液压元件及液压系统〉合编

液

压

传

动（液压元件及液压系统）王焕林2005年3月15日目

录第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章秦川液压件厂简介．．．．．．．．．．3液压传动基本知识．．．．．．．．．．．．４常见液压元件．．．．．．．．．．．．．１１液压系统的基本回路液压元件的设计思路液压系统的设计思路液压元件的制造、装配和试验液压系统的制造、装配和调试液压系统的维修与使用液压插装阀第一章秦川液压件厂简介秦川液压件厂于1965年由上海机床厂内迁至陕西宝鸡，之后和一同迁来的秦川机床厂秦川铸造厂合并为秦川机床厂。计划经济时期，主要生产广州机床研究所联合设计型中低压叶片泵、方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀，即所谓的

“三阀一泵”。八十年代初期引进德国力士乐公司V4系列高压变量叶片泵，并在此基础上自行设计和开发了V5系列低压变量叶片泵，八十年代末期，开石研

究和开发汽车转向油泵，同时，由于国内很多单位引进了德国力士乐公司中高压系列液压控制阀，淘汰了三大系列控制阀。随后秦川液压件厂逐步调整了产业结构，形成了以生产汽车转向泵、液压系统制造为主，同时生产YB1系裂中低压叶片泵、V4系列高压变量叶片泵，V5系列低压变量叶片泵，齿轮泵等的多品种产

业结构。秦川液压件厂在国内液压件行业具有很高的地位，是国家重点扶持的企业之一，是国家汽车工业协会会员单位，参加国家液气密标准制定工作。2004年11月12日通过了国际TUV组织德国莱茵公司ISO/TS

16949：2002质量体系认证，

为参与国际化大生产、和对外交流、合作奠定了坚实的基础。第二章液压传动基本知识以液体的静压能来传递动力的传动方式称为液压传动，它基于流体力学中的帕斯卡原理。具有重量轻、体积小；传递扭矩大；易于实现无级调速、过载保护和自动控制；可实现平稳的频繁往复运动等。一、液压系统的组成（参见图2-1纠偏液压系统原理图）液压系统主要由以下四个部份组成：1、动力元件：将电能、机械能转换成液压能的一类元件，如油泵等。2、控制元件：控制和调节系统的压力、流量以及液体流动方向的一类元件如单向阀、溢流阀、节流阀等。3、执行元件：实现将液压能转换成机械能的一类元件，如液压缸、马达等4、辅助元件：确保液压系统连接、密封等功能实现的一类元件，如管接头

O型圈、滤油器等（通常还包括液压油）。二、液压系统的工作原理（参见图2-2）如图2-2所示，设油泵提供压力、流量分别为P、Q的液压油给油缸，油缸的大腔有效面积为A，则油缸将产生向上的推F和运动,速度为V,且有以下关系式:Q=AV,F=AP这两个关系式在系统设计、计算和故障分析时经常要用到，这里值得提醒的是；在一个系统中，油泵一般不仅仅是给一个油缸供油，因此，设计时系统的最大压力、流量按系统中所需最大压力和流量的动做要求来设计。图2-1纠偏液压系统原理图由恒压变量泵1及蓄能器3等元件所组成的恒压变量泵、蓄能器式压泵站，提供由伺服阀6及电磁换向阀控制纠偏随动缸8的自动工作状态，电磁换向阀9起手动调整作用。由于纠偏控制系统都是靠带材的反馈来构成闭环系统，所以当没有带材时反馈作用消失，这时如果不把伺服阀的油路切断，就有可能使纠偏液压缸推至极限位置，电磁换向阀7的作用就是要及时切断伺服阀的油路。液压马达13驱动丝杠机构，安装在它上面的检测器在液压马达的带动下可做方向相反的同步运动；为了能够使检测器自动进给到所需位置，则由伺服阀10通过检测器自身构成闭环自动控制同时也可以由电磁换向阀11执行手动控制对于一些采用单边检测的纠偏系统，其检测器的进给采用伺服阀控制液压缸的方式也有一些单边检测系统采用是电磁阀控制液压缸进行两位式的伸缩，当带材宽度变化时用丝杠进行手动微调。图2-2液压系统的工作原理图2-3帕斯卡定律三、几个概念：一般来讲，做为一个合格的液压元件和液压系统设计师，必须和应该清楚以下几个常见的基本概念，否则，你将会遇到很多的麻烦。1、液压系统：由动力、控制、执行辅助和工作介质组成来完成机械设备所有功能要求的总合（图2-1纠偏液压系统原理图）。2、帕斯卡定律：在密闭容器内的平衡液体，能够把加在它上面的压力大小不变的向各个方向传递（图2-3）。3、压力损失：压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失两种形式。沿程压力损失：液体在直径不变的管道中流过一段距离时，因磨察而产生的阻力损失（或能量损失）。局部压力损失：因管道截面形状突变使液体流动方向改变，或其它形式的液流阻力而引起的阻力损失（或能量损失）。压力损失一般用

P来表示。压力损失的影响因素很多，如：液体流动的状态（层流还是紊流图2-4）、油的粘度、管道的几何参数、流速、温度管道几何形状雷诺数(

取值范围为260至2300

)等，因此计算相当复杂，一般在系统设计时，根据经验来确定其大小。4、压力冲击：由于某种原因引起系统压力在瞬间急剧升高或降低，形成较大的压力蜂值，从而引起系统振荡的现象。一般地，引起压力冲击主要原因是：液体的流速突变和液体的流动方向改变，如：溢流阀开启、换向阀换向等。图2-4层流和是紊流系统中的压力冲击，常常导致密封装置失效、管道和压力表损坏、降低系统的使用寿命等，更可怕的是引起某些元件的损坏（如压力继电器），使其产生误动作而造成重大事故。常采取以下措施：、缓慢开启阀门，采用无级调速的电液比例或伺服控制阀；、限制管道中的流速；、在系统中设置蓄能器；、在执行元件和控制元件之间设置缓冲装置。5、空穴现象：常温下溶于油液中的气体，经过系统中某些压力低于当时温度下液体的饱和和蒸汽压位置时，就会产生汽泡，这些汽泡夹杂在油液中形成气穴，从而破坏了油液的连续性，这种现象称为空穴现象。空穴现象一般发生在系统的低压吸油区域，油泵的吸油也属于空穴现象，空穴现象常引起系统的噪音、冲击（在高压区域汽泡迅速凝聚）和对液压件的锈蚀。但是事物都是一分为二的，空穴现象也有其可利用的一面，如：可以利用具有空穴现象原理的管接头把热水随冷水送上高处的水箱。6、液体的粘性：液体在外力作用下流动时，其内部各层的运动的速度不相等分子间的内聚力使液体产生内磨察力，以阻止液层之间的相对滑动的性质液体的粘性大小用粘度来表示。液体的粘度随温度变化而变化：温度升高粘度变小；温度降低，粘度大。液体的粘度随压力变化而变化：压力升高粘度变大；压力降低，粘度变小。7、液体的可压缩性：液体的体积随压力变化而变化的性质。8、液体的压力：液体在单位面积上所受的作用力（即：压强）。

P=F/S值得一提的是：液压系统中的压力由外界的负载大小所决定。即决定于油夜运动时所受到的阻力大小。9、液体的流量：单位时间所通过某一截面的液体体积。10、泵的排量和流量：油泵旋转一周所能排出的液体体积称为泵的排量；油泵每分钟所能排出的液体体积称为泵的排量。四、液压元件的符号每一种液压件都有自己的功能符号，在元件介绍部份再作祥细讲解。二通手动阀节流阀冷却器压力表二位三通电磁换向阀调速阀压力继电器第三章

常见液压元件在液压系统中用来完成能量转换、调节不同位置的压力和流量、确保系统的连接与密封等功能可靠实现的所有装置统称为液压元件。一、液压油泵液压泵是液压系统中的动力元件，选择适合执行器作功要求的泵，需充分考虑可靠性、寿命、维修等，以便所选择的油泵能在系统中长期使用。液压泵的种类非常多，其使用特性差别也很大（见表3-1）。选择油泵时要靠虑以下因素：定量还是变量变量方式、压力、排量、噪音、脉动、转速、容积效率和总效率、寿命、自吸能力、尺寸、重量、经济性、维修性等。液压泵的输出压力，等于执行器所需压力、管道损失压力和控制元件损失压力之和，不得超过样本资料上的额定压力。考虑泵的可靠性、安全性和寿命及系统的冲击等因素时，还要留有余量。液压泵的输出流量，应包括执行器所需流量（有多个执行器时需由时间图计算最大流量）、溢流阀的最小溢流量、各元件的泄漏量总合。压力越高转速越低，液压泵的容积效率越低；变量泵排量调小时容积效率降低；转速恒定时：定量泵的总效率在某个压力下最高，变量泵的总效率在某个排量、某个压力下最高。总效率对系统效率影响很大，设计时应选择总效率较高的泵，并使油泵工作在高效区。转速关系着泵的使用寿命、耐久性、噪音等，在开式系统中使用时，需选择自吸性能好的油泵。选择定量还是变量变量泵，须仔细论证，见表3-2。表3-1各种液压泵的技术性能和应用范围1、液压油泵综述1.1、液压油泵的分类1.2、液压油泵的主要参数：1.1.1、排量、流量：、排量泵轴旋转一周，其运动零件运动所形成的压力腔内容积变化的计算值、理论流量泵在单位时间内，其运动零件运动所形成的压力腔内，容积变化的累积总计算值。、瞬时流量泵在每一瞬间的流量叫瞬时流量，通常指泵的瞬时理论流量。、平均流量泵按时间平均计算的流量叫泵的平均流量。、额定流量泵在额定工况下所排出的流量。、实际流量泵工作时出口处的流量叫泵的实际流量。、压力：、额定压力在规定转速范围内连续运转，能够保证设计寿命的最高输出压力、最高压力泵所能承受的并允许短暂运行的最大压力。、工作压力泵实际工作时的压力。、功率：、输入功率驱动泵轴的机械功率。、输出功率泵输出的实际流量和工作压力的乘积1.1.4、效率：、容积效率泵的实际输出排量与理论排量的比值。、机械效率压力作用于泵转子产生的液压扭矩和泵轴上实际输入扭矩之比。、总效率泵的输出液压功率与输入的机械功率之比。、转速：、额定转速在额定压力下，能够保证设计寿命的最高转速。、最高转速在额定压力下，超过额定转速而允许短暂运行的最大转速。、最低转速能够保证额定压力所允许的最低转速。1.1.6、吸入能力：最低吸入能力泵正常运转而不发生气蚀的条件下，吸入口处允许的最低压力。1.3、计算公式：见下表1.5、液压泵的选用：略。1.4、液压泵的变量方式和控制方式：液压泵的变量控制方式多种多样，包括恒功率控制、恒压控制、手动及伺服控制、液压控制以及其他的特殊控制方式，各种控制方式的原理及特性曲线分别见下表。液压马达的变量控制与液压泵的变量控制方式基本相同。表3-2定量泵与变量泵的适用场合2、齿轮泵2.1、齿轮泵的工作原理：如图3-1。如图3-1如图所示，外啮合齿轮泵中，在吸油区和排油区附近由两个齿轮的齿廓、壳体和侧盖板等形成两个密封的容积。齿轮转动时在吸油区附近的封闭容积变大，在排油区附近的封闭容积变小。由于齿轮的齿顶和壳体内孔表面间及齿轮端面和盖板间间隙很小，而且啮合齿的接触面接触紧密、起密封作用并把两腔隔开。因此，齿轮转动时泵便连续地、周期性地排油。如图所示，内啮合齿轮泵是靠一个小齿轮1与一个相对较大的内齿环2相啮合而工作的，其中有一月牙板3将吸油腔与压油腔相隔开。与外啮合齿轮泵不同的是，齿轮和齿环的转动方向相同。2.2、齿轮泵的结构和组成：如图3-2。如图3-2齿轮泵由前盖1，油封2，传动轴3，轴承4，齿轮5，后盖6，泵体7等主要零件组成。这种泵不带径向力平衡装置，系固定侧隙结构，压力为25MP。中高压齿轮泵的典型结构按轴向间隙自动补偿，结构可分为二种，一种是浮动轴套型结构如图如图3-2所示，在B腔的8字形面积上作用着由C处引入的压力油。用以使浮动轴套与齿轮端面按一定的压紧系数压紧，从而使其间形成适当的油膜。浮动轴套中有DU材料轴承，在泵起动或空载时油压还未建立时。O形密封圈的弹性可以使浮动轴套与齿轮间产生必要的预紧力，有助于提高容积效率与机械效率。另一种为弹性侧板（或称挠性侧板）式结构，如下图所示这种结构的工作原理与上述浮动轴套式一样。不过是以弹性侧板来代替浮动轴套而已。高压油引入弹性侧板的背部，由于高压油使弹性侧板变形，限制了侧板与齿轮端面间的间隙，到轴向间隙补偿作用。2.3、齿轮泵的设计2.3..1、齿轮泵的间隙设计：1CB齿轮泵的轴向间隙为0.03至0.04MM,径向间隙为0.13至0.16MM，容积效率和机械效率均可达到90%以上。2.3.2.齿轮泵的困油现象：密封空间的容积减小时，被困的油受挤压，压力急剧上升，油夜从零件接合面的缝隙中强行挤出，使齿轮和轴承受很大的径向力的现象称为齿轮泵的困油现象.2.3.3.径向压力不平衡问题：齿轮泵外圆上从压油腔到吸油腔的压力是逐步分级降低的，其合力作用使轴承承受单向不平衡力（P=（0.7—0.8）PBD

）、齿轮泵的选用：齿轮泵目前分低、中、高三档压力。低压为2.5MPa，中压为8至16MPa，高压为21至31.5MPa。用户可根据不同的压力级来选择合适的泵。根据系统所需要的流量与原动机的转速来确定选择齿轮泵的排量。由于齿轮泵是定量泵，因此所选择的泵流量尽可能与所要求的流量相符合，以免不必要的功率损失。为了节省功率和合理使用，可采用多联泵来解决多个液压源的问题，或采用串级泵来达到所需要的压力。根据原动机的转向来选择泵的转向。齿轮泵的转向一经确定是无法改变的。泵的转速应与原动机的转速范围相区配。低压齿轮泵的污染敏感度较低，允许系统选取过滤精度较低的过滤器。相反，高压齿轮泵的污染敏感较高。故系统需选用过滤精度较高的过滤器。要考虑对泵的噪声和流量脉动的要求。外啮合齿轮泵的噪声较大，内啮合齿轮泵的流量脉动较小。综合考虑泵的可靠性、经济性、使用维护方便与否，供货及时与否等条件，要优先采用经国家有关部门及行业中经过鉴定的产品。3、叶片泵3.1、叶片泵的分类：见表3-33.2、叶片泵的优点：和齿轮泵相比具有以下优点：、流量均匀，压力脉动小。、噪声较低。、结构紧凑、轮廓尺寸较小而排量较大。、与齿轮泵相比，易于实现变量。单作用叶片泵有多种变量型式。、与柱塞泵相比，有较好的自吸能力。、寿命较长。双作用叶片泵和凸轮转子叶片泵由于轴承受力很小，泵的寿命很长，如YB1型中压叶片泵寿命可达10000H。单作用叶片泵由于轴承受较大的不平衡力，寿命短。表3-3图3-3叶片泵的工作原理、叶片泵的缺点：、抗污染能力差，对油清洁度要求较高；、转速不能太高，一般在2000RPM以下。3.4、叶片泵的工作原理：单作用和双作用叶片泵的工作原理如图3-3所示3.5、叶片泵的典型结构：如图3-4所示。图3-4

YB1叶片泵的结构图3-5限压式变量叶片泵的结构3.6、变量叶片泵的典型结构：如图3-5所示。、叶片泵的选用原则：、根据液压系统使用压力来选择泵：若系统常用工作压力在10MPa以下，可选用YB1系列或YB-D型中压叶片泵；若常用工作压力在10MPa以上，应选用

中高压或高压叶片泵。、根据系统对噪声的要求选泵：一般来说，叶片泵的噪声较低，且双作用叶片泵的噪声又比单作用泵（即变量叶片泵）的噪声低。若主机要求泵噪声低，则应选低噪声的叶片泵。、从工作可靠性和寿命来考虑：双作用叶片泵的寿命较长，如YB1系列叶片泵的寿命在10000h以上，而单作用叶片泵、柱塞泵和齿轮泵的寿命就较短。、考虑污染因素：叶片泵抗污染能力较差，不如齿轮泵。若系统过滤条件较好，油箱又是密封的，则可以选用叶片泵。否则应选用齿轮泵或其他抗污染能力强的泵。、从节能角度考虑为了节省能量，减少功率消耗，应选用变量泵，最好选用比例压力、流量控制变量叶片。采用双联泵甚至三联泵也是节能的一种方案。、考虑价格因素：价格是一个重要的因素。在保证系统可靠工作的条件下，为降低成本，应选用价格较低的泵为宜。在选择变量泵或双联泵时，除了从节能方面进行比较外，还应从成本等多方面进行分析比较。4、柱塞泵4.1、柱塞泵及特点：参见下表3-4表3-44.2、斜盘式轴向柱塞泵（马达）工作原理：参见图3-6斜盘式轴向柱塞泵是靠斜盘推动活塞产生往复运动、改变缸体柱塞腔内容积进行吸入和排出而进行工作的，它的传动轴中心线与缸体中心线重合，故又称直轴式轴向柱塞泵。因为柱塞轴线和主轴平行，故叫斜盘式轴向柱塞泵（马达）。1传动轴

2配流盘

3缸体

4弹簧

5柱塞

6滑靴

7回程盘8斜盘9变量活塞10伺服活塞11控制杆12销轴13止推板图3-6斜盘式轴向柱塞泵（马达）工作原理4.3、柱塞泵的典型结构：1.CY14-1B型轴向柱塞泵2.力士乐A4V型通轴式柱塞泵3.VICKERS

PVB型轻型柱塞泵6.力士乐：A2F6.1斜轴式定量马达7.力士乐：A1F6.1斜轴式泵（马达）、柱塞泵的选择原则：、泵的参数：泵的基本参数是压力、流量、转速、效率。根据系统地工作压力来选择，一般地说，在固定设备中液压系统的正常工作压力可选择为泵额定压力的70%--80%，车辆用泵可选择为泵额定压力的70%--80%，以保证泵的足够的寿命。选择泵的第二个最重要的考虑因素是泵的流量或排量，泵的流量与工况有关，选择的泵的流量须大于液压系统工作时的最大流量。泵的效率值是泵的质量体现，一般来说，应使主机的常用工作参数处在泵效率曲线的高效区域参数范围内，另外，泵的最高压力与最高转速不宜同时使用，以延长泵的使用寿命。产品说明书中提供了较详细的泵参数指导性图表，在选择时，应严格遵照产品说明书中的规定。要特别注意壳体内的泄油压力。壳体内的泄油压力取决于轴封所能允许的最高压力。德国力士乐公司生产的斜轴式轴向柱塞泵和马达的壳体泄油压力一般为0.2MPa也有高达1MPa的（如A2F定量泵系列6.1），国产轴向柱塞泵和马达的壳体泄油压力应严格遵照产品使用说明书的规定，过高的壳体泄油压力将导致轴封的早期损坏。轴向柱塞泵和马达转速的选择应严格按照产品技术规格表中规定的数据，不得超过最高转速值。至于其最低转速，在正常使用条件下，并没有严格的限制，但对于某些要求转速均匀性和稳定性很高的场合，则最低转速不得低于50RPM。、泵的结构形式：柱塞泵有定量泵和变量泵两种。定量泵结构简单，价格便宜，大多数液压系统中采用，而能量利用率高的变量泵，也在越来越多的场合发挥作用。一般来说，如果液压功率小于10KW，工作循环是开关式，泵在不使用时可完全卸荷，并且大多数工况下需要泵输出全部流量则可以考虑选用定量泵，如果液压功率大于10KW，流量的变化要求较大，则可以考虑选用变量泵。变量泵的变量形式的选择，可根据系统的工况要求以及控制方式等因素选择。、油温和粘度：液压泵的最低工作温度一般根据油液粘度随温度降低而加大来确定。当油液粘稠到进口条件不再保证液压泵完全充满时将发生气蚀。抗燃液压油的比重大于石油基液压油，有时低温粘度也更大。许多抗燃液压

油含水，如果压力低或温度高则水会蒸发。因此，使用这些油液时，泵进口

条件更加敏感。常用的解决办法是用辅助泵给主泵进口升压，或把泵进口布

置成低于油箱液面，以便向泵进口灌油。液压泵的最高允许工作温度取决于所用油液和密封的性质。超过允许温度时，油液会变稀，粘度降低，不能维持高载荷部位的正常润滑，引起氧化变质。根据制造厂规定，柱塞泵和马达的工作油温范围为-25--+80*C。工作介质的最低粘度为10mm*/s，最高粘度为100mm*/s。、使用寿命：所谓使用寿命，通常是指大修周期内泵在额定条件下运转时间的总和。通常车辆用泵和马达大修周期为2000h以上，室内泵的使用大

修周期为5000h以上。、价格一般来说，斜盘式轴向柱塞泵（马达）要比斜轴式轴向柱塞泵（马达）价格低，定量泵比变量泵价格低。与其他泵相比，柱塞泵比叶片泵、齿轮泵贵，但性能和寿命要优于它们。、安装与维修一般来说，非通轴泵安装和维修较通轴泵方便，单泵比集成式泵维修方便。泵的油口连接有螺纹式和法兰式两种，油口位置也有多种选择，因此，选用时应仔细确认。、尺寸和重量对比各种泵的尺寸与重量，可以用“比功率”即功率与重量之比作为指标。不同的应用场合对“比功率”有不同的要求。对于轴向柱塞泵，有多种“比功率”，可视不同的使用场合而定。对车辆，特别是航空用泵，要求“比功率”值越大越好，而对固定式机械，对此项要求不甚严格。5、液压马达5.1、液压马达的分类：5.2、齿轮油马达的工作原理：图3-7齿轮油马达的工作原理如图3-7所示。当高压油输入时，高压腔内各轮齿均受高压作用；由于各齿廓面在两个方向的受压面积不同而对输出轴形成力矩。处于低压腔的各齿也产生液压力矩，但是和高压区产生的力矩方向相反。二者综合即齿轮液压马达的输出力矩。输出力矩克服负载力矩而向图示方向旋转。随着齿轮的旋转，油液从低压腔排出。5.3、齿轮油马达的特点：齿轮马达与其他类型马达相比，具有体积小、重量轻、结构简单、工艺性好，对油液的污染不敏感、耐冲击和惯性小等优点。虽有扭矩脉动较大、效率较低、起动扭矩较小（仅为额定扭矩的60%--70%）和低速稳定性差等缺点，但在要求不高的场合仍广泛应用。5.4、齿轮马达的典型结构如右图所示.6、叶片马达6.1、叶片马达的工作原理：见图3-8叶片马达的工作原理。如图3-8所示。当压力油进入叶片马达后，由于作用在叶片的液压力不平衡，因而对转子轴产生不平衡力矩，而使转子转动。叶片马达与其他类型马达相比较具有结构紧凑、轮廓尺寸较小、噪声低、寿命长等优点，其惯性比柱塞马达小，但抗污染能力比齿轮马达差，且转速不能太高，一般2000rpm以下工作。叶片马达由于泄漏较大，故负载变化或低速时不稳定。图3-8叶片马达的工作原理6.2、叶片马达的的典型结构：见图3-9叶片马达的的典型结构。图3-9叶片马达的的典型结构。如图3-9所示。该马达为四作用径

向力平衡的结构。

轴旋转一周，进出

油各4次。定子兼起配流作用，定子上

装有4个滑动叶片，将高压区和低压区

隔开。叶片底部装

有弹簧，保证起动

时，叶片紧贴在定

子表面上。这种马

达排量大，体积小，输出扭矩高额定工

作压力为：16rmpr，排量为：125—200ml/r，转速范围为：200--1200rpm。高压油，使马达转子旋转。另一些容积变小的密封腔通过配流机构排出低压油。如此循环，使液压马达连续工作。7.2、摆线马达的的典型结构：见图3-9摆线马达的的典型结构。图3-9摆线马达的的典型结构1、2、3密封，4前盖，5止推环，6壳体，7配流轴（输出轴），8花键轴9推力轴承，10辅助配流板，11限制块，12后盖，13定子，14摆线转子开一条均压槽可以使液压阀的侧向力减少到不开均压槽时的40%；开三条均压槽可以使液压阀的侧向力减少到不开均压槽时的6%；开七条均压槽可以使液压阀的侧向力减少到不开均压槽时的2.7%；1.2.2.3、在保证密封要求的前提下，减少不必要的配合长度；1.2.2.4、加电气颤振信号，使阀心作持续高频微振幅振动，使配合副处于液体摩擦状态。、锥阀和球阀的特性：与圆柱滑阀一样，圆锥形阀和球形阀也是应用比较广泛的结构形式，具有密封性能好、无滞后、可调整微小流量、制造简单和故障少等优点。如下图示。、液桥与电桥的类比：、液压量与电量的类比见下页表。、液压全桥：见下页图3-11所示。为一个负遮盖（正开口）四边控制滑阀的等效可变液阻网络，及其与电桥类比的示意图。液桥的总工作压差为供油压力Po1.4.4液压半桥：液压半桥的构成与功能，参照电桥概念，可从液压全桥引出液压半桥的概念。液压半桥多用于液压控制器件的先导控制油路，故常称为先导液压半桥。图3-12为传统溢流阀的先导液压半桥。图中R1固定液阻，R3为某种形式的先导阀口。A腔为功率级（主阀）的敏感腔，F是作用于主阀另一端面上液压力、弹簧力、液动力、摩擦力等的合力。该半桥就是单臂可变的液压半桥。其中，与油液输入的高压侧相连的R1为输入液阻，与低压侧相连的R3为输出液

阻。图3-12溢流阀的先导液压半桥。图3-12图1-14直通式单向阀a钢球式

b锥阀式2.1.2、典型结构普通单向阀有直通式单向阀和直角式单向阀两种

图3-14所示是直通式单向阀，它一般为管式安装。其

中图a图b分别为钢球式直通单向阀和锥阀式直通单向

阀。钢球式单向阀结构简单，但在密封性能上不如锥

阀式。因为当阀心被挤压出凡尔线后，由于钢球无导

向部分，一旦发生滚动后，凡尔线移位，在阀心与阀

座间形成细缝，增加了反向截止时的泄漏。而锥阀阀

心的凡尔线与阀座不会发生相对移动，它与阀座接触

线相跑合，密封性愈来愈好。并且球阀由于没有导向

部分，在工作时容易产生振动，一般用在流量较小的

场合。相对来说锥阀式虽然加工要求较钢球式高一些，但是它的导向性好、密封可靠，因此应用最广。图1-15所示是直角式单向阀，它的流道设计为直角形式，一般为板式安装。管式安装的单向阀尺寸小巧紧凑，可以直接安装在管路中。而板式安装的单向阀在回路中的装拆比较方便，但需另行设置安装底板。同时，管式锥阀阀心的单向阀由于油液要流过阀心上的过流孔，所以它的流动阻力损失要大于直角式单向阀。并且，从结构上说，直角式单向阀更换弹簧比直通式的方便。图1-15直角式单向阀2.1.3、单向阀的主要性能对单向阀的基本要求是：正向流动阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏。它的主要性能为：正向最低开启压力、反向泄漏和正向流动压力损失。

2.1.4、用途及选用要点单向阀的应用主要有以下几种：、安置在液压泵的出油口，可防止当泵检修或多泵合流系统停泵时油液倒流；、在系统中作为背压阀；2.1.4.2、安装在不同油路之间，防止油路相互干扰；2.1.4.2、与其它液压阀如节流阀、顺序阀、减压阀等组合成单向控制阀，执行单向通流功能，如单向节流阀、单向顺序阀、单向减压阀、高低压泵回路切换用卸荷阀、蓄能器回路卸荷阀等；2.1.4.2、其它需要控制液流单向流动的场合：如单向阀群组的半桥和全桥与其它阀组成的回路。在具体选用时，除了要根据需要合理选择开启压力外，还应特别注意工作

时流量应与阀的额定流量相匹配，因为当通过单向阀的流量远小于额定流量时，单向阀有时会产生振动。流量越小，开启压力越高，油中含气越多，越容易产

生振动。、液控单向阀、液控单向阀：是一类特殊的单向阀，它除了实现一般单向阀的功能外，还可以根据需要实现逆向流动。它的符号如3-16图所示。、工作原理：一种结构较简单的所谓“内泄式”的液控单向阀的工作原理如图3-17所示。与图3-13相比，液控单向阀增加了一个控制活塞。当控制口K没有施加压力时，它的工作原理与普通单向阀完全相同。当控制口K中施加压力，

使活塞顶开锥阀阀心时，可实现油液从B到A的反向流动。图3-17液控单向阀工作原理图3-16液控单向阀符号A液控单向阀详细符号B液控单向阀简化符号、典型结构)）内泄式如图3-18所示。它的特点是控制活塞上腔与#腔直接相通，结构简单制造较易。当A腔压力较高时，内泄式液控单向阀反向开启控制压力较大，故适用于A腔压力较低的场合。、外泄式为了克服内泄式液控单向阀受A腔压力影响大的弱点，将控制活塞上腔与L腔隔开并增设外泄口.，且将它与油箱相通，如图3-19所示。它适用于

A腔压力较高的场合。图3-18内泄式液控单向阀图3-19外泄式液控单向阀2.1.2.5选用要点液控单向阀主要用于以下场合：两个液控单向阀组合，锁紧液压缸，使之停留在任何位置，称之为双向液压锁，如图3-20所示。此时应注意选用Y型或H型中位机能的换向阀。但选用H

型中位机能应非常慎重，因为当泵大流量流经排油管时，若遇到排油管道细长、或局部壅塞、或其它原因而引起的局部摩擦阻力（如装有低压滤油器、或接头多等），可能使控制活塞所受的控制压力较高，致使双向液压锁无法关闭而令液压缸发生误动作。Y型中位机能就不致于形成这种结果。立式液压缸防止自重下落。如图3-21所示。用作充液阀。如图3-22所示。其它需在控制下实现反向流动的场合。在具体应用中，要注意控制压力是否能满足反向开启的要求，并根据需要合理选择内泄式、外泄式和带卸载阀心这3种液控制单向阀。同时，在应用外泄式液控单向阀时，应使外泄油液单独回油箱。图3-20利用液控单向阀的液压缸锁紧图3-21防自重下落回路图3-22液控单向阀用作充液阀、换向阀、换向阀概述：换向阀是借助于改变阀心的位置，来实现与阀体相连的几个油路之间的接通或断开的阀类。换向阀的符号：是由若干个连接在一起排成一行的方框组成。每一个方框表示换向阀的一个工作位置，而方框中的箭头则表示了阀所控制的油路之间的连接情况。这些方框两端的符号是表示阀的操纵机构及定位方式等。位数与通道数：这是换向阀最重要的参数。位数是指阀心可能实现的工作位置数目。通道数则指阀所控制的油路通道数目（不包括控制油路通道）阀的通径：通常将换向阀上油口的直径称为换向阀的通径。控制方式：换向阀可用不同的方式进行控制而实现换向，常用的有电磁、电液、液动、手动、机动、气控等方式。按所通过流量的大小，它们又可分为两大类，即直动式和先导式。直动式换向阀是指阀心靠电磁铁、手柄滚轮推杆、液压缸或气缸等直接驱动而没有经过任何放大措施。由于在阀心上作用有各种静态或动态力，所以直动式只能用到最大通径为10mm的阀，更大

通径的阀需采用先导控制式。先导式则是将控制信号经过液压放大后再进行驱动，有较大的驱动力。、换向阀工作原理：阀心可在阀体的孔里做轴向运动。依靠阀心在阀孔中处于不同位置，可以使一些油路接通而使另一些油路关闭。圆柱形的阀心有利于将阀心上所受的轴向和径向力平衡，减少阀心驱动力。因为阀心是直线运动的，所以它特别适合于用电磁铁驱动，但其它的几乎所有驱动形式也经常用于驱动圆柱形阀心，如图3-23示。图3-24

二位二通阀的机能1）常闭式

2）常开式图3-25二位三通阀的机能图3-23滑阀式换向阀工作原理2.2.3、换向阀的机能：换向阀的机能是指当阀心没有被操纵而处于原始位置时，它的各个油口的连通关系。不同的滑阀机能对应有不同的功能。二位二通阀的机能：二位二通阀只连接两个油口，它们的连接关系只有两种：通或断。自动复位式（如弹簧复位）的机能有两种：常闭式（0型）和常开式（H型），如图3-24所示。二位三通阀的机能：对应于阀心与弹簧安装的位置，二位三通阀的机能有两种，如图3-25所示。二位四通阀的机能：二位四通阀的机能有多种，如表3-7所示。三位四通阀的机能：也称为中位机能，如表3-8所示。不同机能可依靠更换阀心来实现。表3-7二位四通阀的机能表3-8三位四通阀的机能2.2.4、直动式换向阀：图3-26是双电磁铁无复位弹簧式电磁换向阀。它的主要组成零件单电磁铁的基本相同，所不同的是在右边多装了一个电磁铁。当左边电磁铁通电吸合时，阀心换向，使P口与B口相通，A口与T口相通。当左边电磁铁断电时，由于它的复位弹簧刚度很小，不能使阀心复位，必须依靠右端电磁铁通电吸合，才能将阀心推回原位，使P口与A口相通，B口与T口相通。双电磁铁二位四通换向阀与单电磁铁的二位四通阀相比，双电磁铁的两端弹簧刚度小，仅起支承O形圈座的作用，不能起到复位的作用，所以在使用时，必须始终保持一个电磁铁是通电的，以免发生误动作。但是因为弹簧力较小，可以使绝大部分力用在克服阀心运动的阻力上面，使阀的换向更为可靠。图3-26二位四通双电磁铁无复位弹簧式电磁换向阀及其图形符号2.2..5、三位四通电磁换向阀：略。2.2.6、手动换向滑阀：如图3-27示。（a）钢球定位式

（b）弹簧复位式定位机构图3-27手动三位四通换向滑阀1阀体2阀心3球座4护球圈5定位套6弹簧7后盖8前盖9螺套10手柄11防尘套、先导式换向阀、液动换向阀：如图3-28示。、电液换向阀：如图3-29、表3-9示。表3-9三位四通弹簧对中式电液换向阀不同供排油情况图3-28三位四通液动换向阀工作原理及其图形符号1阀体2阀心3挡圈4弹簧5端盖6盖板图3-29三位四通弹簧对中式电液换向阀、电磁换向阀的主要性能：电磁换向阀的主要性能指标，除了工作可靠性、压力损失、内泄漏量外还有换向和复位时间、换向频率和使用寿命。、换向阀的选用、根据所需流量选择合适的阀通径。如果阀通径大于10mm应选用先导式换向阀。、在需电力操纵的场合，可选用电磁换向阀或电液换向阀。反之则选用手动换向阀。、根据系统要求，选用合适的中位机能及过渡机能。、对电磁换向阀，要根据所用的电源、使用寿命、切换频率、安全特性等选用合适的电磁铁。、换向阀使用时不能超过制造厂样本中所规定的额定压力以及流量极限以免造成动作不良。、回油口T的压力不能超过规定的允许值。、双电磁铁电磁阀的两个电磁铁不能同时通电，在设计电控系统时应使两个电磁铁的动作互锁。、电液换向阀和液动换向阀应根据系统的需要，选择内部供（排）油和外部供（排）油的先导控制和排油方式，并合理选择其可选部件，如切换速度控制、行程限制等部件。、电液换向阀和液动换向阀在内部供油时，对于那些中间位置使主油路卸荷的三位四通电液换向阀，如M、H、K等滑

阀机能，应采取措施保证中位时的最低控压力，如在回油口上加装背压阀等。2.2.9.9、额定流量：对于换向阀来说，实际上不存在确切的“额定流量”的概念。因为只要工作压力和流量没有超出最大压力

和换向可靠性所规定的极限，允许通过的

流量数值没有严格的规定。如图3-30所示为换向阀的流量特性曲线。 图3-30换向阀的流量特性曲2.2.10、常闭式二位三通电磁球阀常闭式二位三通电磁球阀如图3-31a所示。图3-31b是它的图形符号常开式电磁球阀采用了一个钢球阀心放在左右两个阀座之间，而常闭式电磁球阀有两个钢球，通过中间推杆连接在一起，它们放置在左右阀座两侧。这样，当电磁铁断电时弹簧通过复位杆1将右侧钢球紧压在右阀座上，同时通过中间推杆2将左侧钢球推离左阀座，使P口封闭，而A口与T口相通。当电磁铁通电时，使P口与A口相通，而T口则被封闭。2.2.10、压力表开关：压力表开关主要用于切断或沟通压力表和连接管道之间的回路，以通过压力表测量系统某一部分的压力，并可防止压力表受液压冲击而损坏。压力表开关根据结构形式和工作原理可分为单点式、多点式、卸图3-31常开式二位三通电磁球阀

a结构b图形符号1电磁铁2导向螺帽3弹簧4复位杆5右阀座6钢球7隔环8左阀座9阀体10杠杆盒11定位球套12钢球13杠杆14衬套15形密封圈

15推杆荷式和限压式等。图3-32分别为它们的图形符号。、单点式压力表开关如图3-33示。、多点式压力表开关如图3-33示。图3-32压力表开关的图形符号图3-33型单点式压力表开关图3-34型多点式压力表开关2、压力控制阀：压力控制阀是以压力为控制输入量或输出量的阀类或装置：其中以压力为控

制输出量的压力阀内含压力（或压差）反馈，通过改变输入量（弹簧力或电磁力

等）可对受控输出压力（或压差）直接或间接进行连接调节，如溢流阀、减压阀

和溢流型（三通）减压阀；以压力为输入量的有顺序阀、卸荷阀、平衡阀和压力

继电器（压力电气开关），通过改变与输入液压力相平衡的弹簧力可连续调节启、闭阀或电气开关所需的输入压力。2.1、溢流阀溢流阀是最常用的压力控制阀类。溢流阀的控制输入量是调压弹簧的预压缩量，而其输出量是阀的进口受控压力。最常见的用途是将溢流阀并联设置在定量泵出口处，作为主液路的旁路，与泵一起组成恒压液压源。调节溢流阀的调压弹簧的预压缩量，就能控制泵出口处的最高压力。当泵出口主液路上负载产生的系统压力低于溢流阀的开启压力时，系统压力取决于负载，此时溢流阀关闭；当系统压力达到由调压弹簧设定的开启压力时，系统压力由溢流阀限定。当执行元件的流量（即负载速度）变化时，系统压力由于溢流阀的调节作用能基本保持恒定。溢流阀有时串联于执行元件出口的主液路上，使执行元件的出口侧产生较为恒定的背压。溢流阀也可用作安全阀（限压阀），使回路压力不超过一定的极限值以保护系统。安全阀常用在容积式、容积节流式及旁路节流调速回路等场合。显然，溢流阀用作安全阀时，在正常工况下应是关闭的。、原理和结构溢流阀的基本工作原理是可变节流和压力反馈。阀的受控进口压力来自流体流经阀口时产生的节流压差。溢流阀有如下结构形式：直动式直动式溢流阀的结构主要有滑阀、锥阀、球阀和喷嘴挡板阀等形式，它们的基本工作原理相同。、滑阀型图3-35为滑阀型直动式溢流阀。该阀的受控压力p经阻尼孔g作用在滑阀心下部的受压面积上，产生的液压力与弹簧力相比较，当此液压力超过弹簧预压缩量调定的开启压力时，油液即从阀口溢流回油箱。稳态时阀心在输入弹簧力、受控液压力和液动力等作用下保持平衡。如忽略流量变化时液动力和弹簧力变化等影响，则受控压力可视为保持恒定。孔g是动态阻尼孔，其作用是提高阀的稳定性，稳态时不起作用。该阀弹簧腔内的泄漏油与阀的控制油回油相通，经T口回油箱，这种形式称为内泄式，如图中所示。内泄时输入弹簧力是与受控压力p及T腔回油背压之差作用在阀心上的力相平衡的，正常使用时，阀的

T腔回油背压应接近零。这种溢流阀也可装成外泄式!的，这可将上盖3旋转180・，卸去L处螺堵，使泄图3-35直动式溢流阀

1调节螺母2弹簧3上盖4阀心5阀体油口L直接通油箱。此时受控压力P不受回油背压影响。直动式溢流阀的一般符号如图3-36a所示，但若要区分内、外泄时，则宜用图3-36b表示。、锥阀型锥阀型直动式溢流阀多用作先导式溢流阀的先导阀或用作远程调压阀，有时在高压小流量工况下用作安全阀。其典型结构如图3-37所示。该阀的流量一般较小，更换不同刚度的弹簧可实现不同的调压等级。阀座2上的阻尼孔主要用于提高稳定性，但对阀的稳态性能也产生影响。阀的可变节流口也可用球阀替代。、具有阻尼活塞和偏流盘的直动式溢流阀如图3-38a所示的直动式溢流阀

在高压大流量时具有优良的压力--流量特性。阀的结构有锥阀型和球阀型两种。图3-37所示锥阀型阀的通径从6

30不等，最高压力可达31.5

40MPa，最大流量图3-36a一般符号图3-36b内外泄式图3-37锥阀型直动式溢流阀

1阀体2阀座3阀心4弹簧5螺堵阀的通径10mm，最高压力为63MPa，流量为120L/min。可达300L/min。图图3-38b所示的球阀型图3-38

具有阻尼活塞和偏流盘的直动式溢流阀a锥阀型

b球阀型该阀在高压大流量下具有水平的压力--流量特性，其关键在于偏流盘上的射流力对液动力的补偿作用。采用阻尼活塞可提高阀的稳定性。图3—38a锥阀型阀采用易于加工和控制的小扁平面结构的动态阻尼液阻，而图3—38b所示球阀型阀则采用短孔型动态阻尼液阻。稳态时液阻两端压力相等，当阀心运动时，封闭腔压力将发生变化，产生的阻尼力可提高阀的稳定性。喷嘴挡板阀也可用作直动式溢流阀。虽其过流能力小，但挡板上的控制输入力也较小，这是其优点。一般可用作先导式比例压力阀的先导阀。因喷嘴与挡板间有密封和撞击等问题，难以实现很高的压力等级。锥阀、球阀和喷嘴挡板阀等座阀型直动式溢流阀结构简单，动作灵敏，动态响应快，但阻尼小，稳定性比滑阀型差，且由于阀心、阀座直接接触，可能产生撞击，因而影响寿命并产生噪声。滑阀型直动式溢流阀的阀心、阀套（或阀体）在构成阀口时只有相对滑动而没有座阀型那样的端面接触，阀心在阀套内运动增加了阻尼，其寿命及稳定性优于座阀型。为减少泄漏，滑阀阀口必须有重叠量，理论上这将使动态响应变慢并增加压力超调。同时，滑阀心与阀套间易产生液压卡紧和摩擦力。此外，配合间隙的泄漏不利于压力等级的提高。直动式溢流阀除—亡述的定压式外，还有定差溢流阀。它与节流阀并联组成旁通型调速阀（即溢流节流阀），通过溢流使节流阀进出口压差保持恒定，从而使流量基本不受负载变化的影响，同时达到节能和减少油液发热的目的。定差溢流阀也可与比例方向阀组成比例复合方向流量阀。2.1.1.2、先导式先导式溢流阀主要用于高压大流量场合。传统先导式溢流阀的先导阀是直动式溢流阀。先导阀调压弹簧的预压缩力即为阀的输入量，由它控制先导阀的输出压力（即主阀上腔压力）并使此压力基本保持恒定。通过先导阀口孔可变液阻和连接主阀心上腔及下腔即进口腔）之间的固定液阻组成的液阻半桥的作用，控制主阀节流口的通流面积大小，从而在流体流过主阀时产生相应的受控压力。先导式溢流阀的主阀结构分三节同心、二节同心和滑阀（一节同心）等形式。图3-39所示的三节同心式溢流阀其主阀心6上部小直径圆柱面、中部大直径圆柱面和下部锥面三直径，必须与阀盖3内孔、阀体

4内孔和阀座7锥面保持同心，这图3-39三节同心先导式溢流阀1锥阀

2先导阀座（液阻R2）

3阀盖

4阀体5阻尼孔（液阻R1）

6主阀心

7主阀座8主阀弹簧10调节螺钉9调压弹簧（先导阀弹簧）11调压手给制造工艺带来了一定困难。主阀心中间的孔用以通过内泄先导油。主阀的控制节流口是下部内流式锥阀。主阀心下端凸缘的作用是通过射流的作用，确保主阀液动力处于使阀口关闭方向。研究表明，内流式锥阀小开口时液动力方向呈复杂状况，如无此凸缘，小开口时阀心将发生振动。主阀心中部大直径环形受压面积，上部略大于下部（面积比一般为1.04：1），以使先导阀未开启时液压力合力方向与弹簧力相同，使主阀关闭。该阀有两个固定节流口，一个在先导阀座2上（R2），主要起动态阻尼作用，同时流过先导油流量，对阀的稳态性能有影响（参见本章第二节之四中的动态阻尼液阻）；另一个阻尼孔5（即R1）在主阀心的中部圆环上。该液阻与由先导阀可变节流口液阻和动态阻尼液阻的串联液组组成液阻半桥，调节主阀节流口开口，从而控制阀的进口压力。通过阀的流量变化时，阀的进口受控压力变化的过程如下：阀弹簧力直接控制主阀上腔压力进而间接控制主阀受控进口压力。通过阀的流量变化时，阀的进口受控压力变化的过程如下：当阀的进口压力为零时，先导阀和主阀在弹簧作用下关闭，阀内无流量流过。当阀的进口压力升高时，阀的进口腔、阻尼孔5、流道a，液阻R2及先导阀心与阀座间容腔内的压力也逐渐上升。当压力达到并超过先导阀的开启压力时，先导阀开启，流体经主阀心中部流至出油口T。此流量经阻尼孔R2时将在两端产生压差，使主阀心下部环形面积上的压力大于上部环形面积的压力。但由于上部环形面积大于下部，且阀心上作用有弹簧力，所以合力的作用仍使主阀关闭。随阀的进口压力增加，流经阻尼孔5和先导阀口的流量增加，阻尼孔5两端压差同时增加。当在上、下环形面积上产生的液压力的合力正好与主阀弹簧力相平衡时，主阀心

处于开启的临界状态，此时主阀心与阀座的相互作用力正好为零。当进口压力再

增加，流径阻尼孔5的流量继续增大，流经阻尼孔5的压差作用在上下环形面积上

的液压力的合力将克服弹簧力使主阀开启。这时，系统的流量将分成两部分，少

量先导流量经先导阀后经主阀心中部流道流回阀出油口T，大部分流量则经主阀

节流口流回油口T。流经主阀节流口的流量便在进油口P建立起压力，由于阀的控

制调节作用，使阀的流量变化时，阀的进口压力基本保持恒定。在稳态时，主阀心在上、下腔压力、弹簧力和液动力等作用下保持平衡。通过改变先导阀弹簧力直接控制主阀上腔压力进而间接控制主阀受控进口压力。图3-40所示的二节同心先导溢流阀工作原理与三节同心式基本相同，其主阀采用外流式锥阀。锥阀的圆柱面与锥面两节同心，加工比三节同心式简单，是目前先导式溢流阀的主要型式。图3-40a、b两阀的液阻网络略有不同，图a中的阻尼孔3仅在动态过程中起作用，对稳态性能不产生影响，图b中的先导阀座阻尼孔则与三级同心溢流阀的相同，既起动态阻尼作用，也影响稳态性能。先导式溢流阀的主阀也有采用一节同心式滑阀结构的，如图3-41所示。其工作原理与三、二节同心式相似。由于滑阀的泄漏等问题，这种阀主要用于中、低压场合。传统先导式溢流阀的先导阀输入弹簧力与先导液桥输出压力（即主阀上腔图3—410 二节同心先导式溢流阀a控制液阻在阀体上b控制液阻在阀心上图3-41滑阀型（一节同心）先导式溢流阀压力）相平衡。由于先导阀的流量及作用在先导阀心上的液动力和弹簧力变化均较小，因而此压力可视为恒定。先导溢流阀对主阀受控压力的控制则是开环的。流经主阀流量变化引起主阀心液动力变化将影响主阀心的力平衡，从而使输出压力随流量增大而升高，产生调压偏差。虽然主阀流量变化引起的主阀心位移和主阀弹簧（刚度较小）力变化以及先导阀液动力和弹簧力变化均会引起调压偏差，但这些因素相比主阀液动力变化的影响均不是主要的。对先导式溢流阀在控制原理上进行改进，采用受控压力与先导阀输入力直接比较反馈的闭环控制，可抑制主阀液动力等扰动的影响，输出的受控压力将基本不随主阀流量变化的影响。这个原理已在先导式比例溢流阀上实现。2.1.2、主要性能：直动式溢流阀开启和关闭时的压力--流量特性曲线不重合是启和闭时阀心摩擦力方向改变所致，改变弹簧的预压缩量可使曲线上下移动。先导式溢流阀的压力--流量特性曲线比直动式的平坦。这主要有两个原因：一是假如两者的调定压力相同，流量变化也相同，虽作用在阀心（对先导式阀为主阀心）上的液动力变化相近，但直动式溢流阀阀心受压面积较小，而先导式溢流阀主阀心受压面积较大，因而相近液动力变化引起先导式溢流阀的控制压力变化比直动式的要小；二是流过阀的流量变化时，阀开度或阀心位置要发生变化，直动式溢流阀弹簧刚度远大于先导式阀主阀弹簧刚度，因而引起的控制压力的变化也大。溢流阀的动态特性反映其工况发生突变时受控压力变化的过程。图2-42所示为阀的通过流量发生突变时受控压力的变化过程。一个优良的溢流阀的受控压力的阶跃响应特性应具有较小的压力超凋，较少的压力振荡以及达到稳态时较短的调整时间。必需指出的是，溢流阀的动态特性不仅反映阀本身的性能，还与系统参数如阀前容腔和油液、管道等的当量弹性模量等有关。阀前容腔小当量弹性模量大（如采用钢管，油中含气量小）则压力飞升快，反之当阀前容图3-42溢流阀的输入流量阶跃响应特性曲线腔大，当量弹性模量小（如采用橡胶软管，油中含气量大）时压力飞升则慢。因此在评价、比较压力阀的动态特性时，应在同一压力飞升速率等级的试验台架上进行测试。2.1.3、溢流阀的特殊应用超高压溢流阀：目前，溢流阀的最高压力一般不超过40MPa。但某些有超高压（如压力在63

MPa以上，甚至达到80

100Mpa）要求的场合，可用如下措施来实现：对于小流量，用作安全阀时，可采用直动式锥阀或球阀结构，阀座通流孔径可取1.5

3mm，阀心上带有导向带以增加运动阻尼，提高稳定性对于较大流量场合，则可采用差动式锥阀结构，如图3-43所示。直径差D1-D2可在0.1 0.5间选取。超高压的实现也可采用溢流阀串

联或定差减压阀与溢流阀串联的形式，如图3-44所示。据介绍在40

100L级为10

80下进行的原理性试验已/mm

和试验压力一级为0

40MPa，二获得成功。图3-44串联型超高压溢流阀流阀串图3-43差动锥阀式超高压溢流阀联b）定差减压阀与溢流阀串联减2.2、减压阀减压阀分定值、定差和定比减压阀三种。定值减压阀的作用是在不同工况（不同的进口压力或不同流量）时保持其出口压力基本不变。当液压系统如机床的定位、夹紧装置中要求得到一个比主油路压力（一次压力）低的恒定压力（二次压力）时，采用定值减压阀是一种节省设备费用的选择。定差减压阀的作用是使其一次和二次压力（即进口与出口压力）之差保持恒定，可与其它阀组成如调速阀、定差减压型电液比例方向流量阀等复合阀，实现节流阀口两端压差补偿并输出流量的恒定。定比减压阀的二次压力与一次压力成固定比例。定比和定值减压阀的一个应用实例是降低中高压双作用叶片泵在低压区时叶片底部的压力，以减少叶片与定子曲面间的磨损。三类减压阀中最常用的是定值减压阀。如不指明，通常所称的减压阀即为定值减压阀。与溢流阀相似，减压阀的基本工作原理也是节流和压力或压差反馈。定值和定差减压阀通过压力或压差与输入量（通常是弹簧力）的反馈比较作用，自动调节阀口节流面积大小，使输出的二次压力或一、二次压差基本保持恒定。定比减压阀的输入是一次压力，输入、输出压力在阀心上作用面积是固定的，通过输出压力的反馈与输入压力比较，自动调节阀口的节流面积，使输入、输出压力之比与作用面积比接近，基本保持恒定。按液压节流调节原理，当流量流过两个串联节流口后流回油箱时，在两节流口之间容腔可实现一次压力减压得到二次压力。而对中间负载容腔内的输出二次压力进行调节控制的基本条件是两节流口中至少有一个是可变或可调节的。减压阀可分为二通和三通两类。二通减压阀与一次压力直接相通的是阀的可变节流门（参阅图3-45）。二通

减压阀利用可变节流口实现减压控制的基本条件是可变节流口上必须有流量流过，此流量可以是负载流量、泄漏流量或先导阀流量等，即第二个节流口可由负载、

泄漏缝隙或先导阀等组成。考虑到阀的泄漏和先导流量的存在，减压阀在二次压

力出口处的输出流量为零时，阀仍能正常工作，即在进口一次压力变化时，基本

保持二次压力不变。三通减压阀则由两个串联的可变节流口组成。与二通减压阀不同的是，无论

中间负载腔是否有流量流过，三通减压阀均能实现减压控制。三通减压阀中间负

载腔通过反向流量时，也能保持负载腔压力的恒定，即兼有溢流功能，因而又被

称为溢流型减压阀。有的三通减压阀则由一可变节流口和一固定节流口串联组成，这种节流调节方式在一种脉宽调制电液数字控制阀上得到应用。减压阀也有直动式与先导式之分。与溢流阀相仿，直动式减压阀也是闭环控制装置所不同的是减压阀的输入弹簧力是与二次压力相比较，液动力和阀心位置变化引起的弹簧力等的变化构成了闭环控制的主要扰动。稳态时，阀的二次压力近似等于弹簧力与压力检测面积之比。传统型两通先导式减压阀的先导阀为一

自动式溢流阀，由它控制主阀上腔压力并使

之保持基本恒定。同样，由先导阀可变液阻

与固定液阻组成的液阻半桥的作用，控制主

阀节流口面积来控制二次压力，使之在负载

流量和进口一次压力变化时基本保持恒定。

稳态时主阀心在上腔压力（由先导阀调定）、二次压力，弹簧力和液动力等作用下保持平衡。通过调节先导阀弹簧力控制主阀上腔压力，从而间接控制阀出口的二次压力。因此传统先导式减压阀与溢流阀相似，其输入弹簧力对输出压力也是开环控制的，主阀液图3-45定值二通直动式减压阀动力、进口压力变化等扰动对二次压力将产生影响，产生调压偏差。还须指出，减压阀是常开的，当负载压力（二次压力）未达到阀的调节压力时，阀心在弹簧力作用下使阀口全开，油流量全部流经减压阀口，一、二次压力几乎相等。仅当负载腔压力达到调定压力时，阀心运动使阀口关小，才能实现减压控制。此外，减压阀的泄漏油和先导油必须外泄，不能内泄。因为与溢流阀不同，减压阀的出口是工作压力而不是回油。减压阀还经常与单向阀组成单向减压阀。单向减压阀具有反向自由通流能力。、结构原理、定值减压阀、直动式图3-45所示为一定值直动式二通减压阀。稳态时，输入弹簧力与阀心底部作用的出口二次压力及液动力等相平衡。调节螺钉位置可以改变弹簧力，从而改变出口压力，实现对二次压力的调节。当进口一次压力或负载流量等扰动发生变化时，上述力平衡将被破坏，阀心将产生位移，自动调整阀口大小，建立新的平衡，使出口压力基本保持恒定。阀心位移时，弹簧力、液动力等也将发生一定变化，因而出口二次压力将因扰动变化略有变化。、先导式减压阀先导式减压阀有两种主要类型。图3-46所示的为传统类型。两者主要差别是主阀节流口结构不同，图a所示的主阀节流口采用的是全周开口的滑阀式结构，而图b所示的则采用阀套上多个圆孔与阀心沉割槽下节流边组成的弓形节流口结构。两者的控制液阻半桥固定液阻（阻尼孔）的位置不同，图a所示的固定液阻与主阀心成一体，而图b所示的固定液阻则是独立的，结构上与主阀心无关。图3-46传统型先导式减压阀a）全周节流口 主阀b）弓形节流口主阀图3-47所示的为带先导油（或控制油）流量恒定器的先导式减压阀。该阀的先导油从阀的进口引入，不像传统型的从出口引入。所谓“先导油流量恒定器”实质上是一固定节流孔和定差减压阀串联组成的微型调速阀。无论由先导控制阀弹簧力所调节的主阀上腔压力变化时（相当于调速阀的负载压力）或进口压力变化时（相当于调速阀的供油压力），通过该微型调速阀的先导油流量基本保持恒定，从而可减少因先导油流量变化致使先导阀心上液动力和弹簧力变化所引起的凋压偏差。该阀主阀心中部单向阀的用途是缓和压力冲击。当阀出口出现反向压力冲击时，该单向阀将开启，主阀心上下腔相通，主阀心在弹簧作用下向下运动，使主阀口开启，冲击流量反向流向主阀进口，冲击压力得以缓解；同时又从先导阀口流出一部分冲击流量，对冲击压力也起一定程度缓和作用。否则这类阀出现反向压力冲击时主阀心将向上运动关闭，阀的出口形成闭死容腔，可能造成破坏。2.2.1.2、定差减压阀图4-47带先导油流量恒定器的先导式减压阀定差减压阀通常是滑阀式的一般与一节流孔（可变或固定）串联，滑阀两端感受节流孔两端压差。若忽略液动力等影响，此压差与预调弹簧力相平衡，通过定差减压阀可变节流阀口的补偿调节作用，使节流孔两端压差及通过流量基本保持恒定。定差减压阀的主要用途是与节流阀串联组成调速阀。调速阀中定差减压阀可置于节流阀前也可置于节流阀后。在节流调速系统中，当负载力或油源压力变化时，由于定差减压阀的补偿作用，使节流阀两端压差和流量基本保持不变，从而得到很高的调速刚性。定差减压阀也可与比例方向阀组成压差补偿型比例方向流量阀。2.2.1.3、定比减压阀定比减压阀的作用是使进出油

口压力的比值保持恒定，如图3–

48所示。该阀的弹簧主要用于复位，其输入不是弹簧力而是进口压力。

若忽略液动力变化和弹簧力的影响，无论P1或P2发生变化时或通过流量

发生变化时，通过定比减压阀可变

节流口的调节作用，其减压比基本

保持不变，即P1/P2=A1/A2。选择不同的面积A1和A2可得到所要求的压力比。图3-48定比减压阀、三通减压阀（溢流型减压阀）直动式图3-49所示为直动式三通减压阀。图中P为进油口；T（Y）则为回油口；A口为工作油口，与负载腔相通，输出控制压力。阀心1中部两凸缘构成P-

A和A-T之间两可变控制节流口。A腔压力经通道2作用在阀心1右端面上与输入弹簧力相比较，形成反馈闭环。弹簧腔内的泄漏油经通道3，4与回油腔T（Y）相通。单向阀弹簧腔也应与回油腔相通（图中未画出）。如前所述，三通减压阀工作油口如流入反向冲击流量时，所产生的冲击压力作用在阀心的右端面，使A-T（Y）节流口开大，排出冲击流量，使冲击压力得到缓解。、先导式先导式三通减压阀：目前仅见于比例阀。图4-49直动式三通减压阀a）结构简图图4-49直动式三通减压阀b）带单向阀

c）普通2.2.2、主要特性减压阀的稳态特性主要要求是在负载流量或一次压力变化时二次压力能保持恒定。用二次压力--流量和二次压力--一次压力特性曲线来表示。对三通减压阀（溢流型减压阀）其稳态特性还应包括反向通流即流量由负载腔反向经阀流向回油腔时的溢流特性。减压阀的动态特性主要是当负载流量阶跃变化而二次压力恢复时的动态响应。图3-50为减压阀的二次压力--负载流量曲线，当负载流量变化时减压阀的二次压力应尽可能保持恒定。减压阀的二次压力--一次压力特性曲线仅见于先导比例减压阀，同样要求当一次压力变化时，二次压力应尽可能保持恒定。图3-50减压阀的二次压力--负载流量曲线2.2.3、应用减压阀在夹紧、控制、润滑等液压回路中应用较多。图3-51为减压阀在机床夹紧回路中的应用。由于定值减压阀出口压力基本保持恒定，因此夹紧缸中的夹紧力可不受供油压力的影响。图中减压阀1后的单向阀2的作用是当主油路压力一旦出现低于减压阀调定压力的情况时，防止油液倒流，起短时保压作用。减压阀的最低调整压力一般不能低于

0.5MPa，最高调整压力一般至少应比系统压力低0.5MPa。图3-52为减压阀用于控制回路的一个实例。减压阀将主油路的压力减压后供给电液动换向阀的控制油路。这可避免主油路压力变化对控制油路压力的影响。图中顺序阀用于主油路中位卸荷时，保证减压阀有一定的进口压力。减压阀组成的减压回路虽可使分支油路中的压力降低，但油液流经减压阀时必将产生功率损失而使油液发热，因此多用于压力较低、流量较小的系统。当二次压力比一次压力低得多且流量较大时宜采用低、高压大、小流量双联泵分别供油等回路，以提高系统效率，减少油液发热。图3-51减压阀在夹紧回路中的应用1减压阀

2单向阀图3-52减压阀在控制回路中的应用

1减压阀2顺序阀3换向阀4溢流阀2.3、顺序阀、卸荷阀和平衡阀顺序阀、卸荷阀和平衡阀在工作原理和结构上有紧密的相关性，但功能各有不同。顺序阀是一种以压力为输入量的压力控制阀，当阀的进口压力或系统中某处的压力达到或超过由弹簧力预设的调定值时，阀口便开启，其进出口相通；而当进口压力低于调定值时，阀便关闭，其进出口则不通。因此应

用该阀可在系统中实现执行元件的顺序动作。一般情况下，顺序阀可视为用压

力来控制油路通断的二位二通换向阀。与普通二位二通换向阀不同的是，顺序

阀的启闭压力可用弹簧调节设定，在压力达到或低于设定值时，阀可自动启闭，而二位二通换向阀则需外力操作。卸荷阀和平衡阀可以看成是顺序阀和单向阀

组成的复合阀。但因功能不同，在结构、泄油方式等方面，卸荷阀、平衡阀和

顺序阀之间各有不同之处。、顺序阀、顺序阀的工作原理：顺序阀的工作原理如图3-53所示。系统启动时，油源压力P1克服负载使液压缸Ⅰ动作。如果缸Ⅰ的负载较小，P1腔的压力小于阀的调定压力，则阀不开启，P2腔关闭。液压缸Ⅰ的活塞到达左边的极限位置时，系统压力（即P1腔压力）升高。当作用在顺序阀活塞A下端面上的P1腔压

力超过调定的弹簧力时，阀心便向上运动使P1腔与P2腔接通。油源压力经顺序阀口后克服液压缸Ⅱ的负载使其活塞运动。这样就利用了顺序阀实现由P1腔压力驱动的液压缸Ⅰ和由P2腔压力驱动的液压缸Ⅱ的顺序动作。顺序阀在阀开启后应尽可能减小阀口压力损失，力求使出口压力接近进口压力。这样，当驱动液压缸Ⅱ所需P2腔的压力大于阀的调定压力时，系统的压力略大于驱动液压缸

Ⅱ的负载压力，因而压力损失较小。如果驱动液压缸Ⅱ所需P2腔的压力小于阀的调定压力，则阀口开得较小，在阀口处造成一定的压差以保证阀的进口压力不小于调定压力，使阀打开，P1腔与P2腔在一定的阻力下沟通。图3-53顺序阀工作原理图a）回路b）内控式符号c）外控式符号根据控制顺序阀启闭压力的来源不同，顺序阀又可分为内控式和外控（即液控式）两类。内控式顺序阀用阀的进口压力进行控制，而外控式顺序阀则用系统中其它部位的压力进行控制，其符号如图!"#!$$%、&所示。顺序阀按结构原理不同，可分为直动式和先导式两类。先导式顺序阀可用于较高的工作压力的系统中。顺序阀的结构与溢流阀相似，主要差别是顺序阀的出口一般与负载油路相通（只有用作卸荷回路时，其出口与回油路相通，见图!"#!$!；而溢流阀的出口和回油路连接。因此，顺序阀的调压弹簧腔中的泄漏油或先导油必需外泄，

不能内泄；而溢流阀的先导油可以为外泄也可为内泄。有的公司的溢流阀和顺

序阀结构相同，仅改变不同组装方式便可构成内控、内泄的溢流阀，内控、外

泄或外控、外泄的顺序阀。在应用时，溢流阀的工作压力是调定不变的，而顺

序阀在开启后系统工作压力还可随其出口负载进一步升高。对先导式顺序阀这

将使先导阀的通流量随之增大，引起功率损失和油液的发热。这是先导式顺序

阀的一个缺点。先导式顺序阀不宜用于流量较小的系统。因为在负载压力很大

时，先导阀流量也较大。这将降低系统的负载刚度，甚至导致执行元件的爬行。、顺序阀的结构直动式图3-54为直动式顺序阀的结构图。图示结构为内控外泄方式，构成内控式顺序阀。但若将底盖7旋转180 ，拧开外控口K的螺堵便构成外控外泄的外控式顺序阀。为减小弹簧刚度以减少调压偏差并使弹簧及其容腔结构易于设计，该阀采用截面积较小的控制活塞6来检测压力。也有用整个阀心端面来检测压力的，这种阀与外泄型直动式溢流阀结构无异。图中阀心中空以使阀心下端容腔的泄漏油经弹簧腔外泄。直动式顺序阀结构简单、动作灵敏，但由于弹簧设计的限制，虽采用小直径测压柱塞结构，弹簧刚度仍较大，因此调