑阀式换向阀的中位机能滑阀式换向阀的中位机能 AO口连通，PB口封闭，执行元件处于闭锁状态，液压泵不卸荷PABO全闭，执行元件停止运动。PAB口连通，O口封闭，执行元件处于停止位置，液压泵卸荷AB口连通，PO口封闭，执行元件处于闭锁状态，液压泵不卸荷换向阀小结位: 阀芯的工作位置;通: 阀体上油路的通道数;机能: 中位时油路

6、的连通方式。控制方式:O型H型P型Y型K型手动机动电磁液动电液ABP O （一）溢流阀的作用和性能要求1溢流阀的作用在液压系统中用来维持定压是溢流阀的主要用途。它常用于节流调速系统中，和流量控制阀配合使用，调节进入系统的流量，并保持系统的压力基本恒定。用于过载保护的溢流阀一般称为安全阀。2液压系统对溢流阀的性能要求（1）定压精度高 （2）灵敏度要高（3）工作要平稳且无振动和噪声（4）当阀关闭时密封要好，泄漏要小。（二）溢流阀的结构和工作原理常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，溢

7、流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量，从而改变阀口的通流面积和系统的溢流量来达到定压目的的。当系统压力升高时,阀芯上升,阀口通流面积增加,溢流量增大，进而使系统压力下降。溢流阀内部通过阀芯的平衡和运动构成的这种负反馈作用是其定压作用的基本原理，也是所有定压阀的基本工作原理。 图411 1-调节螺钉 2-螺帽 3-弹簧 4-螺母 5-阀体 6-阀座 7-阀心8-螺堵 进油口P的压力油通过阻尼孔a进入阀心底面产生向上的液压力，该力与向下的弹簧力相抗衡。 当弹簧力大于液压力时阀口关闭。当液压力大于弹簧力时，阀口开启P、O口相通产生溢流以保持系统压力的恒定。用调速螺帽可调定系统的溢流压力。 单

8、级溢流阀构造简单，反应灵敏。适用于低压、小流量系统n1.直动式溢流阀阻尼孔、压差p远程控制口K : 实现远程调压。K口打开，p 由控制油压决定；K口堵上，p 由先导阀ps 决定。图5-12职能符号说明：说明：先导式溢流阀有一个远程控制口，如果将K口用油管接到另一个远程调压阀（远程调压阀的结构和溢流阀的先导控制部分一样），调节远程调压阀的弹簧力，即可调节溢流阀主阀芯上端的液压力，从而对溢流阀的溢流压力实现远程调压。但是，远程调压阀所能调节的最高压力不得超过溢流阀本身导阀的调整压力。当远程控制口K通过二位二通阀接通油箱时，主阀芯上端的压力接近于零，主阀芯上移到最高位置阀口开得很大。由于主阀弹簧较软

9、，这时溢流阀口处压力很低,系统的油在低压下通过溢流阀流回油箱，实现卸荷。1.静态性能(1)压力调节范围压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定压力。溢流阀的最大允许流量为其额定流量，在额定流量下工作时溢流阀应无噪声、溢流阀的最小稳定流量取决于它的压力平稳性要求，一般规定为额定流量的15。(2)启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启后到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标，一般用溢流阀处于额定流量、调定压力s时，开始溢流的开启压力k及停止溢流的闭合压力B分别与s

10、的百分比来衡量，前者称为开启比，后者称为闭合比。(3)卸荷压力 当溢流阀的远程控制口及与油箱相连时,额定流量下的压力损失称为卸荷压力2.动态特性 当溢流阀在溢流发生由零至额定流量的阶跃变化时，它的进口压力，也就是它所控制的系统压力，将会迅速的升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。 定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值ps的差值为压力超调量p，则压力超调率 p为它是衡量溢流阀动态定压误差的一个性能标准，一个性能良好的溢流阀pppPs100%10%30%图4-14图4-14）2. 作溢流阀（常开）（图4-15）作用：保持系统压力恒定图4-153.卸荷或远程

11、调压图4-16卸荷图4-17远程调压4.作背压阀n放在系统回油路上 减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的一种压力控制阀。作用：减低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。用途：减压阀在各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中应用较多。此外，当油压不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。分类：根据减压阀所控制的压力不同，它可分为定值输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀。图4-18工作原理（图5-18）：节流口产生压降p p2 = p1 -p ， p1一定，p ， p2。 p1 ps ,减压、稳压。 p2 阀芯上移阀口减

12、小 p ， p2= p1 -p ， p1一定，p ， p2； p2 阀芯下移阀口开大 p ， p， p2= ps 。先导式定值减压阀 （图4-19）图形符号 调定调节弹簧后，出口二次压力p2保持恒定（输入的一次压力p1和流量可能变化）。 当p2偏离调定值后引起qc变化，在阻尼孔前后引起压差变化从而改变 ，以保持p2不变。 先导阀的回油要单独回油箱。定差式减压阀 （图4-20）图4-19图4-20入口一次压力p1和出口二次压力p2在阀x心上的作用力之差由弹簧力相平衡。弹簧力调定后压力差（p1-p2）保持恒定(p1和p2可能变化），故名定差减压阀 。 将先导式减压阀和先导式溢流阀进行比较，它们之间

13、有如下几点不同之处： (1)减压阀保持出口压力基本不变，而溢流阀保持进口处压力基本不变。 (2)在不工作时，减压阀进、出油口互通，而溢流阀进出油口不通。 (3)为保证减压阀出口压力调定值恒定，它的导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱；而溢流阀的出油口是通油箱的，所以它的导阀的弹簧腔和泄漏油可通过阀体上的通道和出油口相通，不必单独外接油箱。2工作特性理想的减压阀在进口压力、流量发生变化或出口负载增加，其出口压力总是恒定不变。当减压阀的出油口不输出油液时，它的出口压力基本上仍能保持恒定，此时有少量的油液通过减压阀阀口经先导阀和泄油管流回油箱，保持该阀处于工作状态。减压回路(图4-21)工作缸夹紧缸使

14、夹紧缸获得稳定的低压。4-21动画图4-22顺序阀（图423）是用压力信号控制多个执行元件的顺序动作的一种压力阀。 顺序阀也有直动式的和先导式的之分；根据控制压力来源不同，有内控式的和外控式的；如果出口与二次油路接通，泄油口L必须单独回油箱，成为外泄式。如果出口油液不工作(回油箱）时,泄油口L可以与p2相通，称为内泄式。 顺序阀工作原理与溢流阀相同。对其要求是不工作时密封性要好；工作是要畅通L压力损失小；从阀口不开（不工作）到阀口打开（工作）的过程防止二次压力冲击，阀口过流面积变化应均匀。 当A口与进口P1相通时为内控；当A口下盖转90与Pc外来压力口K相通时为外控； 当P2出口与执行器相通时

15、为外回（也称外泄），出口压力随负载变化，当P2出口通油箱时为内回。 顺序阀的开启压力由调压弹簧调定。图423控制回（泄）油方式分类 内 控内回（泄） （图424）外回（泄） （图425）用途：用作平衡阀，开启压力足以支撑自重W。用途：用作控制执行机构的顺序动作。外 控内回 （图426）外回（图427 ）用途：用作平衡阀，开启压力由支撑的重量w而定。外控压力Pc稍大于开启压力即可。用途：用作卸荷阀。图424图425图427控制、回（泄）油方式控制、回（泄）油方式 图426微动开关调节螺钉顶杆柱塞p ps ,微动开关闭合，发出电信号。p 0.40.5MPa（ p 0.4MPa时减压阀不起作用，和普

16、通节流阀一样）应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统。图4-32温度补偿调速阀温度补偿调速回的压力补偿原理部分与普通调速阀相同。图4-331、2-固定节流孔 3、4-可变节流孔 5、6-阀心 分流集流阀具有分流和集流功能。当油源向两相同液压缸供油时，通过分流集流阀的分流功能，可使两液压缸保持速度相同（同步）。当液压缸向油箱回油时，通过分流集流阀的集流作用，可使液压缸回程同步。结构（图4-33）：分类分流阀 集流阀 分流集流阀 欲使两相同尺寸的执行元件在供油时保持同步动作，可采用一个分流阀给两者供油。 欲使两相同尺寸的执行元件在回油时保持同步动作，可采用一个集流阀收集两者的回油。 既能保持两

17、相同尺寸执行元件供油时同步，又能保持回油时同步可采用分流集流阀。 分流集流阀有分流工作状态和集流工作状态。图形符号 :分流阀 集流阀 分流集流阀 原理图 :图4-34图4-35原理说明 ：1.分流阀 阀套1中有两个相同而对置的阀心2、3，4及2、3两侧为3个对中弹簧，两阀间有一对钩状结构。两阀心上分别有 固定节流口5、6及两个可变节流口7，8（与阀套之间的相对位移而形成）。 2.集流阀 分流工作状态时，两阀心分离且钩结成一体。当两执行元件负载相同时，阀心处于中位，q1=q2，运动同步。当右侧负载加大，使q2减小，p2增大，使阀心右移，节流口7减小，使q1减小，直至q1重新等于q2，阀心重新稳定

18、在新的平衡位置上，两执行元件重新同步。左侧负荷加大时的重新同步的调节过程相同。 3.分流集流阀 集流工作状态时，两阀心对压成一体。当两执行元件负荷相同时，阀心处在中位，q3= q4，运动同步。当q3减小时，p3减，使阀心左移，节流口8减小，使q4也减小，直至q4重新等于q3，阀心重新稳定在新的平衡位置上，两执行元件重新同步。当q4减小时，p4减小， 插装阀是插装阀功能组件的统称。插装阀功能组件有：插装方向阀功能组件（可简称插装方向阀）、插装压力阀、插装流量阀。用插装阀功能组件组成的液压系统可称为插装阀液压系统。 图4-36组成 ：插装阀功能组件=插装阀单元+先导控制阀+控制盖板+阀块体。 插装

19、阀功能组件（简称插装组件）是一个两级阀组，故有主油路和控制油路之分。 先导控制阀为普通方向阀或压力阀或流量阀。工作原理：1-控制盖板 2-阀套 3-阀块体。 右图所示，由阀心和阀套组成的插装阀单元是插装组件的主阀，阀心在阀套内移动，靠阀心锥面密封，故又称锥阀，阀心中腔中有复位弹簧。 A口和B口为油液主通道，其压力作用于阀心下锥面，X口为控制油通道，其压力作用于阀心上腔。阀心的运动是靠X口及A口和B口压差控制的，阀心控制A、B口之间的通、断。插装阀单元是插装在阀块体内，阀块体内有主油道和控制油道。 控制盖板内只有控制油道及阻尼孔等。 控制盖板上面可安装各类先导控制阀类组成不同功能的插装组件。如插

20、装方向阀、插装压力阀、插装流量阀。特点：结构简单，通流量大。最大流量可达10000L/min。 密封好，泄漏小。先导级功率小，节能明显。 便于集成为无管连接，容易实现标准化。 广泛用于冶金、船舶、压力机、型料等大流量的液压系统中。插装方向阀 插装压力阀 插装流量阀单 向阀液控单向阀换向阀减 压阀节流阀调速阀n1.增量式数字阀定义 用计算机产生的数字信息直接控制的阀称电液数字控制阀，简称数字阀。特点 与伺服阀、比例阀相比，其结构简单，工艺性好，价廉，抗污染能力 强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。电液数字控制阀的种类原理：用计算机发出的脉冲序列，控制步进电机的转动，再通过机械转换器，调节普通阀的

21、调节机构。有数字方向阀，数字压力阀和数字流量阀。图4-37直控式数字节流阀结构图 在数字流量阀中，步进电机按计算机的指令转动，通过滚珠丝杆4变为轴向位移，使节流阀心3打开阀口，从而控制流量。此阀有两个面积梯度不同的节流口，阀心移动时首先打开左节流口，由于非全周边通流，故流量较小，继续移动时打开全周边通流的右节流口，流量增大。由于液流从轴向流入，且流出阀心时与轴线垂直，所以阀在开启时的液动力可以将向右作用的液压力部分抵消掉。阀从节流阀心，阀套4和连杆5的相对热膨胀中获得温度补偿。图4-381-步进电机 2-滚珠丝杠 3-节流阀心 4-阀套 5-连杆 6-零位移传感器n结构举例：原理：直接用计算机控制阀的“开”、“关”时间及间隔（脉宽），控制液流的方向、流量和压力 在数控系统中的应用框图：图4-39二位二通电磁锥阀式快速开关型数字阀结构图 结构举例：图4-40（图4-40）1-盘式电磁铁 2-弹簧 3-锥阀阀心 当电磁铁不通电时，衔铁在左端弹簧的作用下使锥阀关闭 当电磁铁有脉冲信号通过时，电磁吸力使衔铁带动右端的锥阀开启。 电液比例伺服阀（简称比例阀）是由比例电磁铁取代普通液压阀的调节和控制装置而构成的。它可以按给定的输入电压或电流