第四章 液压控制元件
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统压力
作背压阀用 作卸荷阀用
2、减压阀
减压阀：使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压
力）的一种压力控制阀
工作原理：利用进口压力油流经缝隙时产生压力损失的原理使
出口油液的压力低于进口压力，并能自动调节缝隙大小，从而保 持出口压力恒定
作用：
用来减低液压系统中某一回路的油液压力，从而用一个油源就能 同时提供两个或几个不同压力的输出； 也有用在回路中串接一减压阀来保证回路压力稳定
而直接推动阀芯来控制液流方向
电磁换向阀
几种常见的换向阀
液动换向阀:
利用控制油路的压力油 来改变阀芯位置 图7
几种常见的换向阀
电液换向阀:由电磁滑阀和液动滑阀组合而成
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
阀能自动保持节流阀两端压差不变，从而使通过节流阀 的流量不受负载变化的影响；执行元件的运动速度则由 节流阀开口大小来调定
用调速阀的节流调速回路
调速阀的工作原理
v F
wk.baidu.com
a
p1
p3
b
p3
f
节流阀
p2
e
c
定差减压阀 （b）详细图形符号
x d
p1
p1
p3
（c ）简化图形符号
（a）结构原理图
定差减压阀能根图据8负.8 调载速变阀化工自作动原调理节和液符阻号，使节流阀前后压差保持不变， 从而保持流量的稳定
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。
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。
先导式减压阀
J型减压阀
出口压力等于调定压力 可通过调压弹簧2进行调节 遥控口可远程调压 最大调整压力：6.3MPa
减压回路
J型减压阀与Y型溢流阀的差别
在原始状态时，溢流阀的进、出油口完全不通， 而减压阀进、出油口是畅通的；
两者进、出油口的位置恰好相反； 溢流阀利用进口压力来控制阀芯移动，保持进口
1、单向阀 图1
普通单向阀: 仅允许油液按一个方向流动而反方向截止，故
又称止回阀
开启压力:0.035~0.05MPa 背压阀: 0.2~0.6MPa
单向阀
液控单向阀
控制油口K处的压力不应低于主油路压力的30%~50%
单向阀
双向液压锁
锁紧回路
单向阀
2、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
阻尼孔a的作用:
减小油压的脉动，提高阀工作的平稳性
弹簧的压紧力可通过调整螺帽1调整 溢流阀进口处的压力基本保持为定值 用于低压小流量：
额定压力2.5Mpa 调压范围：0.3~2.5Mpa
（Y型）先导式溢流阀 图9
Pilot-operated Pressure Relief Valve
由先导阀和主阀两部分组成. 主阀：控制主油路溢流的开口 先导阀：控制主阀的开启压力
弹簧和密封圈组成。根据用途
不同分为方向阀组件、压力阀
组件和流量阀组件。同一通径
的三种组件安装尺寸相同，但
阀芯的结构形式和阀套座直径
不同。三种组件均有两个主油
口A 和B、一个控制口x 。
插装阀
图17、图18、图19、图20、图21
插装阀组成压力控制阀如图所示。在图 (a)中，若B 接油箱，则插装阀用作溢流阀，其原理与先导式溢 流阀相同。若B接负载时，插装阀起顺序阀作用。
4、压力继电器的结构与工作原 理
压力继电器是一种将油液的压力 信号转换成电信号的电液控制元件 改变弹簧3的压缩量即可以调节压 力继电器的动作压力
压力继电器控制的顺序动作回路
压力控制阀
三、 流量阀
调速原理与方式 节流阀 调速阀
1、调速原理与方式
对液压缸 v=q/A 对液压马达 n=q/vm
流量控制阀
伺服阀
图16
控制元件连接方式
法兰连接
螺纹连接
叠加阀
插装阀
插装阀的流量可达到
1000L/min,通径可达200～
250mm。阀芯结构简单，动
作灵敏，密封性好。它的功能
比较单一，主要实现液路的通
或断，与普通液压控制阀组合
使用时，才能实现对系统油液
方向、压力和流量的控制。
插装阀组件由阀芯、阀套、
图 (b)所示为电磁溢流阀，当二位二通电磁阀通电 时,起卸荷作用。
二通插装节流阀的结构及图形符号如图所示。在插装 阀的控制盖板上有阀芯限位器，用来调节阀芯开度， 从而起到流量控制阀的作用。若在二通插装阀前串联 一个定差减压阀，则可组成二通插装调速阀。
电液比例阀
电液比例方向阀
制压力油控制阀芯的启闭
直动式：用于低压系统[0.2~2.5Mpa] 先导式：用于中高压系统[0.3~6.3Mpa]
直动式顺序阀
先导式顺序阀
液控顺序阀
阀口的开启与闭合与阀的主油路进油口压力无关，而只决 定于控制口C引入的控制压力
顺序阀的应用
顺序动作 背压阀用 单向顺序阀可作平衡阀用
液控顺序阀可作卸荷阀用 保证油路的最低压力
压力恒定，而减压阀则是利用出口压力来控制阀 芯移动，保持出口压力恒定； 溢流阀调压弹簧腔的油液经阀的内部孔通到出油 口，而减压阀需单独接油箱
3、顺序阀
顺序阀是用来控制液压系统中各执行元 件动作的先后顺序
依控制压力的不同，顺序阀可分为：
内控式：用阀的进口压力控制阀芯的启闭 外控式（液控顺序阀）：用外来的控
控制执行元件的运动速度
节流阀的节流特性 节流口的主要形式 节流阀的结构与常见故障
节流阀的节流特性
q kAT Pm
式中 AT:节流口通流截面积； ΔP:节流口前后的压差； K:由节流口的形式、尺寸和流体性质决定的系数；
薄壁小孔
细k 长 c孔d k2=d2/32μl
m:由节流口的长径比决定的指数. 薄壁孔m=0.5，细长孔m=1
Cd:流量系数，一般取0.62~0.63
影响流量q变化因素：
负载变化的影响 温度变化的影响 节流口形状的影响
结论： 薄壁小孔好
最小稳定流量:0.05L/min
节流口的主要形式
节流阀的结构与常见故障
1
2
3
4
进油口
b 出油口
（b）图形符号
（a）结构图
1-调节手把 2-推杆 3-阀芯 4-弹簧
适用于负载和图温8.2 度普通节变流阀化不大，或速度稳定性要求较低 的液压系统
换向阀的工作原理 图2
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。
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。
调节螺母1可调节调压弹簧2的压 紧力，从而调定了液压系统的压力
远程遥控口C： 接远程调压阀：远程调压 接油箱：卸荷
额定压力6.3Mpa
调压范围：0.5~6.3Mpa
溢流阀的应用
定压溢流作用：定量泵节流调速回路。溢流阀常开，保持
泵出口压力恒定，并将多余油液溢回油箱
限压安全作用（安全阀）：变量泵。用溢流阀限制系
三位换向阀的中位机能
中位机能： 三位阀常态位(即中位)各油口的连通方式。
不同的中位机能是通过改变阀芯的形式和尺寸得到的
系统保压 系统卸荷 图8 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
三位换向阀的非中位机能：
OP型
MP型
换向阀
二、压力控制阀
压力控制阀：控制油液压力高低或利用压力变化
节流阀和调速阀的流量与进出口压差的关系
节流阀的流量随压差变化较大
调速阀则在其两端压差大于一定数值（Δpmin）后，其流量就不 随压差的变化而变化。
要使调速阀正常工作，
q
必须有一最小压力差，
中低压调速阀压差值：0.5MPa，
节流阀
高压调速阀： 1MPa
n
调速阀
m
0
p
Pmin
图8.9调速阀和节流阀的流量特性
换向阀 = 操纵方式 + 位和通路
换向阀的位和通路符号 图3
换向阀操纵方式符号
几种常见的换向阀
手动换向阀:利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向 图4
几种常见的换向阀
机动换向阀(行程阀) 图5
常开 常闭
行程阀控制的速度切换回路
几种常见的换向阀
电磁换向阀(电磁阀):利用电磁铁的通电吸合与断电释放
调速方法: 节流调速回路:用定量泵供油，采用流量控制阀调节进入执行元件的流量实现调速 容积调速回路:改变变量泵的排量或改变变量马达的排量实现调速 容积节流调速回路:用自动改变排量的变量泵与流量控制阀联合调速
2、节流阀 图11
流量控制阀:控制流体流量的阀 (节流阀与调速阀) 工作原理:利用改变阀口通流截面积的方法来控制流体流量，从而
根据减压阀所控制的压力不同，它可分为 定压减压阀、定差减压阀和定比减压阀
减压阀也分为直动式和先导式
直动式减压阀
主要由阀芯、阀壳、弹簧、 调压手轮组成。进口压力 称为一次压力p1，出口压 力称为二次压力p2。p1进 入阀体，流经节流口X节流 降压后，从二次油路p2输 出，这是主油路。输出的 油，从出油口分支进入阀 芯底部，流经阀芯中心的 阻尼孔进入弹簧腔溢流回 油箱。
防止节流阀故障的措施 压差P=0.2~0.3Mpa
节流调速的原理
节流元件用来调节流量是有条件的:即要求有 一个接受节流元件压力信号的环节(与之并联 的溢流阀或恒压变量泵)
随着负载增加而减小
3、调速阀 、 图12 图13
调速阀的工作原理、功能与结构 调速阀由定差减压阀与节流阀串联而成，定差减压
实现某种动作的阀。常见的压力控制阀按功用分为溢 流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。 共同特点：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。
1、溢流阀
溢流阀的结构及工作原理
直动式溢流阀 先导式溢流阀
调压回路
（P型低压）直动式溢流阀
依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡，以控制 阀芯的启闭动作
液压控制元件
方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀
概述
图1-2 机床工作台液压传动系统
液压阀的分类
1、按照用途分类 2、按操纵方式分类 3、按连接方式分类
控制阀的基本性能指标
1、流量指标 2、压力指标 3、压力损失特性 4、流量损失
第4章 控制元件
一、方向控制阀: 作用：控制液压系统中油液流动的方向或液流的通与断 分类：单向阀、换向阀
作背压阀用 作卸荷阀用
2、减压阀
减压阀：使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压
力）的一种压力控制阀
工作原理：利用进口压力油流经缝隙时产生压力损失的原理使
出口油液的压力低于进口压力，并能自动调节缝隙大小，从而保 持出口压力恒定
作用：
用来减低液压系统中某一回路的油液压力，从而用一个油源就能 同时提供两个或几个不同压力的输出； 也有用在回路中串接一减压阀来保证回路压力稳定
而直接推动阀芯来控制液流方向
电磁换向阀
几种常见的换向阀
液动换向阀:
利用控制油路的压力油 来改变阀芯位置 图7
几种常见的换向阀
电液换向阀:由电磁滑阀和液动滑阀组合而成
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
阀能自动保持节流阀两端压差不变，从而使通过节流阀 的流量不受负载变化的影响；执行元件的运动速度则由 节流阀开口大小来调定
用调速阀的节流调速回路
调速阀的工作原理
v F
wk.baidu.com
a
p1
p3
b
p3
f
节流阀
p2
e
c
定差减压阀 （b）详细图形符号
x d
p1
p1
p3
（c ）简化图形符号
（a）结构原理图
定差减压阀能根图据8负.8 调载速变阀化工自作动原调理节和液符阻号，使节流阀前后压差保持不变， 从而保持流量的稳定
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。
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。
先导式减压阀
J型减压阀
出口压力等于调定压力 可通过调压弹簧2进行调节 遥控口可远程调压 最大调整压力：6.3MPa
减压回路
J型减压阀与Y型溢流阀的差别
在原始状态时，溢流阀的进、出油口完全不通， 而减压阀进、出油口是畅通的；
两者进、出油口的位置恰好相反； 溢流阀利用进口压力来控制阀芯移动，保持进口
1、单向阀 图1
普通单向阀: 仅允许油液按一个方向流动而反方向截止，故
又称止回阀
开启压力:0.035~0.05MPa 背压阀: 0.2~0.6MPa
单向阀
液控单向阀
控制油口K处的压力不应低于主油路压力的30%~50%
单向阀
双向液压锁
锁紧回路
单向阀
2、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
阻尼孔a的作用:
减小油压的脉动，提高阀工作的平稳性
弹簧的压紧力可通过调整螺帽1调整 溢流阀进口处的压力基本保持为定值 用于低压小流量：
额定压力2.5Mpa 调压范围：0.3~2.5Mpa
（Y型）先导式溢流阀 图9
Pilot-operated Pressure Relief Valve
由先导阀和主阀两部分组成. 主阀：控制主油路溢流的开口 先导阀：控制主阀的开启压力
弹簧和密封圈组成。根据用途
不同分为方向阀组件、压力阀
组件和流量阀组件。同一通径
的三种组件安装尺寸相同，但
阀芯的结构形式和阀套座直径
不同。三种组件均有两个主油
口A 和B、一个控制口x 。
插装阀
图17、图18、图19、图20、图21
插装阀组成压力控制阀如图所示。在图 (a)中，若B 接油箱，则插装阀用作溢流阀，其原理与先导式溢 流阀相同。若B接负载时，插装阀起顺序阀作用。
4、压力继电器的结构与工作原 理
压力继电器是一种将油液的压力 信号转换成电信号的电液控制元件 改变弹簧3的压缩量即可以调节压 力继电器的动作压力
压力继电器控制的顺序动作回路
压力控制阀
三、 流量阀
调速原理与方式 节流阀 调速阀
1、调速原理与方式
对液压缸 v=q/A 对液压马达 n=q/vm
流量控制阀
伺服阀
图16
控制元件连接方式
法兰连接
螺纹连接
叠加阀
插装阀
插装阀的流量可达到
1000L/min,通径可达200～
250mm。阀芯结构简单，动
作灵敏，密封性好。它的功能
比较单一，主要实现液路的通
或断，与普通液压控制阀组合
使用时，才能实现对系统油液
方向、压力和流量的控制。
插装阀组件由阀芯、阀套、
图 (b)所示为电磁溢流阀，当二位二通电磁阀通电 时,起卸荷作用。
二通插装节流阀的结构及图形符号如图所示。在插装 阀的控制盖板上有阀芯限位器，用来调节阀芯开度， 从而起到流量控制阀的作用。若在二通插装阀前串联 一个定差减压阀，则可组成二通插装调速阀。
电液比例阀
电液比例方向阀
制压力油控制阀芯的启闭
直动式：用于低压系统[0.2~2.5Mpa] 先导式：用于中高压系统[0.3~6.3Mpa]
直动式顺序阀
先导式顺序阀
液控顺序阀
阀口的开启与闭合与阀的主油路进油口压力无关，而只决 定于控制口C引入的控制压力
顺序阀的应用
顺序动作 背压阀用 单向顺序阀可作平衡阀用
液控顺序阀可作卸荷阀用 保证油路的最低压力
压力恒定，而减压阀则是利用出口压力来控制阀 芯移动，保持出口压力恒定； 溢流阀调压弹簧腔的油液经阀的内部孔通到出油 口，而减压阀需单独接油箱
3、顺序阀
顺序阀是用来控制液压系统中各执行元 件动作的先后顺序
依控制压力的不同，顺序阀可分为：
内控式：用阀的进口压力控制阀芯的启闭 外控式（液控顺序阀）：用外来的控
控制执行元件的运动速度
节流阀的节流特性 节流口的主要形式 节流阀的结构与常见故障
节流阀的节流特性
q kAT Pm
式中 AT:节流口通流截面积； ΔP:节流口前后的压差； K:由节流口的形式、尺寸和流体性质决定的系数；
薄壁小孔
细k 长 c孔d k2=d2/32μl
m:由节流口的长径比决定的指数. 薄壁孔m=0.5，细长孔m=1
Cd:流量系数，一般取0.62~0.63
影响流量q变化因素：
负载变化的影响 温度变化的影响 节流口形状的影响
结论： 薄壁小孔好
最小稳定流量:0.05L/min
节流口的主要形式
节流阀的结构与常见故障
1
2
3
4
进油口
b 出油口
（b）图形符号
（a）结构图
1-调节手把 2-推杆 3-阀芯 4-弹簧
适用于负载和图温8.2 度普通节变流阀化不大，或速度稳定性要求较低 的液压系统
换向阀的工作原理 图2
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。
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。
调节螺母1可调节调压弹簧2的压 紧力，从而调定了液压系统的压力
远程遥控口C： 接远程调压阀：远程调压 接油箱：卸荷
额定压力6.3Mpa
调压范围：0.5~6.3Mpa
溢流阀的应用
定压溢流作用：定量泵节流调速回路。溢流阀常开，保持
泵出口压力恒定，并将多余油液溢回油箱
限压安全作用（安全阀）：变量泵。用溢流阀限制系
三位换向阀的中位机能
中位机能： 三位阀常态位(即中位)各油口的连通方式。
不同的中位机能是通过改变阀芯的形式和尺寸得到的
系统保压 系统卸荷 图8 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
三位换向阀的非中位机能：
OP型
MP型
换向阀
二、压力控制阀
压力控制阀：控制油液压力高低或利用压力变化
节流阀和调速阀的流量与进出口压差的关系
节流阀的流量随压差变化较大
调速阀则在其两端压差大于一定数值（Δpmin）后，其流量就不 随压差的变化而变化。
要使调速阀正常工作，
q
必须有一最小压力差，
中低压调速阀压差值：0.5MPa，
节流阀
高压调速阀： 1MPa
n
调速阀
m
0
p
Pmin
图8.9调速阀和节流阀的流量特性
换向阀 = 操纵方式 + 位和通路
换向阀的位和通路符号 图3
换向阀操纵方式符号
几种常见的换向阀
手动换向阀:利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向 图4
几种常见的换向阀
机动换向阀(行程阀) 图5
常开 常闭
行程阀控制的速度切换回路
几种常见的换向阀
电磁换向阀(电磁阀):利用电磁铁的通电吸合与断电释放
调速方法: 节流调速回路:用定量泵供油，采用流量控制阀调节进入执行元件的流量实现调速 容积调速回路:改变变量泵的排量或改变变量马达的排量实现调速 容积节流调速回路:用自动改变排量的变量泵与流量控制阀联合调速
2、节流阀 图11
流量控制阀:控制流体流量的阀 (节流阀与调速阀) 工作原理:利用改变阀口通流截面积的方法来控制流体流量，从而
根据减压阀所控制的压力不同，它可分为 定压减压阀、定差减压阀和定比减压阀
减压阀也分为直动式和先导式
直动式减压阀
主要由阀芯、阀壳、弹簧、 调压手轮组成。进口压力 称为一次压力p1，出口压 力称为二次压力p2。p1进 入阀体，流经节流口X节流 降压后，从二次油路p2输 出，这是主油路。输出的 油，从出油口分支进入阀 芯底部，流经阀芯中心的 阻尼孔进入弹簧腔溢流回 油箱。
防止节流阀故障的措施 压差P=0.2~0.3Mpa
节流调速的原理
节流元件用来调节流量是有条件的:即要求有 一个接受节流元件压力信号的环节(与之并联 的溢流阀或恒压变量泵)
随着负载增加而减小
3、调速阀 、 图12 图13
调速阀的工作原理、功能与结构 调速阀由定差减压阀与节流阀串联而成，定差减压
实现某种动作的阀。常见的压力控制阀按功用分为溢 流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。 共同特点：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。
1、溢流阀
溢流阀的结构及工作原理
直动式溢流阀 先导式溢流阀
调压回路
（P型低压）直动式溢流阀
依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡，以控制 阀芯的启闭动作
液压控制元件
方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀
概述
图1-2 机床工作台液压传动系统
液压阀的分类
1、按照用途分类 2、按操纵方式分类 3、按连接方式分类
控制阀的基本性能指标
1、流量指标 2、压力指标 3、压力损失特性 4、流量损失
第4章 控制元件
一、方向控制阀: 作用：控制液压系统中油液流动的方向或液流的通与断 分类：单向阀、换向阀