第四章 控制阀

第四章控制阀

§4-1概述§4-2方向控制阀§4-3压力控制阀§4-4流量控制阀§4-5比例阀和逻辑阀§4-1概述

一、基本类型：

作用：控制调节液流的压力、流量和方向，以满足执行元件在输出的力(力矩)、运动速度及运动方向上的不同要求。

分类：根据用途不同，阀大致可分为三大类：方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。如依据操纵动力分，有手动、机动、电动、液动、气动及电-液动等;如按照连接方式分,有管式、板式、法兰式和集成块式等。§4-1概述

二、基本要求：阀在液压系统中起着神经中枢作用，阀的质量优劣，直接影响液压系统工作的性能。为此，控制阀应具备如下要求：(1)动作灵敏、准确、可靠，工作平稳，冲击和振动小；(2)密封性好；(3)油液流过时泄漏少，压力损失小；(4)结构紧凑，工艺性好，使用维护方便，通用性大。

§4-1概述三、基本性能

结构上看：均由阀体、阀芯和控制动力三大部分组成;

原理上看：均是利用阀芯和阀体的相对位移来改变通流截面面积，而达到控制和调节方向、压力和流量的目的；

共性缺点：都是一个液阻，都会产生压降和温度升高的现象。§4-2方向控制阀类型详细分类单向阀普通单向阀液控单向阀

换向阀按通路分类二通、三通、四通、五通等按工作位置数分类二位、三位、四位等按控制方式分电磁换向阀、液控换向阀按操纵方式分类手动换向阀、气动换向阀、机动换向阀

作用：通断油路或切换油流的方向，以满足执行元件

的启停和改变运动方向的要求。

分类：常见的方向控制阀的类型如下表所示。

§4-2方向控制阀-单向阀

一、单向阀

作用：只允许液流向一个方向流动，不能反向流动；

要求：正向开启压力小，反向泄漏小，压力损失小。

1.普通单向阀

结构：参见图4-1，阀芯还有钢球式，如图4-2。

原理：压力为P1的压力油从阀体的入口流入，推动阀芯

压缩弹簧，油液则经阀芯的径向孔从阀体的出口

流出，其压力降为P2。如反向流入油液，则阀芯

在液压力与弹簧力的共同作用下，堵死阀口，使

油液无法流出。§4-2方向控制阀-单向阀2.液控单向阀

结构：见图4-3

原理：①当控制油口K不通压力油时，与普通单向

阀的工作原理相同；

②当控制油口K通压力油时，油液可以从两

个方向自由流动。

应用实例：图4-4双路油压自锁装置；

图4-5液控单向阀式平衡回路§4-2方向控制阀-换向阀二、换向阀

1.作用、性能要求和分类

作用：利用阀芯和阀体的相对运动接通、关闭油路或

变换油液通向执行元件的方向，以便执行元件

启动停止或变换运动方向。

性能要求：①换向可靠、换向时平稳迅速；②压力损失小;③各关闭阀口的泄漏量小。

分类：§4-2方向控制阀-换向阀

2.工作原理

(1)转阀：利用阀芯的转动，使阀芯与阀体相对位置发生变化来改变油流的方向。图4-6为转阀工作原理和符号图。

(2)滑阀：利用阀芯的移动，使阀芯与阀体相对位置发生变化来改变油液流动的方向。图4-7为滑阀工作原理和符号图.

(3)换向阀的“位”与“通”

位：阀芯相对于阀体停留的工作位置数。职能符号表示为实线方框。通：指阀连接主油路的通口数。既与方框上下边的结点数。参见图4-8换向阀的位置数和通路符号§4-2方向控制阀-换向阀

(4)操纵和定位部分

①手动式换向阀：图4-9摆动手柄，即可改变阀芯与阀体的

相对位置，从而使油路通断。②机动式换向阀：图4-10，挡块移动，压下阀芯，使油路

接通。③电磁式换向阀：图4-11，线圈通电，衔铁被吸动，推动

顶杆使滑阀阀芯移动接通油路。断电后，阀芯在弹簧作

用下复位，使油路换向。§4-2方向控制阀-换向阀④液动式换向阀：图4-12，控制油从K口通入，推

动阀芯移动，使油路接通。断开控制油路，阀

芯在弹簧的作用下复位，油路中断。⑤电-液式换向阀：图4-13，是组合换向阀，利用

电磁阀作先导阀去控制液动阀改变主油路的方向.§4-2方向控制阀-换向阀

3.性能分析

(1)中位机能：三位换向阀，当阀芯处于中间位置时,

阀的通道内部可根据使用需要有各式各样的连通方式，常用的连通型式参见表4-1.这种中间位置通道内部连通型式称为三位换向阀的中位机能。

§4-2方向控制阀-换向阀

(2)液压卡紧现象：滑阀式换向阀中,由于阀芯与阀体孔的加工误差或装配时中心线不重合，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，而使阀芯的偏心加大，最终使阀芯紧贴在孔壁上，使得操纵滑阀运动发生困难,甚至卡死,这种现象称为液压卡紧现象。图4-14为阀芯径向力不平衡的几种情况。

发生条件：阀芯与阀体孔存在倾斜；阀芯与阀体孔间的缝隙有倒锥度。

解决办法：提高加工和装配精度,避免偏心;开均压槽见图4-15滑阀滑阀环形槽的功用。4.换向阀的应用①利用换向阀换向和卸荷回路；

图4-16换向阀换向卸荷回路

图4-17二位二通阀卸荷回路②利用换向阀实现顺序动作回路；

图4-18行程阀式顺序动作回路§4-2方向控制阀-换向阀本节重点掌握内容1.从功能上讲，液压控制阀分哪三类？它们分别控制和调节液压系统中的什么参数？2.从结构上看，液压控制阀都是由哪三大主要部分构成？3.何谓换向阀的“位”和“通”？举例说明。4.滑阀阀芯的卡紧现象是怎样引起的？如何解决？5.掌握方向控制阀的结构和工作原理。§4-3压力控制阀作用:控制调节系统或回路压力，即定压、稳压。定压:根据系统要求，例如，调定溢流阀入口、即泵的出口压力为某一所需要值。稳压:指无论外负载如何变化，溢流阀都能经过自身的调节把溢流阀入口、即泵的出口压力稳定在初始调定值上不变。原理:利用作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡进行工作.分类：溢流阀(直动式、先导式)、减压阀、顺序阀(先导式、液控式)和压力继电器.§4-3压力控制阀-溢流阀一、溢流阀通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定。

1.结构和工作原理

(1)直动型溢流阀

结构如图4-19直动型溢流阀

工作原理：通过比较阀芯顶部的弹簧力与阀芯底部的液压力的大小控制阀芯的运动，以实现阀口的开启与开口大小。§4-3压力控制阀-溢流阀

阻尼活塞(阻尼孔)的作用：a.开启、关闭阀口时,提高阀芯的工作稳定性；

b.保证阀芯移动时的对中性。偏流盘的作用：改变油流方向，产生一个与弹簧力相反的射流力,且其大小随弹簧力变化而变化,从而改善阀的启闭特性。直动式溢流阀适用于小流量系统，一般用作安全阀。§4-3压力控制阀-溢流阀定量分析：弹簧预紧力弹簧压缩量当时，当p与T不通当时，阀芯即将上升，此时的压力称作开启压力时，阀口打开，油液由p口经T口溢回油箱，进油压力即不再上升，若阀芯最终平衡在某一位置上保持一定的开口和溢流量，使进油压力保持恒定。§4-3压力控制阀-溢流阀结论：调节弹簧的预压缩量，即可获得不同的调定压力，此压力值基本保持不变；更换弹簧可以获得不同压力等级的溢流阀。应用：小流量液压系统，作安全阀用。此时阀芯上受力平衡方程式为：故相对很小，可以忽略不计，则常数§4-3压力控制阀-溢流阀

(2)先导式溢流阀结构：如图4-20Y1型先导式溢流阀

图4-21先导式溢流阀

图4-22先导式溢流阀原理图

原理：通过控制开启先导阀以达到控制主阀芯的开启、闭合.由图4-22，可得以下方程：忽略则P’由先导阀调定故=常数§4-3压力控制阀-溢流阀

2.溢流阀的特性图4-23溢流阀的启闭特性图4-26溢流阀的压力示波图§4-3压力控制阀-溢流阀3.溢流阀在系统中的应用

图4-27

图4-28

图4-29，图4-30

:举例

图4-31§4-3压力控制阀-减压阀

二、减压阀

原理:

利用液流流经缝隙产生压力降低的原理，

使得阀的出口压力低于进口压力。

应用:

用于要求某一支路压力低于主油路压力

的场合。

要求：出口压力维持恒定，不受入口压力、通

过流量大小的影响。§4-3压力控制阀-减压阀1.结构和工作原理参见图4-33先导式减压阀定量分析：忽略则式中：Fs-弹簧预紧力；-由先导阀调定≈常数§4-3压力控制阀-减压阀●与溢流阀的区别：a.主阀芯结构不同；b.进油口与出油口之间是常开的；c.导阀油液直接接油箱

2.减压阀的应用参见图4-35减压回路在液压系统中，一个油源供应多个支路工作时，由于各支路要求的压力值大小不同，这就需要减压阀去调节，利用减压阀可以组成不同压力级别的液压回路如夹紧油路、控制油路和润滑油路等。本节重点掌握内容1.掌握直动式溢流阀、先导式溢流阀的结构和工作原理。弄清以下相关问题：(1)直动式溢流阀为何不宜用于作高压大流量的溢流阀？(2)采用先导式溢流阀为何能减小系统的压力波动？图4-21所示先导式溢流阀中的阻尼孔2和3各起什么作用？外控口K有何用处？若误把它当成漏油口而接油箱时，会出现的问题？(3)什么是溢流阀的启闭特性？它说明什么问题？溢流阀的动态特性指标有哪些？各说明什么问题？(4)试举例说明溢流阀在系统中的不同应用：溢流恒压、安全限压、远程调压、造成背压、使系统卸荷。2.掌握减压阀的结构和工作原理，了解它在系统中的应用。§4-3压力控制阀-顺序阀三、顺序阀

作用：用压力信号自动控制油路的通断，用于控制同一系统多个执行元件的顺序动作。

分类：按调压方式不同：1、直控式顺序阀

2、液控式顺序阀§4-3压力控制阀-顺序阀1.结构、工作原理参见图4-36先导式顺序阀；

图4-37液控顺序阀；2.顺序阀的应用a、控制系统中多个执行元件的顺序动作；参见图4-38b、在竖缸或液压马达系统中作平衡阀用；参见图4-39c、外控顺序阀作卸荷阀用（与溢流阀同）；d、内控顺序阀可做背压阀用（与溢流阀同）。溢流阀、减压阀、顺序阀的比较溢流阀减压阀顺序阀控制压力从阀的进油端引压力油去实现控制从阀的出油端引压力油去实现控制从进油端或从外部油源引压力油构成内控式或外控式连接方式与主油路并联，出口直接通油箱串联在减压油路上，出口油到减压部分去工作作卸荷和平衡阀用时出口通油箱；当顺序控制时，出口到工作系统泄漏的回油方式泄漏由内部回油外卸回油外卸回油；当卸荷阀用时为内泄回油阀芯状态原始状态阀口关闭。当安全阀用阀口是常闭状态；当溢流阀、背压阀用时，阀口是常开状态原始状态阀口开启，工作过程阀口是微开状态原始状态阀口关闭，工作过程中阀口常开作用安全作用；溢流、稳压作用；背压作用；卸荷作用；远程调压减压、稳压作用顺序控制作用；卸荷作用；平衡（限速）作用；背压作用溢流阀和顺序阀职能符号比较溢流阀顺序阀内控式外控式卸荷式符号说明初始状态阀口关闭，以进口油压与弹簧力平衡；阀溢流口接油箱；弹簧腔内泄回油弹簧处比溢流阀多一个外泄回油箱符号，出口油不通油箱从外部油源引入控制油，有外泄回油箱符号，出口不到油箱控制油为外控（外部引油）§4-3压力控制阀-压力继电器

四、压力继电器

作用：将系统或回路中压力信号转换为电信号的转换装置，即液电信号转换元件。它可利用液压力来启闭电气触点发生电信号，从而控制电气元件(电机、电磁铁、继电器等)的动作,实现电机启停、液压泵卸荷、多个执行元件顺序动作和系统的安全保护。

1.结构和工作原理

参见图4-40压力继电器

2.应用

参见图4-41用压力继电器控制顺序动作回路本节掌握重点1.清楚顺序阀和压力继电器的结构、工作原理及应用。2.清楚溢流阀、减压阀、顺序阀的相同与区别点(4-11题)。3.理解单向顺序阀的应用(参照图4-38、4-39)。练习:4-13,4-22（图4-58）,4-24（图4-60）作业：4-14课堂练习1.若将减压阀的进出口反接，会出现什么情况？2.随着负载压力的增加,2个不同调定压力的减压阀串联后的出口压力决定于哪个减压阀?为什么?另一个阀处于什么状态?两个阀并联呢？3.夹紧油路如图4-55所示，若溢流阀调定压力5MPa，减压阀调定压力为2.5MPa，当活塞运动时(负载为零)，A和B两点的压力各为多少？减压阀处于什么状态？当工件被夹紧时，A和B两点的压力又各为多少？减压阀又处于什么状态？4.若减压阀在使用中不起减压作用，原因是什么？若出口压力调不上去，原因是什么？课堂练习答案1.答：将减