液压控制阀原理分析及基本回路组建1

液压控制阀原理分析及基本回路组建1项目三：液压控制阀原理分析及基本回路组建本项目分4个模块进行，通过对常用液压控制阀的结构介绍和液压基本回路的组建，使学生对液压传动系统有一个基本了解。

模块一：组建方向控制回路；模块二: 组建压力控制回路；模块三: 组建速度控制回路；模块四：组建多缸运动控制回路。

模块一组建方向控制回路项目介绍项目的提出：平面磨床工作台在工作时，需要自动地完成往复运动。

现要求绘制和连接工作台液压控制回路。

图3－1平面磨床外形图通过对典型液压方向阀的拆装，师生共同分析方向控制阀的工作原理、结构，学生能组建基本方向控制回路。

任务要求：1、认识常用液压方向控制阀的组成。

2、常用液压方向控制阀的拆卸与装配。

3、组建一般换向回路。

项目执行过程一、方向阀的拆卸训练①单向阀的拆卸顺序先拆卸螺钉，取出弹簧，分离阀芯和阀体。

观察阀47芯的结构和阀体上的油口尺寸。

②液控单向阀的拆卸顺序先拆卸控制端的螺钉，取出控制活塞和顶杆，再拆卸阀芯端螺钉，取出弹簧，分离阀芯和阀体。

观察阀芯与活塞的结构和尺寸。

③换向阀的拆卸顺序先拆卸提供外部力的控制方式，再取下卡簧，取出弹簧，分离阀芯和阀体。

观察阀芯的结构和阀体上的油口尺寸及油口数量，观察阀芯相对于阀体的稳定的工作位置。

二、方向阀的装配训练装配前清洗各零件，将阀芯与阀体等配合表面涂润滑油，然后按拆卸时的反向顺序装配。

三、方向阀通、断的检测启动空压机，将换向阀接上软管接头，先不对换向阀施加外部力，给换向阀接入压缩空气，观察进气口与出气口的关系；再对换向阀的阀芯逐端施加外部力，给换向阀接入压缩空气，观察进气口与出气口的关系。

四、方向控制回路的组建液压实训台上组装下列换向回路①手动控制换向回路（图3-2）③电磁控制换向回路（图3-3）图3-2 图3-3五、完成项目报告项目知识链接48一、方向控制阀概述方向控制阀是控制液压系统中液流的流向。

方向控制阀的工作原理是利用阀芯和阀体之间相对位置的改变，来实现油路间的接通、断开、改变油液流动方向，从而控制执行元件的起动、停止或改变其运动方向，以满足系统对液流流向的要求。

它主要包括单向阀和换向阀两类。

单向阀又分为普通单向阀（通常称单向阀）与液控单向阀；换向阀又分为滑阀与转阀。

（一）单向阀图3-4 普通单向阀1、阀体2、阀芯3、弹簧a管式连接b职能符号图c板式连接1．普通单向阀普通单向阀的作用是控制油液只向一个方向流，故称为单向阀。

液压系统对普通单向阀的主要性能要求是：正向49导通，液流阻力小，反向截止，密封性能好，动作灵敏。

图3-4a为一种管式普通单向阀的结构，压力油从阀体1左端的进油口p流入，并作用在锥阀上，使锥阀1承受一个液压力作用，当这个液压力大于弹簧3对锥阀的作用力时，锥阀克服弹簧3的作用力顶开阀芯2，使阀口打开，油液从进口到阀口，再经过锥阀芯上的径向孔a、轴向孔b流到阀体右端的出油口p最后流出，2实现正向导通；但是，当压力油从阀体右端的油口流入时，油液的液压力和弹簧3的弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液不能通过，实现反向截止。

其职能符号如图3-4b所示。

板式连接单向阀的工作原理与管式单向阀相同，只是将进、出油口开在底平面上，用螺钉把阀体固定在连接板上，图3-4c是一个板式单向阀。

单向阀的阀芯分钢球式和锥阀式两种。

钢球式阀芯结构简单但密封性能不如锥阀式好，一般只在低压、小流量情况下使用；锥阀式阀芯应用最广泛。

单向阀中的弹簧主要用来克服阀芯的摩擦阻力和50惯性力。

为了使单向阀工作灵敏可靠，普通单向阀的弹簧刚度较小，以免油液流动时产生较大的压力降。

一般单向阀的开启压力在0.035~0.05MPa左右，通过额定流量时的压力损失不应超过0.1~0.3MPa。

若将单向阀中的弹簧换成较大刚度的弹簧，则阀的开启压力约为0.2~0.6MPa，可将其置于回油路中作背压阀使用。

2．液控单向阀当油液需要反向流动时，可采用液控单向阀。

图3-5a为一种液控单向阀结构，当控制油口K处无压力油通过时，它的工作就像普通单向阀一样，压力油只能从进油口p流向出油口2p，不能反向流动。

当控制油1口K有控制压力油作用时，控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出）在液压力的作用下活塞向右移动，推杆2顶开阀芯3，使阀口打开，油口p和2p接通，油1液就可以从油口p流向1p实现反向导通。

在液控单向阀2中，K处通入的控制油液的压力最小应为主油路油液压力的30%~50%，图3-5b为液控单向阀的图形符号。

5152图3-5 液控单向阀1—控制活塞 2—顶杆 3—阀芯在高压系统中，为了降低控制油液的压力，在锥阀3中心增加了一个用于泄压的阀芯6（卸荷阀芯），如图3-6所示，锥阀3开启之前，控制活塞1通过顶杆2先顶起泄压阀芯6，并通过弹簧座4压缩弹簧5，这时锥阀3上部的油液通过泄压阀芯上的缺口流入1p 腔而降压，上腔压力降低到一定值后，控制活塞1再将锥阀3顶起，使2p 和1p 完全沟通。

采用这种带卸压阀芯的液控单向阀，其最小控制油液的压力约为主油路的5%。

单向阀常安装在液压泵的出油口，可防止泵停止时因受压力冲击而损坏，又可防止系统中的油液流失，避免空气进入系统。

单向阀还可做保压阀用，对开启压力大的单向阀还可作背压阀用。

单向阀与其它元件经常组成复合元件。

液控单向阀的应用范围也很广，如利用液控单向阀的锁紧回路、防止自重下落回路、充液阀回路、旁通放油阀回路以及蓄能器供油回路等。

图3-6 卸荷式液控单向阀，1—控制活塞2—顶杆3—锥阀4—弹簧座5—弹簧6—泄压阀芯3．单向阀的应用图3-7 用液控单向阀的锁紧回路图3-7是采用液控单向阀的锁紧回路。

当换向阀处于右位时，压力油经液控单向阀1进入液压缸左腔，同时压力油亦进入液控单向阀2的控制油口K，打开阀2，使活塞右行，液压缸右腔的油液经阀2、换向阀53流回油箱；反之，活塞左行运动，到了需要停留的位置，只要使换向处于中位，因阀的中位为H型机能（Y 型也行），所以阀1和阀2能立即关闭，使活塞停止运动并双向锁紧。

由于液控单向阀的阀芯一般为锥阀式，密封性好，泄漏少，锁紧精度主要取决于液压缸的泄漏。

这种回路广泛用于工程机械、起重机械等有锁紧要求的场合。

（二）换向阀1．换向阀的类型与工作原理（1）换向阀的类型换向阀是利用改变阀芯与阀体的相对位置，控制相应油路接通、断开或变换油液的方向，从而实现对执行元件的起动、停止和变换运动方向的控制。

根据换向阀阀芯的运动方式、结构特点和控制方式等对换向阀进行分类，具体分类见表3-19。

表3-1 换向阀的分类分类方式型式阀芯运动方式滑阀、转阀、阀的工作位置数二位、三位、多位阀的通路数二通、三通、四通、五通、多通54阀的操纵方式手动、机动、电动、液动、电液动（2）对换向阀性能的主要要求液压传动系统对换向阀性能的主要要求是：1）油液流经换向阀时压力损失要小。

2）互不相通的油口间的泄漏要小。

3）换向要平稳、迅速且可靠。

（3）滑阀换向阀的工作原理图3-8 滑阀式换向阀的换向原理如图3-8所示为滑阀式换向阀（简称滑阀）的工作原理图，当阀芯处于图示位置时，油口P、A、B、T互不相通，液压缸的活塞处于停止状态；当阀芯向右移动一定的距离时，如图3-8a所示,油口P、A相通，油口B、T2相通，由液压泵输出的压力油从阀的P口经A口输入液压缸左腔，液压缸右腔的油经B口、T 口流回油箱，液压缸活塞向右运动，实现右行；反之，55若阀芯向左移动某一距离时，如图3-8c所示,液压缸活塞向左运动，实现左行。

（4）换向阀的职能符号表3-2 常用换向阀的结构原理和图形符号表3-2列出了几种常用的滑阀式换向阀的结构原理图和与之相对应的职能符号图。

换向阀职能符号的含义如下：①用方格表示阀的工作位置，有几个方格就表示有几“位”，三格代表三个工作位置。

②方格内的箭头“↑”、“↓”表示两油口接通，方框内“⊥”或“T”表示此油口不通。

③一个方格中箭头“↑”、“↓”和符号“⊥”、“T”与一个方格的交点个数，即为油口的通路数，箭头“↑”、“↓”和符号“⊥”、“T”与方格的交点表示阀的油口。

如有四个交点，说明有四个油口，通路数为四，叫四通。

④靠近控制（操纵）方式的方格，为控制力作用下的工作位置。

⑤三位阀的中位和二位阀靠弹簧侧的一位为常态位。

二位二通阀有常开型和常闭型两种。

在绘制液压系统原理图时，换向阀的职能符号与油路的连接应画在常态位上。

⑥一般，阀与供油路连接的油口为进油口，用P 表示；与系统回油路连接的油口为回油口，用T表示；与执行元件连接的为工作油口，用A、B表示。

（5）常用的换向阀操纵方式符号常用的换向阀操纵方式符号如图3-57所示。

图不同的操纵方式与表3-21中所示的换向阀的符号组合就可以得到不同的换向阀，如三位四通电磁换向阀、二位二通机动换向阀等。

图3-9 换向阀操纵方式符号a）手动式b）机动式c）电动式d）弹簧式e）液动式f）液动先导式g）电液动先导式（6）三位换向阀的中位机能表3-3列出了常见中位机能的结构原理、代号、职能符号及机能特点和作用。

对于各种操纵方式的三位换向滑阀，阀芯在中间位置时，各油口间的通路有各种不同的连接形式，以适应各种不同的工作要求。

这种常态位时，换向阀各油口的连通方式称为中位机能。

常见的是三位四通、五通换向阀的滑阀机能（五通阀有两个回油口，四通阀在阀体内连通，所以只有一个回油口）。

中位机能不仅在阀芯处于中位时对系统性能有影响，而且在换向过程中对系统的性能也有影响，如果能合理地选用滑阀中位机能，可以大大减少系统所需元件的数量，提高系统的性能。

因此，在分析和选择三位换向阀的中位滑阀机能时，通常要考虑以下几点：①液压泵的工作状态当接液压泵的油口P被堵塞时（如O型），液压泵能用于多缸液压系统；当油口P和T相通时（如H型、M型），液压泵处于卸荷状态（液压泵的出口接油箱），功率损耗少。

②液压缸工作状态工作油口A和B接通时（如H型），卧式液压缸处于“浮动”状态（液压缸卸荷状态），可以通过某些机械装置（如齿轮齿条机构）改变工作台的位置；立式液压缸由于自重而不能在任意位置上停止。

当油口A、B堵塞时（如O、M型），液压缸能可靠地停留在任意位置上，但不能通过机械装置改变执行机构的位置。

当油口A、B与P连接时（如P 型），单杆液压缸和立式液压缸不能在任意位置停留，双杆液压缸可以通过机械装置改变执行机构的位置。

③换向平稳性与精度当通液压缸的油口A、B 堵塞时（如O型），换向过程中易产生液压冲击，换向平稳性差，但换向精度高；反之，油口A、B都通油口T时（如H型），换向过程中工作部件不易迅速制动，换向精度低，但液压冲击小、换向平稳性好。

④起动平稳性当阀芯处于中位时，液压缸的某腔若与油箱相通（如H型），则起动时该腔内因无足够的油液起缓冲作用而不能保证平稳起动；反之，液压缸的某腔不通油箱，而是充满油液时（如O型），再次起动就平稳。