第四章液压控制元件

概述

液压控制阀的特点及分类按结构形式分类

按用途分类

按控制方式分类

按安装连接形式分类

管式螺纹连接

叠加式

液压控制阀的性能参数

对液压控制阀的基本要求方向控制阀

概述

单向阀普通单向阀

普通单向阀动画1

2普通单向阀普通单向阀的应用液控单向阀液控单向阀动画液控单向阀液控单向阀

液控单向阀的应用换向阀的工作原理

换向阀换向阀的分类

接口是指阀上各种接油管的进、出口，进油口通常标为P，回油口则标为R或T，出油口则标为A、B。阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置数，通常我们将接口称为“通”，将阀芯的位置称为“位”。ABPT溢流阀液压泵PTAB方向控制回路方向控制回路PTABABPT溢流阀液压泵ABPT溢流阀液压泵PTAB方向控制回路滑阀式换向阀ABPTPTABABPTPTAB滑阀式换向阀的结构手动（机动）换向阀动画电磁换向阀液动换向阀液动换向阀利用控制油路的压力油来推动阀芯实现换向，因此它适用于较大流量的阀电液换向阀电液换向阀的要点*多路换向阀动画换向阀的性能和特点

当液压缸或液压马达需在任何位置均可停止时，须使用3位阀，（即除前进端与后退端外，还有第三位置），此阀双边皆装弹簧，如无外来的推力，阀芯将停在中间位置，称此位置为中间位置，简称为中位，换向阀中间位置各接口的连通方式称为中位机能。中位机能*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。

中位机能应用#系统卸荷：中位“M”型，如图示，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。中位机能应用#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。中位机能应用#ABPPABO型T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位五通ABPPABH型T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通ABPPABY型T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通ABPPABJ型T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位五通ABPPABC型T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通ABPPABP型T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位五通ABPPABK型T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通ABPPABX型T1T2T1T2B（T）PAT三位四通三位五通ABPPABM型T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通ABPPABU型T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通液压卡紧现象滑阀式换向中，由于阀芯和阀体孔的几何形状误差和中心线不重和，进入滑阀配合间隙中的压力油将对阀芯产生不平衡的径向力，使阀芯紧贴在孔壁上，产生相当大的摩擦力，使滑阀卡住，这称为液压卡紧现象。下图表示阀芯上所受径向力的几种情况。图中P1为高压侧压力，P2为低压侧压力。图中（a）的阀芯带有锥度，间隙小的一端在高压侧（倒锥）。如果阀芯不带锥度，那么在缝隙中沿x向的压力分布为直线，如图中P1与P2间的点画线所示。现在阀芯带锥度，高压侧的缝隙小，因此压力沿x向先急剧下降后变缓，压力分布为凹形，如图（a）中的曲线a和b所示。又因阀芯下部缝隙较大，其压力分布曲线凹度较上部缝隙小。这样阀芯就受到一个不平衡的径向液压力，如图中阴影部分所示，方向使偏心加大。图（b）所示间隙小的一端在低压侧（顺锥），这时阀芯如有偏心，也将产生径向不平衡液压力，但此力力图减少偏心量，有自动定心作用。图（c）所示为阀芯和阀体中心线不平行情况。从图中分析可看出，这种情况下的径向不平衡液压力最大。开环形槽的效果:开有均压槽的部位，四周都有相等或接近相等的压力油，可显著减少液压卡紧力。阀芯倾斜时开环槽的效果可从下图看出：压力控制阀

概述

都利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作

溢流阀

直动式溢流阀直动型溢流阀PT符号PT

先导式式溢流阀先导式式溢流阀动画

动画

先导型溢流阀调节螺钉锥阀锥阀座调压弹簧阀体主阀芯主阀体主阀弹簧遥控口K进油口P出油口TPT符号先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理先导式溢流阀的特点

动画

动画

动画

使泵卸荷

动画

顺序阀

动画

减压阀

减压阀

压力继电器单柱塞式压力继电器1-柱塞2-撑杆3-调节螺钉4-微动开关动画

回路内有三个以上液压缸，其中之一需要较高的工作压力，同时其它的液压缸仍用较低的压力，此时即可用增压器提供高压给那特定的液压缸；或是在液压缸进到底时，不用泵而增压时用，如此可使用低压泵产生高压，以降低成本。增压器增压回路-1增压回路-2例题1：如图4－23所示，溢流阀调定压力ps1=4.5MPa，减压阀的调定压力ps2=3MPa，活塞前进时，负荷F=1000N，活塞面积A=20х10-4m2

，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求：（1）活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力。（2）当负载F=7000N时，A、B两点的压力是多少？

液压系统在工作时，常需随工作状态的不同而以不同的速度工作，只要控制流量就控制了速度；无论那一种流量控制阀，内部一定有节流阀的构造，因此节流阀可说是最基本的流量控制阀。

流量控制阀

概述

流量与调速对液压执行元件而言，控制“流入执行元件的流量”或“流出执行元件的流量”都可控制执行元件的速度。

任何液压系统都要有泵，不管执行元件的推力、速度如何变化，定量泵的输出流量永远是固定不变的，所谓速度控制或控制流量只是使流入执行元件之流量小于泵的流量而已，故常将其称为节流调速。

定量泵在无负载且设回路无压力损失的状况下：节流前泵打出的的油全进入回路，此时泵输出压力趋近于零；节流后泵50L/min的流量才有30L/min能进入回路，虽然其压力趋近于零，但是剩余的20L/min得经溢流阀流回油箱，若将溢流阀压力设定为5MPa，此时就算是没有负载，系统压力仍将会大于4MPa；不管负载的大小如何，只要作了速度控制，则泵的输出压力将会趋近溢流阀的设定压力，趋近的程度由节流量的多少与负载大小来决定。

调速方法：1.节流调速：即用定量泵供油，采用节流元件调节输入执行元件的流量来实现调速；2.容积调速：即改变变量泵的供油量和改变变量液压马达的排量来实现调速；3.容积节流调速：用自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。

流量控制阀功用与分类

流量控制原理及节流口形式节流口流量特性曲线

式中AT:节流口通流截面积；ΔP:节流口前后的压差；K:由节流口的形式、尺寸和流体性质决定的系数；m:由节流口的长径比决定的指数.薄壁孔m=0.5，细长孔m=1

影响流量q变化因素：1.压差变化的影响通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。2.温度变化的影响温度对薄壁小孔的流量没有影响，通过细长小孔的流量对温度变化很敏感。

3.节流口堵塞的影响为了得到小流量，节流阀需要在小开口条件下工作。实验表明：虽然节流阀的前后压差、开口和油液的粘度均保持不变，但在小开口时，通过节流阀的流量会出现时大时小的周期性脉动现象。开口越小，脉动现象越严重，最后甚至断流。这种现象称为节流阀的堵塞。最小稳定流量:0.05L/min结论：薄壁小孔好1.针阀式优点：结构简单、制造容易。缺点：节流通道较长，水力直径小，易堵塞，温度变化对流量稳定性影响较大.一般用于对性能要求不高的场合。

节流口的形式和节流阀的典型结构2.偏心槽式优点：节流口的水力直径较针阀式节流口大，防堵性能优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相同。缺点：阀芯上的径向力不平衡，旋转时比较费劲。一般用于压力较低，对流量稳定性要求不高的场合。3.轴向三角槽式优点：节流口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量，调节范围较大。由于几条三角槽沿周围方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力也较小。缺点：节流通道有一定长度，油温变化对流量有一定影响。目前应用很广的节流口形式。4.周向隙缝式

优点：有较小的稳定流量油温变化对流量影响小。缺点：阀芯所受径向力不平衡。应用于低压小流量系统时，能得到较为满意的性能。5.轴向隙缝式特点：水力直径大，不易堵塞，油温变化对流量影响小。结构的性能与周向隙缝式节流口的相似。

流量控制原理

节流阀

节流阀的刚性节流阀的刚性是指抵抗负载变化的干扰，保持流量稳定的能力，即当节流阀开口量不变时，由于前后压力差的变化，引起节流阀流量变化的情况。

流量变化越小，节流阀刚度越大。

阻塞与最小稳定流量

节流阀的应用

调速阀压差

调速阀工作原理

调速阀工作原理

调速阀工作原理动画

温度补偿调速阀

溢流节流阀通过p1随p2变化使得流量基本保持恒定

分流阀

叠加式液压阀

概述叠加式液压阀组成的液压系统的特点：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。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。由叠加阀组成的系统结构紧凑，配置灵活，设计制造周期短。我国叠加阀有6㎜、10㎜、16㎜、20㎜和32㎜五个通径系列，额定工作压力为20MPa，额定流量为10～20L/min。分类与一般液压阀相同：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。方向控制阀仅有单向阀，主换向阀不属于叠加阀。

叠加式溢流阀用于双泵供油系统的高压泵的调压和溢流。

叠加式调速阀

二通插装阀

概述

注意：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与回油箱相通，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。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。

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。

插装阀的应用－单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。

插装阀的应用－二位二通阀W

插装阀的应用－二位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。W由两个三通阀并联而成。

插装阀的应用－二位四通阀

插装阀的应用－复合控制阀

插装阀的应用－压力控制阀

液压伺服和电液比例控制技术

概述液压伺服和电液比例控制技术是随着液压传动技术发展和应用而发展起来的新型液压控制技术。其控制精度和响应速度远远高于普通的液压传动技术，因而被广泛采用。

液压伺服控制