液压与气压传动-液压控制元件

箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。
二、换向阀
工作原理:利用阀芯和阀体的相对运动,使油路接通、关断或变换油
流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变 换运动方向
主要要求:
(1)油液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。
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。
三位换向阀的非中位机能：
OP型
MP型
2、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置； 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。
浸在油液中工作，它具有寿命更长，工作更可靠等特点，但由于造价 较高，应用面不广。
电磁换向阀
4、液动换向阀:
利用控制油路的压力油 来改变阀芯位置 。 工作原理： K1通油：P-B，A-T； K2通油：P-A，B-T； K1，K2通油：中位；
5、电液换向阀:由电磁滑阀和液动滑阀组合而成
电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于100 L/min。对液
（一）、换向阀的工作原理
换向阀的换向功能主要由阀的工作位置数和由 它所控制的通路数所决定
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。
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。
直流电磁铁工作较可靠，吸合、释放动作时间约为0.05一0.08s，允许
使用的切换频率较高，一般可达120次／min，最高可达300次／min， 且冲击小、体积小、寿命长。但需有专门的直流电源，成本较高。
本整形电磁铁，其电磁铁是直流的，但电磁铁铁本身带有整流器，通
入的交流电经整流后再供给直流电磁铁。
目前，国外新发展一种油浸式电磁铁，不但衔铁，而且激磁线圈也都
液压系统对阀的基本要求：
1.工作可靠，动作灵敏，冲击振动小 2.压力损失小 ，密封好，泄漏小，无外漏 3.结构紧凑，安装调整维护使用方便，通用性好
第二节 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。
（四）、电磁球阀简介
▪ 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；
第四章 液压控制元件
重点： 难点：
第一节 概述
液压阀：液压系统中控制液流流动方向，压力高低、流量大
小的控制元件。 各类控制阀的特点： 1、结构基本 相同：阀体、阀芯、驱动部件等； 2、遵循流量公式； 3、控制参数不同。
液压阀分类 ：
按用途分：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 操纵方式分：人力操纵阀、机械操纵阀、电动操纵阀 连接方式分：管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接 按结构分类：滑阀, 座阀, 射流管阀 按控制方式：电液比例阀, 伺服阀, 数字控制阀 按输出参量可调节性分类：开关控制阀, 输出参量可调节的阀
端弹簧的作用下，处于左极端位置（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。
▪ 两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。
电磁铁按使用电源的不同，可分为交流和直流两种。 按衔铁工作腔是否有油液又分为：“干式“和“湿式。
动力较大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。
电磁阀是先导阀，液动阀是主阀 电磁滑阀起先导作用，它可以改变控制液流的方向，从而 改变液动滑阀阀芯的位置（Y型中位机能）
电液换向阀
5．电液换向阀(图5-10)
▪ 电液换向阀工作原理要点
▪ 为保证液动阀回复中位，
电磁阀的中位必须是A、B、 T油口互通。
▪ 由于阀开口大小 x 和 稳态液动力Fs的影响，阀的
进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量
使用介质的粘度范围大，可直接用于高水基、乳化液；加工 装配工艺难度较大，成本较高。
主要用在超高压小流量液压系统或作插装阀的先导阀。
第三节 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。
分类:
按操作方式分：手动换向阀、机动换向阀（亦称行程阀）、电磁换向 阀、液动换向阀和电液换向阀等 按阀芯工作时在阀体中所处的位置和换向阀所控制的通路数不同分： 二位二通换向阀、二位三通换向阀、二位四通换向阀、三位四通换 向阀等 按阀的安装方式分：管式（亦称螺纹式）换向阀、板式换向阀和法兰 式换向阀等 按阀的结构形式分：滑阀式换向阀、转阀式换向阀和锥阀式换向阀等
▪ 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
▪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 基本为一定值。
▪ 复式结构液控单向阀，单向阀芯内装有卸载小阀芯。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40 ％～50 ％。
单向阀
双向液压锁
▪ 液控单向阀的应用
▪ 用于保压回路
▪ 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
换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击。
换向时间和换向频率：交流电磁铁的换向时间约为0.03~0.15s，
直流电磁铁的换向时间约为0.1~0.3s；换行频率为60~240次/min。
3、滑阀的液动力
由液流的动量定律可知，油液通过换向阀时作用在阀芯上的液动 力有稳态液动力和瞬态液动力两种。 （1）稳态液动力：阀芯移动完毕，开口固定后，液流流过阀口时因 动量变化而作用在阀芯上有使阀口关小的趋势的力，与阀的流量有关。 （2）瞬态液动力：滑阀在移动过程中，阀腔液流因加速或减速而作 用在阀芯上的力，与移动速度有关。
▪ 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，使油液一个方向流经单向阀，另 一个方向流经节流阀等。
▪ 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。
液控单向阀
工作原理 当控制油口不通压力油时，油液只能从p1→p2；当控制油口通压力油时， 正、反向的油液均可自由通过。 根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式。
▪ 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。
（三）、换向阀的性能
1、中位机能： 三位阀常态位(即中位)各油口的连通方式。
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。
系统保压 系统卸荷 换向平稳性与精度 启动平稳性 液压缸“浮动”和在任意位置上的停止
滑阀机能的应用： 使泵卸载的有H、K、
一、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
▪ 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。
4、液压卡紧现象 卡紧原因：脏物进入缝隙；温度升高，阀芯膨胀；但主要原因是滑阀
副几何形状和同心度变化引起的径向不平衡力的作用，其主要包括： a阀芯和阀体间无几何形状误差，轴心线平行但不重合 b 阀芯因加工误差而带有倒锥，轴心线平行但不重合 c 阀芯表面有局部突起 减小径向不平衡力措施： 1） 提高制造和装配精度 2） 阀芯上开环形均压槽
▪ 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.。
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。
换向阀：滑阀式换向阀
A
B
AB
T P
T P
换向阀
A
B
T P
AB
T P
AB
T
P
液压泵
溢流阀
AB PT
AB
T
P
液压泵
溢流阀
AB PT
换向阀的图形符号
方格数即“位”数，三格即三位 箭头表示两油路连通，但不表示流向。“⊥”表示油
路不通。在一个方格内，箭头或“⊥”符号与方格的 交点数为油路的通路数，即“通”数 每个换向阀都有一个常态位（即阀芯在未受到外力作 用时的位置）。在液压系统图中，换向阀的符号与油 路的连接一般应画在常态位上