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
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二）先导式溢流阀
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组成：敏感元件和执行元件分开，由先导阀和主阀 组成
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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。
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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
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液压控制阀的基础知识： 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。 类型： 用途：方向、压力和流量阀。 控制方式：开关阀；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。 安装连接方式：螺纹式；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。
图5-19 二位二通机动换向阀
1-阀杆；2-阀心；3-弹簧
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一般为弹簧复位的二位阀。结构简单，动作快，换向位置精 度高，改变挡块的迎角或凸轮外形可使阀心得到合适的换向速度， 减小换向冲击。但这种阀不能安装在液压能源上，因而连接管路 较长，使整个液压装置不紧凑。 二）二位三通电磁换向阀 利用电磁铁的吸力来推动阀心改变阀心的工作位置。由于它 可借助于按钮开关、行程开关、压力继电器等发出的信号进行控 制，易于实现自动化，所以，液压和气压系统常用这类阀。
五）液动换向阀 利用控制油的压力来改变阀心位置的换向阀 。
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一）普通单向阀 类型：根据进出流体流动方向不同有直通式、直角 式； 根据连接方式有管式和板式。 讲原理和结构
图 5-16 单向阀 1-阀心（锥阀火球阀）；2-阀体；3-弹簧
单向阀可装在泵的出口处，防止系统中的流体 冲击而影响泵的工作；还可用来分隔通道，防止管 路间压力相互干扰等。
图5-7 减压回路
（图5.27P157）讲结构、原理、符号和应
用
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一）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。 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
3. 手动
4. 液动 基本要求：可获得准确的换向位置，换向时间短， 动作灵敏，平稳无冲击，泄露少，压力损失少。
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一) 机动换向阀 二位二通机动换向阀 机动换向阀又称行程阀。 （讲结构和机能符号）。 安装在执行元件的附近， 在执行元件驱动工作部件 的过程中，装在工作部件 一侧的挡块或凸块移动到 预定位置时就压下阀心使 阀换位。
图5-20 二位三通电磁换向阀 1-电磁铁；2-推杆；3-阀心；3-弹簧；4-复位弹簧
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电磁铁按所接电源的不同分交流和直流两种基本类型。 交流：交流电磁阀使用方便，启动力大，换向时间短，换向冲 击大，噪声大，换向频率低，而且当阀心被卡住或因电压低等原 因吸合不上时线圈易烧坏。 直流：需直流电源或整流装置，但换向时间长冲击小，换向频 率允许较高，吸合不上时线圈不易烧坏。 因吸力有限，适用于流量不大的场合，流量较大时，应采用液 动或电液控制。 三）、三位四通电磁换向阀
Q C dx

P
1 2g d 2 3 解之得：Q=c d ( P 2 x0 P 2 ) 4k
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， 没有办法实现。故只有在低压，并且 调节误差较大，为了提高精度用先导 式溢流阀。如图所示。
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图5-18 液压锁的应用回路
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三）气动阀梭阀 梭阀工作原理见P134,4(1) 二、换向阀 作用：借助于阀芯与阀体之间的相对位置，使阀体 相连的各通道之间实现接通或断开，从而改变液压油的 流动方向。 类型：按阀芯形式： 转阀：液压作用力不易平衡，转向所需操纵力大， 密封性差，用于中、低压 。 滑阀：液压作用力易平衡，转向操纵省力，易实现 自动控制，应用广。不加说明是滑阀式换向阀。
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二）液控单向阀 组成：普通单向阀和控制活塞 作用：单向通过；反向有条件通过。 原理：当K口接控制压力，控制活塞移动，推顶杆， 阀心被推开，进出口相通。
图 5-17 液控单向阀 1-活塞；2-顶杆；3- 阀心
主要应用在保压、锁紧和平衡等回路。
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应用：在工程机械中常将两个液控单向阀组合为液压锁， 图为液压锁在汽车起重机支腿油缸中的应用。支腿油缸 工作时，支腿活塞上受有很大负载R，油缸上腔为高压， 若不采用液压锁，虽然换向阀处于中立位置，油缸上下 腔通道关闭，但油缸上腔高压油仍可经过换向阀的密封 间隙泄露，支腿回缩，造成事故。为了避免这一现象发 生，采用液压锁。液控单向阀2的控制油液由油缸下腔进 入，此时下腔为低压，阀2在上腔高压作用下紧紧关闭， 保证无泄露，支腿不会锁回。当需要收腿时，换向阀移 位，左位接入，油泵来油由A口经单向阀1进入油缸下腔， 由这一油路引出的控制油使阀2强制开启，油缸上腔的油 反向流过阀2经B口流回油箱，支腿收回。当换向阀右位 接入时，油泵来油经B口和阀2通向油缸上腔，并与阀1 控制油道相通，使阀1强制打开，油缸下腔回油经阀1反 向流回油箱，支腿放下。
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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。
图5-1薄壁小孔
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。
图 5-21 三位四通电磁换向阀
1-阀体；2-阀心；3-定位套；对中弹簧；5-档圈；6-推 杆； 7-环；8-线圈；9-衔铁；10-导套；11插头 组件
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四）手动换向阀 应用示例：控制油缸的左右移动
图5-22 三位四通手动换向阀 1-操纵杆；2-阀心；3-复位弹簧
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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：
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命名： ×位 ×通 ×动
手动 机动
按操纵方式 电磁阀 液动 电液换向阀 指与阀相连的主油路数（二、三、四通） 指阀心相对于阀体移动时，主油路连接方 式不同的工作位数。
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职能符号： 方格的个数表示换向阀位数，方格内的箭头表示相 应两油口连通，箭头方向为液流方向，截断符号┻ 表示相应油口在阀体内被封闭。 1.机动常开式 2.电磁常闭式
5-9
Q
P 图5-10 压力流量关系
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三、顺序阀 作用：按压力程序通 断油路，使两个以上 的执行元件实现顺序 动作。 一般有自控和它控
图5-11 顺序阀
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四、压力继电器 压力继电器是一种将液 压油的压力信号转变为电信 号的转化元件。当液压力达 到与之相连的压力继电器的 调定值时，压力继电器发出 信号，电器元件动作。 常见的压力继电器有柱塞 式、膜片式、弹簧管式和波 纹管 式（图5.33P164）
PA FS 0 KX 0 P FS 0 KX 0 A A
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
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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
d 2 k ( x x0 ) 2g
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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
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5.2 方向控制阀
作用：控制系统中流体的流动方向，以改变执
行 机构的运动方向或实现其他多种工作要求。 原理：利用阀心与阀体之间相对位置的改变来 实 现通道的接通和断开，以满足系统对通道的不同 要求。 一、单向阀 类型：单向阀和换向阀 作用：只允许液体沿一个方向流动，不能反
向流动。 要求：正向通过损失小，即弹簧软，无条件 正向通过；不允许反向通过，且泄露少；动作灵 敏，工作时不应有撞击和噪声。 类型：普通单向阀、液控单向阀、梭阀、双 压阀
连接在油 缸的油路中；换向阀的电 磁铁断电左位接通，缸右 移，右移终了时，油缸左 腔压力升高，升高至调定 值时，压力继电器发讯， 使电磁铁通电，阀换向缸 右移。左腔转换为低压腔 压力继电器在弹簧的作用 图5-15 压力继电器的应用回路 下复位，而换向阀在电路 中的继电器和自锁触点的 作用下维持通电状态。直至左行终了，其他控制元件（如按钮开关） 断开电路，使电磁铁断电。 性能指标： 1.调压范围：发出信号最低和最高工作压力之间的范围。 2.通断返回区间：开启压力与闭合压力之间的差值。
调节精度高的原因： k很小，x变化p1变化小，
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 5-5 压力流量特性 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。