第五章 液压控制阀
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液压阀 单向阀
三、液压系统对控制阀的要求 1 动作灵敏，工作平稳可靠，冲击、振动和噪音小。
2 油液流经阀时阻力损失要小（不必要的水力损失）
3 密封性要好，泄漏要少（不必要的泄漏） 4 结构要简单、紧凑，体积小，通用性，寿命长。 5 与管路的连接形式：管式、板式、法兰。
第一节
方向控制阀
◆方向控制阀的学习要求： 1.重点掌握单向阀、液控单向阀的导通原理和滑阀
当需反向流动时，可用液控单向阀 1 结构 通入控制压力油 后即允许流体双向 流动的单向阀；由 单向阀和液控装置 两部分组成。
2 作用原理(动画) 1) K不通油， P1 P2 2）K通油，当 PkAk + P1A1 > P2A2 时，活塞右行，单向 阀推开，P1 P2 3）当P1=0时反向开启压力 Pk =（0.4-0. 5）P2
2）作背压阀（开启压力较大0.2～0.6MPa ），目的使在 执行元件的回油腔建立压力，使其工作平稳，因此，它往往 被装在回油路上。
3）用来分隔油路以防止高低压干扰。 4）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。
（二） 液控单向阀（图)
普通单向阀 单向阀 方向控制阀 换向阀 二通、三通等 二位、三位等 电磁换向阀 液控换向阀 液控单向阀
手动换向阀
机动换向阀
一、单向阀
（一）、普通单向阀
要求：正向通油阻力小，反向密封要好，且动作灵敏。 作用：控制系统中液压油方向，只许正向流动，反向截止。
管式单向阀结构
1、结构
结构形式：直通式，直角式 阀芯：球形 ------适用于流量较小的场合，制造工艺简单。 锥形------制造工艺较复杂。
式换向阀的换向原理
第五章 液压控制阀
简化符号：
三位四通电液换向阀
应用：高压、大流量的场合。 （q≤1200 L/min)
实物
3、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。
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。
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
• 绘方向阀简图。
§5-2 压力控制阀
分类 按用途： 溢流阀 减压阀 顺序阀 压力继电器 按阀芯结构：滑阀 球阀 锥阀 按工作原理：直动式 先导式 工作原理：利用液压力与阀内弹簧力相平衡原 理工作的。
一、 溢流阀
1．溢流阀的功能 功能：利用阀芯上的液压作用力和弹簧力保持平衡， 使阀的进口压力不超过或保持调定值； 保持系统压力恒定，即溢流定压；
q＝ Cdπd x sinα(2Δp/ρ）1/2 • 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
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。
(2) 两位三通
职能符号：
A
P
B
作用：控制液流方向
(3) 两位四通
职能符号：
P — 压力油口 O — 回油口 A、B — 分别接执行元件的两腔 作用：控制执行元件换向
(4) 三位四通 职能符号：
作用：换向、停止。
第五章 液压控制阀(方向阀)
二、液压阀的基本共同点及要求
尽管各类液压控制阀的功能和作用不同，
但结构和原理上均具有以下共同点： 1）在结构上都有阀体、阀芯、和操纵机构 组成； 2）在原理上都是依靠阀的启闭来限制、改 变液体的流动或停止，从而实现对系统的 控制和调节作用； 3）只要液体经过阀孔流动，均会产生压力 降低和温度升高等现象，通过阀孔的流量 与通流截面积及阀孔前后压力差有关，即 符合液体流经小孔的流量公式；
第二节 方向控制阀
方向控制阀用以控制液压系统中油液流动的方向或液流 的通与断，可分为单向阀和换向阀两类。 A B 一、单向阀 单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 单向阀的职能符号 1、普通单向阀 普通单向阀通常简称单向阀，又叫止回阀或逆止阀，只 允许油液正向流动，不允许倒流。
高、中、低压单向阀的工作原理完全一样，
图4-5 双向液压锁结构图 1-弹簧，2-阀芯，3-阀座，4-控制活塞
当压力油从A口流入，对于左侧液控单向阀为正 向流动，同时液压力作用于控制活塞使之向右移 动并推开右侧液控单向阀的阀芯，允许液体反方 向从D口→B口流动；同理，当压力油从B口流入 时，左侧液控单向阀同样允许液体反向流动；当 A口和B口都不通压力油时，相当于两个液压控 单向阀的控制压力同时消失，液控单向阀此时从 功能上等同于普通单向阀，这时无论C口还是D 口的油液存在压力而试图反方向流动都是不允许 的，且阀口的锥形面密封良好，这样与C口和D 口相连接的执行元件的两个容腔被封闭，由于液 体不可压缩，执行元件在正常情况（无泄漏）下 即使受外负载力的作用也可停留在规定的位置上。
2、用箭头符号“↑”表示指向的两油口相
通，但不一定表示液流的实际方向；用截 止符号“⊥”表示相应油口在阀内被封闭。
第五章 控制阀
处于差动状态，系统不能卸荷。
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。
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。
第五章 液压控制阀.
2 偏心槽式节流口
3
轴向三角槽式节流 口
4 周向缝隙式节流口
5 轴向缝隙式节流口
特点
结构简单，针阀作轴向移动，但水力半径小，易 堵塞，受油温影响较大，流量稳定性差，适用于 对节流性能要求不高的系统
在阀芯上开有截面为三角槽的周向偏心槽，通过 转动阀芯改变通流面积。流量稳定性较好，但在 阀芯上有径向不平衡力，使阀芯转动费力，易堵 塞。一般用于低压、大流量和对流量稳定性要求 不高的系统中
四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的 并联工作。液压缸充满油，从静止到启动平稳；制动时运动惯性 引起液压冲击较大；换向位置精度高
四口全接通，泵卸荷，液压缸处于浮动状态，在外力作用下可移 动。液压缸从静止到启动有冲击；制动比O型平稳；换向位置变动 大
P口封闭，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液压缸浮动，在外力作 用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动性能介于O型和H 型之间
第五章 液压控制阀
第一节 方向控制阀 第二节 压力控制阀 第三节 流量控制阀 第四节 其它类型的液压控制阀
液压控制阀
在液压系统中，为保证执行机构能按设计要求安全可靠地 工作，必须对液压系统中的油液的方向、流量和压力上进 行控制，这些实施控制的元件称液压控制阀。
按用途分为： 方向阀、流量控制阀和压力控制阀三类。
P2口压力很高为减小控制压力， 可采用带卸荷阀芯的液控单向阀， 反向开启控制压力小，最小控制 压力0.05p2
1-控制活塞；2-推杆；3-锥阀；4弹簧座；5-弹簧；6-卸荷阀芯。
2.液控单向阀
液控单向阀具有良好的单向 密封性能，常用于执行元件 需要长时间保压、锁紧的情 况，也用于防止立式液压缸 在自重作用下下滑等。
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
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
(３)启闭特性：
开闭启合比比pp--KB
：开始溢流的开启压力pK与ps的百分比。 ：停止溢流的闭合压力pB与ps的百分比。
由于摩擦的作用，开启压力大于闭合压力。
pK
=
pK ps
×- 100 %
-
pB
= pB ×100 % ps
显然上述两个百分比越大，则两者越接近，溢流阀的启闭特性 就越好。一般开启比大于90%，闭合比大于85%。
Δp越小，刚度越低,所以节流阀只能在大于某一最低压
差的条件下才能工作,但提高Δp将引起压力损失。
第五章 液压控制阀
（2）温度对流量稳定性的影响
T变，μ变，q变。 薄壁孔(紊流状态）不受温度变化影响。
（3） 节流口的阻塞
阻塞现象： 当Δ p一定,A 较小时流量时大时小甚至断流
措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、精心过滤。 薄壁孔不易附着、阻塞。
m — 压差指数 K — 节流系数
动画演示
q∝ A ，Δp=c，A ↑ ，q↑。
第五章 液压控制阀
4. 刚度
刚度 外负载波动引起阀前后压力差Δ p 变化，即使阀 的开口面积A 不变，也会导致流经阀的流量q 不稳定。
定义：阀的开口面积A 一定
q
T = dΔ p/dq
T = Δ p1-m/ (KAm )
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
§5.1 阀的作用和分类
一、作用 控制液流的方向、压力和流量。
二、分类 按用途：压力阀、流量阀、方向阀
按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动 按连接方式：管式、 板式、法兰式、叠加式等
第五章 液压控制阀
第5章 液压控制阀
1、直动式溢流阀：（用于低压， p≤2.5MPa，反向不通） 如下页图所示，直动式溢流阀是利用系 统中的油液作用力，直接作用在阀芯上与弹 簧力相平衡的原理来控制阀芯的启闭动作， 以保证（油缸）进油口处的油液压力恒定。 进油口P处的压力油经阀芯的橫孔及阻尼 孔作用在阀芯底部的锥孔表面上。当进口 压力较小时，阀芯在弹簧的作用下处于下 端位置，P与T不能相通；当进口压力升高， 阀芯下端压力油产生的作换 向阀的优点，既可以很方便的控制换向，又 可以实现对较大流量回路的控制。 几点说明： ①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，从而使主油路的换向平 稳性得到控制； ②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。
③控制油可以取自主油路（内控），也可以 取独立油源（外控）。 • 思考：执能符号中六个油口分别接何处？ 5、手动换向阀 通过控制手柄直接操纵阀芯的移动，换向 精度和平稳性不高，适用于间歇动作且无 需自动化的场合。
如图（a）：向左推动手柄→左位工作； 向右推动手柄→右位工作。 弹簧复位。 如图（b）：为钢球定位的手动换向阀， 与图（a）的区别：手柄可在三个位置上定 位，不推动手柄，阀芯不会自动复位。
§5-2 压力控制阀 压力控制阀是用来控制液压系统中油液 压力或利用压力信号实现控制（以液体压力 的变化来控制油路的通断）的阀类。按其功 能可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继 电器等。 本节主要介绍压力阀的工作原理、调节 性能、典型结构及主要用途。 一、溢流阀 溢流阀的作用是将系统的压力稳定在某 一调定值上，从而进行安全保护。按其调压 性能和结构特征划分，溢流阀可分为直动式 和先导式两大类。 （一）、溢流阀的工作原理及典型结构
二、换向阀 换向阀作用是利用阀芯和阀体间相对 位置的变化来接通、断开或改变系统中油液 的流动方向。
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第五章 液压控制阀
思考题
1、液压系统常用的阀有哪些类型？对液压阀的基本要求是什么？
2、选用换向阀时要考虑哪些间题？怎样考虑?
3、从阀体，阀芯的结构上比较溢流阀与减压阀有何异同？现有两个阀，由于铭牌不清，无法判断哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不希望把阀拆开，问如何根据阀的特点作出正确的判断?
4、两个普通节流阀串联而成的调速装置与并联而成的调速装置哪个好？试讨论它们的使用性能？
5、各举一例说明单向阀，换向阀、溢流阀、顺序阀、节流阀、调速阀的应用？
例题
例5-1如图所示的液压回路中，其滋流
阀调定压力为525010cm ⨯，顺序阀调定
压力为55010pa ⨯,液压缸I 有效面积
2150A cm =,负载10000F N =,当两换向
阀处于图示位置时，试求活塞I 运动时
和运动到终点停止时，A,B 两处的压力
各是多少?又当负载F=20000N 时，A,B
两点压力各为多少?（管路压力损失不
计）
解:本题主要是理解顺序阀的工作原理
及其在工作过程中压力损失的变化。
（1）当活塞I 运动时B 点的压力Pa
2524110000/2010/5010
B F P N m N m A -===⨯⨯ 此时B 点的压力为52010Pa ⨯,而A 点的压力则为顺 序阀的开启压力
53010a
P Pa =⨯，也就是说顺序阀压力损失为51010Pa ⨯. （2）当活塞运动到终点停止运动后，液压泵的输出油液不能进人液压缸，
只能从滋流阀溢流，所以此时A 点压力即为溢流阀调定压力55010a P Pa =⨯,
由于
顺序阀打开，油液不流动所以B 点压力也为525010/B P PaN m =⨯.
（3）当负载为F= 20000N 活塞I 运动时PB= 1
F A = 2420000/5010N m -⨯ 524010/N m =⨯所以54010B P pa =⨯，由了:该压力己高于顺序阀的调定压力
53010pa ⨯,所以此时顺序阀打开无压力损失，
所以A 点压力54010A P pa =⨯。
活塞到终点停止运动时，同上方式求
得:55010A P pa =⨯ ， 55010B P pa =⨯
分析题
1. 如图所示液压系统，两液压缸有效
面积21100A cm =。
22100A cm =，
缸一的负载F=35000N ,缸二运动
时负载为零。
不计摩擦阻力，惯性
力和管路损失。
溢流阀、顺序阀和
减压阀的调整压力分别为
54010Pa ⨯，53010Pa ⨯和
52010Pa ⨯。
，求下列三种情况下
A ，
B 和
C 处的压力。
1).液压泵启
动后，两换向阀处于中位; 2)。
IYA
通电，液压缸工活塞移动时及活塞运动到终点时; 3)，IYA 断电，ZYA 通电，液压缸n 活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时.
分析题答案
1.(1) 54010A P Pa =⨯,54010B P Pa =⨯,52010C
P Pa =⨯
(2)活塞运动时: 53510A P Pa =⨯,‘53510B P Pa =⨯, 52010C P Pa =⨯
活塞运动到终点: 54010A B P P Pa ===⨯。
52010C
P Pa =⨯ (3)活塞运动时: 0A B C P P P ===
活塞杆碰到固定挡铁时54010A B P P Pa ===⨯，52010C P Pa =⨯。