液压控制阀

第四章 液压控制阀液压控制阀种类很多，根据其作用的不同可分为以下三大类：方向控制阀：如单向阀、换向阀等。

压力控制阀：如溢流阀、减压阀、顺序阀等。

流量控制阀：如节流阀、调速阀等。

它们的作用是通过对液压系统中压力油的流动方向、压力大小、流量大小的控制，从而达到对执行元件的运动方向、输出力（或力矩）大小、输出速度大小进行控制。

第一节 方向控制阀一、单向阀单向阀只允许油液向一个方向流动，不得反向流动，其结构如图4.1所示，主要由阀体1、阀芯2和阀弹簧3组成。

其结构原理如图 4.1所示，当油液沿着p 1→p 2正向流动时，阀芯开启油流畅通。

当油液从p 2→p 1反向流动时阀芯关闭油流不通。

单向阀应具备如下特性：当油液从正向流过阀时，阀芯阻力要小，压力损失要少；当油液反方向进入单向阀时，阀芯与和阀座之间密闭性要好，无泄漏或泄漏量很小。

在液压系统中，有时还需要单向阀反向流动时油液也畅通，这就需采用液控单向阀。

二、液控单向阀液控单向阀主要由阀体1、阀芯2、弹簧4、顶杆5、阀盖3及阀盖6组成，其结构见图4.2所示。

当p 0无压力油时，若油液沿着p 1→p 2正向流动，则阀芯开启油流畅通。

若油液从p 2→p 1反向流动，则阀芯关闭油流不通。

当从p 0给以压力油时，在控制油的作用下，顶杆5向上运动将阀芯2顶起，油液从p 2→p 1反向畅通。

液控单向阀的最小控制压力约为主油路的30% ~ 40%。

（a ） （b ） 图4.1 单向阀 1—阀体；2—阀芯；3—阀弹簧图4.2 液控单向阀1—阀体；2—阀芯；3—上阀盖；4—阀弹簧；5—顶杆；6—下阀盖 三、换向阀换向阀是控制液压系统中的油流方向，改变执行元件的运动方向和动作顺序的阀件。

1．换向阀的分类换向阀按阀芯运动方式的不同可分为：滑阀式与转阀式；按操纵控制方式的不同可分为：手动换向阀（S ）、机动换向阀（C ）、电磁换向阀（交流电D ，直流电E ）、液动换向阀（Y ）、电液动换向阀（DY ，EY ）；按阀的可变位置及控制油路数量的不同可分为：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位六通等换向阀；按阀的安装连接方式的不同可分为：管式（G 或L ）、板式（B ）、法兰式（F ）等换向阀；根据压力级别的不同可分为：中低压阀（0 ~ 8 MPa ）、中高压阀（8 ~ 16 MPa ）、高压阀（16 ~ 32 MPa ）等。

以下将介绍几种典型换向阀的结构原理。

2．三位四通手动换向阀三位四通手动换向阀的结构如图4.3所示，主要由阀体1、阀芯2、弹簧3、端盖4、5、操纵杆6组成。

在阀体上有四个凹槽分别与阀体底部的四个油口O 、B 、A 、P相通，O 为回油口，B 、A 分别接通执行元件的进回油路，P 为压力油入口，油槽a 经阀芯上的中心孔与回油口O 相通。

这四个油口要特别注意不可接错。

当手柄处于中位时，阀芯上的凸台将B 油口和A 油口堵死，此时P 、A 、B 、O 各油口互不相通；当手柄向左扳时，阀芯向右移动，此时P 油口与A油口相通，图4.3 三位四通手动换向阀 1—阀体；2—阀芯；3—弹簧；4、5—端盖；6—操纵杆B 油口与O 油口相通，执行元件向某个方向运动；当手柄向右扳时，阀芯向左移动，此时P 油口与B 油口相通，A 油口与O 油口相通，执行元件反向运动，实现换向。

当放松手柄时，两边的弹簧能够自动将阀芯恢复到中间位置，使油路断开，执行元件停止运动。

换向阀的型号可以表明其结构和工作特性，例如型号34SO —L10H —T —ZZ ，其中的“3”表示阀有三个工作位置；“4”表示阀有四个通路（四个油口）；“S ”表示手动换向；“O ”表示该阀的滑阀机能为“O 型”；“L ”表示螺纹连接；“10”表示阀的通径为10mm ；“H ”表示阀的压力级别为高压；“T ”表示弹簧复位；“ZZ ”表示双阻尼换向。

位：表示滑阀可滑动的位置，几位就用几个方框表示。

通：表示滑阀有几个油口，一般P 油口与油泵相连，O 油口与油箱相连。

滑阀机能：表示三位滑阀在中位时的通路情况，图4.3中滑阀处于中间位置时，P 、A 、B 、O 各通路互不相通，具有这种滑阀机能的阀又称为O 型机能阀。

根据滑阀机能的不同，常用的三位四通阀有：“O ”型、“H ”型、“K ”型、“Y ”型、“P ”型、“X ”型、“J ”型、“M ”型。

不同的滑阀机能具有不同的工作特性，如表4.1所示。

3．机动滑阀机动滑阀又叫行程滑阀，它是靠挡铁或凸轮使阀芯移动来控制油流换向的。

机动滑阀通常是二位的，有二通、三通、四通、五通等。

图4.4所示为二位二通常闭式机动滑阀，挡块往复一次，滑阀换一次向。

在图示位置时阀芯2被弹簧3压向上端，油口A 和P 不通，在职能符号的右位工作。

当用挡铁或凸轮压住阀芯上端，就使阀芯2下移到下端，油路P和A 接通，在职能符号的左位工作。

4．电磁滑阀 电磁换向阀是利用电磁铁推动阀芯移动，从而控制油流方向的。

电磁滑阀有二位二通、二位三通、二位四通、三位四通和三位五通等多种形式。

图4.5中所示为二位三通电磁滑阀的结构原理和职能符号。

当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧3推向左边，使油口P 和油口A 接通，即常态时在阀的右位工作。

当电磁铁通电时，可动磁铁4被固定磁铁5所吸引，推动推杆1，将阀芯2推向右端，使油口P 和油口A 的通道被关闭，而油口P 和油口B 的通道被接通，即通电时，阀在靠近电磁铁的左位工作。

电磁滑阀由于受电磁铁吸力较小的限制，其流量一般在63 l/min 以下。

流量大的换向阀一般采用液动控制或电液控制。

图 4.4 机动滑阀原理及符号A P表4.1 滑阀机能5．液动滑阀液动滑阀是靠压力油来改变阀芯位置的换向阀。

图4.6是三位四通O 型液动滑阀的结构原理和职能符号。

它的阀芯和阀体与其它方式驱动的三位四通O 型滑阀相同，也是弹簧复位，所不同的是阀体上有两个控制油口K 1、K 2，分别通向阀芯的左右端面。

当控制油路的压力油从阀左边的油口K 1进入滑阀左腔时，阀芯被推向右端，P 与A 相通，B 与O 相通，三位阀的左位工作。

当控制油路的压力油从阀右边的油口K 2进入滑阀右腔时，阀芯被推向左端，P与B 相通，A 与O 相通，三位阀的右位工作。

当两个控制油口K 1、K 2都不通压力油时，阀芯在两边弹簧的作用下恢复到中间位置，此时，P 、A 、B 、O 油口互不相通，阀在中位工作，即常态。

6．电液动滑阀电液动滑阀是大功率阀，一般单独用电动、手动或液动都难以推动阀芯换向时，就采用电液联动。

它是电磁滑阀和液动滑阀的组合。

电磁滑阀起先导作用，它可以改变液控油的流动方向，从而改变液动滑阀的阀芯位置。

图4.7所示为三位四通O 型电液动滑阀的结构原理及职能符号，当右边电磁铁通电时，电磁阀的阀芯左移，A 、O 油口相通，P 、B 油口相通，控制油路的压力油由通道b经单向节 图4.6 液动滑阀1—阀盖；2—弹簧；3—阀体；4—阀芯；5—弹簧座图 4.7 电液动换向阀（a ）结构原理；（b ）电液换向原理；（c ）职能符号流阀e和孔道f进入主滑阀的右腔端面，将主滑阀的阀芯推向左边，使A1油口与O1油口相通，P1油口与B1油口相通。

在主滑阀左移的过程中，主滑阀左端的油经孔道h、单向节流阀g的节流口，又经通道a进入上部电磁阀的A油口，再从其O油口回油箱。

当左边电磁铁通电时，电磁阀的阀芯右移，A与P油口相通，O与B油口相通，这时，控制油路的压力油由通道a经单向节流阀g和孔道h进入主滑阀的左腔端面，将主滑阀的阀芯推向右边，使B1油口与O1油口相通，P1油口与A1油口相通，执行元件换向。

同样，在主滑阀右移的过程中，主滑阀右端的压力油经孔道f、单向节流阀e的节流口，又经通道b进入上部电磁阀的B油口，再从其O油口回油箱。

当两个电磁铁都断电时，两边的弹簧使滑阀的主阀芯处于中间位置，P、A、B、O各油口互不相通。

主滑阀阀芯向左或向右移动的速度，可以分别用左右两端的节流螺钉来调节，因为节流螺钉的轴向位置决定了节流阀过流面积的大小，从而可以保证液动滑阀换向平稳无冲击。

7．转阀转阀是靠阀芯与阀体之间的相对转动来改变油流方向的换向阀。

如图4.8 所示为三位四通转阀，阀体上有四个油口P、A、B、O，阀芯上有两个环形槽a、c，分别与P油口及O油口相通，此外，阀芯上还有四个均布的油沟，每相对的两个油沟通向一侧环形槽，即e、f与a相通，b、d与c相通。

当阀芯处于图示位置时，压力油从进油口P入阀经环形槽c、油沟b 与油口A相通，使压力油进入执行元件的一个腔，执行元件另一腔的回油从油口B进阀，经过油沟e及环形槽a从回油口O流回油箱。

当用手柄3将阀芯2转过45°时，油沟b、e与A、B油口断开，这时P、A、B、O油路互不相通，执行元件被锁紧在某一位置。

当阀芯从图示位置转过90°时，油口A通过油沟e或f与回油口O相通，而油口B通过油沟d或b 与压力油口P相通，使压力油进入执行元件的另一个腔，实现换向。

6为叉形拨杆，可利用挡铁通过拨杆使转阀自动换向。

弹簧钢球起定位作用。

第二节方向逻辑阀逻辑阀是以锥阀为基本元件，以芯子插入式为基本连接形式，配以不同的先导阀来满足各种动作要求的阀。

由逻辑阀组成的液压系统，称为液压逻辑系统。

按用途分为方向逻辑阀、压力逻辑阀、调速逻辑阀三种。

本节介绍方向逻辑阀。

一、方向逻辑阀的基本元件如图4.9所示，锥阀是组成逻辑阀的基本元件，实际上是一个可控单向阀。

对外有两个管口A 、B 和一个控制口C 。

锥阀由阀体、阀芯、弹簧和密封圈等组成。

当油路A 的油压超过油压C 和弹簧的压力时，阀芯打开，油路A 、B 相通，其流向由A 、B 两油口压力的大小而定。

当A 的油压没有超过油压C 和弹簧的压力时，油路A 、B 不通。

二、方向逻辑阀 方向逻辑阀由锥阀和先导阀组成，如图4.10是以二位四通阀作为先导阀，图4.11是以三位四通换向阀作先导阀。

在图4.10中，若先导阀不通电，当左端锥阀进控制油，右端锥阀卸控制油时，通口P 关闭，AO 相通，相当于二位三通电磁阀的左位；若先导阀通电时，当左端锥阀卸控制油，右端锥阀进控制油时，PA 通，O 闭。

相当于二位三通电磁阀的右位。

因此，这只方向逻辑阀完全可以用这只二位三通电磁阀代替。

同理，在图4.11中，左边的逻辑阀完全可以用右边的三位三通电磁换向阀代替。

当三位四通先导阀位于中位时，控制油同时进入两只锥阀，锥阀闭合，P 、O 、A 不通，相当于电磁阀的中位。

当2DT 通电，右位阀芯进入系统，左端锥阀控制油卸出，锥阀开启。

右端锥阀控制油进入，锥阀闭合，P A 通，O 不通，相当于电磁阀的右位。

当1DT 通电，左端锥阀进入控制油，锥阀闭合，右端锥阀控制油卸油，锥阀开启，P 不通，AO 通，相当于电磁阀的左位。