第五液压控制阀

第五液压控制阀

第一节概述液压控制阀是液压系统中控制油液压力、流量及流动方向的元件一、液压阀的基本结构与原理基本共同点：1、结构上由阀体、阀芯和阀芯驱动件组成；2、阀体有阀体孔或阀座孔和外接油管的进出油口；3、阀心：滑阀、锥阀和球阀；4、驱动装置：手动、弹簧、电磁或液压力；5、利用阀心在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口大小，来实现压力、流量和方向的控制；6、原理上液压阀的开口大小、进出口压差以及阀的流量之间的关系符合孔口流量公式:qv=CAT△pφ二、液压阀的分类

1、按结构形式划分

滑阀锥阀球阀

2、按机能划分方向控制阀压力控制阀流量控制阀3、按控制原理划分：开关阀比例阀伺服阀数字阀4、按安装连接形式分（1）管式连接（2）板式连接

（3）叠加式连接是板式连接阀的一种发展形式。阀的上下面为结合面，各油口分别在这两个面上，同规格阀的油口连接尺寸相同。（4）插装式连接将阀芯、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。三、液压阀的性能参数1、公称通径阀的规格：用阀的进出油口的名义通径（公称通径）Dg表示，表征阀通流能力的大小。2、额定压力液压阀连续工作所允许的最高压力。

第二节方向控制阀方向控制阀功用用以控制油液流动方向或液流通断。分类：单向阀、换向阀一、单向阀1、普通单向阀（逆止阀或止回阀）普通单向阀功用只允许油液正向流动，不许反流。普通单向阀分类DIF型直通单向阀直角单向阀

单向阀的要求：正向液流压力损失小，反向截止密封性能好；单向阀的作用：安装在泵的出口，泵工作时，防止系统压力冲击；泵不工作时，防止系统的油液倒流；也可用作背压阀，或与其他阀并联组成复合阀；普通单向阀结构阀体、阀芯（锥形、钢球式）、弹簧等

普通单向阀工作原理液流从进油口流入时：

p1→p2

液流从出油口流入时：

p1→×→p2普通单向阀性能参数开启压力：Pk=0、035—0、1MPa

做背压阀：Pk=0.2—0.6MPa2、液控单向阀液控单向阀功用正向流通，反向受控流通液控单向阀结构普通单向阀+液控装置

二、换向阀1、换向阀的工作原理换向阀作用变换阀芯在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。工作原理：（图5－3）利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动向。2、换向阀的分类及图形符号

滑阀式换向阀

按结构形式分〈

转阀式换向阀

球阀式换向阀滑阀式换向阀的结构阀体：有多级沉割槽的圆柱孔阀芯：有多段环行槽的圆柱体滑阀式换向阀的分类电磁换向阀液动换向阀按操纵方式分类<电液换向阀机动换向阀手动换向阀

换向阀操作方式符号按通路数分类：二通、三通、四通、五通等按工作位置数分类：二位、三位、四位等滑阀式换向阀基本概念位:阀芯相对于阀体的工作位置数。通：阀体对外连接的主要油口数（不包括控制油口和泄漏油口）。

图形符号含义1位—用方格表示，几位即几个方格2通—↑不通—┴、┬箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通。有固定方位，p—进油口，T—回油口

A.B—与执行元件连接的工作油口。4弹簧—W、M，画在方格两侧。二位阀，靠弹簧的一格。5常态位置<

三位阀，中间一格。

(原理图中，油路应该连接在常态位置)

结构原理3、三位换向阀的中位机能中位机能：三位换向阀在中间位置时各油口的连通方式，所以称中位机能。三位中位机能不同，中位时对系统的控制也不同。通常要考虑执行元件的换向精度和平稳性；是否需要保压或卸荷；是否需要“浮动”或可在任意位置停止。见表5－1表5－1三位四通阀的中位机能1）系统保压中位为“O”型，如图所示，P口被堵塞时，此时油需从溢流阀流回油箱，增加功率消耗；但是液压泵能用于多缸系统。2）系统卸荷：中位“M”型，下图所示，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）液压缸快进：中位“P”型，如图所示，当换向阀于中位时，因P、A、B相通，故可用作差动回路。4、滑阀式换向阀的操作方式（1）手动换向阀

阀芯运动是藉助于手动杠杆操纵的换向阀手动换向阀（2）机动换向阀机动换向阀特征利用挡铁或凸轮使阀芯运动以控制流向。机动换向阀分类常为二位阀，有二位、二通、三通、四通举例：二位二通机动换向阀组成：阀体、阀芯、弹簧、滚轮等机动换向阀的特点：结构简单、换向平稳、可靠、位置精度高。但需安装在运动件附近，油管较长。使用场合：控制运动件的行程，或快、慢速度的转换。将多个手动换向阀进行叠加组合，即可构成多路换向阀。多路换向阀

（3）电磁换向阀图5-5为二位三通电磁换向阀工作原理：图示位置：P→A、B┴

电磁铁通电：P→B

、A

┴电磁换向阀特征利用电磁铁推力，推动阀芯运动以控制流向。电磁换向阀分类

二通四通二位〈三通三位〈

等

四通五通（4）液动换向阀液动换向阀特征利用压力油改变滑阀位置以控制流向液动换向阀组成液动换向阀工作原理图示位置：A、B、均→Tk1通压力油：p→A，B→Tk2通压力油：p→B，A→T

（5）电液换向阀电液换向阀特征：由电磁换向阀和液动换向阀组成的复合阀。电磁换向阀为先导阀，用于改变控制油路的方向；液动换向阀为主阀，用以改变主油路的方向。电液换向阀

电：A、B→T

图示〈

液：p、A、B、T均不通电：p→A→液动阀左腔，液动阀右腔→B→T1YA通电〈

液：p→A，B→T

电：p→B→液动阀右腔，液动阀左腔→A→T2YA通电〈

液：p→B，A→T电液换向阀的控制结构1）阻尼调节器如图5-6所示，由单向阀和节流阀叠加而成。其作用是调节主阀换向时间，消除执行元件的换向冲击。2）预压阀对于内控方式实现供油的电液换向阀，若在常态下使泵卸荷，为克服阀在通电后无控制油压而使主阀不能动作，在主阀的进油孔插装一个预压阀，如图5-7。

第三节压力控制阀目的任务了解压力阀功用、分类、组成、特点

掌握压力阀的工作原理、性能、区别

重点难点先导式溢流阀、减压阀和顺序阀的结构、工作原理、特性减压阀、顺序阀的区别压力控制阀：在液压系统中，控制液体压力和控制执行元件或电气元件等在某一调定压力下产生动作的阀。压力控制阀的作用：

控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其它元件动作。压力控制阀的分类溢流阀减压阀顺序阀压力继电器压力控制阀的结构阀体、阀芯、弹簧、调节螺帽等压力控制阀共同工作原理利用作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡的原理进行工作。一、溢流阀1、结构原理溢流阀的作用：稳压溢流安全保护溢流阀分类：直动式先导式（1）直动型溢流阀组成：

阀体、阀芯（锥阀式

球阀式、滑阀式）弹簧、调节螺钉见图5－8

见图6－12直动式溢流阀工作原理工作原理:当pA<Fs时，阀口关闭。当pA=Fs时，阀口即将打开,

此时，pA=Fs=KX0p=pk=KX0/A（开启压力）当pA>Fs时，阀口打开，p→T,稳压溢流或安全保护。调节调压螺帽改变弹簧预压缩量，便可调节溢流阀调整压力。直动式溢流阀特点∵Fs直接与pA平衡∴称直动式又∵p高，q大时，K较大，不但手调困难，且Fs略有变化，p变化较大。∴一般用于低压小流量场合。

（2）先导式溢流阀先导式溢流阀组成：先导阀—直动式锥阀，硬弹簧。带有导向圆锥面的锥阀滑阀（二级同心式）主阀<和软弹簧。带有多节导向圆锥面的锥阀(三级同心式)图5－9为三级同心先导式溢流阀的结构图。先导式溢流阀先导式溢流阀工作原理当pA<F硬T时,导阀关闭，主阀也关闭。当pA>F硬T时,导阀打开，主阀两端产生压差：当△p<F软T时，主阀关闭。当△p>F软T时，主阀打开，稳压溢流或安全保护。先导式溢流阀特点溢流阀稳定工作时，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，弹簧力的变化量较小，压力变化小。调压弹簧调好后，上部压力为常数。因而压力随流量变化较小，克服了直动式阀缺点。锥阀锥孔尺寸较小，调压弹簧不必很硬，调压方便。2、溢流阀应用举例1）为定量泵系统溢流稳压和定量泵、节流阀并联，阀口常开。2）为变量泵系统提供过载保护和变量泵组合，正常工作时阀口关闭，过载时打开，起安全保护作用，故又称安全阀。3）实现远程调压

p远程<p主调4）使泵卸荷和二位二通阀组合（先导式）5）形成背压

3、溢流阀的静态特性静态特性：元件或系统在稳定工作状态下的性能，其静态特性指标很多，主要指压力—流量特性、启闭特性、卸荷压力及压力稳定性等。压力－流量特性（p-q特性）溢流特性：表征溢流阀在某一调定压力下工作时，其溢流量的变化与溢流阀进口实际压力之间的关系，即稳压性能。见图5－14pn:调定压力p0开启压力由p—q

曲线可知，阀的进口压力随着流量的增减而增减。溢流量为额定值qn时所对应的压力称为调定压力，以pn表示。调压偏差：调定压力与开启压力之差即是，表示溢流量变化时控制压力的变化范围（越小越好）二、顺序阀1、顺序阀的结构和工作原理功用：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。

顺序阀分类

直动式

按结构形式<

先导式内泄式按泄漏方式<

外泄式直动式顺序阀结构（图5－15）直动式顺序阀工作原理

pA<Ft，阀口关闭，A→×→B工作原理<

pA>Ft,阀口打开，A→B，下一个执行元件动作。直动式顺序阀调节原理调节原理：调节调压螺钉，改变弹簧力，即可改变开启压力。（二）顺序阀应用举例1、控制多个执行元件的顺序动作图5－17a为机床夹具上用顺序阀实现工件先定位后夹紧的顺序动作回路。2、与单向阀组成平衡阀功用：防止立式缸或垂直部件因自重而下滑或下行超速。采用单向顺序阀的平衡回路（图5－17b)单向顺序阀平衡回路工作原理图5－17b所示，缸停止因顺序阀关闭而平衡左位，缸下行，因回路有单向顺序阀作阻力，不会产生超速。右位，缸上行，油经单向阀进入缸下腔。单向顺序阀平衡回路特点单向顺序阀用于平衡自重,要求p顺>p自重。当自重较大时，p顺较高，△P较大，一般用于自重不大的场合，为防止泄漏而造成缸下移，可装一液控单向阀。为减小无功损耗，可将单向顺序阀换为外控单向顺序阀。由于外控单向顺序阀开启后，缸下行，缸上腔压力下降，顺序阀关闭，缸停止，而后压力上升，顺序阀又打开，液压缸断续下行，此外顺序阀的泄漏，运动部件在悬浮过程中总要缓缓下降。可在其控制油路上加装一个液控单向阀（图5－17b)，能减少泄漏影响。3、控制双泵系统中的大流量泵（图5－17c）工作原理：快速运动时，双泵同时供油。小泵供油工作进给时p↑，XY打开<

大泵卸荷

三、减压阀1、减压阀的结构及工作原理功用：降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同压力。分类：直动式先导式减压原理:利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故又称定值减压阀。先导式减压阀结构先导式减压阀工作原理图先导式减压阀工作原理

p2<pt时，导阀关闭，主阀左位，f最大，不减压

<

p2>pt时，导阀打开，主阀两端产生压差当△P<F软t时，同上

<

当△P>F软t时，主阀阀芯右移，f↓，p2↓

减压阀是利用出油压力的反馈作用，控制阀口开度，保证出口压力基本为弹簧调定的压力。先导式减压阀调压原理调压原理：调节调压弹簧，改变硬弹簧力，即可改变出口压力。减压阀特点特点：在减压阀出口油液不再流动时，由于先导阀卸油仍未停止，减压口仍有油液流动，阀就处于工作状态，出口压力也就保持调定压力不变。减压阀与溢流阀比较溢流阀减压阀

a保持进口压力不变出口压力

b

内部回油外部回油

c

阀口常闭阀口常开

d

阀芯二凸肩阀芯三凸肩

e一般并联于系统一般串联于系统注意：要减压阀稳定工作，最低调整压力≮0.5MPa，最高调整压力至少比系统压力低0.5MPa。四、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或动作的联动压力继电器组成

柱塞式

弹簧管式

压力—位移转换器膜片式组成<波纹管式微动开关膜片式压力继电器柱塞式压力继电器压力继电器工作原理图主要零件包括柱塞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。压力继电器主要性能1、调压范围即发出电信号的最低和最高工作压力的范围。调节调压螺帽，即调节工作压力。2、通断调节区间（返回区间）

开启压力-闭合压力=返回区间（应有足够大的数值，否则受到系统压力脉冲的影响，发出错误的信号）

第四节流量控制阀流量控制阀功用功用：通过改变阀口过流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。流量控制阀分类节流阀调速阀温度补偿调速阀分流阀同步阀

节流阀调速阀一、节流阀1、节流阀的结组成：阀体、阀芯、弹簧、调节手轮等

节流阀工作原理调节手轮，阀芯移动，A变化，q变化。2、节流阀的流量特性和影响稳定的因素流量特性方程q=kATΔpm它反映了流经节流阀的流量q与阀前后压力差Δp

和开口面积AT

之间的关系。特性曲线见图5－21。

由于外负载波动引起阀前后压力差Δp

变化，即使阀的开口面积AT

不变，也会导致流经阀的流量q

不稳定。原因：（1）负载变化的影响（2）温度的影响3、节流阀的阻塞和最小稳定流量节流阀在很小开口下工作时，流经阀的流量会出现周期性脉动，甚至间歇式断流，这种现象称为节流阀的堵塞现象。为此对节流阀有一个能正常工作的最小流量的限制,称为节流阀的最小稳定流量。调速阀结构图二、调速阀1、调速阀工作原理组成：定差减压阀与节流阀串联而成如图5－23定差减压阀阀芯受力平衡方程A=A1+A2∵p2A=p3A+Fs∴p2-

p3=Fs/A=kX0/A∵k较小且不可调，工作时阀芯移动很小。∴Fs≈c△p=p2-p3=Fs/A≈c

故当AT=c时，q=c，v=c调速阀的工作原理

负载F↑,p3↑，减压阀阀芯右移，x↑，减压作用↓，p2↑，使△p=p2-p3，基本不变。反之：F↓，p3↓减压阀阀心左移，x↓，减压作用↑，p2↓仍使△p=p2-p3基本不变。

↑∴F〈皆有△p=c，若A=c，则q

=c↓调速阀的流量特性当△p<Fs/A时，X最大，不减压。

>△p——相当于节流阀

最小压差△pmin

<

<△p——流量不变

中低压，=0.5MPa

最小压差△pmin

<

高压，=1Mpa

0.5MPa（中低压）

∴正常工作时，△pmin>1Mpa（高压）∵调速阀虽然解决了负载变化对流量的影响，但温度变化对流量仍有影响。∴对于速度稳定性要求高的液压系统，需要用温度补偿调速阀。温度补偿调速阀的组成在上述调速阀中节流阀的推杆部分加上一根温度补偿杆（一般用聚氯已烯塑料），且将阀口变成薄刃形（轴向缝隙式）。温度补偿调速阀的工作原理利用温度补偿杆的热胀冷缩补偿流量。

k↑q↑T↑<>从而使q稳定

L↑A↓q↓2、调速阀的流量特性在调速阀中，节流阀既是调节元件，又是检测元件，当阀的开口面积确定之后，它能够控制流量的大小，并检测流量信号转换为阀口前、后压力差。当检测的压力差值偏离预定值时，反馈到定差减压阀，进行压力补偿，进而保证节流阀前后压力差基本不变，使流经过调速阀的流量基本不变。由图5－30可见，调速阀前后两端的压力差＞Δpmin,流量稳定，反之，流量随压差的变化而变化，与节流阀一致。

Δpmin≈1MPa

第五节插装阀(逻辑阀）与叠加阀一、插装阀

20世纪70年代初发展起来的一种新元件，是古老锥阀的新应用。

插装阀的特点：通流能力大，密封性能好、动作灵敏、结构简单。用途：流量较大的系统、密封性能要求较高的的系统。插装阀的基本结构及图形符号插装阀的组成控制盖板插装主阀（阀套、弹簧、阀芯及密封件组成）插装块体先导元件（装在控制盖板上）工作原理:控制盖板将锥阀组件封装在插装块体内，并且沟通先导阀和主阀，通过锥阀启闭对主油路通断起控制作用。实质:相当于一个液控单向阀或二位二通液动阀。

分类:二通插装方向控制阀二通插装压力控制阀二通插装流量控制阀1、二通插装方向控制阀1）

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。当PA＞PB时，A和B不通；当PA＜PB时，A和B相通；将a图改为B与X腔沟通，可构成从A→B单向阀；

2）二位二通换向阀

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。图中A→B;当电磁阀通电且PA＞PB时，A与B油路被切断。

3）二位三通换向阀

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由先导电磁换向阀来控制。图示A→T,A和P断开；通电时，A与P连同，A和T断开。4）二位四通换向阀断电：A→TP→B通电：A→PB→T2、压力控制插装阀组成：在压力阀主阀单元配以不同先导阀，则可组成各种压力阀。

溢流阀卸荷阀

顺序阀3、流量控制插装阀组成在二通插装阀的控制盖板上，增加阀芯行程调节器，且在阀芯上开三角槽即可。二、叠加阀液压站

叠加阀以板式阀为基础，每个叠加阀不仅起到单个阀的功能，而且还沟通阀与阀的流道，每个叠加阀都有P、A、B、T油口。换向阀安装在最上方，对外连接油口开在最下边的底板上，其他的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间。图5-29为叠加阀装置图，图5-30为其系统图叠加阀装置图和系统图

第六节电液比例控制阀

电液比例阀是一种性能介于普通控制阀和电液伺服阀之间的新阀种。它既可以根据输入电信号的大小连续成比例地对油液的压力、流量、方向实现远距离控制、计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于电液伺服阀。电液比例阀根据用途分为：电液比例压力阀，电液比例流量阀，电液比例方向阀。

1)比例溢流阀比例电磁铁+直动式溢流阀主体直动比例溢流阀比例溢流阀工作原理比例电磁铁的推杆对调压弹簧施加推力，随着输入一I的变化，便改变调压弹簧的压缩量，使阀连续地按比例地控制其输出油液的压力。p∝I，I变化，p也变化。2）直动比例溢流阀作先导阀与普通压力阀的主阀相配比例溢流阀

可简单组成先导型〈比例顺序阀

比例减压阀

比例溢流阀比例减压阀3)比例换向阀组成比例电磁铁替代普通电磁换向阀中的普通电磁铁即可。比例换向阀

比例换向阀的阀心不仅可以换位，而且换位的行程可以连续或按比例变化。所以不仅能控制执行元件的运动方向，而且能控制其速度。4）比例调速阀用比例电磁铁替代调速阀中调节螺帽即可比例调速阀工作原理输入一I，得到一相应运动，使节流阀阀口变化，流量变化，q∝I。比例调速阀特点

1、∵有定差减压阀保证△p节=c，∴q不随F变化而变化，qV=c。

2、用一个阀只须改变I，便可得到多级速度，油路简单。

第七节电液伺服阀用途：电液伺服阀的输出或压力由输入的电气信号控制