液压与气压传动4

1、School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 4.1 4.1 的概述的概述 4.2 4.2 的结构和性能的结构和性能 4.3 4.3 常用常用 4.4 4.4 常用常用 4.5 4.5 、和和 4.6 4.6 电液伺服电液伺服 4.7 4.7 电液比例电液比例 4.8 4.8 气动比例气动比例/ /伺服、伺服、* *数字数字 4.94.9 气动逻辑气动逻辑 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 了解液压与气压传动中各种控制元件的功用、工作原理、了解液压与气压传动中各种

2、控制元件的功用、工作原理、结构形式和性能特点；结构形式和性能特点；掌握主要控制元件的控制机制及其特性分析方法。掌握主要控制元件的控制机制及其特性分析方法。换向阀的位、通、滑阀机能的概念；换向阀的位、通、滑阀机能的概念；先导式溢流阀的结构、工作原理、特性；先导式溢流阀的结构、工作原理、特性；减压阀、溢流阀的区别；减压阀、溢流阀的区别；调速阀的结构、工作原理、特性；调速阀的结构、工作原理、特性；比例阀与普通阀的区别；比例阀与普通阀的区别；各种控制阀符号的含义。各种控制阀符号的含义。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 阀阀的概述的

3、概述有三大类：有三大类：、和和 。和和利用通流截面的节流作用控制系统的压力利用通流截面的节流作用控制系统的压力和流量。和流量。 则利用通流通道的更换控制流体的流动方向。则利用通流通道的更换控制流体的流动方向。 u在结构上，所有的阀都由在结构上，所有的阀都由、（座阀或滑阀）和（座阀或滑阀）和（如弹簧、电磁铁）组成。（如弹簧、电磁铁）组成。 u在工作原理上，所有阀的开口大小，进、出口间的在工作原理上，所有阀的开口大小，进、出口间的以以及流过阀的及流过阀的之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。阀控制的参数各不相同而已。是用来控制系统中流

4、体的流动方向或调节其压力和流量的是用来控制系统中流体的流动方向或调节其压力和流量的 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院表表4-1 4-1 阀的分类阀的分类分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按机能分类按机能分类压力控制阀压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比例压溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器等继电器等流量控制阀流量控制阀节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、比节流阀、单向节流阀、调

5、速阀、分流阀、集流阀、比例流量控制阀、排气节流阀等例流量控制阀、排气节流阀等方向控制阀方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀、比例方向控制阀、快速排气阀、脉冲阀等梭阀、比例方向控制阀、快速排气阀、脉冲阀等按结构分类按结构分类滑阀滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀座阀座阀锥阀、球阀锥阀、球阀射流管阀射流管阀喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀可按不同的特征进行分类可按不同的特征进行分类! !School of Mechanical Engineering东南大学机械工

6、程学院东南大学机械工程学院分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按操纵按操纵方法分类方法分类手动阀手动阀手把及手轮、踏板、杠杆手把及手轮、踏板、杠杆机动阀机动阀挡块及碰块、弹簧挡块及碰块、弹簧液液/ /气动阀气动阀液动阀、气动阀液动阀、气动阀电液电液/ /气动阀气动阀电液动阀、电气动阀电液动阀、电气动阀电动阀电动阀普通普通/ /比例电磁铁控制、力马达比例电磁铁控制、力马达/ /力矩马达力矩马达/ /步进电动步进电动机机/ /伺服电动机控制伺服电动机控制按连接按连接方法分类方法分类管式连接管式连接螺纹式连接、法兰式连接螺纹式连接、法兰式连接板式板式/ /叠加式连接叠加式连接单层连接板式

7、、双层连接板式、整体连接板式、叠加单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、叠加阀、多路阀阀、多路阀插装式连接插装式连接螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、盖板式插装螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、盖板式插装（二通插装阀）（二通插装阀）School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按控制按控制方法分类方法分类比例阀比例阀电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀；气动比例阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀；气动

8、比例压力阀、气动比例流量阀压力阀、气动比例流量阀伺服阀伺服阀单、两级（喷嘴挡板式、滑阀式）电液流量伺服阀单、两级（喷嘴挡板式、滑阀式）电液流量伺服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、气液伺、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀、气动伺服阀服阀、机液伺服阀、气动伺服阀数字控制阀数字控制阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀按输出参按输出参数可调节数可调节性分类性分类开关控制阀开关控制阀方向控制阀、顺序阀、限速切断阀、逻辑元件方向控制阀、顺序阀、限速切断阀、逻辑元件输出参数连输出参数连续可调的阀续可调的阀溢流阀、减压阀、节流阀、调速

9、阀、各类电液控制溢流阀、减压阀、节流阀、调速阀、各类电液控制阀（比例阀、伺服阀）阀（比例阀、伺服阀）School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪声小，寿命长。声小，寿命长。 流体流过时压力损失小。流体流过时压力损失小。 密封性能好。密封性能好。 结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。性大。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Par

10、t 4.2 的结构和性能的结构和性能 DxA )()()arccos(22222222xxRxRRxRRA表表4-2 4-2 阀口的形式及其通流截面的计算公式阀口的形式及其通流截面的计算公式类类 型型阀阀 口口 形形 式式通流截面计算公式通流截面计算公式滑阀式滑阀式滑阀式滑阀式 A=nwx n为槽数为槽数错位孔式错位孔式School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 222tanxnA 222xRxxRRxRnRA )(arccos)sin( 22RnA xwwxA222 tan, ReRRex cos222或或；类类 型型阀阀 口口

11、形形 式式通流截面计算公式通流截面计算公式三角槽式三角槽式 n为槽数为槽数弓形孔式弓形孔式 n为孔数为孔数偏心槽式偏心槽式以弧度计以弧度计School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 sinwxA RwA )Rw(Acotcos1 斜槽式斜槽式旋旋槽式旋旋槽式转楔式转楔式滑阀式的阀口，当阀心在中间位置时，如沉割槽宽度滑阀式的阀口，当阀心在中间位置时，如沉割槽宽度B大于阀心凸肩宽度大于阀心凸肩宽度b，即，即Bb，则，则表示有正预开口；表示有正预开口；b=B，为零开口；，为零开口；bB，为正遮盖（即负预开口）。，为正遮盖（即负预开口）。S

12、chool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 4.2.1 很多很多采用采用结构。滑阀的结构。滑阀的移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制了液流，同时也产生着了液流，同时也产生着。有有和和两种。两种。对液压阀的对液压阀的起着重大的影响。起着重大的影响。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院稳态液动力稳态液动力滑阀的稳态液动力滑阀的稳态液动力a a）液流流出阀口）液流流出阀口 b b）液流流入阀口）液流流入阀口是阀心移动完毕，开口固定

13、之是阀心移动完毕，开口固定之后，液流流过阀口时因后，液流流过阀口时因而而上的力。上的力。所示为油液流过阀口的所示为油液流过阀口的两种情况。取阀心两凸肩间的容腔中的液两种情况。取阀心两凸肩间的容腔中的液体作为控制体，对它列写动量方程，据式体作为控制体，对它列写动量方程，据式（1-44），可得这两种情况下的），可得这两种情况下的都是都是Fbs=qvcos，其方向都是促使阀口，其方向都是促使阀口关闭的。关闭的。 cos22V2rdbspxcwCCFv 据式（据式（1-911-91）和式（）和式（1-921-92），并注意到），并注意到，上式可写成，上式可写成220VrxcwA School of M

14、echanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院对滑阀性能的影响是对滑阀性能的影响是例如，例如，当当Cd=0.7，Cv=1，cr=0，w=1cm，=69，p=10MPa，xv=0.101cm 时，稳态轴向液动力时，稳态轴向液动力Fbs50N。在高压大流量情况下，。在高压大流量情况下，这个力将会很大，使阀心的操纵成为突出的问题。这时必须采取措这个力将会很大，使阀心的操纵成为突出的问题。这时必须采取措施补偿或消除这个力。施补偿或消除这个力。 要使阀口关闭，相当于一个复位力，故它对滑阀性能的要使阀口关闭，相当于一个复位力，故它对滑阀性能的另一影响是另一影响是所示为采

15、用特种形状的阀腔；所示为采用特种形状的阀腔；所示为在阀套上开斜所示为在阀套上开斜孔，使流出和流入阀腔液体的动量互相抵消，从而减小轴向液动力；孔，使流出和流入阀腔液体的动量互相抵消，从而减小轴向液动力；所示为改变阀心的颈部尺寸，使液流流过阀心时有较大的压所示为改变阀心的颈部尺寸，使液流流过阀心时有较大的压降，以便在阀心两端面上产生不平衡液压力，抵消轴向液动力等，降，以便在阀心两端面上产生不平衡液压力，抵消轴向液动力等，都是在实践中使用过的具体例子。都是在实践中使用过的具体例子。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院稳态液动力的补

16、偿法稳态液动力的补偿法a a）特种形状阀腔）特种形状阀腔 b b）阀套开斜孔）阀套开斜孔 c c）液流产生压降）液流产生压降School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院是滑阀在移动过是滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化程中（即开口大小发生变化时）阀腔中液流因时）阀腔中液流因而而上的力上的力 。只只（即与阀口开度的变（即与阀口开度的变化率有关），化率有关）， 瞬态液动力瞬态液动力a a）开口加大，液流流出阀口）开口加大，液流流出阀口 b b）开口加大，液流流入阀口）开口加大，液流流入阀口School of Mechanical Eng

17、ineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院所示为阀心移动时出现瞬态液动力的情况。当阀口开度发生所示为阀心移动时出现瞬态液动力的情况。当阀口开度发生变化时，阀腔内长度为变化时，阀腔内长度为l 那部分油液的轴向速度亦发生变化，也就那部分油液的轴向速度亦发生变化，也就是出现了加速或减速，于是阀心就受到了一个轴向的反作用力是出现了加速或减速，于是阀心就受到了一个轴向的反作用力Fbt，这就是这就是。很明显，若流过阀腔的瞬时流量为。很明显，若流过阀腔的瞬时流量为q，阀腔的，阀腔的截面积为截面积为As，阀腔内加速或减速部分油液的质量为，阀腔内加速或减速部分油液的质量为m0，阀心移动的，阀心移动

18、的速度为速度为v，则有，则有tqltvAltvlAtvmFddd)d(ddddss0bt 据式（据式（1-92）和等式）和等式Ao=wxv，当阀口前后的压差不变或变化不大，当阀口前后的压差不变或变化不大时，流量的变化率时，流量的变化率dq/dt为。为。txpwCtqdd2ddVd 代入式（代入式（4-24-2），得），得School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院滑阀上滑阀上视油液视油液还是还是阀腔阀腔而定。而定。Vd2btddxFC wlpt中油液流出阀腔，则阀口开度加大时长度为中油液流出阀腔，则阀口开度加大时长度为 的那部分油液的

19、那部分油液加速，开度减小时油液减速，两种情况下瞬态液动力作用方向都与加速，开度减小时油液减速，两种情况下瞬态液动力作用方向都与阀心的移动方向相反，起着阻止阀心移动的作用，相当于一个阻尼阀心的移动方向相反，起着阻止阀心移动的作用，相当于一个阻尼力。这时式（力。这时式（4-34-3）中的）中的 取正值，并称之为滑阀的取正值，并称之为滑阀的“”。反之，反之，中油液流入阀腔，阀口开度变化时引起液流流速变化中油液流入阀腔，阀口开度变化时引起液流流速变化的结果，都是使瞬态液动力的作用方向与阀心移动方向相同，起着的结果，都是使瞬态液动力的作用方向与阀心移动方向相同，起着帮助阀心移动的作用，相当于一个负的阻尼

20、力。这种情况下式（帮助阀心移动的作用，相当于一个负的阻尼力。这种情况下式（4-4-3 3）中的）中的 取负值，并称之为滑阀的取负值，并称之为滑阀的“”。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院滑阀上的滑阀上的是是的原因之一。的原因之一。滑阀上如有好几个阀腔串联在一起，滑阀上如有好几个阀腔串联在一起，与否就要看各个与否就要看各个的综合作用结果而定。的综合作用结果而定。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 4.2.2 一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝

21、隙中有油液一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝隙中有油液时，移动阀心所需的力只须克服时，移动阀心所需的力只须克服，数值应该是相，数值应该是相当小的。可是实际情况并非如此，特别当小的。可是实际情况并非如此，特别，当阀心停止运动一段时间后（一般约当阀心停止运动一段时间后（一般约5min左右），这个阻左右），这个阻力可以大到几百牛，使阀心重新移动十分费力。这就是所谓力可以大到几百牛，使阀心重新移动十分费力。这就是所谓滑阀的滑阀的。，有的是由于脏物进入缝隙而使阀心移，有的是由于脏物进入缝隙而使阀心移动困难，有的是由于缝隙过小在油温升高时阀心膨胀而卡死。动困难，有的是由于缝隙过小在油温升高时阀心膨

22、胀而卡死。但是主要的原因来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引但是主要的原因来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力，即起的径向不平衡液压力，即。 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 所示为所示为（锥部大端朝向高压腔），（锥部大端朝向高压腔），时的情况。时的情况。阀心受到径向不平衡压力的作用（图阀心受到径向不平衡压力的作用（图中曲线中曲线A A1 1和和A A2 2间的阴影部分，下同），间的阴影部分，下同），使阀心与阀孔间的偏心距越来越大，使阀心与阀孔间的偏心距越来越大，直到两者表面接触为止，这时直到两者表

23、面接触为止，这时达到达到。但是，如。但是，如（锥部大端朝向低压腔）时，（锥部大端朝向低压腔）时，产生的径向不平衡力将使阀心和阀孔产生的径向不平衡力将使阀心和阀孔间的偏心距减小。间的偏心距减小。所示为所示为时的情况，这时阀心周围时的情况，这时阀心周围缝隙内的压力分布是线性的缝隙内的压力分布是线性的（图中（图中A A1 1和和A A2 2线所示），且各线所示），且各向相等，因此阀心上向相等，因此阀心上 滑阀上的径向力滑阀上的径向力c c）阀心表面有突起）阀心表面有突起所示为所示为相当于阀心碰伤、残留相当于阀心碰伤、残留毛刺或缝隙中楔入脏物），且毛刺或缝隙中楔入脏物），且突起在阀心的高压端时，阀心突

24、起在阀心的高压端时，阀心受到的受到的将使阀心将使阀心的高压端凸起部分推向孔壁。的高压端凸起部分推向孔壁。所示为滑阀上产生所示为滑阀上产生的几种情况。的几种情况。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院当阀心受到当阀心受到作用而和阀孔相接触后，缝隙中的作用而和阀孔相接触后，缝隙中的存留液体被挤出，阀心和阀孔间的摩擦变成存留液体被挤出，阀心和阀孔间的摩擦变成乃至乃至，因而使阀心重新移动时所需的力就大大增加了。，因而使阀心重新移动时所需的力就大大增加了。21100112020cos d d221142122(2)lhrFpp lrxhr

25、lrr peehrlD r pehr 由图由图4-54-5可以推导出径向不平衡力的估算公式如下可以推导出径向不平衡力的估算公式如下: : 径向不平衡力计算图径向不平衡力计算图School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院式中，式中，D=2r1；p=p1-p2；r=r1-r2；h1= h0-ecos，h0为阀心为阀心与阀套同心时大端的缝隙值。与阀套同心时大端的缝隙值。 142420000hrhrhrhrplDF由式（由式（4-4），并设在阀心大端已接触阀套，即），并设在阀心大端已接触阀套，即e=h0时，得时，得设阀心与阀套间的摩擦因数为设

26、阀心与阀套间的摩擦因数为f，则移动阀心所需克服的，则移动阀心所需克服的为为: :pflDF 27.0t此式在此式在r/h0=0.9时有极值，时有极值，故有故有plDF 27.0maxSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院为了减小液压卡紧力，可以采取下述一些措施：为了减小液压卡紧力，可以采取下述一些措施：提高阀的加工和装配精度，避免出现提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。阀心的圆度和圆柱度允差为偏心。阀心的圆度和圆柱度允差为0.0030.005mm，要求带顺锥，阀心的表，要求带顺锥，阀心的表面粗糙度面粗糙度Ra值不大于值不大于0

27、.2m，阀孔，阀孔Ra值不值不大于大于0.4m。在阀心台肩上开出平衡径向力的均压在阀心台肩上开出平衡径向力的均压槽。如图槽。如图4-6所示。槽的位置应尽可能靠所示。槽的位置应尽可能靠近高压端。槽的尺寸是：宽近高压端。槽的尺寸是：宽0.30.5mm，深深0.50.8mm，槽距，槽距15mm。开槽后，移动阀心的力将减小，如取摩开槽后，移动阀心的力将减小，如取摩擦因数擦因数f=0.040.08时，移动阀心的力时，移动阀心的力:t=(0.010.02)klDp 式中，式中，k是一系数，其数值与槽数是一系数，其数值与槽数n有关，有关，如表如表4-3所示。所示。均压槽数均压槽数n137k0.40.060.

28、027 k k值值 均压槽的位置均压槽的位置 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院为了减小液压卡紧力，还可以采取下述一些措施：为了减小液压卡紧力，还可以采取下述一些措施：使阀心或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振使阀心或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振动或摆动。动或摆动。精细过滤油液。精细过滤油液。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 4.2.3 不产生泄漏。不产生泄漏。 由于阀心和阀孔间有一定的间隙，在压力作用下要产由于阀心和阀孔间有一

29、定的间隙，在压力作用下要产生泄漏。生泄漏。用于用于或或时，压力油通过径向缝隙泄漏量时，压力油通过径向缝隙泄漏量的大小，是阀的的大小，是阀的之一。之一。用于用于时，实际的和理论的滑阀零开口特性之间时，实际的和理论的滑阀零开口特性之间的差别，也取决于的差别，也取决于。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院滑阀的泄漏量计算公式滑阀的泄漏量计算公式泄漏量曲线泄漏量曲线030212udhpldhq 为了减小泄漏，应尽量为了减小泄漏，应尽量，另外应，另外应。在某一位置停留时，通过缝隙的在某一位置停留时，通过缝隙的随时间的增加而逐渐减随时间的

30、增加而逐渐减小，但有时也出现相反的现象，即随时间的增加而增大。小，但有时也出现相反的现象，即随时间的增加而增大。减小减小的原因，有人认为是油液中的污染物沉积所致；但也有人认为是油液的原因，有人认为是油液中的污染物沉积所致；但也有人认为是油液分子粘附在缝隙表面而使通流截面减小所致。泄漏增大的原因则是由分子粘附在缝隙表面而使通流截面减小所致。泄漏增大的原因则是由于在于在作用下，阀心在阀孔处于最大偏心状态所致。作用下，阀心在阀孔处于最大偏心状态所致。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 4.3 常用的常用的分为三大类分为三大

31、类和和 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part 4.3.1表表4-4 4-4 方向控制阀的类型方向控制阀的类型常用的常用的的类型如表的类型如表4-4所示。所示。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院1. 单向阀单向阀液压系统中常用的液压系统中常用的有有和和两种。两种。的作用，的作用，是使油液只能沿一个是使油液只能沿一个方向流动，不许它反方向流动，不许它反向倒流。向倒流。 单向阀单向阀a a）结构图）结构图 b b）图形符号图）图形符号图11阀体阀体 22阀

32、心阀心 33弹簧弹簧普通单向阀普通单向阀所示为一种所示为一种的结构。压力油从阀体的结构。压力油从阀体左端的通口左端的通口P1流入时，克服流入时，克服弹簧弹簧3作用在阀心作用在阀心2上的力，上的力，使阀心向右移动，打开阀口，使阀心向右移动，打开阀口，并通过阀心上的径向孔并通过阀心上的径向孔a、轴、轴向孔向孔b从阀体右端的通口从阀体右端的通口P2流流出。但是压力油从阀体右端出。但是压力油从阀体右端的通口的通口P2流入时，它和弹簧流入时，它和弹簧力一起使阀心锥面压紧在阀力一起使阀心锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无座上，使阀口关闭，油液无法从法从P2口流向口流向P1口。口。所示是所示是（后同）。（

33、后同）。 的的也可以用也可以用的结构，的结构，其制造方便，但密封性较差，只适用于其制造方便，但密封性较差，只适用于小流量的场合。小流量的场合。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院在在中，通油方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应中，通油方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏，工作时不应有撞击有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏，工作时不应有撞击的噪声。单向阀弹簧的刚度一般都选得较小，使阀的正向开启压的噪声。单向阀弹簧的刚度一般都选得较小，使阀的正向开启压力仅需力仅需0.030.05MPa。如

34、采用刚度较大的弹簧，使其开启压力达。如采用刚度较大的弹簧，使其开启压力达0.20.6MPa，便可用作，便可用作。的的主要有：主要有：、以及以及等。这些参数都和阀的结构和制造质量有等。这些参数都和阀的结构和制造质量有关。关。常被安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，常被安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，另外泵不工作时可防止系统油液经泵倒流回油箱。单向阀还可用另外泵不工作时可防止系统油液经泵倒流回油箱。单向阀还可用来分隔油路防止干扰。单向阀和其他阀组合，便可组成来分隔油路防止干扰。单向阀和其他阀组合，便可组成。School of Mechanical Engineering东南

35、大学机械工程学院东南大学机械工程学院液控单向阀液控单向阀所示为所示为。当控制口。当控制口K处无控制压力处无控制压力通入时，其作用和普通单向阀一通入时，其作用和普通单向阀一样，压力油只能从通口样，压力油只能从通口P1流向通流向通口口P2，不能反向倒流。当控制口，不能反向倒流。当控制口K有控制压力油，且其作用在控有控制压力油，且其作用在控制活塞制活塞1上的液压力超过上的液压力超过P2腔压力腔压力和弹簧和弹簧4作用在阀心作用在阀心3上的合力时上的合力时（控制活塞上腔通泄油口），控（控制活塞上腔通泄油口），控制活塞推动推杆制活塞推动推杆2使阀心上移开启，使阀心上移开启，通油口通油口P1和和P2接通，油

36、液便可在接通，油液便可在两个方向自由通流。两个方向自由通流。 有有和和两种，每种又按其控制活塞的两种，每种又按其控制活塞的的连接方式分为的连接方式分为和和两种。两种。中，如没有外泄油口，中，如没有外泄油口，而进油腔而进油腔P1和控制活塞的上和控制活塞的上腔直接相通的话，则是腔直接相通的话，则是。这种结构较。这种结构较为简单，在反向开启时，为简单，在反向开启时，K腔的压力必须高于腔的压力必须高于P1腔的压腔的压力，故控制压力较高，力，故控制压力较高，。 普通型液控单向阀普通型液控单向阀11控制活塞控制活塞 22推杆推杆 33阀心阀心 44弹簧弹簧School of Mechanical Engi

37、neering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院在高压系统中，液控单向阀反向开在高压系统中，液控单向阀反向开启前启前P2口的压力很高，所以使之反口的压力很高，所以使之反向开启的控制压力也较高，且当控向开启的控制压力也较高，且当控制活塞推开单向阀心时，高压封闭制活塞推开单向阀心时，高压封闭回路内油液的压力突然释放，会产回路内油液的压力突然释放，会产生很大的冲击，为了避免这种现象生很大的冲击，为了避免这种现象且减小控制压力，可采用如且减小控制压力，可采用如所示的所示的。作用在控制活塞作用在控制活塞1上的控制压力推动上的控制压力推动控制活塞上移，先将卸荷阀心控制活塞上移，先将卸荷阀心6顶开，顶

38、开，P2和和P1腔之间产生微小的缝隙，使腔之间产生微小的缝隙，使P2腔压力降低到一定程度，然后再顶腔压力降低到一定程度，然后再顶开单向阀心实现开单向阀心实现P2到到P1的反向通流。的反向通流。带卸荷阀心的液控单向阀（内泄）带卸荷阀心的液控单向阀（内泄）11控制活塞控制活塞 22推杆推杆 33阀心阀心 44弹弹簧座簧座 55弹簧弹簧 66卸荷阀心卸荷阀心School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院的一般性能与的一般性能与相同，但有反向开启最小控相同，但有反向开启最小控制压力要求。当制压力要求。当P1口压力为零时，反向开启最小控制压力，口

39、压力为零时，反向开启最小控制压力，的为（的为（0.40.5）p2，而，而的为的为0.05p2，两者相差近，两者相差近10倍。倍。必须指出，其反向流动时的压力损失比正向流动时还小，因为在必须指出，其反向流动时的压力损失比正向流动时还小，因为在正向流动时，除克服流道损失外，还须克服阀心上的正向流动时，除克服流道损失外，还须克服阀心上的和和。对液压缸进行锁闭；对液压缸进行锁闭；作立式液压缸的支承阀；作立式液压缸的支承阀；某些情况下起保压作用。某些情况下起保压作用。顺便指出，也有一种顺便指出，也有一种，其控制压力的作用是使阀，其控制压力的作用是使阀心关闭的，但这种阀仅在特殊场合中使用。心关闭的，但这种

40、阀仅在特殊场合中使用。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院. 换向阀换向阀是利用是利用在在中的相对运动，使液流的通路中的相对运动，使液流的通路、，或，或，从而使执行元件，从而使执行元件、或或。流体流经阀时的压力损失要小。流体流经阀时的压力损失要小。互不相通的通口间的泄漏要小。互不相通的通口间的泄漏要小。换向要平稳、迅速且可靠。换向要平稳、迅速且可靠。对对的主要要求的主要要求 ：换向阀应满足换向阀应满足：School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院换向阀的工作原理：换向

41、阀的工作原理：所示为所示为的的。阀心在中间位置时。阀心在中间位置时，流体的全部通路均被切断，流体的全部通路均被切断，活塞不运动。当阀心移到左端活塞不运动。当阀心移到左端时，泵的流量流向时，泵的流量流向A口，使活口，使活塞向右运动，活塞右腔的油液塞向右运动，活塞右腔的油液流经流经B口和阀流回油箱；反之口和阀流回油箱；反之，当阀心移到右端时，活塞便，当阀心移到右端时，活塞便向左运动。因而通过阀心移动向左运动。因而通过阀心移动可实现可实现的的或或。 滑阀式换向阀工作原理滑阀式换向阀工作原理和图形符号和图形符号a a）示意图）示意图 b b）图形符号）图形符号School of Mechanical

42、Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院换向阀的结构形式：换向阀的结构形式：的的主要由其控制的主要由其控制的及及所决定。所决定。所示的换向阀有三个工作位置和四条通路（所示的换向阀有三个工作位置和四条通路（P、A、B、T），称），称为为。和和是是的的。列出了常见列出了常见主体部分的结构原理、图形符号和使用场主体部分的结构原理、图形符号和使用场合。以表中末行的合。以表中末行的为例，阀体上有为例，阀体上有P、A、B、T1、T2五个通五个通口，阀心有左、中、右三个工作位置。当阀心处在图示中间位置时，五口，阀心有左、中、右三个工作位置。当阀心处在图示中间位置时，五个通口都关闭；当阀

43、心移向左端时，通口个通口都关闭；当阀心移向左端时，通口T2关闭，通口关闭，通口P和和B相通，通口相通，通口A和和T1相通；当阀心移向右端时，通口相通；当阀心移向右端时，通口T1关闭，通口关闭，通口P和和A相通，通口相通，通口B和和T2相通。这种结构型式由于具有使五个通口都关闭的工作状态，故可相通。这种结构型式由于具有使五个通口都关闭的工作状态，故可使受它控制的执行元件在任意位置上停止运动。使受它控制的执行元件在任意位置上停止运动。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院滑阀式换向阀主体部分的结构形式滑阀式换向阀主体部分的结构形式名

44、名 称称结构原理图结构原理图图形符号图形符号使用场合使用场合二位二位二通阀二通阀控制油路的接通与切断（相当于一个开关）控制油路的接通与切断（相当于一个开关）二位二位三通阀三通阀控制液流方向（从一个方向变换成另一个控制液流方向（从一个方向变换成另一个方向）方向）二位二位四通阀四通阀控控制制执执行行元元件件换换向向不能使执行元件不能使执行元件在任一位置上停在任一位置上停止运动止运动执行元件正反向执行元件正反向运动时回油方式运动时回油方式相同相同三位三位四通阀四通阀能使执行元件在能使执行元件在任一位置上停止任一位置上停止运动运动二位二位五通阀五通阀不能使执行元件不能使执行元件在任一位置上停在任一位置

45、上停止运动止运动执行元件正反向执行元件正反向运动时可以得到运动时可以得到不同的回油方式不同的回油方式三位三位五通阀五通阀能使执行元件在能使执行元件在任一位置上停止任一位置上停止运动运动School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院都有两个或两个以上的都有两个或两个以上的，其中一个是常位，即，其中一个是常位，即未受外部操纵时所处的位置。绘制未受外部操纵时所处的位置。绘制时，油路一般应时，油路一般应连接在常位上。连接在常位上。 所示为手动换向阀及其图形符号。所示为手动换向阀及其图形符号。所示为所示为，松开手柄，阀心靠弹簧力恢，松开手柄，阀心

46、靠弹簧力恢复至中位（常位），适用于动作频繁、持续工作时间较短的场合复至中位（常位），适用于动作频繁、持续工作时间较短的场合，操作比较安全，常用于工程机械。，操作比较安全，常用于工程机械。所示为所示为，当松开手柄后，阀仍然保持在所需的工作位置上，适，当松开手柄后，阀仍然保持在所需的工作位置上，适用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的情况。这用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的情况。这种阀也可用脚踏操纵。种阀也可用脚踏操纵。将多个手动换向阀组合在一起，用以操纵多个执行元件的运动，将多个手动换向阀组合在一起，用以操纵多个执行元件的运动，便构成便构成。School of Mech

47、anical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 手动换向阀（三位四通）手动换向阀（三位四通）a a）弹簧自动复位结构）弹簧自动复位结构 b b）弹簧钢球定位结构）弹簧钢球定位结构School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 所示为机动换向阀及其图形符号，它依靠所示为机动换向阀及其图形符号，它依靠挡铁或凸轮来压迫阀心移动，从而实现液流通、断或改变流向。挡铁或凸轮来压迫阀心移动，从而实现液流通、断或改变流向。 机动换向阀机动换向阀11滚轮滚轮 22阀心阀心 33弹簧弹簧 电磁换向阀借助于电电磁换向阀借助于电磁

48、铁吸力推动阀心动作来改变液流流磁铁吸力推动阀心动作来改变液流流向。这类阀操纵方便，布置灵活，易向。这类阀操纵方便，布置灵活，易实现动作转换的自动化，因此应用最实现动作转换的自动化，因此应用最广泛。广泛。和和所示为电磁换所示为电磁换向阀的结构及图形符号。向阀的结构及图形符号。电磁阀的电磁铁按所用电源的不同，电磁阀的电磁铁按所用电源的不同，分为分为、和和三三种；按电磁铁内部是否有油侵入，又种；按电磁铁内部是否有油侵入，又分为分为、和和三种。三种。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 交流二位三通电磁换向阀及其干式电磁铁结构图交流二

49、位三通电磁换向阀及其干式电磁铁结构图11衔铁衔铁 22线圈线圈 33密封圈密封圈 44推杆推杆 55阀心阀心 66弹簧弹簧 77阀体阀体School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 直流三位四通电磁换向阀及其湿式电磁铁结构图直流三位四通电磁换向阀及其湿式电磁铁结构图11阀体阀体 22阀心阀心 33弹簧座弹簧座 44弹簧弹簧 55挡块挡块 66导磁套导磁套77推杆推杆 88街铁街铁 99线圈线圈School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院使用方便，起动力大，吸合、释放快，动作时

50、间最快使用方便，起动力大，吸合、释放快，动作时间最快约为约为10ms；但工作时冲击和噪声较大，为避免线圈过热，换向频；但工作时冲击和噪声较大，为避免线圈过热，换向频率不能超过率不能超过60次次/min；起动电流大，在阀心被卡时会烧毁线圈；起动电流大，在阀心被卡时会烧毁线圈；工作寿命仅数百万次至一千万次以内。工作寿命仅数百万次至一千万次以内。体积小，工作可靠；冲击小，允许换向频率为体积小，工作可靠；冲击小，允许换向频率为120次次/min，最高可达，最高可达300次次/min；使用寿命可高达两千万次以上；但；使用寿命可高达两千万次以上；但起动力比交流电磁铁要小，且需有直流电源。起动力比交流电磁铁

51、要小，且需有直流电源。自身带有整流器，可以直接使用交流电源，又自身带有整流器，可以直接使用交流电源，又具有直流电磁铁的性能。具有直流电磁铁的性能。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院如如所示。为避免油液侵入电磁铁，在推杆所示。为避免油液侵入电磁铁，在推杆4的的外周上装有密封圈外周上装有密封圈3，使线圈，使线圈2的绝缘性能不受油液的影响。但推的绝缘性能不受油液的影响。但推杆上密封圈的摩擦力则影响着电磁铁的换向可靠性。杆上密封圈的摩擦力则影响着电磁铁的换向可靠性。如如所示。该电磁铁的导磁套所示。该电磁铁的导磁套6是一个密封筒状是一

52、个密封筒状结构，与换向阀阀体结构，与换向阀阀体1接连时仅套内的衔铁接连时仅套内的衔铁8工作腔与滑阀直接连工作腔与滑阀直接连接，推杆接，推杆7上没有任何密封，套内可承受一定的液压力。线圈上没有任何密封，套内可承受一定的液压力。线圈9部部分仍处于干的状态。由于推杆上没有密封，从而提高了换向可靠分仍处于干的状态。由于推杆上没有密封，从而提高了换向可靠性。衔铁工作时处于油液润滑状态，且有一定阻尼作用而减小了性。衔铁工作时处于油液润滑状态，且有一定阻尼作用而减小了冲击和噪声。所以湿式电磁铁具有吸合声小、散热快、可靠性好冲击和噪声。所以湿式电磁铁具有吸合声小、散热快、可靠性好、效率高、寿命长等优点。因此已

53、逐渐取代传统的干式电磁铁。、效率高、寿命长等优点。因此已逐渐取代传统的干式电磁铁。的铁心和线圈都浸在油液中工作，因此散热更快、的铁心和线圈都浸在油液中工作，因此散热更快、换向更平稳可靠、效率更高、寿命更长。但结构复杂，造价较高换向更平稳可靠、效率更高、寿命更长。但结构复杂，造价较高。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院根据根据JB52441991标准规定，各种形式电磁铁的机械寿命（吸标准规定，各种形式电磁铁的机械寿命（吸合与释放次数）应不低于表合与释放次数）应不低于表4-6所列数值。所列数值。 电磁铁的机械寿命电磁铁的机械寿命

54、电磁铁形式电磁铁形式机械寿命机械寿命/次次电磁铁形式电磁铁形式机械寿命机械寿命/次次交流干式型交流干式型60104交流湿式型交流湿式型6106直流干式型直流干式型交流本整干式型交流本整干式型6106直流湿式型直流湿式型交流本整湿式型交流本整湿式型10106由于电磁铁的吸力一般由于电磁铁的吸力一般90N，因此，因此。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀心位置液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀心位置的换向阀。的换向阀。所示为所示为及图形符号。当控制油路及图形符号。当控制油路的压力油从

55、控制油口的压力油从控制油口K1进入滑阀左腔、滑阀右腔经控制油口进入滑阀左腔、滑阀右腔经控制油口K2接通回油接通回油时，阀心在其两端压差作用下右移，使压力油口时，阀心在其两端压差作用下右移，使压力油口P与与A相通、相通、B与与T相通相通；当；当K2接压力油、接压力油、K1接回油时，阀心左移，使接回油时，阀心左移，使P与与B相通、相通、A与与T相通；相通；当当K1和和K2都通回油时，阀心在两端弹簧和定位套作用下处于中位，都通回油时，阀心在两端弹簧和定位套作用下处于中位，P、A、B、T相互均不通。必须指出，液动换向阀还需另一个阀来操纵其控相互均不通。必须指出，液动换向阀还需另一个阀来操纵其控制油路的

56、方向。制油路的方向。 三位四通液动换向阀三位四通液动换向阀School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 所示为电液换向阀的结构原理及其图形符号。所示为电液换向阀的结构原理及其图形符号。由图可见，当两个电磁铁都不通电时，电磁阀阀心由图可见，当两个电磁铁都不通电时，电磁阀阀心4处于中位，液动阀处于中位，液动阀（主阀）阀心（主阀）阀心8因其两端都接通油箱，也处于中位。电磁铁因其两端都接通油箱，也处于中位。电磁铁3通电时，电通电时，电磁阀阀心移向右位，压力油经单向阀磁阀阀心移向右位，压力油经单向阀1接通主阀心的左端，其右端的油接通主阀心的左端

57、，其右端的油则经节流阀则经节流阀6和电磁阀而接通油箱，于是主阀心右移，移动速度由节流和电磁阀而接通油箱，于是主阀心右移，移动速度由节流阀阀6的开口大小决定。同理，当电磁铁的开口大小决定。同理，当电磁铁5通电，电磁阀阀心移向左位时，通电，电磁阀阀心移向左位时，主阀心也移向左位，其移动速度由节流阀主阀心也移向左位，其移动速度由节流阀2的开口大小决定。的开口大小决定。在在中，控制主油路的主阀心不是靠电磁铁的吸力直接推动的中，控制主油路的主阀心不是靠电磁铁的吸力直接推动的，是靠电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的，因此推力可以很大，是靠电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的，因此推力可以很大，操纵也很方

58、便。此外，主阀心向左或向右的移动速度可分别由节流阀操纵也很方便。此外，主阀心向左或向右的移动速度可分别由节流阀2或或6来调节，这就使系统中的执行元件能够得到平稳无冲击的换向。所来调节，这就使系统中的执行元件能够得到平稳无冲击的换向。所以，这种操纵型式的换向性能是较好的，适用于高压、大流量的场合。以，这种操纵型式的换向性能是较好的，适用于高压、大流量的场合。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 电液换向阀电液换向阀1 1、77单向阀单向阀 2 2、66节流阀节流阀 3 3、55电磁铁电磁铁 44电磁阀阀心电磁阀阀心 88液动阀阀

59、心（主阀心）液动阀阀心（主阀心）School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院滑阀机能滑阀机能的的分为分为和和，前者，前者是指滑阀处于某个工作位置时，其各个油口的连通关系；后是指滑阀处于某个工作位置时，其各个油口的连通关系；后者则指滑阀从一个工作位置变换到另一个工作位置的过渡过者则指滑阀从一个工作位置变换到另一个工作位置的过渡过程中，它的各个油口的瞬时连通关系。不同的程中，它的各个油口的瞬时连通关系。不同的对应对应有不同的功能。有不同的功能。对对的的和和的的有着重要的影响。有着重要的影响。School of Mechanical Eng

60、ineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院几种常用换向阀的滑阀机能见表几种常用换向阀的滑阀机能见表4-7表表4-9。 二位换向阀滑阀工作位置机能二位换向阀滑阀工作位置机能通路数通路数滑阀机能代号滑阀机能代号图形符号图形符号通路数通路数滑阀机能代号滑阀机能代号图形符号图形符号二二通通O四四通通HH三三通通OY四四通通I1KI2PI3JSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 三位换向阀滑阀工作位置机能三位换向阀滑阀工作位置机能滑阀性能代号滑阀性能代号滑阀中位状态滑阀中位状态图形符号图形符号中位特点中位特点O各油口全封闭