第五章 控制元件(新)
《液压与气压传动》(课程代码：03631)课程考试大纲汇总
广东省高等教育自学考试《液压与气压传动》（课程代码：03631）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标绪论第一节液压与气压传动的工作原理第二节液压与气压传动系统的组成和表示方法第三节液压与气压传动的优缺点第四节液压与气压传动的应用第五节液压与气动技术的进展第一章液体力学基础第一节工作介质第二节流体静力学第三节流体运动学和流体动力学第四节气体状态方程第五节充、放气参数的计算第六节管道流动第七节孔口流动第八节缝隙流动第九节瞬变流动第十节穿透多孔物质的液流第二章能源装置及辅件第一节概述第二节液压泵第三节油箱第四节液压辅件第五节气源装置第六节气动辅件第七节管件第三章执行元件第一节直线往复运动执行元件第二节旋转运动执行元件第三节设计计算第四章控制元件第一节概述第二节阀芯的结构和性能第三节常用液压控制阀第四节常用气动控制阀第五节液压叠加阀、插装阀和多路阀第六节电液伺服控制阀第七节电液比例控制阀第八节电液数字控制阀第九节气动比例/伺服、数字控制阀第十节气动逻辑控制元件第十一节集成式多功能元件第五章密封件第一节密封的作用与分类第二节密封件的材料第三节常用密封件第四节新型密封件第五节组合式密封件第六节防尘圈第七节旋转密封件第八节胶密封与带密封第六章基本回路第一节液压基本回路第二节气动基本回路第七章系统应用与分析第一节液压系统应用与分析第二节气动系统应用与分析第八章系统设计与计算第一节概述第二节液压系统设计与计算第三节液压系统设计计算举例第四节气动程序控制系统设计三、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《液压与气压传动》课程是高等教育自学考试机械设计制造及其自动化专业的主干课程。
液压、气压传动是与机械传动、电气传动等相并列的传动形式，是机械设备设计、使用和维护所必须掌握的技术和知识，具有实践性较强，与生产实际联系紧密的特点。
本课程主要讲授流体力学基础，各种液压、气动元件的工作原理、特点、应用和选用方法，各类液压和气动基本回路的功用、组成和应用场合，典型的液压、气动传动系统。
第五章 控制阀
Y
A 、 B 两个油口与 T 口相通， P 口封闭，执
行元件处于浮动状态，系统不能卸荷。
四个油口互相连通，执行元件处于浮动状 态，系统卸荷。
H
工程机械液压与液力传动
工程机械液压与液力传动
1．系统卸荷。 当阀处于中间位置时，P口能够通畅地与T口连通，使系统处 于卸荷状态，既节约能量，又防止油液发热，如M和H型； 2．执行机构浮动。 当阀处于中间位置时，如果A、B两油口互通，执行机构处于浮 动状态，可通过其他机构移动调整其位置，如Y和H型； 3．执行机构在任意位置停止。 当阀处于中间位置时，如果A、B两油口封闭，则可使执行机构 在任意位置停止，如O和M型； 4．系统保压。 当P口被封闭时，系统保压，液压泵能够用于多缸系统，如O和 Y型； 5．制动和锁紧要求。 执行元件采用了液压锁、制动器等时，要求中位时两腔与油 箱相通，保证锁紧和制动的可靠性，如O和M型。
换向阀
两位四通 换向阀 控制执 行元件 不能使执行元件在 任意位置停止运动 执行元件 正反向运
三位四通
换向阀
换向
能使执行元件在任
意位置停止运动
动时回油
方表示一个工作位置（若由虚线构成的方框则表示过 渡位置），有几个方框表示几位。 •一个方框中的箭头↑↓↗↙或堵塞符号⊥和┬与方框上边和下边 的交点数为油口通路数，有几个交点表示几通。箭头表示两油口连 通，但不表示流动方向，┬表示该油口堵死。 •将阀与系统供油路连通的油口用字母P表示，将阀与系统回油路连 通的油口用字母O或T表示，将阀与执行元件连通的油口用字母A和B 表示。 •换向阀都有两个以上的工作位置，其中一个是常位（即在不对换 向阀施加外力的情况下阀芯所处的位置），绘制液压系统图时，油 路一般应该连接在常位上。
第5章 液压控制元件(1)PPT课件
（1）用单向阀
将系统和泵隔断
3
用单向阀5将系统和泵
隔断。
4
泵开机时泵排出的油 可经单向阀5进入系统;
泵停机时，单向阀5可 阻止系统中的油倒流。
1
2 5
8
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液压与气压传动---第5章 液压控制元件 6/17
普通单向阀的应用 3
4
(2) 用单向阀 将两个泵隔断
1
2
双泵供油的快速回路.swf
液流按②方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小， 所以液流经过单向阀流出阀体。
②
①
1
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液压与气压传动---第5章 液压控制元件 6/175.2.1 单向阀2. Nhomakorabea控单向阀
组成：普通单向阀+小活塞缸
特点：a. 无控制油时（Pk=0），与普通单向阀一样。 b. 通控制油时（Pk≥Ks*△x/A），可双向通流。
下图表示阀芯处于中位时的情况, 此时从P 口进来的压力
油没有通路。 A 、B 两个油口也不和T口相通。
AB
PT
A
B
AB PT
T
P
1
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液压与气压传动---第5章 液压控制元件 6/17
下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯
处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它 元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T 回油箱。
A、B—工作油口，接执行元件； T或O—回油口，接油箱。
A
B
AB PT
1
T /O P
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液压与气压传动---第5章 液压控制元件 6/17
第五章 气动控制元件
滚珠
2 流量控制阀
单向节流阀的应用
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2 流量控制阀
单向节流阀：利用单向节流阀控制气缸的速度方式有进气节流 （meter-in）和排气节流（meter-out）两种方式。 图（a）为进气节流控制，它是控制进入气缸的流量以调节活塞 的运动速度。仅用于单作用气缸、小型气缸或短行程气缸的 速度控制。 图（b）为排气节流控制，它是控制气缸排气量的大小，而进气 是满流的。 单向节流阀用于气动执行元件的速度调节时应尽可能直接 安装在气缸上。
气液动技术
第五章 气动控制元件
1
第五章 气动控制元件
内容： 方向控制阀的分类 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 重点：方向控制阀的结构特点及工作原理 难点：流量控制阀
3
绪论
气动控制元件：控制和调节压缩空气的压力、流量、流 动方向和发送信号的重要元件。 按控制元件功能和用途分为： 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 此外，还有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能 的气动逻辑元件。 阀门的基本功能是，为达到检测、信号处理和控制的目 的而改变、产生和消除信号。另外，阀门也可作为驱 动阀，供给执行机构所需的压缩空气。
“几位几通”的概念
对于换向阀来说，所谓的“位”指的是为了改变流体方向， 阀芯对于阀体所具有的不同工作位置，表现在图形符号中，即图 形中有几个方格就有几位； 所谓的“通”指的是换向阀与系统相连的接口（包括输入口、 输出口和排气口），有几个接口即为几通。 ★ 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）
32
1 方向控制阀－气压控制
用气压力来获得轴向力使阀心迅速移动 换向的操作方式叫做气压控制。 气压控制又可分为单气控和双气控。
34
第五章 液压控制元件
单向阀结构
单向阀都采用图示的座阀式结构, 这有利于保 证良好的反向密封性能。
符号
单向阀外形
单向阀的工作原理
(a) 钢球式直通单向阀
(b) 锥阀式直通单向阀
点我
(c)
详细符号
(d) 简化符号
直动式单向阀
动画演示
2、液控单向阀
如图6-2所示液控单向阀的结构，当控制口K不通压力油时， 此阀的作用与单向阀相同；但当控制口通以压力油时，阀就保持开 启状态，液流双向都能自由通过。图上半部与一般单向阀相同，下 半部有一控制活塞1，控制油口K通以一定压力的压力油时，推动活 塞1并通过推杆2使锥阀芯3抬起，阀就保持开启状态。
当进口压力不高时：液压力不能克服先导阀的弹簧阻力，先导阀口关 闭，阀内无油液流动。主阀心因前后腔油压相同，故被主阀弹簧压在阀座 上，主阀口亦关闭。 系统油压升高到先导阀弹簧的预调压力时：先导阀口打开，主阀弹簧 腔的油液流过先导阀口并经阀体上的通道和回油口T流回油箱。这时，油液 流过阻尼小孔，产生压力损失，使主阀心两端形成了压力差。主阀心在此 压差作用下克服弹簧阻力向上移动，使进、回油口连通，达到溢流稳压的 目的。
◆ （2） 先导式溢流阀
3、溢流阀的应用 ◆ 溢流阀应用
三、减压阀
减压阀是用来减压、稳压，将较高的进口油压降 为较低的出口油压 。
1、减压阀的工作原理
◆ 工作原理
2、减压阀应用 ◆ 减压阀应用 3、减压阀与溢流阀的区别 ◆ 区别
四、顺序阀
利用液压系统压力变化来控制油路的通断，从而 实现某些液压元件按一定顺序动作。
先 导 式 溢
调压螺钉
外形图
符号
安装孔
流
溢流出口 压力油入口
阀
《控制工程基础》课件-第五章
件：伺服电动机、液压/气动伺服马达等；
测量元件依赖于被控制量的形式，常见测量元
件：电位器、热电偶、测速发电机以及各类传
感器等；
给定元件及比较元件取决于输入信号和反馈信
号的形式，可采用电位计、旋转变压器、机械
式差动装置等等；
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3
第五章 控制系统的设计和校正
放大元件由所要求的控制精度和驱动执行元件 的要求进行配置，有些情形下甚至需要几个放 大器，如电压放大器（或电流放大器）、功率 放大器等等，放大元件的增益通常要求可调。
显然，由于 c arctgTi 90 0 ，导致引
入PI控制器后，系统的相位滞后增加，因此，
若要通过PI控制器改善系统的稳定性，必须有
Kp< 1，以降低系统的幅值穿越频率。
综上所述：PI控制器通过引入积分控制作用以
改善系统的稳态性能，而通过比例控制作用来
调节积分作用所导致相角滞后对系统的稳定性
-20 已校正
-20
-40
'c c -40
()
-90° -180°
(c) ('c)
(rad/s)
若原系统频率特性为L0()、0()，则加入P控
制串联校正后：
L L0 () Lc L0 () 20 lg K p
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0 c 0
19
第五章 控制系统的设计和校正
H(s)
27
第五章 控制系统的设计和校正
()
L()/dB
0
90° 0° -90° -180° -270°
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PD校正装置
-20 0
1/Td c
+20
'c
液压与气动控制技术(辛连学)5液压控制元件-压力.答案
第一节 压力控制阀 第二节 压力控制回路 实训项目
本章小结 思考题与习题
第五章 液压压力控制阀和压力控制回路
压力控制阀是控制液压系统压力或利用压力的变化来实现某种动作的阀,简称压力阀。 这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。按 用途不同，可分溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 压力控制回路是对系统或系统某一部分的压力进行控制的回路。这种回路包括调压、 卸荷、保压、减压、增压、平衡等多种回路。
第五章 液压压力控制阀和压力制回路
第二节 压力控制回路
一、调压回路 3.多级调压回路 二级调压回路 阀2的调定压力必须 小于阀1的调定压力， 否则不能实现二级调 压。 三级调压回路 在这种调压回路中， 阀2和阀3的调定压力 要低于主溢流阀1的 调定压力。
第五章 液压压力控制阀和压力控制回路
二、
第五章 液压压力控制阀和压力控制回路
三、保压回路 在液压系统中，液压缸在工作循环的某一阶段，若需要保持一定的工作压力，就应采用 保压回路。在保压阶段，液压缸没有运动，最简单的办法是用一个密封性能好的单向阀 来保压。但是，阀类元件处的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。 1.利用液压泵的保压回路 如图5-15所示的回路，系统压力较低，低压大流量泵供油，系统压力升高到卸荷阀的调 定压力时，低压大流量泵卸荷，高压小流量泵供油保压，溢流阀调节压力。
荷。那么在液压传动系统中是依靠什么元件来实现这一目的?这
些元件又是如何工作的呢?
二、任务分析
稳定的工作压力是保证系统工作平稳的先决条件，如果液压传动
系统一旦过载，如无有效的卸荷措施的话，将会使液压传动系统
中的液压泵处于过载状态，很容易发生损坏。液压传动系统必须
电子教案与课件液压与气压传动化工第三版第5章液压控制元件
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机械工程学院
第五章 液压控制元件
➢ 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。
图5.2 液控单向阀
a)简式 b)复式 1-控制活塞；2-单向阀阀芯；卸载阀小阀芯
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机械工程学院
第五章 液压控制元件
一、溢流阀
➢ 溢流阀类型
• 按结构形式分 直动型溢流阀和先导型溢流阀
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机械工程学院
第五章
（1）直动型溢流阀
• 结构原理 直动型溢流阀由阀芯、
阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺 母等零件组成。阀体上进油口旁接在 泵的出口，出口接油箱。原始状态， 阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位 置，进出油口隔断。进口油液经阀芯 径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面， 当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯 上移，阀口开启，进口压力油经阀口 溢回油箱。此时阀芯受力平衡，阀口 溢流满足压力流量方程。
用外控时，独立油源的流量不得小
于主阀最大通流量的15 ％，以保证
换向时间要求。
▪ 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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机械工程学院
第五章 液压控制元件
滑阀的中位机能
• 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。
能要好，压力阀阀芯工作的稳定性要好。 • 所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化
(完整版)第五章 电气控制的逻辑设计
第五章 电气控制的逻辑设计逻辑设计是近年发展起来的一种新兴设计方法，它的主要优点就在于能充分应用数学 工具和表格，全面考虑控制电路的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控 制电路。
用逻辑设计法设计出的控制电路，精炼、可靠。
第一节 电气线路的逻辑表示一、电器元件的逻辑表示为便于用逻辑代数描述电路，对电器元件状态的逻辑表示作如下规定：(1)用K 、KM 、ST 、SB 分别表示继电器、接触器、行程开关、按钮的常开(动合)触头；用 表示其相应的常闭(动断)触头。
(2)电路中开关元件的受激状态(如继电器线圈得电，行程开关受压)为“1”状态；开关元件的原始状态(如继电器线圈失电，行程开关未受压)为“o ”状态，触头的闭合状态为“1”状态，触头的断开状态为“0”状态。
K ＝1，继电器线圈处于得电状态；K ＝o ，继电器线圈处于失电状态；K ＝1，继电器常开触头闭合；K ＝o ，继电器常开触头断开；K ＝1，继电器常闭触头闭合；K ＝o ，继电器常闭触头断开。
从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”(线圈得电)、“o ”取值和它的常开触头的‘1”、“o ”取值一致，而和其常闭触头的取值相反。
B S T S MK K 、、、二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示在逻辑代数中，常用大写字母A、B、C、…表示逻辑变量。
三、电气线路的逻辑表示有了上述规定和基本逻辑关系，就可以应用逻辑代数这一工具对电路进行描述和分析。
具体步骤是：以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互联接关系的逻辑函数表达式(均以未受激时的状态来表示)。
有了各个电气元件(以线圈为对象)的逻辑表达式后，当发出主令控制信号时(如按一下按钮或某开关动作)，可分析判断哪些逻辑表达式输出为“1”(表示那个电器线圈得电)，哪些表达式由“1’’变为“o”。
从而可进一步分析哪些电动机或电磁阀等运行状态改变，使机床各运动部件的运行发生何种变化等。
第5章液压控制元件PPT课件
滑阀式换向阀
滑阀式换向阀的工作原理：
所示为滑阀式电磁换向阀的 换向原理及相应的图形符号 图。它变换油液的流动方向 是利用阀芯相对阀体的轴向 位移来实现的。换向阀变换 左、右位置，即使得执行元 件变换了运动方向。此阀因 有两个工作位置，四个通 口，阀芯靠电磁铁推力实现 移动，所以称作二位四通滑 阀式电磁换向阀。
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安徽工业经济学院
5.2.1 单向阀
• 3. 应用：
• （1） 单向阀
• ①普通单向阀装在液压泵的出口处，可以防止油液 倒流而损坏液压泵5。
• ②普通单向阀装在回油管路上作背压阀（较大刚度 的弹簧），使其产生一定的回油阻力，以满足控制 油路使用要求或改善执行元件的工作性能。
• ③隔开油路之间不必要的联系，防止油路相互干扰， 如图5-3中的阀1和阀2。
• 结构：阀体、阀芯 （钢球式、锥型）、弹簧等
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安徽工业经济学院
5.2.1 单向阀
工作原理：（单向导通，反向截止）
液流从进油口流入时：
p1
p2
液流从出油口流入时：
p1
p2
图形符号：
p2
p1
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安徽工业经济学院
5.2.1 单向阀
• 2. 液控单向阀
• 功用：正向流通，反向受控流通；
• (3)通时压力损失小。液控单向阀在反向流通时压力损失也要小。
• 分类：
• 单向阀和换向阀
07.11.2020
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安徽工业经济学院
5.2.1 单向阀
• 1. 普通单向阀
• 功用：允许油液按一个方向流动而反方向截止，故又称止回阀 ；
• 分类：钢球式直通单向阀（图a）、锥式直通单向阀（图b）、锥式直
液压传动-课后习题及解答
第一章绪论一、填空题1 、一部完整的机器一般主要由三部分组成，即 、 、2 、液体传动是主要利用 能的液体传动。
3 、液压传动由四部分组成即 、 、 、 。
4 、液压传动主要利用 的液体传动。
5 、液体传动是以液体为工作介质的流体传动。
包括 和 。
二、计算题：1:如图 1 所示的液压千斤顶，已知活塞 1 、 2 的直径分别为 d= 10mm ， D= 35mm ，杠杆比 AB/AC=1/5 ，作用在活塞 2 上的重物 G=19.6kN ，要求重物提升高度 h= 0.2m ，活塞 1 的移动速度 v 1 = 0.5m /s 。
不计管路的压力损失、活塞与缸体之间的摩擦阻力和泄漏。
试求：1 ）在杠杆作用 G 需施加的力 F ；2 ）力 F 需要作用的时间；3 ）活塞 2 的输出功率。
二、课后思考题：1 、液压传动的概念。
2 、液压传动的特征。
3 、液压传动的流体静力学理论基础是什么？4 、帕斯卡原理的内容是什么？5 、液压传动系统的组成。
6 、液压系统的压力取决于什么？第一章绪论答案一、填空题第1空：原动机；第2空：传动机；第3空：工作机；第4空：液体动能; 第5空 ：液压泵； 6 ：执行元件； 7 ：控制元件； 8 ：辅助元件； 9 ：液体压力能； 10 ：液力传动； 11 ：液压传动二、计算题：答案：1 ）由活塞2 上的重物 G 所产生的液体压力=20×10 6 Pa根据帕斯卡原理，求得在 B 点需施加的力由于 AB/AC=1/5 ，所以在杠杆 C 点需施加的力2 ）根据容积变化相等的原则求得力 F 需施加的时间3 ）活塞 2 的输出功率第二章液压流体力学基础一、填空题1、油液在外力作用下，液层间作相对运动进的产生内摩擦力的性质，叫做 。
2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为 。
3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为 。
4、 液体体积随压力变化而改变。
自动控制原理各章知识精选全文完整版
(s), (t) E(s), e(t) cdesired (t) c(t)
E(s) 1 (s)
H
G (s)
1
H
H
⑵ e(t) ets (t) ess (t)
暂态 稳态
单位负反馈系统开环传函
r(t)
1 2
t2
时稳态误差
Ts 1 E(s) Ts 1 s3
e(t)
T
2. 运动方程式
确定输入量、输出量 列写各元件运动方程 消除中间变量 化为标准形式
RL
u1
C u2
Fi
K
m
f
y
L
C
u1
u2
R
R1
u1
C
R2 u2
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
u1
m
d2y dt 2
f
dy dt
Ky
Fi
LC
d 2u2 dt 2
RC
du2 dt
u2
RC
du1 dt
tg1 1 2 cos1
p e 1 2 100 %
d. c(t) c() c() t ts
2%或5%
4 ts n
2%
3 ts n
5%
d. N : 振荡次数
N ts Td
Td
2 d
d n 1 2
tr , t p 评价响应速度
p , N 评价阻尼程度
ts
以分析，并将分析结果应用于工程系统的综合和自然界 系统的改善。 自动控制
毋需人直接参与，而是被控制量自动的按预定规律变 化的控制过程。
4. 开环控制、闭环控制、反馈控制原理
控制元件课程设计
控制元件课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握控制元件的基本原理、结构和应用，培养学生具备分析和解决控制元件相关问题的能力。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：学生能够掌握控制元件的基本概念、类型、工作原理和性能参数。
2.技能目标：学生能够运用控制元件的知识，分析和解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：学生培养对控制元件领域的兴趣，树立创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.控制元件的基本概念和分类：控制器、执行器、传感器等。
2.控制元件的工作原理：电磁原理、气动原理、液压原理等。
3.控制元件的性能参数：动态特性、静态特性、可靠性等。
4.控制元件的应用案例：控制系统中的应用、工业自动化中的应用等。
5.控制元件的发展趋势：新技术、新工艺、新应用等。
三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解控制元件的基本概念、工作原理和应用案例，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生分组讨论，提高学生对控制元件问题的分析和解决能力。
3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解控制元件在工程中的应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，加深对控制元件的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的知识体系。
2.参考书：推荐相关参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
4.实验设备：配置完善的实验室设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，旨在全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：考察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%。
2.作业：布置适量作业，检查学生对知识点的理解和应用能力，占总评的30%。
5第五章 控制元件(2-1)
∴上升到位后，不因自重下
落且下降时不会产生冲击。
控制元件
压力控制阀
顺序阀
作背压阀用：
将内控顺序阀接在液压缸的回油路上，产生背压，可作背压
阀用。（与溢流阀做背压阀情况相似。）
控制元件
压力控制阀
顺序阀
四、压力继电器
压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。
1. 分
类
压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结
减压阀阀芯受力的平衡方程为：
p2 ( Ad Ac ) p3 Ab Fs
控制元件 流量控制阀 调速阀
Fs p2 p3 A
根据节流阀小孔流量方程q=C A △p φ，可以看出，当C、A不变时， 要使q不变，必须保持△p φ为一常数。 在调速阀中， △p =p2 – p3 ；只需保持（p2-p3）=常数，通过阀 的流量就可保持稳定。 而p2 – p3＝Fｓ／A , 平衡减压阀阀芯的弹簧是一个软弹簧，其k值较 小，同时，减压口的开度x的变化量也很小，因此，弹簧力Fs可近似看
对于薄 壁 孔： q min=10~15㎝3 /min ； 三角沟式： q min=30~50㎝3 /min
控制元件
流量控制阀
③ 从流量特性方程可见，节流阀的q稳定与否与压差、 油温及节流口的形状等因素有关。
压力：∵φ越大，Δp对q的稳定性的影响越大。 ∴ 阀口易制成薄壁孔。 温度：∵ T的改变将引起μ的变化。当节流孔为细长孔 时，十分明显。
2）当泵压力由于工作缸快进，压力降到p B=1.5MPa（工件原先处于夹
紧状态） ，A、C点的压力为多少？
p A=p B=1.5MPa ; p C=2.5MPa
3）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，A、B、C三点的压力各为多
第五章 控制元件
第五章控制元件目的与要求：本章是全书的重点和难点，要求了解常用方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀的基本结构，理解其工作原理，掌握其工作特性，能对常用阀的合理选择，正确使用，正确对系统中有关控制参数进行计算。
对插装阀、叠加阀、比例阀和伺服阀只要求作简单的了解。
为以后油路的分析打好基础。
本章要求做溢流阀性能实验，以加深学生对阀的认识。
重点与难点1.重点：液控单向阀、常用换向阀(手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式)、压力阀(溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器)、流量阀(节流阀、调速阀)的作用、工作原理、职能符号及阀的应用是本章重点。
2.难点：溢流阀、减压阀、顺序阀的区别与各自的应用，液压回路的压力计算。
时间分配：10学时第一节概述1.阀的作用阀是用来控制系统中流液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。
一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。
压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着流液的流动方向。
这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。
例如：（1）在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成。
（2）在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。
2．液压阀的分类液压阀可按不同的特征进行分类，如表5—1所示。
（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。
（2）油液流过的压力损失小。
（3）密封性能好。
（4）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。
第二节 常用液压控制阀一、方向控制阀方向控制阀是用以控制和改变液压系统中各油路之间液流方向的阀，可分为单向阀和换向阀两大类。
一）单向阀液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。
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较小的电磁铁吸力被放大为较大的液压推力。
主要用在额定流量超过电磁换向阀的q额的系统中。
控制元件
方向控制阀
换向阀
分 类 根据流量是否可调 根据主阀芯对中形式 根据控制油路的 进、回油方式
可调式和不可调式；
弹簧对中型和液压对中型； 外控外回式、外控内回式、 内控外回式、内控内回式；
控制元件
方向控制阀
箭头方向不一定表示油液的实际流动方向！
控制元件 方向控制阀 换向阀
A P
控制元件
方向控制阀
换向阀
A B
P T
控制元件
方向控制阀
换向阀
复习：
1. 控制阀的分类、组成和工作原理；
2. 方向控制阀的分类和工作原理；
3. 液控单向阀的工作原理；
4. 单向阀和液控单向阀的应用； 5. 换向阀的位和通；
控制元件
③ 一般而言，弹簧的开启压力为：0.035~0.05MPa ；
若将软弹簧更换成合适的硬弹簧，安装在液压系统的回油路上，
可做背压阀使用，其压力通常为：0.3~0.5MPa
控制元件
方向控制阀
单向阀
2. 液控单向阀（液压锁）
正向流通，反向受控流通，即可实现流体的逆向流动。 根据是否带卸荷阀芯 → 简式~（NO）和卸载式~（YES）
控制元件
概述
分类
按控制方式分：
电液比例阀
伺 服 阀
电液比例压力/流量/换向阀、~复合阀 ·· ·
电液压力伺服阀、气液伺服阀 ·· · 数字控制压力/流量/换向阀·· ·
数字控制阀
按结构形式分：
滑阀（或转阀）、锥阀、球阀、喷嘴挡板阀、射流管阀。
控制元件
概述
分类
二、控制阀的基本结构和原理
基本结构
内泄漏：从高压腔到低压腔的泄漏量。
换向和复位的性能：换向时间是指收到信号到阀心换向中止
H 型
（1）中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态， 其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统）； （2）执行元件停止位置精度低，如活塞两端有效承压面积不 等的单杆活塞缸在中位时可能出现油缸自动漂移一方的现象； （3）由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。
控制元件 方向控制阀 换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
中位机能举例：
O 型
（1）中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油
液被封闭，处于锁紧状态。
（2）中位时，油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳； （3）执行元件可在任意位置停止，且停止位置精度高；
控制元件 方向控制阀 换向阀
Y 型
（1）中位时,A、B、T口连通，P口保持压力，缸两腔连通；
（2）泵不卸荷，可并联其他执行机构； （3）换向性能与H相近。
控制元件
方向控制阀
换向阀
P 型
（1）中位时，P、A、B连通，T口封闭；
（2）可形成差动回路； （3）泵不卸荷，可并联其他执行机构；
（4）缸启动平稳；
（5）换向最平稳，常用。
控制元件
方向控制阀
换向阀
＊液动式
—— 利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。
弹簧对中型
控制元件
方向控制阀
换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
液动换向阀的换向时间分为可调式和不可调式两种。
阻尼调节器
控制元件
方向控制阀
换向阀
＊电液动式
ห้องสมุดไป่ตู้
—— 由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。
液 动 换 向 阀实现实现主油路的换向 电磁换向阀改变液动换向阀控制油路 的方向，推动液动换向阀阀芯的移动 主阀 先导阀
☆结构
滑阀式换向阀由阀的主体部分和控制阀芯运动的操纵定 位机构部分组成。
① 主体部分
阀体：有多级沉割槽的圆柱孔;
＊主体部分结构〈 阀芯：有多段环行槽的圆柱体;
控制元件 方向控制阀 换向阀
＊主体部分的结构形式
控制元件
方向控制阀
换向阀
② 操纵定位装置
按阀心换位控制方式的不同可分为:
手 动
机 动
电磁 气 动
四、对控制阀的基本要求
动作准确，灵敏，可靠，工作平稳，无冲击和振动； 流体流过时，压力损失小； 密封性能好，内泄漏小，无外泄漏； 结构简单、紧凑，制造、安装、调试、维护方便，通用性好；
控制元件
概述
控制阀的基本要求
5.2 方向控制阀
方向控制阀是通过控制液压系统中的阀口的通断或 改变流体的流动方向来控制执行元件的启动或停止，改 变其运动方向的阀类。 主要包括单向阀和换向阀两大类。
控制元件
方向控制阀
换向阀
使用电液动式换向阀的注意事项：
① 当液动换向阀（主阀）为弹簧对中型时，电磁换向阀必须采用Y型 滑阀机能；若为液压对中型，则后者中位机能为P型；
② 电磁换向阀处的控制压力油可以来自主油路进口（内控），也可 另外设独立油源（外控）。采用内控而主油路又需要中位卸荷时， 必须在主阀进口处安装一预控压力阀，如P开=0.4MPa的单向阀（如 图所示），否则，执行元件无法正常工作； ③ 为防止先导阀工作时受回油压力的干扰，一般应将先导阀的回油T 直接引回油箱（外泄）；只有当主阀回油口直接接回油箱，回油背 压近似为0时，才将控制油口经阀内通道引回主阀油口（内泄）。
系或阀口的通道面积，从而
实现对回路的压力、流量和 方向的控制。
控制元件
概述
控制阀的基本结构和原理
三、控制阀的性能参数
公称通径
表示阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。 阀工作时，q实际≤ q额定 （极限情况: q实际≤ 1.1q额定 ）。
！与阀进出口相接的管道通径规格应与阀的通径相一致。
额定压力
换向阀
电液动式换向阀的典型结构
控制元件
方向控制阀
换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
复习：
滑阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
3. 滑阀机能（中位机能）
换向阀中间位置各接口的连通方式称为滑阀机能（或中位 机能）。
各种中位机能如表所示。该表列出了三位阀常用的十字滑
阀机能，因其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相 通，所以只用一个字母来表示中位的形式。
控制元件 方向控制阀 换向阀
电液动、气动
二位二通、二位三通、二位四通、 三位四通、三位五通等
◎ 换向阀的位、通
通 将 常 阀 芯 我 的 们 工 将 作 接 位 口 置 称 称 为 为 “通” “位” 。 ，
控制元件
方向控制阀
换向阀
方框
位；
箭头
、
油路为接通状态；
油路为截止状态； 油路的接口；
P、T A、B
球阀,直通式单向阀（管式连接）
锥阀,直角式单向阀（板式连接） 滑阀,直通式单向阀（管式连接）
控制元件
方向控制阀
单向阀
工作原理
控制元件
方向控制阀
单向阀
对单向阀的主要性能要求
① 动作灵敏，工作时无撞击和噪声。 ② 通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好； 单向阀的弹簧在保证能克服阀芯摩擦力和重力（即惯性力） 而复位的前提下，弹簧刚度应尽可能的小，从而减小其压力 损失。通过额定流量时的压力损失 p损≤0.1~0.3MPa。
控制元件
概述
一、分 类
按工作特性分：
压力控制阀 流量控制阀 方向控制阀 溢流阀、顺序阀、减压阀 ·· · 节流阀、调速阀、分流阀 ·· · 单向阀、换向阀、梭 阀 ·· ·
按阀与管路的连接方式分： 管式连接 板式连接 插装式连接 叠加式连接
控制元件 概述 分类
螺纹连接、法兰连接； 单层/双层连接板式、整体连接板式； 螺纹式插装、法兰式插装； 叠加阀；
控制元件 方向控制阀 单向阀
③ 单向阀的应用
☆ 单独使用
普通单向阀可以装在泵的出口处，防止系统中的流体冲击影响
泵工作，还可以用来分隔通道，防止管路间的相互干扰。 液控单向阀通常用于保压、锁紧和平衡回路，用于对液压缸进 行锁闭、保压，也用于防止立式液压缸停止时的自动下滑。 ☆ 与其他阀并联组成复合阀 如单向顺序阀、单向减压阀、单向节流阀等
液 动
电 液
控制元件 方向控制阀 换向阀
＊手动式
—— 直接用手柄操纵换向阀。
常 用 于 起 重 运 输 、 工 程 机 械 。
控制元件
方向控制阀
换向阀
控制元件
方向控制阀
换向阀
＊机动式 ——也叫行程换向阀，它是用挡铁或凸轮使阀芯移动来控制
液流的方向。
机动换向阀常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。 二通的分常闭和常开两种形式。
根据控制活塞泄油方式 → 内泄式和外泄式
控制元件
方向控制阀
单向阀
① 简式液控单向阀
☆ 结构
活塞 外泄油口a 顶杆 阀芯
控制元件
方向控制阀
单向阀
☆工作原理
控制活塞上的控制压力最小需为主油路压力的30-50% .
控制元件 方向控制阀 单向阀
② 卸载式液控单向阀
一般低压系统采用内泄式，高压系统采用外泄式。
控制元件
方向控制阀
单向阀
二、换向阀
换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各 油路实现接通、切断，或改变液流方向，使执行元件实现启动、停止 或变换运动方向的阀类。
◎ 分 类
分 类 方 法 类 型