第五章液压控制阀资料
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第五章液压控制阀
图5-6.2 溢流阀远 程控制
图5-6.3 溢流阀作 安全阀
第五章 液压控制阀
二、减压阀 减压阀是一种利用液压流经阀口时的节流 作用产生压力损失，使出口压力低于进口压力 的压力控制阀。用来控制系统中两油路的压力 差。若泵后的压力高想要某规律的压力，例如 机器的工件加紧，太大工件变形；太小不起作 用。 常见的有定压、定差和定比减压阀。 一） 定压减压阀 作用：使系统中某部分回路获得比供油压 力低的恒定压力，同时消除油路的压力干 扰，使受减压阀控制的回路压力不受油源 的影响。
图5-3 直动式溢流阀 1-推杆；2-调节螺母；3-弹簧； 4-锁紧螺母；5-阀盖；6-阀体； 7-阀心；8-螺塞
第五章 液压控制阀
二）先导式溢流阀
5-4
组成：敏感元件和执行元件分开，由先导阀和主阀 组成
第五章 液压控制阀
压力由先导阀控制，流量经主阀口溢出，阀的开启压 力由先导阀弹簧调节，先导阀由一小规格的直动式溢流阀。 而通过阀的流量的绝大部分（95%）由主阀口溢出。 先导阀的尺寸不受额定流量的影响。阀前口的直径可 以尽量的小，因此在承受高压的情况下先导阀弹簧的预紧 力和刚度均可较小。 主阀尺寸和控制压力无关，可选用较大直径。在通过 大流量时，阀的升程很小，同主阀弹簧与控制压力无关， 仅在主阀关闭时起克服摩擦的作用，加速阀的关闭过程， 减小滞后。 主阀弹簧和预紧力均很小，因此阀的 静态超调量很小， 适用于高压大流量系统，并提供进行远程控制和作卸荷阀 的作用。
第五章 液压控制阀
工作原理： P1A1=P2A2（压力较低时）主阀在弹簧的作用下关闭，当压力升高 大于先导阀弹簧的调定压力时，先导阀开启P1不等于P2。则
( P P2 ) A k ( x x0 ) 1 P 1 k ( x0 x) P2 A k ( x'0 x' ) ' P2 X A1
第五章 液压控制阀
简化符号：
三位四通电液换向阀
应用：高压、大流量的场合。 （q≤1200 L/min)
实物
3、滑阀的中位机能
• 三位的滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换 向阀的控制机能，称之为滑阀的中位机能。
不同滑阀机能的滑阀，阀体是通用的，仅阀芯台肩
的尺寸和形状不同。
滑阀机能的应用： 使泵卸载的有H、K、M型；使执行元件停止的有O、M
• 绘方向阀简图。
§5-2 压力控制阀
分类 按用途： 溢流阀 减压阀 顺序阀 压力继电器 按阀芯结构：滑阀 球阀 锥阀 按工作原理：直动式 先导式 工作原理：利用液压力与阀内弹簧力相平衡原 理工作的。
一、 溢流阀
1．溢流阀的功能 功能：利用阀芯上的液压作用力和弹簧力保持平衡， 使阀的进口压力不超过或保持调定值； 保持系统压力恒定，即溢流定压；
q＝ Cdπd x sinα(2Δp/ρ）1/2 • 球阀 性能与锥阀相同，阀口的压力流量方程 q ＝ Cdπd h 0 （x/R） (2Δp/ρ）1/2
根据用途不同分类
• 压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力 的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 • 流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量 的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流 量阀等。 • 方向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向 的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。
(2) 两位三通
职能符号：
A
P
B
作用：控制液流方向
(3) 两位四通
职能符号：
P — 压力油口 O — 回油口 A、B — 分别接执行元件的两腔 作用：控制执行元件换向
(4) 三位四通 职能符号：
作用：换向、停止。
第五章 液压控制阀
4)先导阀前腔有一卸载和远程调压口K，又称遥控口。在 遥控口接电磁换向阀可共同组成电磁溢流阀，接远程调压阀 则可以实现远控或多级调压。
液压传动课件
2.溢流阀的应用
液压传动课件
多级调压和远程调压
液压传动课件
二、减压阀
1.功用和分类
减压阀的功用是降低液压系统中某一分支油路的压力，使 之低于液压泵的供油压力，以满足执行机构(如夹紧、定位、 制动、离合、系统控制油路等)的需要，并保持基本恒定。
2)通过先导阀流量很小，一般仅占主阀额定流量的1%， 因此先导阀阀座孔直径d很小，即使是高压阀，先导阀弹簧 刚度也不大，因此阀的调节性能有很大改善。
3)主阀芯的开启利用阀芯两端压力差，该压力差即液流流 经阻尼孔b的压力损失。由于流经阻尼孔的流量很小，为形 成足够开启阀芯的压力差，阻尼孔一般为细长小孔。
进油口P1
Inlet Port
出油口P2
Outlet Port
泄油口L
Drain Port
出油口P2
Outlet Port
液压传动课件
导阀比较
Fs F指 p3 As
主阀比较：
F主 p3 A p2 A
主级测压面
半桥式 先导控 制部分
主级指令
液压传动课件
3.减压阀特点（与溢流阀相比）
液压传动课件
顺序阀的特征是： 阀的出口一般接负载（串联），调压弹簧腔有外接泄油
口，采用进口测压，阀口常闭。
液压传动课件
2.结构和工作原理
直动型顺序阀
直动式顺序 阀是作用在阀芯 上的主油路液压 力与调压弹簧力 直接相平衡的顺 序阀。
液压传动课件
调压手柄
阀芯Spool
调压弹簧
Pressure Regulating spring
液压传动课件
2.溢流阀的应用
液压传动课件
多级调压和远程调压
液压传动课件
二、减压阀
1.功用和分类
减压阀的功用是降低液压系统中某一分支油路的压力，使 之低于液压泵的供油压力，以满足执行机构(如夹紧、定位、 制动、离合、系统控制油路等)的需要，并保持基本恒定。
2)通过先导阀流量很小，一般仅占主阀额定流量的1%， 因此先导阀阀座孔直径d很小，即使是高压阀，先导阀弹簧 刚度也不大，因此阀的调节性能有很大改善。
3)主阀芯的开启利用阀芯两端压力差，该压力差即液流流 经阻尼孔b的压力损失。由于流经阻尼孔的流量很小，为形 成足够开启阀芯的压力差，阻尼孔一般为细长小孔。
进油口P1
Inlet Port
出油口P2
Outlet Port
泄油口L
Drain Port
出油口P2
Outlet Port
液压传动课件
导阀比较
Fs F指 p3 As
主阀比较：
F主 p3 A p2 A
主级测压面
半桥式 先导控 制部分
主级指令
液压传动课件
3.减压阀特点（与溢流阀相比）
液压传动课件
顺序阀的特征是： 阀的出口一般接负载（串联），调压弹簧腔有外接泄油
口，采用进口测压，阀口常闭。
液压传动课件
2.结构和工作原理
直动型顺序阀
直动式顺序 阀是作用在阀芯 上的主油路液压 力与调压弹簧力 直接相平衡的顺 序阀。
液压传动课件
调压手柄
阀芯Spool
调压弹簧
Pressure Regulating spring
第五章 液压控制阀(方向阀)
二、液压阀的基本共同点及要求
尽管各类液压控制阀的功能和作用不同，
但结构和原理上均具有以下共同点： 1）在结构上都有阀体、阀芯、和操纵机构 组成； 2）在原理上都是依靠阀的启闭来限制、改 变液体的流动或停止，从而实现对系统的 控制和调节作用； 3）只要液体经过阀孔流动，均会产生压力 降低和温度升高等现象，通过阀孔的流量 与通流截面积及阀孔前后压力差有关，即 符合液体流经小孔的流量公式；
第二节 方向控制阀
方向控制阀用以控制液压系统中油液流动的方向或液流 的通与断，可分为单向阀和换向阀两类。 A B 一、单向阀 单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 单向阀的职能符号 1、普通单向阀 普通单向阀通常简称单向阀，又叫止回阀或逆止阀，只 允许油液正向流动，不允许倒流。
高、中、低压单向阀的工作原理完全一样，
图4-5 双向液压锁结构图 1-弹簧，2-阀芯，3-阀座，4-控制活塞
当压力油从A口流入，对于左侧液控单向阀为正 向流动，同时液压力作用于控制活塞使之向右移 动并推开右侧液控单向阀的阀芯，允许液体反方 向从D口→B口流动；同理，当压力油从B口流入 时，左侧液控单向阀同样允许液体反向流动；当 A口和B口都不通压力油时，相当于两个液压控 单向阀的控制压力同时消失，液控单向阀此时从 功能上等同于普通单向阀，这时无论C口还是D 口的油液存在压力而试图反方向流动都是不允许 的，且阀口的锥形面密封良好，这样与C口和D 口相连接的执行元件的两个容腔被封闭，由于液 体不可压缩，执行元件在正常情况（无泄漏）下 即使受外负载力的作用也可停留在规定的位置上。
2、用箭头符号“↑”表示指向的两油口相
通，但不一定表示液流的实际方向；用截 止符号“⊥”表示相应油口在阀内被封闭。
第5章液压控制阀
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37
⒈直动型溢流阀—⑴ 结构
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38
6.1.1 直动型溢流阀
调压手柄
锥阀芯 与面测压
图6.7
调压弹簧
图形符号
直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但因压力直接与 调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作。
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⒈直动型溢流阀—⑵工作原理
主油路 控制油路
泄油路
29
（4）电液换向阀
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30
电液动换向阀 电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。 电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动
换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。
外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀
31
图形符号
简化职能符号
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电磁球式换向阀
13
普通单向阀和液控单向阀的应用
(5) 用液控单向阀使立式缸活塞悬浮 在右图中，通过液控单向阀
往立式缸的下腔供袖，活塞上行。 停止供油时，因有液控单向阀， 活塞靠自重不能下行，于是可在 任一位置悬浮。将液控单向阀的 控制口加压后，活塞即可靠自重 下行。 若此立式缸下行为工作行 程，可同时往缸的上腔和液控单 向阀的控制口加压，则活塞下行， 完成工作行程。
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3
5.2 方向控制阀
解决液流的定向、换向、锁闭问题。 每个通油口只有两种状态：非通即断
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4
直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。
123
123
ABAB1— Nhomakorabea体； 2—阀芯；3 —弹簧；
上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管 接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不 能太大太重。
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
(３)启闭特性：
开闭启合比比pp--KB
：开始溢流的开启压力pK与ps的百分比。 ：停止溢流的闭合压力pB与ps的百分比。
由于摩擦的作用，开启压力大于闭合压力。
pK
=
pK ps
×- 100 %
-
pB
= pB ×100 % ps
显然上述两个百分比越大，则两者越接近，溢流阀的启闭特性 就越好。一般开启比大于90%，闭合比大于85%。
Δp越小，刚度越低,所以节流阀只能在大于某一最低压
差的条件下才能工作,但提高Δp将引起压力损失。
第五章 液压控制阀
（2）温度对流量稳定性的影响
T变，μ变，q变。 薄壁孔(紊流状态）不受温度变化影响。
（3） 节流口的阻塞
阻塞现象： 当Δ p一定,A 较小时流量时大时小甚至断流
措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、精心过滤。 薄壁孔不易附着、阻塞。
m — 压差指数 K — 节流系数
动画演示
q∝ A ，Δp=c，A ↑ ，q↑。
第五章 液压控制阀
4. 刚度
刚度 外负载波动引起阀前后压力差Δ p 变化，即使阀 的开口面积A 不变，也会导致流经阀的流量q 不稳定。
定义：阀的开口面积A 一定
q
T = dΔ p/dq
T = Δ p1-m/ (KAm )
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
§5.1 阀的作用和分类
一、作用 控制液流的方向、压力和流量。
二、分类 按用途：压力阀、流量阀、方向阀
按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动 按连接方式：管式、 板式、法兰式、叠加式等
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
5.3 压力控制阀
5.3.1 溢流阀
1. 溢流阀的结构和工作原理 1) 直动式溢流阀
K ( x0 S xv ) p Const AV
(a) 结构
(b)符号
图5.23 直动型溢流阀及图形符号
1—调节杆；2—调节螺母；3—调压弹簧；4—锁紧螺母； 5—上盖；6—阀体；7—阀芯；8—螺塞
2) 先导式溢流阀
(a) 一种二位四通换向阀的H形过渡机能
(b) 一种O形三位四通换向阀的过渡机能
图5.14 滑阀式换向阀的过渡机能
2) 滑阀式换向阀的操纵方式 (1) 手动换向阀。
手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而 实现换向的阀类。阀芯定位靠钢球、弹簧，使其保持确定的位置。图5.7(b)所 示为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀的结构及图形符号。
中位时的性能特点
X M U
P、T口连通，泵卸荷， 执行元件A、B两油口都 封闭 A、B口接通，P、T口封 闭，缸两腔连通，P口保 持压力
三位换向阀除了在中间位置时有各种滑阀机能外，有时也把阀芯在其一端位 置时的油口连通状况设计成特殊机能，这时用第一个字母、第二个字母和第三个 字母分别表示中位、右位和左位的滑阀机能，如图5.13所示。
P口保持压力，缸A口封 闭，B口与回油口T连通 执行元件A口通压力油， B口与回油口T不通 P口与A、B口都连通，回 油口T封闭 P、A、T口连通，泵卸荷， 执行元件B口封闭
机能
中位时的性能特点
J C P
K
滑阀
机能
中位符号 中位时的滑阀状态 三位四通 三位五通
P、T、A、B口半开启接 通，P口保持一定压力
(3) 根据阀芯的结构形式分为：
第五章 液压控制阀(压力阀)
定比减压 直
动 式
•
符号
先导式 减压阀工作原理及结构
锥阀式(DR型)
2．减压阀与溢流阀的区别
(1)减压阀为出口压力控制，保证出口压力为 定值；溢流阀为进口压力控制，保证进口 压力恒定。 (2)常态时减压阀阀口常开，溢流阀阀口常闭。 (3)减压阀串联在系统中，其出口油液通执行 元件，因此泄漏油需单独引回油箱(外泄)； 溢流阀的出口直接接回油箱，它是并联 在系统中的，因此其泄漏油引至出口(内泄)。
3．减压阀的应用
减压阀常用于降低系 统某一支路的油液的 压力，使该二次油路 的压力稳定且低于系 统的调定压力。 左图：液压缸5的工 作压力比液压缸4的 工作压力高，为使液 压缸4能够正常工作， 在回路中并联了一个 减压阀3，使液压缸4 得到一稳定的、比液 压缸5压力低的压力。
注： 减压阀出口压力还与出口的负载有关，若因负载建立的压力低于调定 压力，则出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。
工 作 原 理
先导式结构及图形符号
2．顺序阀的应用（单向顺序阀）
构用 的作 顺控 序制 动执 作行 。机
用作平衡阀，开启 压力足以支撑自重W。
(外控式)用作 卸荷阀。(卸 掉大泵压力)
三、减压阀
减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降
的原理，使出口压力低于进口压力 的压力控制阀。
减压阀分为定值减压阀(又称定压减压阀)、
第三节 压力控制阀
压力控制阀（简称压力阀）是用来控制液压传
动系统流体压力的一种控制阀。
工作原理：利用作用于阀芯上的液体压力和弹
簧力相平衡的原理进行工作。
常用的压力阀：溢流阀、减压阀、顺序阀和
压力继电器等。
第五章液压控制阀
便实现液压缸的换向。换向阀种类很多，按阀芯相对阀体的运动方式分， 有转阀式换向阀和滑阀式换向阀两类；按操纵方式分，有手动、机动、电
磁、液动、电液动换向阀等多种；按阀芯在阀体内的工作位置数分，有二
位换向阀、三位换向阀等；按阀体上主油口数目分，有二通、三通、四通 和五通换向阀。滑阀式换向阀应用十分广泛。 1.滑阀式换向阀的主体结构形式 换向阀的主体结构是指阀芯和阀体 的结构，常见滑阀式换向阀主体部分的结构形式如表5-1 所示。阀体上有 多个通口，各油口之间的通、断取决于阀芯的不同工作位置，阀芯在外力 作用下移动可以停留在不同的工作位置上。
位机能，并用英文字母来形象表示。中位机能不同，换向
阀对系统的控制性能影响不同。常用换向阀的各种机能形 式、作用及特点见表5-3所示，它表示了换向阀阀芯在中 间位置时，各油口间的连通方式，并由此产生对液压系统 换向时的压力变化、冲击大小、换向平稳性和制动位置精
度等方面的影响。
第5章
液压控制阀 表5-3 三位四通换向阀的中位机能
11
TAΒιβλιοθήκη B P A B P T1 a)
2
3
4
5
6
7
8
9
10 b)
图5-7 三位四通电磁换向阀及图形符号
a）结构原理图 b）图形符号 1—阀体 2—阀芯 3—定位套 4—对中弹簧 5—挡圈 6—推杆 7—环 8—线圈 9—衔铁 10—导套 11—插头组件
第5章
液压控制阀
⑷液动换向阀：液动 换向阀是利用控制油路的 压力油来推动阀芯移动实 现主油路换向。它适应于 大流量阀。三位四通液动 换向阀及图形符号如图58 所示。当控制油口K1、 K2不通压力油时，阀芯在 对中弹簧作用下处在常态 中位，此时 P、A、B与T 全部封闭，故为O 型滑阀 机能；当 K1 通压力油， K2通回油时，阀芯右移， P与A通, B 与T通；当K2 通压力油，K1通回油时， 阀芯左移，P与B通，A与 T通，实现油路换向。
磁、液动、电液动换向阀等多种；按阀芯在阀体内的工作位置数分，有二
位换向阀、三位换向阀等；按阀体上主油口数目分，有二通、三通、四通 和五通换向阀。滑阀式换向阀应用十分广泛。 1.滑阀式换向阀的主体结构形式 换向阀的主体结构是指阀芯和阀体 的结构，常见滑阀式换向阀主体部分的结构形式如表5-1 所示。阀体上有 多个通口，各油口之间的通、断取决于阀芯的不同工作位置，阀芯在外力 作用下移动可以停留在不同的工作位置上。
位机能，并用英文字母来形象表示。中位机能不同，换向
阀对系统的控制性能影响不同。常用换向阀的各种机能形 式、作用及特点见表5-3所示，它表示了换向阀阀芯在中 间位置时，各油口间的连通方式，并由此产生对液压系统 换向时的压力变化、冲击大小、换向平稳性和制动位置精
度等方面的影响。
第5章
液压控制阀 表5-3 三位四通换向阀的中位机能
11
TAΒιβλιοθήκη B P A B P T1 a)
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10 b)
图5-7 三位四通电磁换向阀及图形符号
a）结构原理图 b）图形符号 1—阀体 2—阀芯 3—定位套 4—对中弹簧 5—挡圈 6—推杆 7—环 8—线圈 9—衔铁 10—导套 11—插头组件
第5章
液压控制阀
⑷液动换向阀：液动 换向阀是利用控制油路的 压力油来推动阀芯移动实 现主油路换向。它适应于 大流量阀。三位四通液动 换向阀及图形符号如图58 所示。当控制油口K1、 K2不通压力油时，阀芯在 对中弹簧作用下处在常态 中位，此时 P、A、B与T 全部封闭，故为O 型滑阀 机能；当 K1 通压力油， K2通回油时，阀芯右移， P与A通, B 与T通；当K2 通压力油，K1通回油时， 阀芯左移，P与B通，A与 T通，实现油路换向。
液压与气动技术 第6版 第五章 液压控制阀
2.液控单向阀
K
P1
P
组成：普通单向阀+小活塞缸 2
特点：a. 无控制油时，与普通单向阀一样，
b. 通控制油时，正反向都可以流动。
K
职能符号：
P1
P2
二、换向阀
1.换向阀的工作原理 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。
三位四通换向阀
职能符号：
结构图
• 闭合压力比ｎｂ＝ｐｂ／ｐｓ。 • ｎｋ＝0.9～0.95。
直动式特点：反应快，波动大（0.2-0.4 MPa). 先导式特点：反应慢，稳定性好，波动小。
5.3.1 溢流阀4
２．溢流阀的应用
（1）作溢流阀用 如图5-12（a）所示的溢流阀1； （2）作安全阀用 图5-12（b）； （3）作卸荷阀用 如图5-12（c）所示； （4）作背压阀用 如图5-12（a）所示的溢流阀2 。
力的大小，其应与阀进、出油口连接油管的规格一致。 • 2.额定压力 • 液压阀连续工作所允许的最高压力称为额定压力。
第二节 方向控制阀
作用 控制液流方向，从而改变执
行元件的运动方向。 分类
单向阀 换向阀
一、 单向阀
1.普通单向阀 一种只允许液流沿
一个方向通过，而反向 液流被截止的方向阀； 结构： 阀体、阀芯、弹簧等
一、溢流阀 1.结构原理 溢流阀按结构型式可分为直动型和先导型。 旁接在液压泵的出口，保证系统压力恒定或限制其最高压力； 旁接在执行元件的进口，对执行元件起安全保护作用。
（１）直动型溢流阀 作用：防止系统过载，保持系统压力恒定。 1.溢流阀的结构和工作原理
工作原理：pA <Fs ,阀口不开； pA >Fs ,溢流。
第五章 液压控制阀
此力指向阀口开启方向 图 作用在锥阀上的稳态液动力 (a)外流式； (b)内流式
12
5.2.2 单向阀
单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许
反向流动。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。
1. 普通单向阀
正向导通， 反向不通
(b)
普通单向阀
13
单向阀的工作原理
A-B导通，B-A不通
B-A导通，A-B不通
能平衡，会给控制带来困难。通过在阀芯上开设环形槽，形
成图（b）所示平衡活塞，则阀芯上所承受的液压力大部分 可以得到平衡，施以较小的轴向力即可驱动阀芯。
10
3. 阀芯驱动与阀芯运动阻力
（1）作用在圆柱滑阀上的稳态液动力
Fs q(v2 cos v1 cos90) qv2 cos
2 . 节流边
（1）阀口与节流边
阀体节流边
阀体节流边
阀中的可变节流口可以看成是由两条作相对运动的 边线构成，故一个可变节流口可以看成是一对节流边。 其中固定不动的节流边在阀体上，可以移动的节流边则 在阀芯上。这一对节流边之间的距离就是阀的开度Δx。
8
2. 节流边
（1）阀口与节流边
若进油道与阀芯环形槽相通，那 么出油道必须与阀体的环形槽相 通，阀口正好将两个通道隔开。
30
知识点回顾
• 液压控制阀的概念及性能参数（公称直径和 额定压力）； • 按功用来分，液压阀分为方向、压力和 流量控制阀； • 方向阀主要知识点： 单向阀（普通单向 阀和液控单向阀） 注意：符号 换向阀
31
5.2.3 换向阀
换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方 便地使缸的活塞改变运动方向。 换向阀的类型有
21
(3)简式外泄型液控单向阀
12
5.2.2 单向阀
单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许
反向流动。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。
1. 普通单向阀
正向导通， 反向不通
(b)
普通单向阀
13
单向阀的工作原理
A-B导通，B-A不通
B-A导通，A-B不通
能平衡，会给控制带来困难。通过在阀芯上开设环形槽，形
成图（b）所示平衡活塞，则阀芯上所承受的液压力大部分 可以得到平衡，施以较小的轴向力即可驱动阀芯。
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3. 阀芯驱动与阀芯运动阻力
（1）作用在圆柱滑阀上的稳态液动力
Fs q(v2 cos v1 cos90) qv2 cos
2 . 节流边
（1）阀口与节流边
阀体节流边
阀体节流边
阀中的可变节流口可以看成是由两条作相对运动的 边线构成，故一个可变节流口可以看成是一对节流边。 其中固定不动的节流边在阀体上，可以移动的节流边则 在阀芯上。这一对节流边之间的距离就是阀的开度Δx。
8
2. 节流边
（1）阀口与节流边
若进油道与阀芯环形槽相通，那 么出油道必须与阀体的环形槽相 通，阀口正好将两个通道隔开。
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知识点回顾
• 液压控制阀的概念及性能参数（公称直径和 额定压力）； • 按功用来分，液压阀分为方向、压力和 流量控制阀； • 方向阀主要知识点： 单向阀（普通单向 阀和液控单向阀） 注意：符号 换向阀
31
5.2.3 换向阀
换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方 便地使缸的活塞改变运动方向。 换向阀的类型有
21
(3)简式外泄型液控单向阀
第五章 液压控制阀
我国的液动阀控制压力不小于0.35MPa，(使用条件)即(3.5kgf/㎝2), 由于此阀换向时间可调，换向冲击小，一般用于较大流量(>63L/min)的
场合。
（5）电液动换向阀 电液动换向阀又称电液换向阀，它由电磁换向阀与换向 时间可调的液动阀组成。其中电磁换向阀称先导阀，改变 液动阀的控制油路的方向(虚线位控制油路)，而液动阀实 现主油路的换向，称为主阀。换向的速度由控制油路中的 单向节流阀调节。
/min左右)，而且当阀芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时，电磁
铁线圈易烧坏(起动电流大)、工作可靠性差；
直流电磁铁在工作或过载情况下，其电流基本不变，因此不会因阀 芯被卡住而烧坏电磁铁线圈，工作可靠，换向冲击、噪声小，换向时间
长(约0.1~0.15s)，换向频率允许较高(120次/min，最高可达240次/ min)，但需要直流电源或整流装置，并且起动力小，反应速度较慢。
液动换向阀有换向时间可调和换向时间不可调两种。
换向时间不可调液动阀
液动换向阀 换向时间可调液动阀
A、换向时间不可调的液动换向阀
如图所示三位四通液动换向阀结构原理图，当控制油口K1和
K2均不通控制压力油时，阀芯在复位弹簧的作用下处于中位，当
K1通压力油，K2通油箱时，阀芯右移，使P与A通，B与T通；反
一、单向阀
单向阀包括普通的单向阀和液控单向阀两种。
单向阀 普通的单向阀 液控单向阀 1、普通单向阀(单向阀) 它只允许油液沿一个方向通过，而反向液流被截止， 亦称逆止阀、止回阀，要求其正向液流通过时压力 损失较小，反向截止时密封性能好。
图形符号
按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结构， 都由阀芯、阀体和弹簧等组成。(小规格直通式阀有用钢球作 阀芯的)，当液流从进油口A 流入时，油液压力克服弹簧阻力 和阀体1与阀芯2间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯(或钢球)， 从出油口B 流出。当油液反向从B流入时，油液压力使阀芯 紧密地压在阀座上，故不能逆流。由于弹簧仅起复位作用， 因而弹簧力很小。所以正向开启压力只需0.03～0.05MPa ; 反向截止时，因阀芯与阀座孔为线密封，且密封力随压力增 高而增大，故密封性能良好。
场合。
（5）电液动换向阀 电液动换向阀又称电液换向阀，它由电磁换向阀与换向 时间可调的液动阀组成。其中电磁换向阀称先导阀，改变 液动阀的控制油路的方向(虚线位控制油路)，而液动阀实 现主油路的换向，称为主阀。换向的速度由控制油路中的 单向节流阀调节。
/min左右)，而且当阀芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时，电磁
铁线圈易烧坏(起动电流大)、工作可靠性差；
直流电磁铁在工作或过载情况下，其电流基本不变，因此不会因阀 芯被卡住而烧坏电磁铁线圈，工作可靠，换向冲击、噪声小，换向时间
长(约0.1~0.15s)，换向频率允许较高(120次/min，最高可达240次/ min)，但需要直流电源或整流装置，并且起动力小，反应速度较慢。
液动换向阀有换向时间可调和换向时间不可调两种。
换向时间不可调液动阀
液动换向阀 换向时间可调液动阀
A、换向时间不可调的液动换向阀
如图所示三位四通液动换向阀结构原理图，当控制油口K1和
K2均不通控制压力油时，阀芯在复位弹簧的作用下处于中位，当
K1通压力油，K2通油箱时，阀芯右移，使P与A通，B与T通；反
一、单向阀
单向阀包括普通的单向阀和液控单向阀两种。
单向阀 普通的单向阀 液控单向阀 1、普通单向阀(单向阀) 它只允许油液沿一个方向通过，而反向液流被截止， 亦称逆止阀、止回阀，要求其正向液流通过时压力 损失较小，反向截止时密封性能好。
图形符号
按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结构， 都由阀芯、阀体和弹簧等组成。(小规格直通式阀有用钢球作 阀芯的)，当液流从进油口A 流入时，油液压力克服弹簧阻力 和阀体1与阀芯2间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯(或钢球)， 从出油口B 流出。当油液反向从B流入时，油液压力使阀芯 紧密地压在阀座上，故不能逆流。由于弹簧仅起复位作用， 因而弹簧力很小。所以正向开启压力只需0.03～0.05MPa ; 反向截止时，因阀芯与阀座孔为线密封，且密封力随压力增 高而增大，故密封性能良好。
第5章液压控制阀
第 5章
液压控制阀
• 三、换向阀 • 换向阀的作用：利用阀芯在阀体内相对位 置的改变，使油路连通、断开或改变方向， 从而使液压执行元件启动、停止和变换运 动方向。 • 1、换向阀的分类 • 按换向阀的阀芯形状分为滑阀式和转阀式 两种，滑阀式用得比转阀式广泛。
第 5章
• • • • •
液压控制阀
2、换向阀的工作原理： （1）滑阀式换向阀的工作原理 （2）转阀式换向阀工作原理： （3）对换向阀的主要性能要求： 油液流经换向阀时的压力损失要小，互不 相通的油口间的泄漏要小，换向要平稳、 迅速可靠。
液压控制阀
液压控制阀
第 5章
液压控制阀
5.1 液压控制阀概述
• 一、液压控制阀的作用 • 1、液压控制阀的作用：控制液压系统中油 液压力、流量和流动方向使执行元件及其 驱动的工作机构获得所需的运动方向、推 力（转矩）及运动速度（转速）等。 • 2、液压阀的共同之处 • 1）结构上：阀芯、阀体和驱使阀芯动作的 元部件 • 2）工作原理上：阀口大小、压力和流量关 系都符合孔口流量公式。
液压控制阀
• 3）操纵方式：阀芯相对于阀体的运动靠外 力来实现，常见操纵方式有手动、机动、 电磁动、液动、电液动等。 • 不同的操纵方式与换向阀的位和通组合就 可以得到不同的换向阀。如三位四通电磁 换向阀等。
第 5章
液压控制阀
第 5章
液压控制阀
• 4）常态位：三位阀的中间格及二位阀侧面
画有弹簧的那一方格为常态位。 • 常态位：换向阀的阀芯在原始状态下的通 路状况。其余方格为经控制操纵后达到的 位置。画液压系统图时，换向阀与油路的 连接一般应画在常态位上。 • 5）中位机能：三位换向阀的阀芯在中间位 置时，如果各通口间采用不同的连通方式， 则可满足不同的使用要求。这种连通方式 称为它的中位机能或滑阀机能。
第五章 液压控制阀(溢流阀)
5.3.2. 减压阀
减压阀是一种利用液压油流过隙缝产生压 降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控 制阀。 按照调节要求不同可以分为： （1）定值减压阀：用于保证出口压力为定值的 减压阀 （2）定差减压阀：用于保证进出口压力差不变 的减压阀 （3）定比减压阀：用于保证进出口压力成比例 的减压阀 其中定值减压阀应用最为广泛，简称减压 阀。
A.3 作背压阀用
将溢流阀装在回油路上，调节溢流阀的调压弹 簧即能调节背压力的大小。
图7-12 溢流阀作背压阀用
29
在液压缸工进时的回油管路上 安置一溢流阀，使回油腔建立起一 定压力（被压力），P等于溢流阀 调定压力。这样可以增加液压缸工 进时运动的平稳性，也可以消除负 载突然减小或变为零时液压缸产生 的前冲现象。
A 直动式溢流阀的应用 A.1 构成恒压油源
ห้องสมุดไป่ตู้
如右图所示，直动 式溢流阀与定量泵配合 构成恒压油源。图中定 量泵的出口压力P由溢 流阀调定（Py）。
26
A.2 作安全阀，对系统起过载保护作用。
系统中安装作安全阀用的 溢流阀，以限制系统的最高压 力。当压力超过调定值时，溢 流阀打开溢流，系统压力不再 增高，因而可以防止系统过载， 起安全作用。保证系统正常工 作。在正常工作时，溢流阀是 常闭的，故其调整值应比系统 的最高工作压力高10％～20％， 以免溢流阀打开溢流时，影响 系统正常工作。
图4-18 溢流阀的启闭特性曲线
(3)压力-流量特性 溢流阀工作时，随着 溢流量的变化，系统压力 会产生一些波动，不同溢 流阀的压力波动程度不同。 因此一般用溢流阀稳定工 作时的压力-流量特性来描 述溢流阀的静态特性。 右图为溢流阀的压力流量特性曲线，也称作静 态特性曲线。图中Pn为溢 流阀调节压力，Pk1、Pk2 分别为直动式和先导式的 开启压力。
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先导阀的尺寸不受额定流量的影响。阀前口的直径可以尽量的小， 因此在承受高压的情况下先导阀弹簧的预紧力和刚度均可较小。
主阀尺寸和控制压力无关，可选用较大直径。在通过大流量时， 阀的升程很小，同主阀弹簧与控制压力无关，仅在主阀关闭时起克服 摩擦的作用，加速阀的关闭过程，减小滞后。
主阀弹簧和预紧力均很小，因此阀的 静态超调量很小，适用于高 压大流量系统，并提供进行远程控制和作卸荷阀的作用。
图5-1薄壁小孔
第五章 液压控制阀
4. 节流：一定流量的液体流经面积为a的阀口时，阀口前后产生的 △P压差（压力损失），这一现象称节流。
流量Q不变化： 当Q=常数，改变a，只能使阀口前后压差变化； 当a很大时，△P =0；当Q=常数，a不变，△P不变。 流量Q的变化 ： 当△P =常数，改变a，可调节流量Q；当a=常数，△P变化，Q正变； 当a=常数，Q变化， △P正变。
第五章 液压控制阀
5.1 压力控制阀
各类压力阀均依靠作用在阀芯上的液体压力与弹簧力的平衡关系 实现各种基本控制作用。如决定通口通或断以控制系统的最高压力 （如安全阀），最低压力（如卸荷阀）；油路的连通顺序（如顺序 阀）；控制阀口过流断面积大小以保持压力恒定（如减压阀和溢流 阀）。
原理：不计阀芯重量、摩擦力和稳态液压力，当下式成立：
PA FS0 KX 0
P FS0 KX 0 AA
阀芯向上运动，阀口状态及过流断面 积发生变化，随着阀芯的上移，弹簧压缩 量增加，直到平衡。
图5-2 阀的原理
第五章 液压控制阀
一、溢流阀 作用：恒压、保压和过载保护等 一）直动式溢流阀
P 4
d2
k(x
x0 )
Q C dx 2g P
解之得：Q=c d
图5-6.2 溢流阀远 程控制
图5-6.3 溢流阀作 安全阀
第五章 液压控制阀
二、减压阀
减压阀是一种利用液压流经阀口时的节流作用产生 压力损失，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。用 来控制系统中两油路的压力差。若泵后的压力高想要某 规律的压力，例如机器的工件加紧，太大工件变形；太 小不起作用。
常见的有定压、定差和定比减压阀。
式溢流阀。如图所示。
第五章 液压控制阀
二）先导式溢流阀
5-4
组成：敏感元件和执行元件分开，由先导阀和主阀组成
第五章 液压控制阀
工作原理：
P1A1=P2A2（压力较低时）主阀在弹簧的作用下关闭，当压力升
高大于先导阀弹簧的调定压力时，先导阀开启P1不等于P2。则
ห้องสมุดไป่ตู้
(P1 P2 ) A k(x x0 )
第五章 液压控制阀
类型： 用途：方向、压力和流量阀。举例----、可组合。 控制方式：开关阀（定值）；比例控制阀；伺服控制阀；电液数字
控制阀 。 结构形式：滑阀、锥阀、球阀、转阀、喷嘴挡板阀、射流管阀。 安装连接方式：螺纹式（简单系统）；板式；集成块式；插装式。 结构和原理 1. 各阀都由阀体、阀心和操纵控制机构三个基本部分组成； 2. 各阀的工作原理都基于同一点：依靠阀芯与阀体的相对运动来改
建立阀芯平衡方程：
定差减压阀的特性 1.进口压力和出口压力的关系， 当进口力低于调压弹簧的调定压力 时P1=P2；当进口压力上升到调定压 力值后，出口压力不受进口力的影 响，呈水平直线。
2.出口压力与流量的关系
变阀口处的状态（通或断或过流断面积变化），以实现各种控制功能。 3. 液压油流经各种阀口的压力—流量特性，属薄壁形小孔。
第五章 液压控制阀
C0—流量系数，一般与雷诺数有关；a—阀口过流断面积； △P—前后压差。
所谓薄壁小孔就是孔口具有尖锐的边缘，且小孔的长度小到以 至于当液体流经小孔时，只有局部阻力而不产生沿程水头损失的程 度。一般当小孔的长度与小孔的直径之比小于0.5。
P1
k(x0 A
x)
P2
调节精度高的原因：
P2
k(x'0 A1
x')
X
'
k很小，x变化p1变化小；x′很小，P2很小，整个压力变化小，斜率
大，调压精度高 。
图5-5 压力流量特性
第五章 液压控制阀
压力由先导阀控制，流量经主阀口溢出，阀的开启压力由先导阀 弹簧调节，先导阀由一小规格的直动式溢流阀。而通过阀的流量的绝 大部分（95%）由主阀口溢出。
第五 章 液压控制阀
应用 1. 调压（图5-6.1） 2. 远程控制（图5-6.2） 3. 安全阀（图5-6.3），（图5-6定量泵改为变量泵） 4. 造成背压将溢流阀安装在系统的回油路上，可 对回油产生 阻力，即造成执行元件的背压。回油路存在一定的背压，可以提 高执行元件的运动 稳定性。
图5-6.1 溢流阀调 压
第五章 液压控制阀
液压控制阀的基础知识(控制阀基础，压力控制阀视频)： 液压控制阀：对液压系统的压力、方向、流量控制，实现对 执行元件输出力（或扭矩）、运动速度和方向的控制。满足主机 的工作性能的要求，这些元件称阀。 基本要求：动作灵敏、 使用可靠、 密封性能好、结构紧凑、 安装调整和使用维修方便，通用性强等。
2g
( d2 4k
3
P2
1
x0P 2 )
这种直动式溢流阀敏感元件和执
行合一，但存在问题，要求△P非常小 或较小而d大，k也非常小，容易弹开，
图5-3 直动式溢流阀 1-推杆；2-调节螺母；3-弹簧； 4-锁紧螺母；5-阀盖；6-阀体；
没有办法实现。故只有在低压，并且 7-阀心；8-螺塞
调节误差较大，为了提高精度用先导
第五章 液压控制阀
（一） 定压减压阀
作用：使系统中某部分回路获得比供 油压力低的恒定压力，同时消除油路的压 力干扰，使受减压阀控制的回路压力不受 油源的影响。
图5-7 减压回路
第五章 液压控制阀
5-8
定压减压阀应用：液压加紧
第五章 液压控制阀
（二）定差减压阀
作用：定差减压阀可使阀进出 口的压力差保持为恒定值。
第五章 液压控制阀
远程控制口的作用 1. 远程控制：引油到溢流阀放在操作平台上，操作这个阀达到控 制的目的方便，远程控制阀的压力低。 2. 远程控制口卸荷，系统处于非工作状态时使系统的压力最低， 提高效率。 主要性能： 压力调节范围：在规定的范围内最大和最小值； 压力流量特性曲线； 启闭特性：溢流阀从开启到闭合过程中，被控压力与通过溢流阀 的溢流量之间的关系.
主阀尺寸和控制压力无关，可选用较大直径。在通过大流量时， 阀的升程很小，同主阀弹簧与控制压力无关，仅在主阀关闭时起克服 摩擦的作用，加速阀的关闭过程，减小滞后。
主阀弹簧和预紧力均很小，因此阀的 静态超调量很小，适用于高 压大流量系统，并提供进行远程控制和作卸荷阀的作用。
图5-1薄壁小孔
第五章 液压控制阀
4. 节流：一定流量的液体流经面积为a的阀口时，阀口前后产生的 △P压差（压力损失），这一现象称节流。
流量Q不变化： 当Q=常数，改变a，只能使阀口前后压差变化； 当a很大时，△P =0；当Q=常数，a不变，△P不变。 流量Q的变化 ： 当△P =常数，改变a，可调节流量Q；当a=常数，△P变化，Q正变； 当a=常数，Q变化， △P正变。
第五章 液压控制阀
5.1 压力控制阀
各类压力阀均依靠作用在阀芯上的液体压力与弹簧力的平衡关系 实现各种基本控制作用。如决定通口通或断以控制系统的最高压力 （如安全阀），最低压力（如卸荷阀）；油路的连通顺序（如顺序 阀）；控制阀口过流断面积大小以保持压力恒定（如减压阀和溢流 阀）。
原理：不计阀芯重量、摩擦力和稳态液压力，当下式成立：
PA FS0 KX 0
P FS0 KX 0 AA
阀芯向上运动，阀口状态及过流断面 积发生变化，随着阀芯的上移，弹簧压缩 量增加，直到平衡。
图5-2 阀的原理
第五章 液压控制阀
一、溢流阀 作用：恒压、保压和过载保护等 一）直动式溢流阀
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Q C dx 2g P
解之得：Q=c d
图5-6.2 溢流阀远 程控制
图5-6.3 溢流阀作 安全阀
第五章 液压控制阀
二、减压阀
减压阀是一种利用液压流经阀口时的节流作用产生 压力损失，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。用 来控制系统中两油路的压力差。若泵后的压力高想要某 规律的压力，例如机器的工件加紧，太大工件变形；太 小不起作用。
常见的有定压、定差和定比减压阀。
式溢流阀。如图所示。
第五章 液压控制阀
二）先导式溢流阀
5-4
组成：敏感元件和执行元件分开，由先导阀和主阀组成
第五章 液压控制阀
工作原理：
P1A1=P2A2（压力较低时）主阀在弹簧的作用下关闭，当压力升
高大于先导阀弹簧的调定压力时，先导阀开启P1不等于P2。则
ห้องสมุดไป่ตู้
(P1 P2 ) A k(x x0 )
第五章 液压控制阀
类型： 用途：方向、压力和流量阀。举例----、可组合。 控制方式：开关阀（定值）；比例控制阀；伺服控制阀；电液数字
控制阀 。 结构形式：滑阀、锥阀、球阀、转阀、喷嘴挡板阀、射流管阀。 安装连接方式：螺纹式（简单系统）；板式；集成块式；插装式。 结构和原理 1. 各阀都由阀体、阀心和操纵控制机构三个基本部分组成； 2. 各阀的工作原理都基于同一点：依靠阀芯与阀体的相对运动来改
建立阀芯平衡方程：
定差减压阀的特性 1.进口压力和出口压力的关系， 当进口力低于调压弹簧的调定压力 时P1=P2；当进口压力上升到调定压 力值后，出口压力不受进口力的影 响，呈水平直线。
2.出口压力与流量的关系
变阀口处的状态（通或断或过流断面积变化），以实现各种控制功能。 3. 液压油流经各种阀口的压力—流量特性，属薄壁形小孔。
第五章 液压控制阀
C0—流量系数，一般与雷诺数有关；a—阀口过流断面积； △P—前后压差。
所谓薄壁小孔就是孔口具有尖锐的边缘，且小孔的长度小到以 至于当液体流经小孔时，只有局部阻力而不产生沿程水头损失的程 度。一般当小孔的长度与小孔的直径之比小于0.5。
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k(x0 A
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P2
调节精度高的原因：
P2
k(x'0 A1
x')
X
'
k很小，x变化p1变化小；x′很小，P2很小，整个压力变化小，斜率
大，调压精度高 。
图5-5 压力流量特性
第五章 液压控制阀
压力由先导阀控制，流量经主阀口溢出，阀的开启压力由先导阀 弹簧调节，先导阀由一小规格的直动式溢流阀。而通过阀的流量的绝 大部分（95%）由主阀口溢出。
第五 章 液压控制阀
应用 1. 调压（图5-6.1） 2. 远程控制（图5-6.2） 3. 安全阀（图5-6.3），（图5-6定量泵改为变量泵） 4. 造成背压将溢流阀安装在系统的回油路上，可 对回油产生 阻力，即造成执行元件的背压。回油路存在一定的背压，可以提 高执行元件的运动 稳定性。
图5-6.1 溢流阀调 压
第五章 液压控制阀
液压控制阀的基础知识(控制阀基础，压力控制阀视频)： 液压控制阀：对液压系统的压力、方向、流量控制，实现对 执行元件输出力（或扭矩）、运动速度和方向的控制。满足主机 的工作性能的要求，这些元件称阀。 基本要求：动作灵敏、 使用可靠、 密封性能好、结构紧凑、 安装调整和使用维修方便，通用性强等。
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这种直动式溢流阀敏感元件和执
行合一，但存在问题，要求△P非常小 或较小而d大，k也非常小，容易弹开，
图5-3 直动式溢流阀 1-推杆；2-调节螺母；3-弹簧； 4-锁紧螺母；5-阀盖；6-阀体；
没有办法实现。故只有在低压，并且 7-阀心；8-螺塞
调节误差较大，为了提高精度用先导
第五章 液压控制阀
（一） 定压减压阀
作用：使系统中某部分回路获得比供 油压力低的恒定压力，同时消除油路的压 力干扰，使受减压阀控制的回路压力不受 油源的影响。
图5-7 减压回路
第五章 液压控制阀
5-8
定压减压阀应用：液压加紧
第五章 液压控制阀
（二）定差减压阀
作用：定差减压阀可使阀进出 口的压力差保持为恒定值。
第五章 液压控制阀
远程控制口的作用 1. 远程控制：引油到溢流阀放在操作平台上，操作这个阀达到控 制的目的方便，远程控制阀的压力低。 2. 远程控制口卸荷，系统处于非工作状态时使系统的压力最低， 提高效率。 主要性能： 压力调节范围：在规定的范围内最大和最小值； 压力流量特性曲线； 启闭特性：溢流阀从开启到闭合过程中，被控压力与通过溢流阀 的溢流量之间的关系.