第六章液压阀(方向控制阀)

南昌大学机电工程学院第六章液压阀方向控制阀第六章液压阀本章内容

第一节概述

第二节液压阀上的共性问题

第三节方向控制阀

第四节压力控制阀

第五节流量控制阀

第六节电液伺服阀

第七节电液比例阀

第八节电液数字阀

第九节叠加阀和插装阀第三节方向控制阀方向控制阀单向阀换向阀普通单向阀液控单向阀二通、三通等二位、三位等电磁换向阀液控换向阀手动换向阀机动换向阀第三节方向控制阀一、单向阀单向阀分为普通单向阀和液控单向阀两种。

(一)普通单向阀

普通单向阀简称为单向阀，它是一种只允许油液正向流动，不允许反向流动的阀，因此又可称为逆止阀或止回阀。按进出油液流动方向的不同，可分为直通式（管式）和直角式（板式）单向阀两种结构。第三节方向控制阀(一)普通单向阀321ABAB3211—阀体；2—阀芯；3—弹簧；开启压力0.03-0.05MPa，作背压阀时开启压力0.2-0.6MPa。普通单向阀的结构图形符号第三节方向控制阀(一)普通单向阀它只有螺纹连接形式，当液流从进油口P1流入时，油液压力克服弹簧3的阻力和阀芯2与阀体1间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯2（小规格直通式单向阀也有用钢球作阀芯的），从出油口P2流出。当液流反向流入时，由于油液压力使阀芯2紧密地压在阀座上，因此使油液不能反向流动。

单向阀中的弹簧仅用于使阀芯在阀座上就位。没有弹簧的单向阀必须垂直安放，而且P1口在下面，阀芯通过本身的质量停止在支座上。有弹簧的单向阀，其弹簧的刚度较小，故开启压力很小（通常为0.03~0.05MPa）。若更换硬弹簧，使其开启压力达到0.2~0.6MPa，便可当背压阀使用。直角式单向阀及其结构直角式单向阀的进出油口A、B的轴线均和阀体轴线垂直。ABAB图中阀属于板式连接阀，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密封圈使它们密封。不但单向阀有管式连接和板式连接之分，其它阀类也有管式连接和板式连接之分。大多数液压系统都采用板式连接阀。第三节方向控制阀(一)普通单向阀第三节方向控制阀(一)普通单向阀

普通单向阀的立体结构拆装第三节方向控制阀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（泵安全阀单向阀例子）。被用来分隔油路以防止高低压干扰等（原始容积泵例子）。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（与其他阀类复合使用，其他阀类下面会讲到）。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。（可举例说明）第三节方向控制阀(二)液控单向阀

液控单向阀有普通型和带卸荷阀芯两种，每种又按其控制活塞的泄油腔的连接方式分为内泄式和外泄式两种。（普通液控单向阀结构与图形符号）

第三节方向控制阀(二)液控单向阀液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许油液双向流动的单向阀。它由单向阀和液控装置两部分组成。当控制口K没有通入压力油时，它的作用和普通单向阀一样，压力油只能由P1（正向）流向P2，反向截止。当控制口K通入控制压力油（简称控制油）后，因控制活塞推动顶杆，顶开阀芯离开阀座，使油口P1和P2沟通，这时的油液正反向均可自由流动。

油液反向流动时，P2口进油压力相当于系统工作压力，通常很高；而P1口的压力也可能很高，这样都要求控制油的压力很大才能顶开阀芯，因而影响了液控单向阀的工作可靠性。第三节方向控制阀(二)液控单向阀(1)简式内泄型液控单向阀此类阀不带卸荷阀芯，无专门的泄油口。（结构与同前所举例）

简式内泄型液控单向阀1—阀体；2—阀芯；3—弹簧；4—阀盖；5—阀座；6—控制活塞；7—下盖。A—正向进油口;B—正向出油口;K—控制口。1—控制活塞；2—顶杆；3—阀芯。(2)简式外泄型液控单向阀

此类阀不带卸荷阀芯，有专门的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于较高压力系统。（结构与工作原理）P1—正向进油口;P2—正向出油口K—控制口泄油口第三节方向控制阀(二)液控单向阀内泄式2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞123456ABK(3)带卸荷阀内泄的液控单向阀

结构与工作原理若在控制口K加控制压力，先顶开卸荷阀芯3，B腔压力降低，活塞5继续上升并顶开主阀芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向导通。此阀适用于反向压力很高的场合。第三节方向控制阀(二)液控单向阀带卸荷阀的液控单向阀(外泄式)结构与工作原理

2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞A-正向进油口;B-正向出油口;K-控制口ABKKL123456AB

(4)液控单向阀符号ABK〈a〉内泄式ABK〈b〉外泄式第三节方向控制阀(二)液控单向阀第三节方向控制阀液控单向阀的应用（P114）对液压缸进行锁闭（锁紧回路）做立式液压缸的支撑阀某些情况下起保压作用因为其应用原理牵涉到未学过的液压回路知识，此处暂且不讲，将来在回路中会讲到第三节方向控制阀二、换向阀换向阀是利用阀芯在阀体中的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动方向，从而使执行元件起动、停止或变换运动方向。按阀芯换位的控制方式分类：换向阀有手动、机动、电动、液动和电液动等类型。

（一）对换向阀的主要要求

1、流体流经阀时的压力损失要小。

2、互不相通的通口间的泄漏要小。

3、换向要平稳、迅速且可靠。（二）换向阀的结构形式

换向阀按阀芯结构可分为转阀式和滑动式。滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀用得广泛。第三节方向控制阀二、换向阀（结构）第三节方向控制阀二、换向阀（结构）第三节方向控制阀二、换向阀（结构形式与油口）TPAB

如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：P—压力油口；A、B—工作油口；T——回油口。PTBA第三节方向控制阀二、换向阀“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”(Position)一指阀芯的位置，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。“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且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。在看具体各类型的换向阀之前，，先看一下换向阀的位与通，以及前面所讲换向阀分类的图形符号（以滑阀式换向阀为例）第三节方向控制阀结构主体及结构形式阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽。阀体在沉割槽处有对外连接油口。位通及图形符号动画使用场合控制油路的接通与切断(相当于一个开关)控制液流方向(从一个变换成另一个方向)不能使执行元件在任一位置上停止运动能使执行元件在任一位置上停止运动不能使执行元件在任一位置上停止运动能使执行元件在任一位置上停止运动第三节方向控制阀二、换向阀图形符号的含义如下：

1、用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”。

2、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。

3、方框内符号“┻”或“┳”表示该通路不通。

4、方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。第三节方向控制阀二、换向阀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。PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB第三节方向控制阀二、换向阀PTABTPAB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。第三节方向控制阀二、换向阀TPAB下图表示人向一侧搬动控制手柄，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左位第三节方向控制阀二、换向阀PTABTPAB下图表示人向另一侧搬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。右位第三节方向控制阀二、换向阀2、滑阀式换向阀的操纵方式第三节方向控制阀2、滑阀式换向阀的操纵方式第三节方向控制阀三位四通手动换向阀弹簧复位方式钢珠定位方式手动换向阀主要有弹簧复位和钢珠定位两种型式。图

(a)所示为钢球定位式三位四通手动换向阀。图

(b)则为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀。2、滑阀式换向阀的操纵方式（1）手动换向阀第三节方向控制阀后面具体各位看阀芯结构手柄阀芯复位弹簧第三节方向控制阀手柄阀芯复位弹簧第三节方向控制阀手柄阀芯复位弹簧第三节方向控制阀二位二通机动换向阀1－阀杆；2－阀芯；3－弹簧第三节方向控制阀机动换向阀

机动换向阀又称行程阀。这种阀必须安装在液压执行元件驱动的工作部件附近，在工作部件的运动过程中，安装在工作部件一侧的挡块或凸轮移动到预定位置时压下阀芯，使阀换位。通常是弹簧复位式的二位阀。第三节方向控制阀电磁换向阀

是利用电磁铁吸力推动阀心来改变阀的工作位置。

交流型、直流型、交流本整型、干式、湿式

1、交流电磁铁。寿命较短。

2、直流电磁铁。需要专用直流电源，使用寿命较长。

交流电磁阀使用方便，启动力大，换向时间短（约0.03~0.05s），但换向冲击大，噪声大，换向频率低，而且当阀芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时，线圈易烧坏。直流电磁阀需直流电源或整流装置，但换向时间长（约0.1~0.3s），换向冲击小，换向频率允许较高，而且有恒电流特性，当电磁铁吸合不上时，线圈不会被烧坏，故工作可靠性高。

不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式的。湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。第三节方向控制阀二位二通电磁阀换向阀1－推杆；2－阀芯；3－弹簧电磁换向阀

在二位电磁换向阀的一端有一个电磁铁，在另一端有一个复位弹簧。在三位电磁换向阀的两端各有一个电磁铁，在阀芯两端各有一个对中弹簧，阀芯在常态时处于中位。三位四通电磁换向阀右电磁铁通电换向左、右电磁铁断电（复中位）左电磁铁通电换向第三节方向控制阀液动换向阀

液动换向阀是利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。对三位阀而言，按阀芯的对中形式，分为弹簧对中型和液压对中型两种。三位四通液动换向阀第三节方向控制阀电液换向阀

电磁换向阀布置灵活，易于实现自动化，但电磁吸力有限，在高压、大流量的液压传动系统中难于切换。因此，当阀的通径大于10mm时，常用压力油控制操纵阀芯换位，这就是液动阀。但因液动阀的阀芯换位首先要用另一个小换向阀来改变控制油的流向，因此较少单独使用。小换向阀可以是手动阀、机动阀或电磁阀。标准元件通常采用灵活方便的电磁阀，并将大小两个阀组合在一起，这就是电液换向阀。在电液换向阀中，电磁阀先为控制油换向，从而控制液动阀换向。第三节方向控制阀电液换向阀第三节方向控制阀电液换向阀三位四通电液换向阀1、7－单向阀；2、6－节流阀；3、5－电磁铁；4－电磁阀阀芯；8－液动阀阀芯电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。电液动换向阀外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀

电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。电液换向阀用在大流量的液压系统中。第三节方向控制阀二、换向阀

3、滑阀中位机能（P120表6-5、6-6，最好看书上解释简单）

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中位机能。

两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于原始位置时,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。

要求掌握O、H、Y、P、M

因时间进度，板书一个含缸、阀的油路解释，不每页看此PPT

阀芯处于中位时,P,A,B,T四个油口均被封闭，其特点是：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。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型机能第三节方向控制阀三位四通换向阀“O”型中位机能阀芯处于中位时,P,A,B,T四个油口互通，其特点是：①虽然阀芯已除于中位，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。第三节方向控制阀三位四通换向阀“H”型中位机能H型机能PTAB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。第三节方向控制阀三位四通换向阀“M”型中位机能PTABM型机能阀芯处于中位时，P、A、B油口互通，油口T被封闭。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。第三节方向控制阀三位四通换向阀“P”型中位机能（P120）P型机能PTAB第三节方向控制阀换向阀中位机能选择的考虑因素：1、系统保压：当P油口被封闭时，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P油口不太畅通地与O油口接通时（如X型），系统能保持一定的压力供控制油路使用。

2、系统卸荷P油口畅通地与O油口接通时，系统卸荷。

3、换向平稳性与精度当通向液压执行元件的A油口和B油口都被封闭时，执行元件（如液压缸）换向过程易产生液压冲击，换向不平稳，但换向精度高。反之，当A和B两油口都通O油口时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小。第三节方向控制阀换向阀中位机能选择的考虑因素：4、启动平稳性：换向阀在中位时，如果液