第四章 液压控制元件

1、第四章 液压控制元件第一节第一节 概概 述述第二节第二节 方向控制阀方向控制阀第三节第三节 压力控制阀压力控制阀第四节第四节 流量控制元件流量控制元件第五节第五节 叠加式液压阀叠加式液压阀第六节第六节 二通插装阀二通插装阀第七节第七节 液压阀的连接液压阀的连接第一节第一节 概概 述述阀的阀的作用作用：用来控制液压系统中油液的：用来控制液压系统中油液的流动方向流动方向或调节其或调节其压力压力和和流量流量的大小。的大小。 阀的阀的共性特点共性特点：1) 在在结构上结构上：均是由：均是由阀体阀体、阀芯阀芯和和驱动驱动阀芯相对阀芯相对运动的元、部件组成。运动的元、部件组成。2) 在在工作原理上工作原理

2、上：阀口的大小、压差及流量符合：阀口的大小、压差及流量符合孔口流量公式（孔口流量公式（ ）等。）等。 阀的分类：阀的分类：表表4-1。mpKAq 液压阀的液压阀的基本要求基本要求：1) 动作灵敏动作灵敏, 使用可靠使用可靠, 冲击振动小冲击振动小, 使用寿命长。使用寿命长。2) 压力损失小压力损失小, 密封性好密封性好, 内泄漏要小内泄漏要小, 无外泄漏。无外泄漏。3) 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，通用性好。性好。第二节第二节 方向控制阀方向控制阀作用作用:用于控制油液的用于控制油液的通通与与断断及油液及油液流动的方向流动的方向。分类分类:单

3、向阀单向阀和和换向阀换向阀一、单向阀一、单向阀作用：作用：控制油液的控制油液的单向流动单向流动或油液的或油液的通通与与断断。分类：普通单向阀分类：普通单向阀和和液控单向阀液控单向阀1、普通单向阀、普通单向阀 图图4-1 结构示意图结构示意图: 图图4-1为管为管式式结构结构的单的单向阀及向阀及职能职能符号符号。作用作用:使油液只能沿一个方向流动，不允许反向流动。使油液只能沿一个方向流动，不允许反向流动。 要求：要求： 普通单向阀，通流方向阻力尽可能小，开启压力普通单向阀，通流方向阻力尽可能小，开启压力仅需仅需0.0350.05MPa，不通流方向应有良好的密，不通流方向应有良好的密封，且动作灵敏

4、，工作时不许有撞击和噪声。封，且动作灵敏，工作时不许有撞击和噪声。 单向阀做背压阀时，开启压力为单向阀做背压阀时，开启压力为0.20.3MPa。 主要性能：主要性能： 正向最小开启压力；正向最小开启压力； 正向流动时的压力损失（额定流量时不超过正向流动时的压力损失（额定流量时不超过0.15 0.3MPa）；反向泄漏量等。）；反向泄漏量等。正向导通正向导通反向不通反向不通2、液控单向阀、液控单向阀 图图4-2 结构简图结构简图及及图形符号图形符号：图：图4-2 组成：普通单向阀组成：普通单向阀和和液控装置液控装置两部分。两部分。作用：作用：当控制油口有无压力油通入时，他的工作当控制油口有无压力油

5、通入时，他的工作相当于普通单向阀。当控制油口有压力油相当于普通单向阀。当控制油口有压力油通入时，它仅相当于一条通道。通入时，它仅相当于一条通道。工作原理动画工作原理动画分类：分类： 液控单向阀的泄油方式有液控单向阀的泄油方式有内泄内泄和和外泄外泄之分。之分。 液控单向阀的阀芯有液控单向阀的阀芯有带卸荷阀芯带卸荷阀芯和和不带卸荷阀不带卸荷阀芯芯两种。两种。二、换向阀二、换向阀作用作用:利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通接通，关关断断或或变换油液流动的方向变换油液流动的方向，从而实现液压执行元，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。件

6、及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。 对换向阀的主要对换向阀的主要要求要求：1) 压力损失要小；压力损失要小；2) 互不相通的油口泄漏要小；互不相通的油口泄漏要小；3) 换向平稳、迅速且可靠。换向平稳、迅速且可靠。 分类：分类：按按阀芯运动方式阀芯运动方式分：滑阀、转阀等分：滑阀、转阀等按按操纵方式操纵方式分分:手动、机动、电磁动、液动、电液动等手动、机动、电磁动、液动、电液动等按阀芯按阀芯工作时的位置数工作时的位置数不同分：二位、三位、不同分：二位、三位、等等按按阀阀所控制的通路数所控制的通路数分：二通、三通、分：二通、三通、等等 生产：生产：一般由专业厂组织生产。一般由专业厂组织生产。

7、工作原理动画工作原理动画（一）换向阀的工作原理（一）换向阀的工作原理1. 工作原理与图形符号工作原理与图形符号 图图4-3是滑阀时换向阀的是滑阀时换向阀的工作原理工作原理与与图形符号图形符号。工作原理动画工作原理动画（一）换向阀的工作原理（一）换向阀的工作原理1. 工作原理与图形符号工作原理与图形符号 图图4-3是滑阀时换向阀的是滑阀时换向阀的工作原理工作原理与与图形符号图形符号。工作原理动画工作原理动画（一）换向阀的工作原理（一）换向阀的工作原理1. 工作原理与图形符号工作原理与图形符号 图图4-3是滑阀时换向阀的是滑阀时换向阀的工作原理工作原理与与图形符号图形符号。工作原理动画工作原理动画

8、（一）换向阀的工作原理（一）换向阀的工作原理1. 工作原理与图形符号工作原理与图形符号 图图4-3是滑阀时换向阀的是滑阀时换向阀的工作原理工作原理与与图形符号图形符号。工作原理动画工作原理动画 换向阀符号的换向阀符号的有关说明有关说明：（图：（图4-4） “位位”与与“通通”的概念，用的概念，用方框方框代表阀芯的工代表阀芯的工作位置，每个位置上与作位置，每个位置上与外部油路的通路数外部油路的通路数为通。为通。 方框内部符号的含义方框内部符号的含义，如，如、，其中其中箭头的方向并不一定就是实际液流的方向。箭头的方向并不一定就是实际液流的方向。 注意各油注意各油口字母的口字母的习惯写法习惯写法与含

9、义与含义。2操纵方式：图操纵方式：图4-5，有，有手动手动、机动机动、电磁动电磁动、液动液动和和电液动电液动等。阀芯的等。阀芯的复位方式一般为弹簧复位方式一般为弹簧。k 图图4-6是转动式换向阀（简称是转动式换向阀（简称转阀转阀）的工作原）的工作原理与符号。理与符号。（二）换向阀的结构（二）换向阀的结构 以应用广泛的滑阀为例。以应用广泛的滑阀为例。1、手动换向阀、手动换向阀 图图4-7a为为手动换向弹簧复位手动换向弹簧复位的换向阀。的换向阀。 图图4-7b为为手动换向三个位置定位手动换向三个位置定位的换向阀。的换向阀。 图图4-7c、d为相应的为相应的图形符号图形符号。 弹簧复位弹簧复位钢球定

10、位钢球定位2、机动换向阀、机动换向阀 机动换向阀又称行程阀机动换向阀又称行程阀。图。图4-8是滚轮式二位是滚轮式二位二通二通常闭式常闭式机动换向阀。机动换向阀。3、电磁换向阀、电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向的。接推动阀芯来控制液流方向的。 按电磁铁使用电源不同分按电磁铁使用电源不同分：交流交流与与直流直流。另外还有一。另外还有一种本整型电磁铁。种本整型电磁铁。 按衔铁工作腔是否有油液分按衔铁工作腔是否有油液分：干式干式与与湿式湿式 图图4-9为一个为一个二位三通弹簧复位二位三通弹簧复位式电磁阀式电

11、磁阀 图图4-10为一个为一个三位五通弹簧复位式电磁阀三位五通弹簧复位式电磁阀。4、液动换向阀、液动换向阀 图图4-11为一个为一个三位四通液动换向阀，弹簧复位三位四通液动换向阀，弹簧复位。5、电液换向阀、电液换向阀 图图4-12为为弹簧对中型三位四通电液换向阀弹簧对中型三位四通电液换向阀。 电液换向阀先导电液换向阀先导阀的控制方式有阀的控制方式有内内控和外控控和外控之分，泄之分，泄油方式有油方式有内泄和外内泄和外泄泄之分，可组合出之分，可组合出四种类型的电液换四种类型的电液换向阀，即向阀，即内控内控-内内泄、内控泄、内控-外泄、外泄、外控外控-内泄、外控内泄、外控-外泄外泄。图。图4-12是

12、外是外控控-外泄式。外泄式。（三）换向阀的性能与特点（三）换向阀的性能与特点1、中位机能、中位机能中位机能的中位机能的定义定义：三位换向阀的阀芯在中间位置：三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间的不同连接方式称为中位机能。时，各通口间的不同连接方式称为中位机能。 不同的中位机能有不同的特性，可满足不同的不同的中位机能有不同的特性，可满足不同的使用要求，表使用要求，表4-2为常见的中位机能。另外还有过为常见的中位机能。另外还有过渡机能，这本教材没有介绍。渡机能，这本教材没有介绍。中位机能彩图中位机能彩图 分析和选择分析和选择阀的中位机能时阀的中位机能时要考虑的问题要考虑的问题：1) 系统保压系统

13、保压：P口堵塞，或部分堵塞（口堵塞，或部分堵塞（X型）。型）。2) 系统卸荷系统卸荷：P、T口相通，例见口相通，例见M型。型。3) 换向平稳性和换向精度换向平稳性和换向精度： A、B口堵塞，有液压冲击现象，换向不平稳，但口堵塞，有液压冲击现象，换向不平稳，但换向精度高。换向精度高。 A、B口相通，换向平稳，但换向精度不高。口相通，换向平稳，但换向精度不高。4) 启动平稳性启动平稳性:若油缸某腔通油箱，则启动时无若油缸某腔通油箱，则启动时无油缓冲油缓冲, 启动不平稳。反之启动不平稳。反之, 则启动平稳性好。则启动平稳性好。5) 液压缸的液压缸的“浮动浮动”和在和在任意位置的停止任意位置的停止：A

14、、B口相通，则油缸处于口相通，则油缸处于“浮动浮动”状态。当状态。当A、B口堵塞，则可在任意位置停止。口堵塞，则可在任意位置停止。2、滑阀的液动力、滑阀的液动力 由动量定律可知，作用在滑阀上的液动力由由动量定律可知，作用在滑阀上的液动力由稳态液稳态液动力动力与与瞬态液动力瞬态液动力两种。两种。 稳态液动力稳态液动力是阀芯移动完毕，是阀芯移动完毕，开口固定之后开口固定之后，液流，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀芯上的力，其大小流过阀口时因动量变化而作用在阀芯上的力，其大小与通过阀的流量有关，其作用方向是与通过阀的流量有关，其作用方向是使阀口关闭使阀口关闭的方的方向。向。 瞬态液动力瞬态液动力是

15、阀芯在是阀芯在移动过程中移动过程中（即阀口大小发生（即阀口大小发生变化时）阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的变化时）阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力，此力与阀芯移动的速度有关，与阀口开度无关。力，此力与阀芯移动的速度有关，与阀口开度无关。 3、滑阀的液压卡紧现象、滑阀的液压卡紧现象卡紧现象卡紧现象：阀芯停止一段时间后再移动，阻尼力增：阀芯停止一段时间后再移动，阻尼力增大许多的现象。大许多的现象。进一步的拓展理解见下一页进一步的拓展理解见下一页 图图4-14示示出了出了几种径几种径向不平衡力向不平衡力的情况的情况。卡紧的原因卡紧的原因: 脏物进入缝隙；脏物进入缝隙； 温度变化，引起温

16、度变化，引起阀芯膨胀；阀芯膨胀； 径向不平衡力径向不平衡力(主要原因主要原因)。几种几种径向不平衡力径向不平衡力的情况。的情况。无锥度，轴线平无锥度，轴线平行，有偏心行，有偏心有锥度有锥度, 倒锥倒锥，轴，轴线平行，有偏心线平行，有偏心有锥度有锥度, 顺锥顺锥ok，轴线平行，有偏心轴线平行，有偏心无锥度无锥度, 轴线平行轴线平行, 有偏心有偏心,阀芯表面阀芯表面有突起有突起无锥度无锥度, 无偏心，无偏心，轴线重合轴线重合有锥度，有锥度，顺锥顺锥，轴线重合轴线重合 在阀芯上开环形槽可以减小径向不平衡力，如在阀芯上开环形槽可以减小径向不平衡力，如图图4-15。另外，上面的分析可知顺锥不会产生径。另

17、外，上面的分析可知顺锥不会产生径向不平衡力。向不平衡力。倒锥倒锥顺锥顺锥第三节第三节 压力控制阀压力控制阀作用作用：用于控制系统压力或用压力进行控制。：用于控制系统压力或用压力进行控制。工作原理工作原理：是利用阀芯上的液压力与弹簧力保持：是利用阀芯上的液压力与弹簧力保持平衡平衡进行进行工作的。工作的。一、溢流阀的基本结构及其工作原理一、溢流阀的基本结构及其工作原理主要作用主要作用:维持系统压力维持系统压力(定压定压)或限制系统压力或限制系统压力(限压限压或安全或安全)等等（一）溢流阀的作用（一）溢流阀的作用和性能要求和性能要求1、溢流阀的、溢流阀的作用作用 图图4-16a是是溢流定压溢流定压作

18、用，图作用，图4-16b是安是安全全限压限压作用。作用。2、液压系统对溢流阀的、液压系统对溢流阀的性能要求性能要求(1) 定压精度高定压精度高 即静态调压偏差小。即静态调压偏差小。(2) 灵敏度高灵敏度高 灵敏度高，则动态压力超调小。灵敏度高，则动态压力超调小。(3) 工作平稳且无振动和噪声工作平稳且无振动和噪声。(4) 阀关闭时的密封性好阀关闭时的密封性好。（二）溢流阀的结构和工（二）溢流阀的结构和工作原理作原理分类分类：按其结构形式和工作原：按其结构形式和工作原理分为理分为直动式直动式与与先导式先导式1、直动式溢流阀、直动式溢流阀直动的含义直动的含义:液体的液压力通液体的液压力通过阀芯直接

19、与弹簧相平衡。过阀芯直接与弹簧相平衡。 结构结构及及图形符号图形符号:见图见图4-17。工作过程分析工作过程分析： 图图4-17中，液压力直接与弹簧力相平衡，即直动。中，液压力直接与弹簧力相平衡，即直动。当当 pARFs时时，P、T相通。相通。阀芯受力分析：阀芯受力分析： fbssRFGFFpA忽略忽略G、Fbs（稳态液动力）（稳态液动力）和和Ff，则有则有 RsAFp 特特 点：点： 进油口处的压力直接由弹簧调定，进油口处的压力直接由弹簧调定，压力基本恒定压力基本恒定。 阀芯上有阀芯上有阻尼孔阻尼孔，可避免其振动，可避免其振动，提高压力稳定性提高压力稳定性。 结构简单，灵敏度高，结构简单，灵

20、敏度高，适用于低压、小流量场合适用于低压、小流量场合。 直动式溢流阀性能的直动式溢流阀性能的改进改进：图：图4-18是一款改进是一款改进型的直动式溢流阀，其工作压力和流量有了很大型的直动式溢流阀，其工作压力和流量有了很大的提高。的提高。2、先导式溢流阀、先导式溢流阀先导的含义先导的含义：利用先导阀控制主阀芯的启闭，先：利用先导阀控制主阀芯的启闭，先导阀动作在主阀之前。导阀动作在主阀之前。组成组成：先导阀：先导阀+主阀芯（其中，先导阀是一个小主阀芯（其中，先导阀是一个小流量的直动式溢流阀）流量的直动式溢流阀）结构结构及及图形符图形符号号：图：图4-19。工作原理及工作过程工作原理及工作过程：图：

21、图4-19。压力由先导阀弹。压力由先导阀弹簧控制和调节，当先导阀开启时，主阀芯上、下簧控制和调节，当先导阀开启时，主阀芯上、下产生一个压力差，将主阀芯开启。产生一个压力差，将主阀芯开启。分析分析： 当当p2A导导F导弹导弹时时，导阀关，导阀关闭，主阀芯上的压力差闭，主阀芯上的压力差pARF导弹导弹时时，导阀开，导阀开启，主阀芯上的压力差启，主阀芯上的压力差pARF主弹主弹，主阀开启。，主阀开启。溢流阀工作原理动画溢流阀工作原理动画其它形式动画：其它形式动画：1、2、3、4。溢流溢流溢流溢流阀芯受力分析：阀芯受力分析：fbsR2sRFGFApFpA忽略忽略G、 Fbs和和Ff ，则有，则有 RR

22、2sAApFp或或 Rfbss2AFGFFppp 远程控制口远程控制口K的控制原理及作的控制原理及作用分析用分析：远程调：远程调压及系统卸荷。压及系统卸荷。见图见图6-1a。故故 RsAFp3、应用、应用1溢流定压溢流定压（溢流调压）（图（溢流调压）（图4-16a）2安全阀（安全阀（安全限压安全限压）（图）（图4-16b）3背压阀（背压）背压阀（背压）4远程调压远程调压(含多级调压含多级调压)与与系统卸荷系统卸荷（图（图6-1）（三）溢流阀的性能（三）溢流阀的性能1、静态性能、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：是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地

23、上升或下降，内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且压力无突跳及滞后现象时的最大和最小调且压力无突跳及滞后现象时的最大和最小调定压力。定压力。(2) 启闭特性启闭特性：是指溢：是指溢流阀在稳定情况下流阀在稳定情况下从开启到闭合的过从开启到闭合的过程中，被控制压力程中，被控制压力与通过溢流阀的溢与通过溢流阀的溢流量之间的关系。流量之间的关系。如图如图4-20。调压范围调压范围（压力调定值（压力调定值ps）评定指标：评定指标：开启比：开启比： （4-4）闭合比：闭合比： （4-5）(3) 卸荷压力卸荷压力：在远程控制口：在远程控制口 K 接油箱接油箱 ( 卸荷状卸荷状态态 ) 时，额定流量下的压力

24、损失。时，额定流量下的压力损失。%100skkppp%100sBBppp 上述两者的比值越大越好，一般要求上述两者的比值越大越好，一般要求pk90%, pB85%。溢流阀的启闭特性曲线如图。溢流阀的启闭特性曲线如图4-20。显然，。显然，先导式溢流阀的性能要好于直动式。先导式溢流阀的性能要好于直动式。2、动态性能动态性能 溢流阀的动态特性溢流阀的动态特性如图如图4-21。%100sppp压力超调量压力超调量p:是指最高瞬时压力峰值与额定调定是指最高瞬时压力峰值与额定调定压力调定值压力调定值ps的差值。的差值。压力超调率压力超调率 :压力超调量压力超调量p与额定压力与额定压力ps的比值的比值p（

25、4-6） 压力超调率压力超调率 是衡量溢流阀动态定压误差的一个性是衡量溢流阀动态定压误差的一个性能指标，一个性能良好的溢流阀能指标，一个性能良好的溢流阀 10%30%。pp响应时间响应时间t1：溢流压力由零升至额定压力所需的时间。：溢流压力由零升至额定压力所需的时间。过渡时间过渡时间t2：溢流压力由零过渡到满足超调率要求的压：溢流压力由零过渡到满足超调率要求的压力所需的时间。力所需的时间。二、减压阀二、减压阀功用功用：用来减低液压系统中某一部分的压力，以：用来减低液压系统中某一部分的压力，以获得比主系统低的稳定的工作压力。例如，获得比主系统低的稳定的工作压力。例如，夹紧、控制、润滑回路。夹紧、

26、控制、润滑回路。响应阶段响应阶段过渡阶段过渡阶段稳定阶段稳定阶段（一）定值减压阀（一）定值减压阀要求要求：出口压力维持恒定，不受进、出口压力及流量出口压力维持恒定，不受进、出口压力及流量的影响。的影响。1、工作原理、工作原理工作原理工作原理:图图4-22a为为直动式减压阀直动式减压阀的结构示意图及符号。的结构示意图及符号。图图4-22b为为先导式减压阀先导式减压阀的工作原理及图形符号。的工作原理及图形符号。彩图彩图直动式减压阀直动式减压阀先导式减压阀先导式减压阀 工作原理说明：工作原理说明：1）直动式：图）直动式：图4-22a。 不工作时（即不工作时（即p2p调调），），阀芯处阀芯处于最下端，

27、阀口常开，于最下端，阀口常开，p2=p1。 当当p2p调调时时，开始工作，阀芯上，开始工作，阀芯上移，且移，且p2=p1p，为调定压力，为调定压力，p2A=Fs=ks(xcxR)const。 输出压力稳压分析：输出压力稳压分析： 当当p1p2阀芯上移阀芯上移开口开口xRpp2=(p1p)=常数常数 p2调调趋于稳定。趋于稳定。 当当p1p2阀芯下移阀芯下移开口开口xRpp2=(p1p)=常数常数 p2调调趋于稳定。趋于稳定。（xc为为xR=0时弹簧的压缩量）时弹簧的压缩量） 2）先导式：图）先导式：图4-22b。不工作时不工作时：当：当p2p2调调时，主阀时，主阀芯处于最下端，先导阀未芯处于最

28、下端，先导阀未开，阀芯不工作，主阀口开，阀芯不工作，主阀口常开，常开，p2=p1。工作时工作时：当：当p2p2调调，导阀打开，导阀打开，主阀芯上移，开始工作，主阀芯上移，开始工作，p2由由p1调定确定，调定确定， p2为调为调定压力定压力。分分 析析(稳定稳定)： 当当p2开口开口xRpp2=(p1p)p2=(p1p)=常数常数p2调调趋于稳定。趋于稳定。 当当p2开口开口xRpp2=(p1p)p2=(p1p)=常数常数p2调调趋于稳定。趋于稳定。彩图彩图 先导式减压阀与先导式溢流阀的先导式减压阀与先导式溢流阀的不同点不同点：1) 减压阀减压阀保持出口压力恒定保持出口压力恒定，而溢流阀维持进口

29、，而溢流阀维持进口压力恒定。压力恒定。2) 不工作时，减压阀不工作时，减压阀阀口常开阀口常开，溢流阀阀口常闭。，溢流阀阀口常闭。3) 减压阀导阀弹簧腔开减压阀导阀弹簧腔开有独立的泄油口有独立的泄油口。注：注：先导式减压阀也可以实现远程调压，得到二先导式减压阀也可以实现远程调压，得到二级调压得目的。详见图级调压得目的。详见图4-22b。2、工作特性、工作特性理想减压阀的特性理想减压阀的特性：出口压力不随进、出口压力：出口压力不随进、出口压力和流量的影响。和流量的影响。分析分析：以图：以图4-22a的直动式减压阀为例。的直动式减压阀为例。分析分析：以图：以图4-22a的直动式减压阀为例。的直动式减

30、压阀为例。 阀芯上的受力平衡方程：阀芯上的受力平衡方程： （ Fbs轴向稳态液动力）轴向稳态液动力） 2RbsscRp AFkxx（xc为为xR=0时弹簧的压缩量）时弹簧的压缩量） 上式整理得：上式整理得： 2scRbsRkxxFpA忽略忽略Fbs且考虑到且考虑到xR xc ，则有，则有 常数RcsAxkp2上式说明出口压力基本不变。上式说明出口压力基本不变。 减压阀的特性分析：减压阀的特性分析：1) p1p2特性特性，如下图。，如下图。p 为拐点为拐点压力，压力，p2为调定压力，当为调定压力，当p1p时，时，p2=const，（略有增加），（略有增加）（工作状态）（工作状态） 2) p2q特

31、性特性，如图，如图4-23。 当当p1=const时，时，qxRp2。 当当q=const时时, p1p2, xR略有减少。略有减少。 当当q=0时（即时（即xR=0），），p2仍保持恒仍保持恒定。定。 以上以上p2的变化均不大。的变化均不大。 p2是可调的是可调的,如图中下面一条曲线。如图中下面一条曲线。（二）定差式减压阀（二）定差式减压阀要求要求:进、出口的压力差进、出口的压力差等于常数或近似不等于常数或近似不变的减压阀。变的减压阀。工作原理及符号工作原理及符号:图图4-24分分 析析： 由阀芯的受力平衡方程可得由阀芯的受力平衡方程可得RcsxxkdDpdDp22222144所以所以 常数

32、22214dDxxkpppRcs（三）定比减压阀（三）定比减压阀要求：要求： 进、出口压力的进、出口压力的比值维持恒定。比值维持恒定。工作原理及符号工作原理及符号： 图图4-25。分分 析析： 由阀芯的受力平衡方程可得：由阀芯的受力平衡方程可得：2211ApxxkApRcs忽略弹簧力则有：忽略弹簧力则有： 2112AApp（由于弹簧刚度较小，故可忽略弹簧力）（由于弹簧刚度较小，故可忽略弹簧力）三、顺序阀三、顺序阀功用功用：实现多个执行元件的顺序动作，及做背压：实现多个执行元件的顺序动作，及做背压阀、平衡阀或卸荷阀等。阀、平衡阀或卸荷阀等。 分分 类类：按主阀芯动作的按主阀芯动作的工作原理分工作

33、原理分：直动式与先导式：直动式与先导式按主阀芯按主阀芯控制油路的来源分控制油路的来源分： 内控与外控内控与外控按按泄油方式分泄油方式分：内泄与外泄：内泄与外泄按按控制油路的来源和泄油的组合方式不同分控制油路的来源和泄油的组合方式不同分：内控外泄、外控外泄、外控内泄、内控内泄内控外泄、外控外泄、外控内泄、内控内泄（做背压阀的溢流阀可看作是内控内泄的形式）（做背压阀的溢流阀可看作是内控内泄的形式） 具体参见下图。具体参见下图。图形符号图形符号按按控制油路的来源和泄油的组合方式不同分控制油路的来源和泄油的组合方式不同分：内控外泄、外控外泄、外控内泄、内控内泄内控外泄、外控外泄、外控内泄、内控内泄（做

34、背压阀的溢流阀可看作是内控内泄的形式）（做背压阀的溢流阀可看作是内控内泄的形式） 具体参见下图。具体参见下图。顺序阀控泄方式动画顺序阀控泄方式动画典型结构分析典型结构分析： 图图4-26为直动式为直动式内控外泄内控外泄顺顺序阀的结构原理与图形符号序阀的结构原理与图形符号 图图4-28为为先导式内控外泄先导式内控外泄顺序阀的结构原理与图形符顺序阀的结构原理与图形符号。号。 图图4-27为直动式为直动式外控外泄外控外泄顺顺序阀的结构原理与图形符号序阀的结构原理与图形符号 某直动式顺序阀的工作原理某直动式顺序阀的工作原理 注意其内控注意其内控与外控和内泄与外控和内泄与外泄的变化。与外泄的变化。 某先

35、导式顺序阀某先导式顺序阀 (内控式内控式) 的工作原理的工作原理 顺序阀与溢流阀的比较：顺序阀与溢流阀的比较：1) 一般出油口有压力；一般出油口有压力；2) 一般有单独的泄油口；一般有单独的泄油口；3) 弹簧刚度较小；弹簧刚度较小；4) 四种形式集成于一体四种形式集成于一体, 可由厂家或自行调整获得。可由厂家或自行调整获得。四、压力继电器四、压力继电器功用功用：是一种将油液：是一种将油液压力信号转化压力信号转化成电信号的电成电信号的电液转换元件。液转换元件。结构、原理及符号结构、原理及符号：图图4-29。第四节第四节 流量控制元件流量控制元件 流量控制元件是依靠改变阀口通流截面积的流量控制元件

36、是依靠改变阀口通流截面积的大小或通流通道的长短来控制通过阀的流量，大小或通流通道的长短来控制通过阀的流量，达到调节执行元件运动速度的目的。达到调节执行元件运动速度的目的。分类分类:普通节流阀普通节流阀、调速阀调速阀（压力补（压力补偿型和温度补偿型）、偿型和温度补偿型）、溢流节溢流节流阀流阀和和分流集流阀分流集流阀等。等。要求要求:具有足够的调节范围，能保持具有足够的调节范围，能保持稳定的最小稳定流量，压力和稳定的最小稳定流量，压力和温度的变化对流量的影响要小，温度的变化对流量的影响要小，调节方便，泄漏要小等。调节方便，泄漏要小等。调速阀调速阀节节流流阀阀一、流量控制原理及节流口形式一、流量控制

37、原理及节流口形式节流口的基本形式：薄壁孔、细长孔和厚壁孔。节流口的基本形式：薄壁孔、细长孔和厚壁孔。1、流量通式：、流量通式：薄壁小孔的流量计算式为：薄壁小孔的流量计算式为： 5 . 022pACpACqdd细长孔的流量计算式为：细长孔的流量计算式为： pdldpldq432128224通用的流量表达式通用的流量表达式： mpKAq 式中：式中：K由节流口形状，液流状态、油液的由节流口形状，液流状态、油液的性质决定的系数，由实验确定。性质决定的系数，由实验确定。A通流截面积。调节通流截面积。调节A，可改变流量。，可改变流量。m节流口指数，其值在节流口指数，其值在0.51.0之间，由实验确定，薄

38、之间，由实验确定，薄壁孔壁孔m0.5，细长孔，细长孔m1.0。2、影响节流阀流量稳定性的因素、影响节流阀流量稳定性的因素:1) 压力压力 当当A一定时，则一定时，则F变化，变化，p变化，变化，q变化。且变化。且m越越大，大，p变化对变化对q的影响越大。图的影响越大。图4-30。2) 温度温度 温度变化温度变化粘度变化粘度变化流流量变化。对薄壁孔，粘度对流量量变化。对薄壁孔，粘度对流量的影响较小，而对细长孔，粘度的影响较小，而对细长孔，粘度对流量的影响较大。对流量的影响较大。3) 节流口的形状节流口的形状 主要影响最小稳主要影响最小稳定流量，要求水力半径大则好。定流量，要求水力半径大则好。3、最

39、小稳定流量和流量调节范围、最小稳定流量和流量调节范围 节流阀的阻塞现象节流阀的阻塞现象：在所有因素不变情况下，当节流：在所有因素不变情况下，当节流阀口小到一定程度时，通过节流阀的流量会变化甚至阀口小到一定程度时，通过节流阀的流量会变化甚至断流的现象。断流的现象。通用的流量表达式：通用的流量表达式： mpKAq 阻塞的原因阻塞的原因：油液中高温氧化后析出的胶质、沥青等：油液中高温氧化后析出的胶质、沥青等粘附在节流口上造成的。粘附在节流口上造成的。 防止阻塞的措施防止阻塞的措施： 采用水力半径大的节流口；采用水力半径大的节流口； 选用化学稳定性好，抗氧化稳定性好的油液；选用化学稳定性好，抗氧化稳定

40、性好的油液； 定期更换，精心过滤油液。定期更换，精心过滤油液。 最小稳定流量最小稳定流量：指能保证正常工作的最小流量。一般：指能保证正常工作的最小流量。一般流量控制阀的最小稳定流量为流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。 流量调节范围流量调节范围：指通过阀的最大与最小流量之比。一：指通过阀的最大与最小流量之比。一般在般在50左右，高压阀在左右，高压阀在10左右。有的产品样本上标明左右。有的产品样本上标明的是最小流量至最大流量的范围（的是最小流量至最大流量的范围（qminqmax）。）。4、常见节流口的形式、常见节流口的形式 图图4-315、节流阀的应用、节流阀的应用 图图4-32。注意

41、图中。注意图中节流阀与溢流阀的节流阀与溢流阀的组合组合应用，如图应用，如图4-32a，若为图，若为图4-32b则则不能节流调速。不能节流调速。6、对流量控制阀的要求、对流量控制阀的要求 1) 流量调节范围宽，且流量调节均匀。流量调节范围宽，且流量调节均匀。 2) 流量受阀前、后压差变化的影响小。流量受阀前、后压差变化的影响小。 3) 流量受温度变化的影响小。流量受温度变化的影响小。 4) 阀开启时的压力损失小。阀开启时的压力损失小。 5) 阀关闭时的泄漏小。阀关闭时的泄漏小。二、普通节流阀二、普通节流阀1、工作原理、工作原理 图图4-33是一种普通节流阀的是一种普通节流阀的结构结构和和图形符号

42、图形符号。节流阀工作原理动画节流阀工作原理动画2、节流阀的刚性、节流阀的刚性节流阀的刚性节流阀的刚性：指它抵抗负载变化的干扰，是速度对负：指它抵抗负载变化的干扰，是速度对负载变化抗衡能力的一种说明，说明活塞载变化抗衡能力的一种说明，说明活塞运动速度受负载变化而影响的程度运动速度受负载变化而影响的程度节流阀节流阀刚性的物理量刚性的物理量刚度刚度： qpTddKAmpqpTm1dd由流量通式由流量通式 隐函数求导数可得：隐函数求导数可得： mpKAq节流阀的节流阀的刚性的物理意义刚性的物理意义： 是节流阀是节流阀流量特性曲线上某点斜率流量特性曲线上某点斜率的倒数的倒数，或说特性曲线上某点切线和，或

43、说特性曲线上某点切线和横坐标夹角的余切。如图横坐标夹角的余切。如图3-34。tan1cotddqpT 讨讨 论：论： T。当当p一定时，一定时，ATT。 (低速低速) 当当AT一定时，一定时，pT。(轻载轻载) mT。(薄壁孔薄壁孔) 普通节流元件用在普通节流元件用在轻载、低速轻载、低速时时,速速度刚性高度刚性高, 但功率损失大但功率损失大, 效率低。效率低。三、节流阀的压力和温度补偿三、节流阀的压力和温度补偿问题的提出问题的提出:普通节流阀的流量受压力和温度的影响较大普通节流阀的流量受压力和温度的影响较大1、调速阀、调速阀 图图4-35所示分别为结构示意图、职能符号和特性曲线。所示分别为结构

44、示意图、职能符号和特性曲线。图中图中p1由溢流阀调定，基本恒定。由溢流阀调定，基本恒定。作用作用：调节流量。：调节流量。特点特点：流量不受压差（即负载）的影响。：流量不受压差（即负载）的影响。组成组成：“差压式减压阀差压式减压阀+节流阀节流阀”串联而成。串联而成。tan1cotddqpTKAmpqpTm1dd组成：组成：“差压式减压阀差压式减压阀+节流阀节流阀”串联而成。串联而成。分析：分析： 当当Fp3减压阀减压阀h p减减 p2 =(p1 p减减) p2，使得，使得p节节=(p2p3)=const，故调速阀，故调速阀的流量受压力（负载）波动的的流量受压力（负载）波动的影响较小。影响较小。

45、同理，可以分析出同理，可以分析出F时的情时的情况。况。注：注：调速阀也可以先节流后减压调速阀也可以先节流后减压型，原理相似。但调速阀不型，原理相似。但调速阀不能接反，若接反，则起不到能接反，若接反，则起不到稳流的作用，仅相当于一个稳流的作用，仅相当于一个普通节流阀。普通节流阀。 特性分析特性分析： 以图以图4-35a为例，图中为例，图中A=A1+A2。因为因为 21AAA又又 sFApAAp321223scRskxxFpppAA 其中，其中，xc是是xR=0时弹簧的压缩量，而时弹簧的压缩量，而xR又较小又较小, 故故Fsconst，所以，所以p2p3=const。注注 意：意：1) 调速阀的流

46、量调速阀的流量压力特性曲线为图压力特性曲线为图4-35d。2) 只有调速阀的压差只有调速阀的压差p0.40.5MPa时，才能正常工作，时，才能正常工作，否则，仅相当于普通节流阀。否则，仅相当于普通节流阀。3) 图图4-35所示调速阀只能消除负载变化对流量的影响。所示调速阀只能消除负载变化对流量的影响。2、温度补偿调速阀、温度补偿调速阀 图图4-35所示调速阀只能消除负载变化对流量的影响。所示调速阀只能消除负载变化对流量的影响。对温度变化较大的系统，可采用温度补偿调速阀，如图对温度变化较大的系统，可采用温度补偿调速阀，如图4-36所示，其节流阀阀芯上连接着一根温度补偿杆，以所示，其节流阀阀芯上连

47、接着一根温度补偿杆，以补偿温度引起的流量变化。补偿温度引起的流量变化。图中推杆是由聚氯乙烯材料制造的温度补偿杆。图中推杆是由聚氯乙烯材料制造的温度补偿杆。 分析：分析： 常数油液粘度推杆长度qqqxTR3、溢流节流阀（旁通型节流阀）、溢流节流阀（旁通型节流阀） 图图4-37是一溢流节流阀的工作原理及图形符号。它也是一溢流节流阀的工作原理及图形符号。它也是一种压力补偿型节流阀。是一种压力补偿型节流阀。组成组成:由差压式溢流阀和普通节流阀并联而成。由差压式溢流阀和普通节流阀并联而成。分析分析:这里这里, p1随外界负载变化而变化随外界负载变化而变化, 当当Fp2 阀芯阀芯3下移下移关小溢流口关小溢

48、流口 p1, 故故p=p1p2=const。所。所以流量变化不大。以流量变化不大。特点：特点：1)通过通过p1随随p2变化，使变化，使p=p1p2不不变，保持流量恒定。变，保持流量恒定。2)自身附带安全阀自身附带安全阀,防止系统过载。防止系统过载。3)功率损失低，发热量小。功率损失低，发热量小。4)缺点是：入口压力影响节流阀的缺点是：入口压力影响节流阀的压差，而入口压力由差压式溢流压差，而入口压力由差压式溢流阀控制，受弹簧的影响，故稳定阀控制，受弹簧的影响，故稳定性稍差。这里全额流量通过差压性稍差。这里全额流量通过差压式溢流阀，故弹簧较硬，流量受式溢流阀，故弹簧较硬，流量受p影响较大。影响较大

49、。第五节第五节 叠加式液压阀叠加式液压阀 叠加阀式液压阀简称叠加阀，其叠加阀式液压阀简称叠加阀，其阀体本身是作为连接阀体本身是作为连接块块直接叠加成所需的液压系统，不需另外的连接块。直接叠加成所需的液压系统，不需另外的连接块。 叠加阀的特点叠加阀的特点： 1) 工作原理与一般液压阀基本相同。工作原理与一般液压阀基本相同。 2) 集成块上的连接尺寸统一由标准规定。集成块上的连接尺寸统一由标准规定。 3) 阀体就是集成块。阀体就是集成块。 4) 各厂家的叠加阀自成体系。各厂家的叠加阀自成体系。 5) 叠加阀系列中不含换向阀。叠加阀系列中不含换向阀。 叠加阀组成液压系统的特点叠加阀组成液压系统的特点

50、： 1) 结构紧凑，尺寸小，重量轻。结构紧凑，尺寸小，重量轻。 2) 系统结构简单，安装周期快。系统结构简单，安装周期快。 3) 改变工况，增加元件时，组装方便快捷。改变工况，增加元件时，组装方便快捷。 4) 原件之间无管连接，泄漏、振动、噪声小。原件之间无管连接，泄漏、振动、噪声小。 5) 系统配置灵活，外观整齐，维护保养容易。系统配置灵活，外观整齐，维护保养容易。 6) 标准化，通用化和集成化程度较高。标准化，通用化和集成化程度较高。 叠加阀产品情况叠加阀产品情况：1) 通径系列：通径系列：6 mm、10 mm、16 mm、20 mm和和32mm。2) 工作压力：工作压力：20MPa。3)

51、 额定流量：额定流量：10200L/min。4) 分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀（仅有分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀（仅有单向阀）。单向阀）。5) 叠加阀系列中不含换向阀，其组成的液压系统中的主叠加阀系列中不含换向阀，其组成的液压系统中的主换向阀属于板式阀系列中的。换向阀属于板式阀系列中的。一、叠加式溢流阀一、叠加式溢流阀 图图4-38是一个先导式叠加溢流阀的结构原理与图形符号是一个先导式叠加溢流阀的结构原理与图形符号 图图4-38是一个先导式叠加溢流阀的结构原理与图形符号是一个先导式叠加溢流阀的结构原理与图形符号二、叠加式调速阀二、叠加式调速阀 图图4-39是一个单向调速

52、阀的结构原理和图形符号图。是一个单向调速阀的结构原理和图形符号图。第六节第六节 二通插装阀二通插装阀 二通插装阀简称为插装阀或插装式锥阀，在高压大流二通插装阀简称为插装阀或插装式锥阀，在高压大流量液压系统中应用广泛。量液压系统中应用广泛。 优点：优点： 1) 通流能力大，最大通径可达通流能力大，最大通径可达200250mm。 2) 阀芯动作灵敏，通流能力强。阀芯动作灵敏，通流能力强。 3) 密封好，泄漏小，压力损失小。密封好，泄漏小，压力损失小。 4) 结构简单，易于实现标准化。结构简单，易于实现标准化。 一、插装式锥阀的工作原理及基本组成一、插装式锥阀的工作原理及基本组成 图图4-40是插装

53、式锥阀的是插装式锥阀的基本单元和结构原理图基本单元和结构原理图。见见P118组成组成：阀芯、阀套、弹簧等。：阀芯、阀套、弹簧等。控制盖板控制盖板：是实现阀芯工作的主要原件。：是实现阀芯工作的主要原件。基本单元原理分析基本单元原理分析：1) 当当 ，阀口关闭，阀口关闭，A、B不通。不通。2) 当当 ，阀口开启，阀口开启，A、B相通。相通。sFApApApccbbaasFApApApccbbaa3) 改变控制口改变控制口C的压力的压力pc，可控制，可控制A、B口的通断。例如口的通断。例如C口接油箱时，口接油箱时， pc =0时，阀口开启。时，阀口开启。C口接压力油时，口接压力油时，pcpa且且pc

54、pb ，阀口关闭。，阀口关闭。控制盖板控制盖板：是实现阀芯工作的主要原件。通过不同的盖：是实现阀芯工作的主要原件。通过不同的盖板和各种先导阀的组合，可构成方向控制阀、板和各种先导阀的组合，可构成方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。压力控制阀和流量控制阀。二、插装式锥阀用作方向控制阀二、插装式锥阀用作方向控制阀1、作单向阀、作单向阀 图图4-412、作二位二通阀、作二位二通阀 图图4-423、作三通阀、作三通阀 图图4-434、作四通阀、作四通阀 图图4-44是用一个二位四通电磁先导阀构成的二位四通是用一个二位四通电磁先导阀构成的二位四通插装阀。插装阀。 4、作四通阀、作四通阀 图图4-44是用一个二位四通电磁先导阀构成的二位四通是用一个二位四通电磁先导阀构成的二位四通插装阀。插装阀。 图图4-45是用四个先导阀分别对四个锥阀进行控制，理是用四个先导阀分别对四个锥阀进行控制，理论上可得到论上可得到16种通路状态，扣除重复状态，可得到种通路状态，扣除重复状态，可得到12种种通路状态，如表通路状态，如表4-3所示。所示。 三、插装式锥阀用作压力控制阀三、插装式锥阀用作压力控制阀 图图4-46是插装式锥阀用作压力控制阀的原理图。分别是插装式锥阀用作压力控制阀的原理图。分别为为普通溢流阀普通溢流阀、电磁溢流阀