第5章 液压控制元件

第五章液压控制元件第一节概述第二节方向控制阀第三节压力控制阀第四节流量控制阀第一节概述1、液压控制阀的作用对液流的方向、压力的高低以及流量的大小进行预期的控制，以满足负载的工作要求。第一节概述1）结构：

阀体阀芯驱动装置第一节概述2）工作原理：利用阀芯与阀体的相对移动，改变开口大小或控制阀口的通断，从而控制液体的压力、流向和流量；从功能上来说，阀不能对外做功，只能用以满足执行元件的压力、速度和换向等要求。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。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。球阀:性能与锥阀基本相同。2、分类管式连接阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。板式安装阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。叠

加

阀是板式连接阀的一种发展形式。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。

集成块3、液压阀的性能参数公称通径Dg（单位mm）

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。

3、液压阀的性能参数额定压力

阀长期工作所允许的最高压力。

第二节方向控制阀换向阀视频作用：

主要用来通断油路或改变油液流动的方向，从而控制液压执行元件的起动或停止，改变其运动方向。这种控制回路称为方向控制回路。第二节方向控制阀单向阀第二节方向控制阀分类：普通单向阀液控单向阀换向阀一、普通单向阀简称单向阀，控制油液从一个方向通过，反向截止，又称为止回阀或逆止阀。单向阀视频一、普通单向阀（单向阀）结构：阀体、阀芯（锥形、钢球式）、弹簧等。直通单向阀动画（1）开启压力：0.03~0.05MPa

（2）作背压阀用:

更换硬弹簧，其正向开启压力为（0.2~0.6）MPa。

背压阀安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。防止液压缸前冲或爬行，使系统工作平稳。一、普通单向阀（单向阀）结构：阀体、阀芯（锥形、钢球式）、弹簧等。直通单向阀动画直角单向阀动画直角式单向阀液控单向阀功用：正向流通；反向受控流通。

结构：普通单向阀+液控装置。1、內泄式液控单向阀液控单向阀原理动画2.带卸荷阀芯的外泄式液控单向阀:目的：减低控制液压且使工作较为平稳。3.双向液压锁：

1）工作原理：一个油腔正向进油时，另一腔反向出油，反之易然，当两腔正向不进油时，反向也不通，不受外界负载干扰，起到锁的作用。2）应用：广泛应用于工程运输起重等机械中的油缸需要的油路中，如汽车的支腿回路等。双向液压锁动画3.双向液压锁：二、换向阀作用：利用阀芯相对于阀体间的相对位置改变，使油路接通、关断，或改变油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。二、换向阀1、对换向阀的性能要求（1）油液导通时,压力损失要小；（2）油液断开时,泄漏要小；（3）阀芯换位时,操纵力要小以及换向平稳。2.换向阀分类2)按结构形式分：滑阀式、转阀式、球阀式1)按阀的操纵方式分：3)按工作位置数分类：二位、三位、四位等。4)按通路数分类：二通、三通、四通、五通等。。手动、机动、电磁、弹簧控制、液动、液压先导控制、电液动。3.滑阀式的工作原理滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内的轴向位置变化，使阀体相连的各通道实现接通或断开改变液体液动方向的阀。换向阀的功能主要由其工作位置数和通路数来决定。二、换向阀3.滑阀式的工作原理二、换向阀3.滑阀式的工作原理二、换向阀3.滑阀式的工作原理换向阀工作原理动画二、换向阀三位五通滑阀式换向阀4.职能符号的规定和含义1）位：实线方格表示工作位置，几个方格即几位（虚线方格表示过渡位置）。2）通：↑；不通：┴、┬↑表示在这一位上的油口接通，但并不一定表示油流的实际流向；┴、┬表示此油口被阀芯封闭；箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通。4.职能符号的规定和含义3）P、A、B、T有固定方位

p：阀与系统供油路连通的进油口；R、T、O：回油口；

A、B：与执行元件连接的工作油口和出油口；L：泄漏油口4）弹簧：W、M，画在方格两侧。4.职能符号的规定和含义5）常态位置：换向阀都有两个以上的工作位置，其中一个是常位，即在不对换向阀施加外力的情况下阀芯所处的位置。绘制液压系统图时，油路应该连接在常态位置。

二位阀，靠弹簧的一格。三位阀，中间一格。6）换向阀命名：

位和通路+操纵方式a.二位二通手动换向阀b.二位三通机动d.二位五通液动c.三位四通电磁B过渡位置的滑阀机能因为不是具体的换向工作位置，因此，有过渡位置的换向阀的职能符号其过渡位置方框用虚线画出。5、几种常用的换向阀(1)手动换向阀(2)机动换向阀(3)电磁换向阀(4）液动换向阀(5）电液换向阀特征:利用手动杠杆操纵阀芯运动以控制流向。

①手动换向阀（S）分类：钢球定位式、弹簧复位式。

①手动换向阀（S）手动换向阀动画主要用来控制液压机械运动部件的行程。借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向。②机动换向阀（行程阀）(C)②机动换向阀（行程阀）(C)机动换向阀动画机动换向阀通常是二位的,有二通、三通、四通和五通几种,其中二位二通机动阀又分常闭和常开两种。

此种阀的控制方式因和缸的行程有关，又称行程阀。②机动换向阀（行程阀）(C)②机动换向阀（行程阀）(C)③电磁换向阀

电磁换向阀简称电磁阀，利用电磁铁的通断电实现阀芯位移。是液压信号与电信号的连接元件。电信号可以采用按钮开关、行程开关、接近开关，把电气信号传递给电磁铁，使电磁铁通断电，使换向阀换向，改变油液流通方向。③电磁换向阀优点：易于实现自动化,远程控制。缺点：电磁铁动作可靠性差，适用于小流量的场合。（q≤63L/min)分类：电磁铁按电源的不同：交流、直流电磁铁按是否浸在油液里：干式、湿式电磁换向阀原理动画（1）动作迅速，操作轻便，便于远距离控制；（2）因受电磁铁尺寸与推力的限制，仅能控制小流量（小于63L/min）的液流；（3）电磁铁通断电需电信号控制：如设备中的按钮开关、限位开关、行程开关等；（4）换向快，易产生液压冲击。特点：

④液动换向阀（Y)工作原理：

利用控制油路的油液压力来改变阀芯位置的换向阀。④液动换向阀（Y)液动换向阀原理动画④液动换向阀（Y)液动换向阀对阀芯的操纵推力很大，因此适用于压力高，流量大、阀芯移动行程长的场合。利用液动换向阀进行阀芯换位时需要利用另一个小换向阀来改变控制油的流向，故经常与其他控制方式的换向阀结合使用。对液动阀的控制油道实行换向的可以是手动阀、机动阀或电磁换向阀。特征：

利用电磁阀控制液动阀，以变换液流方向。⑤电液换向阀(DY,EY)组成电磁阀：电磁阀负责液动阀控制油路的换向，起先导作用。

液动阀：液体控制主阀芯动作，负责主油路的换向。⑤电液换向阀(DY,EY)电液换向阀原理动画(1)换向平稳无冲击；允许通过的流量大，适用于高压、大流量的场合。（3）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。(4)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）。(5)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）。特点：多路换向阀6.滑阀的中位机能常态位：

换向阀的阀芯未受到外部操纵力作用时所处的位置。滑阀机能：

阀芯处于常态位（原始位置）时各油口的连通方式。如二位二通滑阀有“常开式”、“常闭式”。

中位机能：

三位换向阀的阀芯在中间位置时，各油口的连通方式，称为换向阀的中位机能。

（1）定义6.滑阀的中位机能系统保压：P封装，用于多缸系统;P口不太通畅，用于压力要求不高的控制油路。系统卸荷：P与T通。液压缸“浮动”和在任意位置停止：AB不通或AB通T。（2）几个概念4个1）系统保压：3.中位机能的分析与选择P口关闭，系统保持压力，泵可以用于多缸系统，如O、Y型。2）系统卸荷：H、K、M当方向阀于中位时，因P、T口相通，泵输出

的油液不经溢流阀即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的输出压力近似为零，也称泵卸荷，减少功率损失。3)执行机构换向精度与平稳性当通往执行机构的A、B口都堵塞时(如M、O型)，换向过程中易产生冲击，使换向不平稳，但换向精度高；A、B两口都与O口相通时(如Y型)，换向过程中工作部件不易制动、换向精度低，但换向冲击小。4)启动平稳性在中位时,若液压缸某腔通油箱(A、B或其一与O口通)，则启动时该腔内因无油液起缓冲作用，启动不太平稳，(如J、Y型等)。5)执行机构“浮动”和任意位置停止阀在中位时，对非差动缸使A、B两口互通(如U型），或A、B口都与O口相通(Y、H型），这样卧式缸呈“浮动”状态，可利用其它机构调整其位置。A、B两油口封闭，可使执行机构在任意位置停止（O、M型）。6）液压缸快进（中位“P”型）：当换向阀于中位时，因P、A、B相通，故可用作差动回路。位?阀芯的工作位置;通?阀体上油路的通道数;中位机能?中位时油路的连通方式。控制方式:O型H型P型Y型手动机动电磁液动电液换向阀小结M型指出下列图形符号的错误?

第三节压力控制阀1.压力控制阀：

确定液压泵及整个液压系统的工作压力，以此来控制执行机构输出力或输出扭矩的大小。2.原理：

利用油液作用于阀芯上的液压力与弹簧力平衡条件来调节阀的开口量以改变液阻的大小，从而达到控制液流压力的目的。第三节压力控制阀4.按功能和用途分类：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。3.结构：阀体、阀芯、弹簧、调节螺帽等。

溢流阀分类：直动式先导式一、溢流阀阀体阀芯弹簧调节螺钉组成:（一）溢流阀的基本结构及其工作原理1.直动式溢流阀（一）溢流阀的基本结构及其工作原理1.直动式溢流阀直动溢流阀工作原理1.直动式溢流阀PT（一）溢流阀的基本结构及其工作原理1.直动式溢流阀直动溢流阀工作原理特点1)调节弹簧的预压缩量x。可以改变阀口的开启压力pk，进而调节控制阀的进口压力p。即对应于一定弹簧预压缩量x。阀的进口压力p基本为定值。称之为调压弹簧。2)∵FT直接与pA平衡∴称直动式3)结构简单、便宜，但工作时易产生振动和噪音。4）用于低压小流量场合<2.5MPa，溢流效果好。5）当溢流量变化较大时，由于阀芯位移量变化大，使弹簧压缩量变化大，由于k很大，造成Fs变化较大，所以p波动较大不稳定，影响系统的工作性能。直动型溢流阀在系统中一般做安全阀使用。2.先导式溢流阀1）结构：先导调压部分：控制主阀的开启压力主阀部分：控制主油路溢流的开口,溢流先导式溢流阀工作原理2.先导式溢流阀

由于主阀弹簧和锥阀弹簧都很软，即k很小，所以，当阀的开度变化时，压力变化小，稳压精度高。1）∵溢流阀稳定工作时，主阀阀芯上部压力小于下部压力。∴即使下部压力较大，因有上部压力存在，弹簧可做较软，流量变化引起阀芯位置变化时，弹簧力的变化较小，压力变化小。

2）∵调压弹簧调好后，上部压力为常数。∴压力随流量变化较小，克服了直动式阀缺点。3）先导溢流阀的特点3）∵先导阀流量很小，一般仅占主阀额定流量的1％，约l~5L／min。∴先导阀阀座直径很小，即使是高压阀，先导阀弹簧刚度也不大，因此调压弹簧不必很硬,阀的调节性能有很大改善,调压方便。3）先导溢流阀的特点4）主阀芯的开启利用阀芯两端压力差来工作，该压力差即液流流经阻尼孔的压力损失。阻尼孔一般为细长孔，孔径很小φ=0.8~1.2mm，孔长l=8~12mm，因此易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。3）先导溢流阀的特点遥控6)溢流阀的应用（1）稳压溢流（阀口常开）应用：定量泵节流调速系统原理：在定量泵进油或回油节流调速系统中,进入(排出）液压缸的流量由节流阀调节，由于定量泵的流量大于液压缸所需的流量，油压升高，将溢流阀打开，多余的油液经溢流阀流回油箱。溢流阀的功用就是在不断的溢流过程中保持系统压力基本不变。6)溢流阀的应用溢流阀(2)安全限压（阀口常闭）应用：变量泵液压系统、定量泵旁路节流调速系统和非节流调速系统。作用：超载时打开，而平时关闭，防止系统过载。工作过程：在正常工作时，安全阀关闭，不溢流，只有在系统发生故障，压力升至安全阀的调整值时，阀口才打开，使变量泵排出的油液经溢流阀流回油箱，以保证液压系统的安全。(2)安全限压（阀口常闭）安全阀(3)远程调压:可实现多级调压和远程调压将先导式溢流阀的远程控制口K接远程调压阀进油口，并p远程<p主调，远程调压阀起调压作用，先导阀起安全作用。远程调压(3)远程调压:可实现多级调压和远程调压(4)起卸荷作用溢流阀和二位二通阀组合（先导式将先导式溢流阀的遥控口K通过二位二通电磁换向阀直接与油箱连接，当换向阀的P、O口处于联通状态时，系统卸荷。卸荷(4)起卸荷作用(5)作背压阀放在系统回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。讨论：

①堵塞主阀阻尼孔：导致系统压力建立不起来；②远程控制口K接油箱：导致系统在低压下卸荷；③

远程控制口K接另一调压阀：若py2＜py1,系统压力取决于py2。例1.如图，溢流阀调到49×105Pa能动吗？调到50×105Pa？调到51×105P呢？从泵口到缸是一个密封容积，活塞运动前属于静止状态，所以压力处处相等，如调到49×105Pa，P1最高只能为49×105Pa，推不动。系统压力达到50×105Pa,刚好达到克服负载的压力，但此时还不行，所以要使活塞运动，溢流阀设定压力必须大于50×105Pa，有了一定的压力差，液体才能液动从而推动活塞运动。例2.如果溢流阀调得很大，没有打开时系统压力是否等于溢流阀调定压力？不等。这时应等于P1。即压力取决于负载，溢流阀只有溢流时才能调定压力。只能溢流阀打开溢流时，系统压力才等于溢流阀调定的压力。系统压力由负载形成，但又由溢流阀调定。溢流阀是否起调定作用，还要看是否处于工作状态。作用：

利用液压系统压力变化来控制油路的通断，从而实现多个液压元件按一定的顺序动作。分类：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。所以，顺序阀有内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种类型。内控外泄型用于实现顺序控制。二、顺序阀按结构形式分直动式先导式图形符号：按泄漏方式分内泄式外泄式二、顺序阀直动式顺序阀内控型直动型顺序阀（内控）内控顺序阀动画外控顺序阀顺序阀动画卸荷阀先导式单向顺序阀（平衡阀）卸荷阀应用平衡阀应用是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。作用：根据系统压力变化，自动接通或断开电路，实现执行元件的顺序控制或安全保护。三、压力继电器压力继电器工作原理2.原理：

利用进口压力油流经缝隙时产生压力损失的原理使出口油液的压力低于进口压力，并能自动调节缝隙大小，从而保持出口压力恒定。四、减压阀1.定义：

使出口压力低于进口压力的一种压力控制阀。四、减压阀3、作用

（1）减压：降低液压系统某支路（控制油路、夹紧回路、润滑回路等）的压力。（2）稳压：稳定液压系统某支路的压力。

四、减压阀4、类型

按功能分定值减压阀：定差减压阀：定比减压阀：保证阀的出口压力为定值。保证阀的进、出油口压差为定值。保证阀的进、出油口压力比为定值。按结构分直动式先导式（常用）1.直动式定值输出减压阀先导式定值输出减压阀减压阀原理动画定比减压阀溢流阀、顺序阀、减压阀的主要区别第四节流量控制阀作用：

液压系统中执行元件的运动速度的大小，由输入执行元件的油液流量的大小来确定的。流量控制阀的主要作用是，根据执行机构运动速度的要求供给所需的流量。它们都是依靠改变阀口的流通面积的大小或流通通道的长短来控制流量的。第四节流量控制阀类型：

普通节流阀调速阀流量控制阀视频一、流量控制原理及节流口形式1、节流原理液压传动中常利用液体流经阀的小孔或或间隙来控制流量和压力，以达到调速和调压的目的。根据小孔的长径比，小孔分为三种：l/d≤0.5时，称为薄壁孔；l/d>4时，称为细长孔；0.5<l/d≤4时，称为短孔。1、节流原理各种小孔的流量与压力、小孔断面积的关系，可用下式来表示：C—节流系数：由孔的形状、尺寸和液体的性质决定的系数，对于薄壁孔计算时一般取，细长孔C=d2/32μl。AT—过流面积：小孔的通流截面面积。△p—入口、出口压差：小孔两端的压力差。m—孔口形状指数：由小孔的长径比决定的指数，薄壁孔为m=0.5，细长孔m=1，短孔0.5<m≤1一、流量控制原理及节流口形式(1)压差对流量的影响压差改变流量。通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。(2)温度对流量的影响油温影响油液粘度。油温对薄壁小孔几乎没有影响,细长孔有影响。(3)节流口的堵塞2、影响流量稳定性的因素一、流量控制原理及节流口形式三种节流口的流量特性曲线为：2、影响流量稳定性的因素为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。3.节流口形式针阀式、偏心式、轴向三角槽式、缝隙式、轴向缝隙式节流元件的作用

节流元件要求有一个接受其压力信号的环节(与之并联的溢流阀或恒压变