液压与气动技术 课件 模块4 液压控制阀和液压基本回路

模块四液压控制阀和液压基本回路课题12方向控制阀模块四液压控制阀和液压基本回路

如下图所示为液压板料剪切机的结构原理图，液压板料剪切机主要用于板料的剪切加工。其主机由送料机、料架、压块和剪刀等组成。物料的压紧和剪切由液压缸驱动，由可编程序控制器（PLC）实现自动控制。工作过程：剪切机进入工作状态前，物料放在送料皮带上，然后启动液压系统并升压到工作压力后，开动送料机4，向前输送物料3，当物料送至规定的剪切长度，压块1由液压缸带动下落，当压块下落到压紧物料时，剪刀2由另一液压缸带动下降。剪刀切断物料后，料下落，压块1和剪刀2分别回程复位，即完成一次自动工作循环。如何拟定该剪切机的液压传动系统？【任务提出】液压板料剪切机的结构原理图

模块四液压控制阀和液压基本回路

当物料送至规定的剪切长度，液压板料剪切机实现自动板料的剪切。需要完成动作：压块1下落到压紧物料——剪刀2下降——剪刀2回程复位——压块1回程复位。显然，压块、剪刀的直线往复运动可由两个液压缸分别驱动，同时，为了满足换向、调速、减压、卸荷等要求，我们还可采用：换向回路、容积节流调速回路、减压回路、平衡回路、卸荷回路、锁紧回路等基本回路。我们只有通过液压控制阀和液压基本回路等相关知识的学习，熟悉液压控制阀和液压基本回路的分类、结构特点和工作原理，掌握了液压传动系统的拟定方法，才能进行液压板料剪切机的液压传动系统的拟定。模块四液压控制阀和液压基本回路

【任务分析】液压控制阀定义液压系统中用来控制液流方向、压力、流量元件或液压系统的控制调节装置统称为阀。

功用

控制液压系统中液体的方向、压力和流量，以满足执行元件所提出的要求。分类

（1）按用途分：方向控制阀压力控制阀流量控制阀

（2）按控制方式分：开关（定值）比例阀、伺服阀、数字阀（3）按结构形式分：滑阀、锥阀、球阀、转阀、喷嘴挡板阀、射流管阀

（4）按安装连接形式分：管式连接、板式连接、集成式连接、叠加式连接法、兰式连接、插装式连接模块四液压控制阀和液压基本回路

一、单向阀（一）普通单向阀1、功用：只允许油液正向流动，不许反流。

2、结构：阀体、阀芯（锥形、钢球式）弹簧等。3、工作原理压力油从口流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯2向右移动，打开阀口，油液从口流向口。当压力油从口流入时，液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，液流不能通过。课题12方向控制阀模块四普通单向阀4、性能参数开启压力：Pk=0.04~0.1MPa

做背压阀：Pk=0.2~0.6MPa

（二）液控单向阀1、功用：正向流通，反向受控流通。

2、结构：普通单向阀+液控装置。3、工作原理

（1）当控制口K不通压力油时，压力油只能从通口P1向通口P2，不能反向流动。（2）当控制口K接通压力油时，活塞1右移通过顶杆2顶开阀芯3，使通口P1和P2接通，油液可在两个方向自由流动。

液控单向阀的最小控制压力约为主油路压力的30％左右。课题12方向控制阀模块四液控单向阀作用

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。

分类

（1）按结构形式分：座阀式换向阀，滑阀式换向阀，转阀式换向阀

（2）按阀芯相对阀体运动的方式分：有转阀式换向阀，滑阀式换向阀（3）按操纵方式分：手动、机动、电磁、液动、电液动等多种；

（4）按阀芯在闷体内工作位置数分：有二位阀、三位阀等；

（5）按阀体上主油口数目分：有二通、三通、四通和五通阀。课题12方向控制阀模块四二、换向阀（一）换向原理及图形符号口为进油口，口为回油口，和通执行元件的两腔。（二）分类

（1）按工作位置数分类：二位、三位、四位等（2）按通路数分类：二通、三通、四通、五通等（3）按控制方式分类：电磁换向阀，液动换向阀，电液换向阀，机动换向阀，手动换向阀，气动换向阀。课题12方向控制阀模块四换向原理及图形符号（三）滑阀式换向阀的主体结构形式1、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2、说明

1）用方格数表示阀的工作位置数，三格即三个工作位置。2）在一个方格内，箭头或堵塞符号“”与方格的相交点数为油口通路数。箭头表示两油口相通，并不表示实际流向；“”表示该油口不通流。3）表示进油口，表示通油箱的回油口，和表示连接其它两个工作油路的油口。4）控制方式和复位弹簧的符号画在方格的两侧。5）三位阀的中位，二位阀靠有弹簧的那一位为常态位；二位二通阀有常开型和常闭型两种。在液压系统图中，换向阀的符号与油路的连接应画在常态位上。课题12方向控制阀模块四课题12方向控制阀模块四（四）三位换向阀的中位机能

课题12方向控制阀模块四1、手动换向阀（1）特征:利用手动杠杆操纵阀芯运动以控制流向。（2）分类：钢球定位式，弹簧复位式。（3）举例：三位四通手动换向阀（五）几种常用的换向阀课题12方向控制阀模块四手动换向阀（1）特征：利用挡铁或凸轮使阀芯运动以控制流向。

（2）分类：常为二位阀，有二位、二通、三通、四通。

（3）举例：二位三通机动换向阀课题12方向控制阀模块四机动换向阀2、机动换向阀（1）特征：利用电磁铁推力，推动阀芯运动以控制流向。（2）分类：二位（二通，四通）三位（三通，四通，五通）等

（3）举例：二位二通电磁阀、三位四通电磁阀二位二通电磁阀课题12方向控制阀模块四3、电磁换向阀三位四通电磁阀课题12方向控制阀模块四4、液动换向阀（1）特征：利用压力油改变滑阀位置以控制流向（2）分类：二位、三位等

（3）举例：三位四通液动换向阀课题12方向控制阀模块四三位四通液动换向阀5、电液换向阀（1）特征：利用电磁阀控制液动阀，以变换液流方向。

（2）组成：电磁阀（先导阀）+液动阀（主阀）（3）举例：三位四通电液换向阀

课题12方向控制阀模块四电液换向阀课后小结：

1．普通单向阀分类及工作原理。

2．换向阀分类及工作原理。3．换向阀的中位机能。课题12方向控制阀模块四课题13方向控制回路模块四液压控制阀和液压基本回路定义液压系统中，通过控制液流通、断及改变流向，使执行元件启动、停止(包括锁紧)及变换运动方向。分类

1、换向回路

2、锁紧回路课题13方向控制回路

模块四课题13方向控制回路1、功用控制执行元件的启动、停止和换向。2、组成各种控制方式的换向阀或双向变量泵皆可组成。3、性能特点1）手动换向阀：换向精度和平稳性不高，常用于换向不频繁且无需自动化的场合如：一般机床夹具、工程机械等。2）机动换向阀：换向精度高，冲击较小，一般用于速度和惯性较大的系统中。3）电磁换向阀：使用方便，易于实现自，但换向时间短，冲击大，交流电磁铁尤甚，一般用于小流量、平稳性要求不高处。4）液动阀和电液换向阀：流量超过63L/min、对换向精度与平稳有一定要求的液压系统。操纵箱：换向有特殊要求处，如磨床液压系统。课题13方向控制回路

模块四一、换向回路二、锁紧回路作用：使液压缸能在任意位置停留，且停留后不会在外力作用下移动位置。

1、采用液控单向阀的锁紧回路

（1）组成泵、溢流阀、三位四通阀、液控单向阀、缸。

（2）工作原理图示，液压缸锁紧。YA得电，液压缸左、右行。

（3）性能特点在液压缸的两侧油路上串接液控单向阀（液压锁），并且采用H型中位机能的三位换向阀，活塞可以在行程的任一位置锁紧，左右都不能串动。为使控制油压卸压，换向阀应采用H型机能，密封性好，所以锁紧性能好。课题13方向控制回路

模块四采用液控单向阀的锁紧回路

（4）应用1）汽车起重机支腿

2）飞机起落架锁紧

3）矿山采掘机械液压支架锁紧2、采用换向阀O、M机能的锁紧回路特点：因为滑阀式换向阀泄漏不可避免，锁紧效果差。故只能用于锁紧时间短，锁紧要求不高场合。课题13方向控制回路

模块四飞机起落架课后小结：

1．方向控制回路分类

2．方向控制回路3．锁紧回路课题12方向控制阀模块四课后小结课题8液压缸类型及特点模块三课题14压力控制阀模块四液压控制阀和液压基本回路课题14压力控制阀

模块四作用压力控制阀的作用是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。分类溢流阀减压阀顺序阀压力继电器课题14压力控制阀

直动式溢流阀作用

控制系统中的压力基本恒定，实现稳压、调压或限压。分类课题14压力控制阀

模块四一、溢流阀先导式溢流阀

当

时，阀口打开，PT；当

时，阀口即将打开，此时，当

时，阀口关闭；忽略后一项课题14压力控制阀

模块四（一）结构及工作原理直动式溢流阀1、直动式溢流阀（1）组成阀体、阀芯、弹簧、调节螺钉（2）工作原理：

1）直接与

平衡，称直动式。（3）调压原理：

X0↑↓p↑↓，

图2溢流稳压课题14压力控制阀

模块四即：

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。（4）图形符号（5）特点

2）进口压力恒定。

3）定压精度较低。4）一般用于低压（<2.5MPa）、小流量场合。（1）组成先导阀：直动式锥阀+硬弹簧

主阀：滑阀+软弹簧。课题14压力控制阀

模块四先导式溢流阀2、先导式溢流阀

2）增大时→锥阀打开→油流动→阻尼孔上有压降→主阀芯下腔油液压力﹥上腔压力

→

→主阀芯上移→P→T

1）

较小时→锥阀未打开→油不流动→阻尼孔上没有压降→主阀芯上、下腔油液压力相等→

→主阀芯下沉→P、T口互不通（3）调压原理调节调压螺帽，改变硬弹簧力，即改变压力。（4）图形符号：如图所示（a）课题14压力控制阀

模块四（2）工作原理

主阀芯重新平衡后有：（5）特点

1）调压稳定性好（定压精度较高）

主阀上的弹簧可做得较软，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。适用于大流量的场合。

2）可实现远程控制若K口接另一个远程调压阀，便可对系统压力实现远程控制。

3）可作卸荷阀用

阀体上有一个远程控制口K，当K口通过二位二通阀接油箱时，这时系统称为卸荷。

课题14压力控制阀

模块四（6）应用（作用）举例：

远程调压课题14压力控制阀

模块四电磁溢流阀卸荷回路

（二）溢流阀应用（1）稳压溢流作用课题14压力控制阀

模块四（2）作安全阀用（3）作背压阀用（4）作卸荷阀用

课题14压力控制阀

模块四（三）溢流阀的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—流量特性和启闭特性。1、先导型溢流阀的调压稳定性好。先导型溢流阀中主阀弹簧主要用于克服阀芯的摩擦力，弹簧刚度小。当溢流量变化引起主阀弹簧压缩量变化时，弹簧力变化较小，因此阀进口压力变化也较小。2、溢流阀开启时的特性和闭合时的特性产生差异。溢流阀的阀芯在移动过程中要受到摩擦力的作用，阀口开大和关小时的摩擦力方向刚好相反，使溢流阀开启时的特性和闭合时的特性产生差异。

课题14压力控制阀

模块四溢流阀的静态特性二、减压阀功用：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。减压回路

课题14压力控制阀

模块四（一）结构及工作原理

1、直动式定值减压阀P1↑↓→P2↑↓→阀芯上（下）移→开口XR↓↑→压降↑↓→P2↓↑→P2基本不变课题14压力控制阀

模块四直动式定值减压阀2、先导式减压阀当出油口油液压力低于先导阀的调定压力时，先导阀芯关闭，主阀芯上、下两腔压力相等，主阀芯在弹簧作用下处于最下端，减压口开度为最大，阀处于非工作状态。

当出油口压力达到先导阀调定压力时，先导阀芯移动，阀口打开，主阀弹簧腔的油液便由泄油口流回油箱，由于油液在主阀芯阻尼孔内流动，使主阀芯两端产生压力差，主阀芯在压差作用下，克服弹簧力抬起，减压口减小，压降增大，使出油口压力下降到调定值。

课题14压力控制阀

模块四当出油口油液压力低于先导阀的调定压力时，先导阀芯关闭，主阀芯上、下两腔压力相等，主阀芯在弹簧作用下处于最下端，减压口开度为最大，阀处于非工作状态。先导式减压阀减压阀与溢流阀比较

溢流阀

a保持进口压力不变b内部回油（内泄）

c阀口常闭

d一般并联于系统

课题14压力控制阀

模块四减压阀

a出口压力

b外部回油（外泄）c阀口常开d一般串联于系统（二）减压阀的应用课题14压力控制阀

模块四三、顺序阀

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。（一）结构及工作原理

直动型顺序阀的结构和图形符号如上图所示。压力油从进油口P1（两个）进入，经阀道上的孔道a和端盖阻尼孔b流到控制活塞底部，当作用在控制活塞上的液压力能克服阀芯上的弹簧力时，阀芯上移，油液便从P2流出。该阀称为内控式顺序阀，其图形符号如图（b）。课题14压力控制阀

模块四直动型顺序阀1、按结构形式

直动式

先导式

2、按控制形式

内控式

外控式

分类调节原理调节调压螺钉，改变弹簧力，即可改变开启压力。

特点

1、阀口常闭2、外部回油（外泄）3、进口、出口压力随负载而变化4、一般串联于系统课题14压力控制阀

模块四（二）顺序阀的应用课题14压力控制阀

模块四功用

根据系统压力变化，自动接通或断开电路，实现程序控制或安全保护。

工作原理

1、当Pk>Ps时，柱塞上升，发出信号。2、当Pk<Ps时，柱塞下降，断开信号。四、压力继电器课题14压力控制阀

模块四压力继电器应用课题14压力控制阀

模块四课后小结：1．溢流阀分类及工作原理。2．减压阀分类及工作原理。3．顺序阀分类及工作原理。4．压力继电器工作原理。课题14压力控制阀

模块四课题15压力控制回路

模块四液压控制阀和液压基本回路压力控制回路功用控制系统整体或系统某一部分的压力，满足执行元件对力或力矩所提出的要求。分类调压、卸荷、释压、保压、增压、减压、平衡等多种回路。课题13压力控制回路

一、调压回路功用对整个系统或某一局部的压力进行控制，使之既满足使用要求，又能减小△P，减少发热。分类单级调压、远程调压、多级调压

课题15压力控制回路

模块四单级调压回路1、单级调压回路组成泵、溢流阀、节流阀、二位四通阀、液压缸等工作原理用节流阀调节速度时，溢流阀稳压溢流调节泵压。特点回路简单，调节方便，若将溢流阀换为比例溢流阀，则可实现无级调压，还可远距离控制，但无功损耗较大。课题15压力控制回路

模块四2、双向调压回路组成

图a示，由溢流阀2调压，压力较低二位四通阀左位，由溢流阀1调压，压力较高。图b示，由阀1调压，压力较高。YA得电，由远程调压阀调压，压力较低。工作原理双向调压回路课题15压力控制回路

模块四3、多级调压回路组成

如右图所示三级调压回路工作原理图示，由阀1调压，压力较高。YA得电，由阀2或3调压，压力较低。特点为获得多级压力，阀2或3的调定压力必须小于阀1的调定压力，否则，阀1将不起作用。

课题15压力控制回路

模块四二、卸荷回路卸荷概念泵在很小功率下运转的情况，P=pq=0，可通过p=0或q=0实现。卸荷目的减小压力降△P，减少发热、减小泵和电机负载，提高泵的寿命。

1、用换向阀卸荷的回路

（1）用三位换向阀的中位机能卸荷卸荷原理利用主阀处于中位时M.H.K型机能，使p→T，属零压式卸荷。特点因为泵卸荷时，溢流阀关闭，所以，系统重新启动时，因溢流阀有不灵敏区，会冲击。又因为c)图所示回路中有背压阀，所以可以保证最小控制压力，电液阀迅速换向。应用

只适用于低压小流量场合。课题15压力控制回路

模块四用换向阀卸荷的回路（2）用二位二通阀卸荷卸荷原理利用二位二通阀直接回油箱，液压泵卸荷。特点因为qP全部通过二位二通阀，所以qP=q，注意二位二通阀的额定流量必须和泵的流量相适宜。课题15压力控制回路

模块四2、电磁溢流阀卸荷回路卸荷原理将溢流阀的远程控制口和二位二通电磁阀相接。当二位二通电磁阀通电，溢流阀的远程控制口通油箱，这时溢流阀的平衡活塞上移，主阀阀口打开，泵排出的液压油全部流回油箱，泵出口压力几乎是零，故泵成卸荷运转状态。注意图中二位二通电磁阀只通过很少流量，因此可用小流量规格（尺寸为1/8或1/4）。在实际应用上，此二位二通电磁阀和溢流阀组合在一起，此种组合称为电磁控制溢流阀。特点流量较大时采用先导式溢流阀卸荷，前已讲过，若采用电磁溢流阀，管路连接更方便。课题15压力控制回路

模块四三、卸压回路功用使液压缸高压腔的压力能在换向前缓慢释放，以缓和冲击。节流阀卸压回路1、节流阀卸压回路如图所示，工作行程结束后，M型换向阀首先切换至中位，泵卸荷、液压缸上腔经节流阀卸压。课题15压力控制回路

模块四2、溢流阀卸压回路工作行程结束后，换向阀首先切换至中位使泵卸荷，溢流阀使液压缸上腔卸压。溢流阀卸压回路课题15压力控制回路

模块四四、减压回路功用使某一支路获得低于泵压的稳定压力。分类单级减压——用一个减压阀即可多级减压——减压阀+远程调压阀即可无级减压——比例减压阀即可组成工作原理下左图所示为用于工件夹紧的减压回路。下右图所示为无级减压回路。此回路中采用了比例碱压阀减压，根据输人信号的变化，便可获得无级的稳定低压。特点0.5Mpa<p2<p1-0.5MPa，以使回路可靠工作。课题15压力控制回路

模块四减压回路图无级减压回路课题15压力控制回路

模块四五、增压回路功用：低压输入，高压输出，节约能耗。增压回路可以提高系统中本一支路的工作压力，以满足局部工作机构的需要。1、单作用增压缸的增压回路（1）组成单作用增压缸的增压回路课题15压力控制回路

模块四（2）增压原理增压器受力平衡方程

∵

p1A1=p2A2p1×πD2

/4·=p2πd2/4·∴p2=p1×D2/d2=kp1

故增压器是利用减小面积的方法来增压的，其中k为增压比。工作过程当换向阀l在左位工作时，压力油经阀1、液控卑向阀6进入工作缸7的上腔，下腔油液经单向顺序阀3和阀1回油箱，活塞下行。当负载增加、油液压力升高时，压力油打开顺序阀2进人增压缸4的左腔推动活塞右行，增压缸右腔便输出高压油进入工作缸的上腔而增大其活塞推力。

（3）特点只能断续增压。课题15压力控制回路

模块四（1）组成双作用增压缸的增压回路2、双作用增压缸的增压回路（2）特点只要二位四通能自动换向，即可得到连续高压。课题15压力控制回路

模块四六、保压回路功用：泵卸荷，缸保压，以满足工作需要1、利用蓄能器保压的回路（1）组成蓄能器保压的回路（2）工作原理液压泵油液，工作部件停止后，P上升，压力继电器发讯使YA得电，液压泵卸荷，蓄能器补充泄漏以保持压力。

课题15压力控制回路

模块四2、用液压泵的保压回路（1）组成用液压泵的保压回路（2）工作原理系统压力较低，低压大流量泵供油，系统压力升高到卸荷阀的调定压力时，低压大流量泵卸荷，高压小流量泵供油保压，溢流阀调节压力。

课题15压力控制回路

模块四七、平衡回路功用：防止立式缸或垂直部件因自重而下滑或下行超速。1、采用单向顺序阀的平衡回路（1）组成采用单向顺序阀的平衡回路（2）工作原理图示，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。课题15压力控制回路

模块四（3）特点因为不单向顺序阀用于平衡自重，所以p顺>p自重又因为自重较大时，p顺较高，所以△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。因为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。所以液压缸断续下行又因为顺序阀的泄漏所以运动部件在悬浮过程中总要缓缓下降。故可在其控制油路上装一节流阀，且一般用于停止时间不长的系统。课题15压力控制回路

模块四（1）组成

图示，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。（2）工作原理图示，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。（3）特点∵液控单向阀锥面密封∴可用于停留时间长或要求停止位置准确的系统。又∵缸下行时，上腔压力下降，液控单向阀关闭，待压力重建后才能再打开。∴会造成下行运动时断时续和强烈振动现象故在回路中设置单向节流阀以减小影响2、采用液控单向阀的平衡回路课题15压力控制回路

模块四课后小结压力控制回路（1）调压回路、卸荷回路（2）卸压回路、保压回路（3）减压回路、增压回路（4）平衡回路课题15压力控制回路

模块四课题16流量控制阀模块四液压控制阀和液压基本回路作用

通过改变阀口通流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。分类节流阀调速阀分流阀课题16

流量控制阀模块四课题16流量控制阀一、节流阀1、节流阀的作用（1）回路组成:

定量泵+节流阀+溢流阀（2）调速原理:

调节手轮→阀芯移动→AT变化→q变化→v变化。

课题16

流量控制阀模块四调速回路2、节流阀特性（1）节流阀的节流口基本形式：

1）三种基本形式：薄壁小孔、细长小孔和短孔。

2）他们的流量特性方程为：q=CAT△pn

（2）流量稳定性

1）压差对流量的影响：通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。课题16

流量控制阀模块四2）温度对流量的影响a、温度对薄壁小孔的流量几乎没有影响。b、通过细长小孔的流量对温度变化很敏感。

因为通过细长小孔的流量受粘度的影响，而油液粘度对温度很敏感。3）最小稳定流量为了得到小流量，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。细长小孔易堵塞。

课题16

流量控制阀模块四（1）节流口的常用形式

a、针阀式

优点：结构简单、制造容易。缺点：节流通道较长，易堵塞。

b、偏心槽式

优点：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。3、节流口常用形式和节流阀的典型结构课题16

流量控制阀模块四针阀式节流口

偏心槽式节流口

c、轴向三角槽式（应用很广）优点:

结构简单，工艺性好；可得较小的稳定流量，调节范围较大；三角槽沿周向均匀分布，径向力平衡，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。课题16

流量控制阀模块四轴向三角槽式节流口e、轴向隙缝式优点：开口很小时通流面积为正方形，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。d、周向缝隙式优点：有较小的稳定流量。节流口是薄壁结构，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。课题16

流量控制阀模块四周向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口（2）节流阀的典型结构

结构中的节流口是轴向三角槽式,油液从进油口P1进入,经阀芯上的三角槽节流后,由出油口P2流出。转动把手可使阀芯作轴向移动,以改变节流口的通流面积。课题16

流量控制阀模块四节流阀的典型结构四、节流阀的应用

图示液压系统，已知液压泵流量q=20L/min，负载F=2400N，溢流阀调整压力py=13×105Pa，液压缸无杆腔面积为A=30cm2，液压油密度为ρ=900kg/m3，节流阀口近似薄壁小孔，通流面积AT=0.02cm2，流量系数Cq=0.62。试求液压缸运动速度。课题16

流量控制阀模块四调速回路2、调速阀的组成定差减压阀+节流阀二、调速阀1、概述∵q=CAT△pn

F变化，△p变化，AT=常数，q仍变化,v也变化∴v稳定性要求较高时，

用调速阀课题16

流量控制阀模块四调速回路3、调速阀的工作原理

F↑↓→p3↑↓→减压阀阀芯左(右)移→xR↑↓→减压作用↓↑→p2↑↓→使△p=p2-p3=Fs/A基本不变→q=CAT△pn基本不变→v基本不变4、调速阀的流量特性（1）调速阀和节流阀的流量特性曲线

课题16

流量控制阀模块四调速阀和节流阀的流量特性曲线（2）调速阀正常工作条件1）正常工作条件：Δp≥0.5Mpa2）原因：当Δp≤0.5Mpa时，调速阀中的减压阀口全开，减压阀处于非工作状态，调速阀只相当于一个节流阀。5、调速阀的应用

适用于执行元件负载变化较大而运动速度要求稳定的系统。课题16

流量控制阀模块四课后小结:1、流量控制阀作用及分类2、节流阀作用、特性、典型结构3、调速阀的工作原理和正常工作条件课题16

流量控制阀模块四课题17速度控制回路模块四液压控制阀和液压基本回路基本回路定义：基本回路是由有关液压元件组成，并能完成某一特定功能的典型（简单）油路结构。分类（按功用分）：方向控制回路，压力控制回路，速度控制回路，多缸工作控制回路。速度控制回路功用：速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。分类：调速回路、快速回路和速度换接回路。课题17

速度控制回路模块四课题17速度控制回路一、调速回路调速原理：

液压缸的运动速度v=q/A，由输入流量q和缸的有效作用面积A决定；液压马达的速度nM=q/Vm，由输入流量和马达的排量决定。要想调节速度或速度，可用改变输入液压缸或马达的流量，或改变马达的排量的方法来实现。调速方法：

（l）节流调速回路：用定置泵供油，采用流量控制阀调节执行元件的流量，以实现速度调节。（2）容积调速回路：改变变量泵的供油流量和（或）改变变量马达的排量，以实现速度调节。（3）容积节流调速回路：采用变量泵和流量控制阀相配合的调速方法，又称联合调速。对调速回路的要求:

（l）调速范围大；（2）速度稳定性好；（3）效率高。课题17

速度控制回路模块四（一）节流调速回路1、概述（1）组成定量泵+流量阀+溢流阀+执行元件等（2）工作原理通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。（3）分类1）按采用流量阀不同：节流阀节流调速，调速阀节流调速。2）按流量阀安装位置不同：进油节流调速回路，回油节流调速回路，旁油节流调速回路。课题17

速度控制回路模块四2、进口节流调速回路（1）组成：定量泵、节流阀、溢流阀、执行元件等（2）工作原理：将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调节AT，

即可改变q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用。进口节流调速回路课题17

速度控制回路模块四（3）工作特性分析1）速度负载特性液压缸在稳定工作时，其受力平衡方程式：式中p1、p2压缸进出油腔压力；

F

—液压缸的负载；

A—液压缸有效工作面积。由于p2可视为零，则有如液压泵的供油压力为节流阀进、出口压差：故进入液压缸的流量：

式中C—系数，视为常数；

—节流阀通流面积；

—节流阀指数。故液压缸速度：此方程称速度负载特性方程进口节流调速回路课题17

速度控制回路模块四根据速度负载特性方程绘制的曲线图称为速度负载特性曲线图

速度刚性：速度随负载F变化的程度叫速度刚性。

速度稳定性：速度刚性越大，则速度稳定性好。

负载特性曲线图分析：①当节流阀通流面积不变时，负载增加，速度就会下降。②当节流阀通流面积一定时，重载区域比轻载区域的，速度稳定性差。③当负载相对稳定时，通流面积大时比通流面积小时的速度刚性小，速度稳定性差。

④最大承载能力：从可得：进口节流调速回路的速度负载特性曲性图课题17

速度控制回路模块四2）功率和效率液压泵输出功率：液压缸输出功率：如液压泵的供油流量为：溢流阀的溢油量为：则回路的功率损失：回路功率损失包括两部分：溢流阀溢流功率损失+流量控制阀节流功率损失。效率：

课题17

速度控制回路模块四（4）进口节流调速回路的应用从分析速度负载特性曲线可知：进口节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。思考与提问：当负载F一定时，流量控制阀开口面积AT的大小对回路的速度稳定性有何影响？进口节流调速回路的速度负载特性曲性图课题17

速度控制回路模块四3、回油节流调速回路（1）特征将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节AT，可调节q2以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，pp=pY。回油节流调速回路课题17

速度控制回路模块四（2）比较

相同处∵v—F特性基本与进口节流相似∴上述结论都适用于此不同处

1）承受负值负载能力∵回油路节流阀使缸有一定背压∴能承受负值负载，并↑v稳定性，而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受，△P↑。2）实现压力控制的方便性∵进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油腔油压上升至pY

∴便于实现压力（升压）控制而回油路调速在上述工况时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔p↓0，可降压发讯，但电路复杂。课题17

速度控制回路模块四3）最低稳定速度∵若回路使用单杆缸，无杆腔进油量大于有杆腔回油流量∴在缸径、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵塞。故进油节流调速回路能获得更低稳定速度，为了提高回路综合性能，实践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因而兼有两回路优点。课题17

速度控制回路模块四旁路节流调速回路4、旁路节流调速回路（1）特征它是将节流阀安放在与执行元件并联的支路上，用它来调节从支路流回油箱的流量，以控制进入液压缸的流量来达到调速的目的。（2）油路课题17

速度控制回路模块四2）最大承载能力旁路节流调速回路的最大承载能力随开口面积AT的增大而减小，即该回路低速时的承载能力很差，调速范围也小。同时最大承载能力还受安全阀调定压力的限制。当负载恒定时，液压缸运动速度随节流阀开口面积AT的增大而减小，当节流阀开口面积AT调定后，液压缸运动速度随负载的增大而减小。（3）工作特性分析

1）速度负载特性旁油路节流调速速度负载特性曲线课题17

速度控制回路模块四

3）功率和效率

pP随F变化而变化，只有△P节流损失，而无△P溢流损失。旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流阀的溢流损失，故效率较高。这种回路适用于高速、重载且对速度平稳性要求不高的较大功率的液压系统。采用节流阀的节流调速回路，在负载变化时液压缸运行速度随节流阀进出口压差而变化，故速度平稳性差。如果用调速阀来代替节流阀，速度平稳性将大为改善，但功率损失将会增大。

（4）应用

因为速度负载特性、低速承载能力差。所以一般用于高速、重载、对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。课题17

速度控制回路模块四5、采用调速阀的节流调速回路（1）按调速阀安装位置：进油路，回油路，旁油路（2）特点1）在负载变化较大，v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流阀，当△P>△Pmin，q不随△P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。2）虽解决了速度稳定性问题，但因既有△P溢，又有△P节，还有△P减，所以，△P更大，一般用于P较小，但F变化较大而v稳定性要求较高的场合。课题17

速度控制回路模块四（二）容积调速回路1、概述（1）特点容积调速回路是通过改变液压泵或液压马达的排量来实现调速的。其主要优点是功率损失小（没有溢流损失和节流损），系统效率高，广泛应用于大功率液压系统中。（2）分类

1）变量泵和定量液压马达（或液压缸）容积调速回路

2）定量泵和变量液压马达容积调速回路3）变量泵和变量液压马达容积调速回路。课题17

速度控制回路模块四2、变量泵和定量液压执行元件容积调速回路（1）组成变量泵+液压马达（或液压缸）变量泵和定量液压执行元件容积调速回路变量泵和定量马达的调速特性曲线课题17

速度控制回路模块四（2）工作特性1）nM=qP/VM

∵VM=定值∴调节qP即可改变nM

2、定量泵和变量马达容积调速回路（1）组成定量泵和变量马达容积调速回路课题17

速度控制回路模块四2）若不计损失，在调速范围内，

T=pPVM/2π=C∴称恒转矩容积调速

在这种回路中，液压泵转速和液压马达排量都是恒量，改变液压泵排量就可使液压马达转速和输出功率随成正比地变化。而马达的输出转矩是由负载决定的，不因调速而发生变化，所以这种回路通常叫做恒转矩调速回路。这种调速回路的调速范围很大。定量泵和变量马达的调速特性曲线（3）特点

∵nM与VM成反比

TM与VM成正比∴VM↑，nM↓，TM↑；

VM↓，nM↑，TM↓，以致带不动负载，使马达“自锁”。故这种回路很少单独使用课题17

速度控制回路模块四第二段：将VP固定至最大，VM由大→小，nM从nM’↑nMmax（定—变）∴调速范围大，λ可达100。

（2）特点∵nM低时TM大，nM高时TM小∴正好符合大部分机械要求故多用于机床主运动、纺织机械、矿山机械4、变量泵和变量马达式容积调速回路（1）工作原理分两段调节：第一段：先将VM调至最大并固定，然后将VP由小→大,nM从0↑nM’（变—定）变量泵和变量马达式容积调速回路课题17

速度控制回路模块四（三）容积节流调速回路∵容积调速回路虽然效率高，发热小，但仍存在速度负载特性较软的问题（主要由于泄漏所引起）。∴在低速、稳定性要求较高的场合（如机床进给系统中），常采用容积节流调速回路。容积节流调速回路特点：

（1）qP自动与流量阀调节相吻合，无△P溢，η高。

（2）进入执行元件的q与F变化无关，且自动补偿泄漏，速度稳定性好。

（3）因回路有节流损失，所以η<η容。

（4）便于实现快进—工进—快退工作循环。课题17

速度控制回路模块四限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路1、组成如右图所示2、工作原理联合调速，v由调速阀调定，qP与q1自动适应。

qP

>q1，使pP↑，通过反馈，qp↓，qP=q1

qP<q1，使pP↓，通过反馈，qP↑，qP=q13、特点∵本回路的pP为一定值限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路∴称定压式容积节流调速回路又∵若负载变化大时，节流损失大，低速工作时，泄漏量大，系统效率降低。∴用于低速、轻载时间较长且变载的场合时，效率很低。故本回路多用于机床进给系统中。课题17

速度控制回路模块四二、快速回路功用使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。分类双泵供油增速蓄能器供油增速变量泵供油增速液压缸差动连接增速课题17

速度控制回路模块四1、双泵供油快速回路（1）组成如图所示（2）工作原理动画演示

课题17

速度控制回路模块四2、液压缸差动连接快速回路

（1）组成如图所示

（2）工作原理动画演示

电磁铁动作顺序

1YA2YA3YA快进+--工进+-+快退-++原位停止---（3）特点

实质是通过减小A以增大v，简单易行，应用广泛，但因差动时部分q增大，管道及阀均应大规格。课题17

速度控制回路模块四3、增速缸快速回路（1）组成如图所示（2）工作原理动画演示课题17

速度控制回路模块四4、蓄能器的快速回路（1）组成如图所示（2）工作原理动画演示课题17

速度控制回路模块四三、速度换接回路功用完成系统中执行元件依次实现几种速度的换接。实质上是一种分级（或有级）调速回路，但速度是根据需要事先调好，这是和调速回路的不同之处。分类快速与慢速的换接两种慢速的换接课题17

速度控制回路模块四1、快速与慢速的换接回路

（1）速度换接方法：各种增速回路，电磁阀的换接回路，行程阀的换接回路。（2）快速与慢速的换接回路举例

1）二位二通电磁阀与调速阀电磁铁动作顺序电磁铁动作顺序1YA2YA3YAYJ快进+-+-工进+---止挡块停留+--+快退-++-原位停止----特点

安装连接比较方便，易于实现自动控制，但速度换接平稳性和可靠性以及换接精度都较差。课题17

速度控制回路模块四2）采用行程阀的快慢速换接回路工作原理图示，液压缸快进压下行程阀，液压缸工进，阀2左位，液压缸快退。特点速度换接平稳，动作可靠，换接精度较好，但行程阀必须安装在压缸附近。课题17

速度控制回路模块四2、两种进给速度的换接回路（1）调速阀串联的换接回路特点：v1>v2，否则阀B不起作用。课题17

速度控制回路模块四（2）

调速阀并联的换接回路特点：v1、v2互不影响，但因A、B任意一个工作时，另一个减压阀阀口最大，一旦换接易前冲。所以改为下图所示，可避免前冲，但△P↑。课题17

速度控制回路模块四课题17

速度控制回路模块四课后小结1、基本回路的功用和分类2、速度控制回路

（1）调速回路

（2）快速回路（3）速度换接回路。模块四液压控制阀和液压基本回路课题18其它液压阀及多缸动作控制回路一、其它液压阀（一）插装阀（插装式锥阀或逻辑阀）

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，功用是大流量系统中便于集成连接的控制液流参数。分为二通插装方向阀，二通插装压力阀，二通插装流量阀。1、插装阀的工作原理（1）组成及结构控制盖板插装主阀（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）课题18其它液压阀及多缸动作控制回路插装阀课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四（2）阀芯锥形：锥端可开阻尼孔或节流三角槽圆柱形（3）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。（4）实质相当于一个液控单向阀或二位二通液动阀。课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四2、方向控制插装阀（1）单向阀

（2）二位二通换向阀

（3）二位三通换向阀

（4）二位四通换向阀（5）十六位四通换向阀

单向阀

二位二通换向阀

二位三通换向阀

二位四通换向阀课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四3、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。

插装阀用作压力控制阀课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四4、流量控制插装阀（1）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。（2）分类

1）二通插装节流阀2）二通插装比例节流阀3）二通插装调速阀二通插装节流阀课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四5、插装阀及其系统的特点（1）主阀结构简单，通流能力大，qVmax=10000l/min（2）主阀相同，一阀多能，便于标准化、集成化、微型化。（3）密封性好，泄漏小，便于无管连接，先导阀功率小，具有明显节能效果。6、应用一般用于冶金、船舶、塑料机械等大流量系统中。课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四（二）叠加阀

液压控制阀有多种连接形式。管式连接和法兰式连接的阀，占用的空间大，装拆不便，现很少使用。而板式连接和插装连接的阀则使用的越来越多。叠加阀液压系统中，标准式换向阀在最上面，与执行元件连接的底板在最下方，而叠加阀则安装在换向阀与底板之间。叠加阀系统课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四（三）电液伺服阀功用将微弱的电气信号放大并转化为大功率的液压能输出。（既是电液转换元件，也是功率放大元件）组成

（1）电气部分—力矩马达，实际是一机械转换器。

（2）液压部分—前置放大级——双喷嘴挡板阀

（3）功率放大级——零开口四边滑阀课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四电液伺服阀的工作原理图课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四1、电液伺服阀的工作原理（1）力矩马达功用把输入的电气信号转变为力矩，使衔铁连同挡板偏转，以控制前置放大级。组成一对永久磁体+导磁体+衔铁+线圈+弹簧管等

工作原理1）无电流输入时：力矩马达无输出，衔铁中立；2）有电流输入时：衔铁被磁化，衔铁偏转，弹簧弯管变形，直到电磁力矩与弹簧弯管反力矩相平衡为止。3）电流越大，产生的电磁力矩越大衔铁偏转的角度大。θ∝I

特点因为衔铁小，惯性小，所以，灵敏度高。课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四（2）液压放大级

前置放大级

1）功用功用——力放大

2）组成双喷嘴挡板阀

3）油路p→两固定节流孔→滑阀两端→两喷嘴→两可变节流孔→滑阀中部流出

4）工作原理力矩马达无信号，挡板不动，滑阀不动，力矩马达有信号，衔铁带挡板偏转,两可变节流孔变化，滑阀两端压力不等，滑阀移动。

5）举例如衔铁逆时针方向偏转，挡板向左偏，可变节流孔变大，使p1↑上升，p2减小，滑阀左移。课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四

功率放大级

1）功用功率进一步放大

2）组成零开口四边滑阀（阀体，阀芯，反馈杆等）

3）工作原理当无电流信号输入时，挡板中立，滑阀两端压力相等，阀心在反馈杆下端小球作用下也处于中位。当有电流信号输入时，衔铁带动挡板偏转一θ角时，阀芯因p1p2而向左移动输出液压信号。阀芯左移，带动反馈杆下端小球也左移，最终阀芯停止运动，取得一个平衡位置，并输出相应的流量。一定的I，对应一定的θ，一定的阀口开度，一定的输出q。

4）特点因为阀芯位置由反馈杆组件弹性变形力反馈到衔铁上与电磁力平衡而决定，所以称力反馈式电液伺服阀。又因为采用了两级液压放大器，所以称力反馈两级电液伺服阀课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四电液伺服阀位置控制原理图2、电液伺服阀的应用

电液伺服阀目前广泛应用于要求高精度控制的自动控制设备中，用以实现位置控制、速度控制和力的控制等。右图是用电液伺服阀准确控制工作台位置的控制原理图。工作台位置由反馈电位器检测，并转换成电压。当工作台的位置与控制触点的相应位置有偏差时，通过桥式电路即可获得该偏差值的偏差电压。若工作台位置落后于控制触点的位置时，偏差电压为正值，送入放大器，放大器便输出一正向电流给电液伺服阀。伺服阀给液压缸一正向流量，推动工作台正向移动，减小偏差，直至工作台与控制触点相应位置吻合时，伺服阀输人电流为零，工作台停止移动。当偏差电压为负值时，工作台反向移动，直至消除偏差时为止。如果控制触点连续变化，则工作台的位置也随之连续变化。课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四（四）电液比例控制阀作用

连续或按比例地随输入电气信号的变化而调节和控制液流压力、方向和流量。分类按结构

（1）简化结构、降低精度的电液伺服阀（2）比例电磁铁+普通液压阀（3）外型与普通电磁铁相同，但吸力∝I

按控制参数

（1）比例压力阀（2）比例流量阀（3）比例方向阀

特点既具有结构简单，通用性强的特点，又具有伺服阀能远程、连续操纵优点，故而又称“廉价伺服阀”。课题18其它液压阀及多缸动作控制回路模块四1、电液比例溢流阀（1）组成比例电磁铁+直动式溢流阀主体

（2）工作原理输入