第四章 液压阀

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普通单向阀
普通单向阀是只允 许液流一个方向流动， 反向则被截止的方向 阀。要求正向液流通 过时压力损失小，反 向截止时密封性能好。 图形符号
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•
工作原理 左端进油，压力油作用在阀芯左端， 克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从 右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用， 将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止 不能通过。 正向开启压力只需（0.03～0.05 ）MPa，反 向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大， 密封性能良好。开启后进出口压力差（压力损失） 为（0.2～0.3 ）MPa。
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对液压阀的基本要求
• 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。 • 阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时， 密封性能要好。 • 所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外界干 扰时变化量要小。
• 结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。
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方向控制阀
• 方向控制阀用在液压系统中控制液流的方 向。它包括单向阀和换向阀。 – 单向阀有普通单向阀和液控单向阀。 – 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手 动、机动、电磁动、液动、电液动等。
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普通单向阀的应用
常被安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响
泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油 液倒流经泵回油箱。
被用来分隔油路以防止高低压干扰。 与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向
顺序阀等。
安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背
压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧， 其正向开启压力为（ 0.3～0.5）MPa。
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梭阀
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• 梭阀可看成是两个单向阀组合而成，这两个阀共 用一个阀芯，两个进口1和3，一个出口2。 • 当进口1通高压，进口3通低压时，阀芯在压差作 用下向右移动，1、2口连通；反之，2、3口连 通。 • 梭阀通过阀芯的往复运动，始终与1、3口中压力 较高着连通，因此梭阀又称为压力选择阀。 23
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手动（机动）换向阀
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• 阀芯运动是藉助于机械外力实现的。其中， 手动换向阀又分为手动和脚踏两种；机动 换向阀则通过安装在运动部件上的撞块或 凸轮推动阀芯。 • 特点是工作可靠。 • 根据阀芯的定位方式分为 – 弹簧钢球定位式 – 弹簧自动复位式
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电磁换向阀
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阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。
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– 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
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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。
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电磁球阀 简介
b
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结构 主要由左、右阀座、球阀、操作杆、杠杆、弹 簧等组成。p 口压力油除通过右阀座孔作用在球阀的右边 外，还经过阀体上的通道 b 进入操纵杆的空腔并作用在球 阀的左边，球阀所受轴向液压力平衡。
•
特点
对油液污染不敏感，换向性能好；密封性能好，
最高压力可达63MPa；电磁吸力经杠杆放大后传给阀 芯，推力大；使用介质的粘度范围大，可直接使用高水 基、乳化液；加工装配工艺难度较大，成本较高。
液压阀的分类
• 根据结构形式分类
– 滑阀 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的 密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。阀口的 压力流量方程 q＝ CdπD x (2Δp/ρ）1/2
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– 锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为12 °～20 °，阀 口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。阀 口的压力流量方程 q＝ Cdπd x sinα(2Δp/ρ）1/2
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滑阀式换向阀的结构
阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的
环形槽为沉割槽。阀体在沉割槽处有对外连接油口。
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• 阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽， 也可以是三台肩五沉割槽。 • 当阀芯运动时，通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉 割槽，接通或关闭与沉割槽相通的油口。
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位 、 通 及 图 形 符 号
•
应用：主要用在超高压小流量液压系统或作插装阀的先
导阀。
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压力控制阀
压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力 或通过压力信号实现控制的阀类。它包括溢流阀、 减压阀、顺序阀、压力继电器。 压力控制阀的基本工作原理： 通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对 油液压力的控制。 调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压 力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为 调压弹簧。 要掌握各种压力阀的结构原理及其应用。 43
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阀口刚开启时阀芯受力平衡
方程 pkπD 2/4 = K（xo+ L） 阀口开启后阀芯受力平衡方 程 pπD 2/4 = K（xo+ L+ x）+Fs 阀口开启后溢流的压力流量 方程 q =CπD x（2p/ρ）1/2
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直动型溢流阀工作原理要点
对应调压弹簧一定的预压缩量 xo，阀的进口压力 p
换向阀
• 换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路接通 或切断而改变油液流动方向的阀。 • 换向阀的分类 – 按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。 – 按阀体连通的主油路数分：两通、三通、四通等。 – 按阀芯在阀体内的工作位臵分：两位、三位、四位等。 – 按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、 液动、电液动等。 – 按阀芯定位方式分：钢球定位式、弹簧复位式。 • 下面以滑阀式换向阀为例讲解其工作原理。
代表阀的通流能力的大小，对应于阀的 额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与 阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小 于或等于它的额定流量，最大不得大于额定 流量的1.1倍。 额定压力 阀长期工作所允许的最高压力。对压力 控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范 围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受 它的功率极限的限制。
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单向阀在组合机 床中的运用
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液控单向阀
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P1
P2
P2 P1 O Pc
Pc • 工作原理
– 当控制油口pc不通压力油时，油液只能从p1→p2； – 当控制油口pc通压力油时，正、反向油液均自由通过。 – 根据控制活塞上腔泄油方式不同分内泄式和外泄式。
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复式结构液控单向 阀，单向阀芯内装 有卸载小阀芯。
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型； 使执行元件浮动的有H、Y型； 使液压缸实现差动的有P型。
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换向阀的性能
• 换向可靠性：换向信号发出后阀芯能灵敏地移到 工作位臵； 换向信号撤除后阀芯能自动复位。 同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力 流量范围不同，一般用工作极限曲线表示。 • 压力损失：包括阀口压力损失和流道压力损失。 换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机 能、阀口流动方向有关，一般不超过1MPa。
根据安装连接形式不同分类
管式连接
阀体进出口由螺纹 或法兰与油管连接。 安装方便。
板式连接
阀体进出口通过连 接板与油管连接。 便于集成。
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插装式
将阀芯、阀套组成 的组件插入专门设 计的阀块内实现不 同功能。结构紧凑。

叠加式
是板式连接阀的一 种发展形式。
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液压阀的性能参数
公称通径
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液压阀的基本结构与原理
液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、 流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。属控 制元件。 • 液压阀基本结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体 内作相对运动的装臵。驱动装臵可以是手调机构，也 可以是弹簧或电磁铁，有时还作用有液压力。 • 液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动 来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和 方向的控制。流经阀口的流量q与阀口前后压力差Δp 和阀口面积 A 有关，始终满足压力流量方程；作用 2 在阀芯上的力是否平衡则需要具体分析。
控制活塞上行时先
顶开小阀芯使主油 路卸压，再顶开单 向阀阀芯，其控制 压力仅为工作压力 的 4.5％。
没有卸载小阀芯的
液控单向阀的控制 压力为工作压力的 ％～50 ％。
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液控单向阀的应用
用 于 保 压 回 路
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用 于 锁 紧 回 路
需要指出，控制
压力油油口不工作 时，应使其通回油 箱，否则控制活塞 难以复位，单向阀 反向不能截止液 流。
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电磁阀的回油可以单独引出（外排）， 也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起 排回油箱（内排）。
液动阀两端控制油路上的节流阀可以调 节主阀的换向速度。
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滑 阀 的 中 位 机 能
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• 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。
不同机能的滑阀，阀体是通用的，仅阀芯台
成三位的电磁换向阀，电磁铁得电分别为左右位， 不得电为中位（常位）。 电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于 100 L/min。对液动力较大的大流量阀则应选用 32 液动换向阀或电液换向阀。
电液换向阀
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• 电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成， 液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀； • 电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向，称为先导 34 阀。
电磁铁不得电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于 左极端位臵（右位），油口p与A通，B不通；电 磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯 右移，则阀左位工作，油口p与B通，A不通。