第四章液压控制阀

液压与液力传动

第四章液压控制阀14.1.1液压阀的基本结构与原理

液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。属控制元件。液压阀基本结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。驱动装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有时还作用有液压力。液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。流经阀口的流量q与阀口前后压力差Δp和阀口面积A

有关，始终满足压力流量方程；作用在阀芯上的力是否平衡则需要具体分析。4.1液压控制阀概述24.1.2液压阀的分类根据结构形式分类滑阀滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。阀口的压力流量方程q＝CdπDx(2Δp/ρ）1/23锥阀锥阀阀芯半锥角一般为12°～20°，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。阀口的压力流量方程

q＝Cdπd

xsinα(2Δp/ρ）1/24球阀性能与锥阀相同，阀口的压力流量方程

q

＝Cdπd

h0

（x/R）(2Δp/ρ）1/25根据用途不同分类压力控制阀用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。流量控制阀用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。方向控制阀用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。6根据控制方式不同分类定值或开关控制阀被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。比例控制阀被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。伺服控制阀被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。数字控制阀用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。7根据安装连接形式不同分类管式连接阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。叠加式是板式连接阀的一种发展形式。

板式连接阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。插装式将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。84.1.3液压阀的性能参数

公称通径

代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。额定压力

阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。94.1.4对液压阀的基本要求动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外届干扰时变化量要小。结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。104.2方向控制阀11方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向。它包括单向阀和换向阀。单向阀有普通单向阀和液控单向阀。换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。124.2.1普通单向阀

普通单向阀是只允许液流一个方向流动，反向则被截止的方向阀。要求正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。图形符号

工作原理

左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。

正向开启压力只需（0.03～0.05）MPa，反向截止时为线密封，且密封能力随压力增高而增大，密封性能良好。开启后进出口压力差（压力损失）为（0.2～0.3）MPa.。13普通单向阀的应用

常被安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱。

被用来分隔油路以防止高低压干扰。与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，其正向开启压力为（0.3～0.5）MPa。144.2.2液控单向阀工作原理当控制油口不通压力油时，油液只能从p1→p2；当控制油口通压力油时，正、反向的油液均可自由通过。根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式。复式结构液控单向阀，单向阀芯内装有卸载小阀芯。控制活塞上行时先顶开小阀芯使主油路卸压，再顶开单向阀阀芯，其控制压力仅为工作压力的4.5％，没有卸载小阀芯的液控单向阀的控制压力为工作压力的40％～50％。15

液控单向阀的应用用于保压回路

用于锁紧回路需要指出，控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。1625134图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。

普通单向阀和液控单向阀的应用（1）用单向阀将系统和泵隔断

17

(2)用单向阀将两个泵隔断

在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。214318(3)用单向阀产生背压

在右图中，高压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。背压阀pb19(4)用单向阀和其它阀组成复合阀

由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。20

在右图中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行为工作行程，可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制口加压，则活塞下行，完成工作行程。ABKG(5)用液控单向阀使立式缸活塞悬浮21

(6)用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁

将高压管A中的压力作为控制压力加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向阀的控制口均无压力，阀1和阀2均闭锁。这样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。12AB22

换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。4.2.2换向阀换向阀的类型有

按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。

按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。

按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。

23

换向阀的工作原理

TPAB

如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口P、A、B、T。换向阀的通油口用固定的字母表示，它所表示的意义如下：P—压力油口；A、B—工作油口；T——回油口。PTBA24PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB25PTABTPAB

下图表示阀芯处于中位时的情况,此时从P口进来的压力油没有通路。A、B

两个油口也不和T口相通。26TPAB

下图表示人向一侧拉动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T回油箱。PTAB左位27PTABTPAB

下图表示人向另一侧拉动控制手柄阀芯右移，或者说阀芯处于右位时的情况。此时，从P口进来的压力油经P、B

到其它元件。从其它元件回来的油经A、T回油箱。右位284.2.2.1换向机能一、换向阀的“通”和“位”“通”和“位”是换向阀的重要概念。不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。“位”指阀芯的位置，通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置，“位”在符号图中用方框表示。

”通“所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。29表5.1不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号名称结构原理图图形符号二位二通

二位三通

二位四通

三位四通

30表5.1中图形符号的含义如下：用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位” 方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际方向方框内符号“┻”或“┳”表示该通路不通方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”31表5.1中图形符号的含义如下：一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀与系统回油路连通的回油口用T(有时用O)表示；而阀与执行元件连接的油口用A、B等表示。有时在图形符号上用L表示泄漏油口。换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力时所处的位置，图形符号中的中位是三位阀的常态位。利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。

32二、滑阀机能

滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。

两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于常态位置时,阀各油口的通断情况。三位阀的机能是指阀芯处于中位时,阀各油口的通断情况。三位阀有多种机能现只介绍最常用的几种。33（l）二位二通换向阀

二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通或断。

二位二通换向阀的滑阀机能有：常闭式（O型）、常开式（H型）。图5.15二位二通换向阀的滑阀机能

二位阀的常态位置：若为手动控制，则是指控制手柄没有动作的位置；若为液压控制则是指失压的位置；若为电磁控制则是指失电的位置。34

（2）三位四通换向阀

三位四通换向阀的滑阀机能有很多种。中间一个方框表示其常态位置，左右方框表示两个换向位。其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相通，所以只用一个字母来表示中位的型式。PTABO型机能35

②因P口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。

③可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处于中位时,仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工作。PTABO型机能①缸的两腔被封闭,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向负载和反向负载。1）O型机能

阀芯处于中位时,P,A,B,T

四个油口均被封闭，其特点是：362）H型机能

阀芯处于中位时,P,A,B,T四个油口互通。PTABH型机能

①虽然阀芯已处于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不能承受负载。②不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言③泵可卸荷。④不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不能正常工作了。H型机能的特点如下：373）M型机能

阀芯处于中位时,A、B

油口被封闭，P、T

油口互通。M型机能是取O型机能的上半部，H型机能的下半部组成的，故兼有二者的特点。M型机能如下：①活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载。②缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲。③泵能卸荷。④不宜用于多个换向阀并联的系统。PTABM型机能38

此种机能目的是构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速。4）P型机能阀芯处于中位时，P、A、B油口互通，油口T被封闭。PTABP型机能39O型机能H型M型P型40选择中位机能时通常考虑：（1）系统保压（p口堵住时）（2）系统卸荷（泵出口p=0)（3）液压缸锁紧或浮动(缸进回油口堵住或接油箱）（4）换向平稳性与精度（缸进回油口堵住时换向精度高但平稳性差）（5）启动平稳性（缸某腔通油箱启动时平稳性差)41Y型机能――Ｐ封闭，Ａ、Ｂ、Ｔ互通。Ｋ型机能――Ｐ、Ａ、Ｔ互通，Ｂ封闭。Ｘ型机能――Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ之间只有很小的缝隙连通。Ｊ型机能――Ｐ、Ａ封闭，Ｂ、Ｔ互通。Ｃ型机能――Ｐ、Ａ相通，Ｂ、Ｔ封闭。Ｎ型机能――Ｐ、Ｂ封闭，Ａ、Ｔ互通。Ｕ型机能――Ｐ、Ｔ封闭，Ａ、Ｂ互通。

除上述四种常用的机能外，根据油口通断情况不同尚可组合成多种机能，不过这些机能多用在特殊场合。4243一、手动换向阀手动换向阀分为手动和脚踏两种。特点是工作可靠。根据阀芯的定位方式分为弹簧钢球定位式弹簧自动复位式5.2.2.2换向阀的操纵方式44二、电磁换向阀阀芯运动是借助于电磁力和弹簧力的共同作用。电磁铁不得电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位），油口p与A通，B不通；电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯右移，则阀左位工作，油口p与B通，A不通。电磁铁可以是直流、交流或交本整流的。两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。45如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，电磁铁得电分别为左右位，不得电为中位（常位）。电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于100L/min。对液动力较大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。46三、电液换向阀

电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成，液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向，称为先导阀。47电液换向阀工作原理要点为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必须是A、B、T油口互通。控制油可以取自主油路的p口（内控），也可以另设独立油源（外控）。采用内控时，主油路必须保证最低控制压力（0.3～0.5MPa)；采用外控时，独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的15％，以保证换向时间要求。电磁阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起排回油箱（内排）。液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。48

此类控制方式的“信号源”是缸的运动件。例如将挡块固定在运动的活塞杆上，当挡块触压阀推杆2的滚滚轮1时，推杆2即推动阀芯3换向。挡块和推杆2端部的滚轮脱离接触后，阀芯即可靠弹簧复位。此种阀的控制方式因和缸的行程有关，也有管此类阀叫“行程阀”。1—滚轮2—推杆3—阀芯图5.18机动换向阀四、机动换向阀49五、电磁球式换向阀

密封性好，介质可以是水、乳化液和矿物油；工作压力可高达63MPa。图5.24常开型二位三通电磁球式换向阀。501—电磁铁；2—杠杆；3—左推杆；4—左阀座；5—钢球；6—右阀座；7—右推杆；8—弹簧图5.24电磁球式换向阀原理514.2.3方向阀在换向与锁紧回路中的应用

对于换向要求高的主机（如各类磨床），若用手动换向阀就不能实现自动往复运动，一般采用特殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”，又可消除换向冲击。这种换向回路，按换向要求不同可分为时间控制制动式和行程控制制动式两种。一、简单换向回路

二、复杂换向回路

简单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。

4.2.3.1换向回路

52图5.25时间控制制动式换向回路（1）时间控制制动式换向回路53图5.25时间控制制动式换向回路

其制动时间可通过节流阀J1和J2的开口量得到调节；此外，换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。其主要缺点是换向精度不高。54图5.26行程间控制制动式换向回路（2）行程控制制动式换向回路换向精度较高，冲出量较小；但制动时间的长短不可调。

55小结

单向阀和换向阀是液压系统中控制液流方向的元件。单向阀分成两类：即普通单向阀（简称单向阀）和液控单向阀。单向阀只允许液流向一个方向通过；液控单向阀具有普通单向阀的功能，并且只要在控制口通以一定压力的控制油液，油流反向也能通过。单向阀和液控单向阀用于回路需要单向导通的场合，也用于各种锁紧回路。换向阀既可用来使执行元件换向，也可用来切换油路。换向阀的各种结构形式中，滑阀式用得较多。而各种操纵形式的换向阀中，则以电磁和电液换向阀用得较多，因为它易于实现自动化。换向阀的图形符号明确地表示了阀的作用原理、工作位置数、通路数、通断状态以及操纵方式等，应予以足够的重视，并能熟练掌握。564.3压力控制阀57压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。它包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。压力控制阀的基本工作原理通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为调压弹簧。要掌握各种压力阀的结构原理及其应用。58

4.3.1溢流阀按结构形式分直动型溢流阀、先导型溢流阀594.3.1.1直动型溢流阀结构原理直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。阀体上进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面，当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢回油箱。此时阀芯受力平衡，阀口溢流满足压力流量方程。阀口刚开启时阀芯受力平衡方程pkπD

2/4=K（xo+L）阀口开启后阀芯受力平衡方程pπD2/4=K（xo+L+x）+Fs阀口开启后溢流的压力流量方程q=CπDx（2p/ρ）1/260直动型溢流阀工作原理要点(1)对应调压弹簧一定的预压缩量xo，阀的进口压力p

基本为一定值。(2)由于阀开口大小x

和稳态液动力Fs的影响，阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时的阀的进口压力ps

最大，ps称为阀的调定压力。(3)弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。(4)对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。614.3.1.2先导型溢流阀

结构组成它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。图形符号

动作原理动画62先导型溢流阀工作原理要点(1)先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡，其阀口都满足压力流量方程。阀的进口压力由两次比较得到，压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。(2)通过先导阀的流量很小，是主阀额定流量的1％，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。(3)主阀芯开启是利用液流流经阻尼孔形成的压力差。阻尼孔一般为细长孔，孔径很小φ=0.8~1.2mm，孔长l=8~12mm，因此工作时易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。(4)先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。63先导型溢流阀遥控口接法远程调压阀实际上是一个独立的压力先导阀，旁接在先导型溢流阀遥控口起远程调压作用，其调定压力必须低于先导阀的调定压力。无论哪个起作用，泵的溢流量始终经主阀阀口回油箱。先导阀前腔有一遥控口，在该控制口接远程调压阀可实现远控，接电磁阀通回油箱可实现卸载。64

溢流阀的功用溢流阀旁接在泵的出口，用来保证系统压力恒定，称为定压阀。溢流阀旁接在泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用，称为安全阀。电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载。65溢流阀的性能调压范围：在规定的范围内调节时，阀的输出压力能平稳的升降，无突跳或迟滞现象。为改善高压溢流阀的调节性能，往往通过更换四根刚度不同的弹簧0.6～8、4～16、8～20、16～32MPa实现四级调压。压力流量特性：溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能；又称为启闭特性。（ps-pk）、（ps-pb）称为调压偏差，调压偏差小好

nk=pk/ps

称为开启压力比，

nb=pb/ps

称为闭合压力比，nk

、nb大好,

nk=0.9~0.95。66溢流阀的性能压力损失：当调压弹簧预压缩量等于零时流经阀的流量为额定值时，溢流阀的进口压力。

卸荷压力：主阀上腔经遥控口直接接回油箱时，流经阀的流量为额定值时，溢流阀的进口压力。这两种情况，溢流阀进口压力因只需克服主阀复位弹簧力和阀口液动力，故其值很小，一般小于0.5Mp压力损失略高于卸荷压力。

674.3.2减压阀减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀。68定值减压阀的结构原理减压阀由压力先导阀和减压主阀组成。出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔，当出口压力大于减压阀的调定压力时，先导阀开启，主阀芯上移，减压缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。图形符号69

减压阀的特点与功用与先导型溢流阀比较：(1)减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值。(2)减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。(3)减压阀有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。(4)减压阀与溢流阀一样有遥控口。减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上，如夹紧回路、润滑回路和控制回路。70必须说明:减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。如图溢流阀调定压力为5MPa，减压阀调定压力为2MPa，单向阀压力损失为0.3MPa，求油缸在运动时和到达终点时泵出口、减压阀出口和油缸进口的压力值（油缸运动时负载为零）714.3.3顺序阀顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀。按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。内控内泄内控外泄外控内泄外控外泄72

顺序阀的四种结构形式及其图形符号通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型。73

顺序阀的功用

内控外泄顺序阀与溢流阀非常相象：阀口常闭，进口压力控制，但是该阀出口油液要去工作，所以有单独的泄油口。内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。其进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载。当负载压力高于阀的调定压力时，进口压力等于出口压力，阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力等于调定压力，阀的开口一定。74内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。如图示阀3作背压阀。

外控内泄顺序阀等同于二位二通阀，可作卸载阀，如双泵供油回路中阀3是泵1的卸载阀。

外控外泄顺序阀可作液动开关和限速锁。如远控平衡阀可限制重物下降的速度。75图示液压系统，液压缸的有效面积A1=A2=100cm2，缸I负载F=35000N，缸II运动时负载为零。不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。溢流阀，顺序阀和减压阀的调定压力分别为py＝4MPa、px＝3MPa、pj＝2MPa，求在下列三种工况下A、B、C处的压力。

1）液压泵启动后，两换向阀处于中位；2）1DT得电，液压缸I活塞运动时及活塞运动到终点停止运动时；3）1DT失电，2DT得电，液压缸II活塞运动时及碰到挡块停止运动时76774.3.4压力继电器压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。其作用是实现执行元件的顺序控制或安全保护。按结构特点分为柱塞式、弹簧管式和膜片式。图示为柱塞式压力继电器。78主要零件包括柱塞1、调节螺帽2和电气微动开关3。压力油作用在柱塞下端，液压力直接与弹簧力比较。当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压微动开关触头，接通或断开电气线路。反之，微动开关触头复位。79

压力继电器的功用如图所示，压力继电器用在顺序动作回路中。当执行元件工作压力达到压力继电器调定压力时，压力继电器将发出电信号，使电磁铁得电，换向阀换向，从而实现两液压缸的顺序动作。804.4流量控制阀81流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀。普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。节流阀调速阀824.4.1流量控制原理流经薄壁小孔的流量

q=cdA(2Δp/ρ)1/2流经细长孔的流量

q=(πd4/128μl)Δp综合两式得通用节流方程

q=KLAΔpm孔口前后压力降与稳态流量的比值为液阻，即在稳态下，它与流量变化所需要的压差变化成正比。液阻:R=d(Δp)/dq=Δp1-m/KLAm83液阻R=d(Δp)/dq=Δp1-m/KLAm将过流面积可调的节流口称为可变液阻。由流量方程知，当压力差一定时，改变开口面积即改变液阻就可改变流量。节流元件的节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形、针阀、偏心式等。84

(1)直角凸肩节流口h≤B；B—阀体沉割槽的宽度。直角凸肩节流口DBh

本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。

节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。

85(2)针阀式（锥形凸肩）节流口针阀（锥形）节流口Dh(a)θ

特点：结构简单，可当截止阀用。调节范围较大。由于过流断面仍是同心环状间隙，水力半径较小，小流量时易堵塞，温度对流量的影响较大。一般用于要求较低的场合。86(3)偏心式节流口

节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过流断面面积即产生变化。本结构的特点是，小流量调节容易。但制造略显得麻烦、阀芯所受的径向力不平衡，只宜用在低压场合。87(4)轴向三角槽式节流口

沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯做轴向运动，即可改变开口量h，从而改变过流断面面积。

本节流口结构简单，水力半径大，调节范围较大。小流量时稳定性好，最低对流量的稳定流量为50ml/min。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。φlDhα三角槽式节流口88bhaφαφlDhα89周向缝隙式节流口(5)周向缝隙式节流口

阀芯上开有狭缝，旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积大小。这种节流口可以作成薄刃结构，从而获得较小的稳定流量，但是阀芯受径向不平衡力，只适于低压节流阀中。

90影响流量稳定性的因素：流经薄壁小孔的流量

q=cdA(2Δp/ρ)1/2流经细长孔的流量

q=(πd

4/128μl)Δp（1）压差对流量的影响（2）温度对流量的影响(细长孔影响显著，薄壁孔影响较小）（3）节流口的堵塞的影响最小稳定流量：一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min.914.4.2节流阀结构原理主要零件有阀芯、阀体和螺母。阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。92

节流阀的应用当节流阀前后Δp一定时，改变A可改变流经阀的流量——起节流调速作用，如阀3。当q一定时，改变A可改变阀前后压力差Δp——起负载阻尼作用，如阀1。当q＝0时，安装节流元件可延缓压力突变的影响——起压力缓冲作用，如阀2。934.4.3调速阀结构原理调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。压力油p1先经定差减压阀，然后经节流阀流出。节流阀进、出口压力油p2、p3经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端，(p2-p3)与定差减压阀的弹簧力进行比较，因定差减压阀阀口的压力补偿作用，使得(p2-p3)基本不变。94调速阀可以是定差减压阀在前，节流阀在后，也可以是节流阀在前，定差减压阀在后。调速阀工作时的静态方程定差减压阀受力平衡方程p2A=p3A+Ft-Fs定差减压阀压力流量方程q1=Cd1πd

x[2（p1-p2）/ρ]1/2节流阀压力流量方程q2=Cd2Aj

[2（p2-p3）/ρ]1/2通过调速阀的流量q1=q2=q95流量稳定性分析调速阀用于调节执行元件运动速度，并保证其速度的稳定。这是因为节流阀既是调节元件，又是检测元件。当阀口面积调定后，它一方面控制流量的大小，一方面检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面，与弹簧力相比较，当检测的压力差偏离预定值时，定差减压阀阀芯产生相应位移，改变减压缝隙进行压力补偿，保证节流阀前后的压力差基本不变。但是阀芯位移势必引起弹簧力和液动力波动，因此流经调速阀的流量只能基本稳定。调速阀的速度刚性可近似为∞。96为保证定差减压阀的压力补偿作用，调速阀的进出口压力差应大于弹簧力Ft和液动力Fs所确定的最小压力差。否则无法保证流量稳定。因此调速阀正常工作时，一般最少应保证阀进出口有0.4~0.5MPa的压力差。974.4.3旁通型调速阀结构原理

该阀又称为溢流节流阀，由节流阀与差压式溢流阀并连而成，阀体上有一个进油口，一个出油口，一个回油口。这里节流阀既是调节元件，又是检测元件；差压式溢流阀是压力补偿元件，它保证了节流阀前后压力差Δp基本不变。旁通型调速阀旁通型调速阀用于调节执行元件运动速度只能安装在执行元件的进油路上，其速度刚性较调速阀小，但因此时的系统压力为（负载压力＋节流阀前后压差Δp

），是变压系统，与调速阀调速回路相比，回路效率较高。984.4.4分流集流阀分流集流阀是用来保证多个执行元件速度同步的流量控制阀，又称为同步阀。它包括分流阀、集流阀和分流集流阀三种控制类型。动作原理动画994.4.4分流集流阀分流阀结构原理：它由两个固定节流孔1、2、阀体、阀芯和两个对中弹簧等组成。阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口3、4。固定节流孔起检测流量的作用，可变节流口起压力补偿作用，其过流面积通过压力p1和p2的反馈作用进行控制。无论负载压力p3、p4如何变化，都能保证q1≈q2。动作原理动画1004.5插装阀和叠加阀1014.5.1插装阀二通插装阀是插装阀基本组件（阀芯、阀套、弹簧和密封圈）插到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复合阀。因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装阀，早期又称为逻辑阀。特点：阀芯为锥阀，密封性能好，且动作灵敏；通流能力大，抗污染；一阀多用，易组成各式系统，结构紧凑。特别对大流量及非矿物油介质的场合，优点更为突出。102

4.5.1.1插装阀基本组件

组件由阀芯、阀套、弹簧和密封圈组成。根据用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件。同一通径的三种组件安装尺寸相同，但阀芯的结构形式和阀套座直径不同。三种组件均有两个主油口A

和B、一个控制口x。103

插装阀单元的工作状态

记油口A、B、x的压力分别为pA、pB、px，

作用面积分别为AA、AB、Ax，

阀芯上端复位弹簧力为Ft，当

pxAx+Ft＞pAAA

+pBAB

时阀口关闭；当pxAx+Ft≤pAAA+pBAB

时阀口开启。实际工作时，阀芯的受力状况是通过油口x的通油方式控制的。X通回油箱，阀口开启；x与进油口相通，阀口关闭。改变油口通油方式的阀称为先导阀。1044.5.1.2先导阀与盖板

先导阀与盖板用来控制插装阀控制腔的通油方式，从而控制阀口的开启和关闭。方向阀组件的先导阀可以是电磁滑阀，也可以是电磁球阀。有时还设置防止压力冲击的缓冲阀和选择压力的梭阀。压力阀组件的先导阀包括远程调压阀、电磁滑阀等。流量阀组件的先导阀除电磁滑阀外，还需在盖板上装阀芯行程调节杆，以限制、调节阀口开度的大小。1054.5.1.3插装阀的应用

单向阀将方向阀组件的控制口通过阀块和盖板上的通道与油口A或B直接沟通，可组成单向阀。二通阀由一个二位三通电磁滑阀控制方向阀组件控制腔的通油方式，可组成二位二通阀。1064.5.1.3插装阀的应用三通阀

由两个方向阀组件并联而成，对外形成一个压力油口、一个工作油口和一个回油口。三通插装阀的工作状态数取决于先导换向阀的工作位置数。

四通阀由两个三通阀并联而成先导阀可以是一个三位四通换向阀，见动画。先导阀也可以是两个二位四通换向阀或四个二位三通换向阀，见动画。四通插装阀的工作状态数取决于先导换向阀的工作位置数。107

4.5.1.3插装阀的应用——复合控制阀阀1、2、3、4与三位四通电磁阀组成三位四通换向回路，用于液压缸的换向。阀1、2组成单向节流阀，与溢流阀共同作用用于调节液压缸的工作速度。阀3、4与远程调压阀组成单向顺序阀，用作单向背压阀。阀5与二位三通电磁阀和远程调压阀组成电磁溢流阀，用于系统的调压和卸载。1084.5.2叠加阀叠加阀以板式阀为基础，每个叠加阀不仅起到单个