第五章液压控制元件
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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(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5章液压控制元件教案
第5章液压控制元件教案一、教学目标1.了解液压控制元件的基本原理和分类。
2.掌握溢流阀、比例阀、安全阀、方向控制阀的工作原理及调整方法。
3.了解液力放大器和液压自动机的工作原理和应用。
二、教学内容1.液压控制元件的基本原理和分类-液压控制元件的作用和应用场景-液压控制元件的基本分类2.溢流阀-溢流阀的工作原理和结构-溢流阀的调整方法和应用场景3.比例阀-比例阀的工作原理和结构-比例阀的特点和调整方法-比例阀的应用场景和控制效果4.安全阀-安全阀的工作原理和结构-安全阀的调整方法和应用场景5.方向控制阀-方向控制阀的工作原理和结构-方向控制阀的调整方法和应用场景-方向控制阀的分类和特点6.液力放大器和液压自动机-液力放大器的工作原理和应用场景-液压自动机的工作原理和应用场景三、教学方法1.理论讲授：通过介绍液压控制元件的基本原理和分类，向学生传授相关知识。
2.实例分析：通过实际案例，分析液压控制元件的应用场景和操作方法。
3.实验演示：展示液压控制元件的工作原理和调整方法，让学生亲自操作和观察。
四、教学步骤1.导入：介绍液压控制的基本概念和作用。
2.理论讲授：依次介绍溢流阀、比例阀、安全阀和方向控制阀的工作原理和调整方法。
3.实例分析：通过实际应用案例，分析液压控制元件的应用场景和操作方法。
4.实验演示：展示液力放大器和液压自动机的工作原理和应用方法，让学生亲自操作和观察。
5.练习与讨论：布置相关习题，引导学生对所学内容进行巩固和复习，并进行讨论和答疑。
6.总结与评价：总结本节课的教学内容，评价学生的学习情况。
五、教学资源1.课程教材：液压控制技术教材相关章节2.实验设备：液压控制元件实验装置、液压控制系统实验装置3.案例分析：液压控制元件应用案例材料六、教学评价1.学生课堂表现：学生参与度、主动性和表现能力。
2.学生作业完成情况：作业的准确度和完整度。
3.学生实验操作和观察：实验操作的准确度和观察问题的发现能力。
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
液压与气动控制技术(辛连学)5液压控制元件-压力.答案
第五章 液压压力控制阀和压力控制回路
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
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
液压与气压传动 第5章液压辅助元件
1 p2
1/ n
1 p1
1
/
n
（6.3）
当蓄能器用于保压时，气体压缩过程缓慢，与
外界热交换得以充分进行，可认为是等温变化过程
这时取n=1；而当蓄能器作辅助或应急动力源时，释
放液体的时间短，热交换不充分，这时可视为绝热
过程，取n=1.4。
2. 作吸收冲击用时的容量计算
当蓄能器用于吸收冲击时，一般按经验公式计算缓冲 最大冲击力时所需要的蓄能器最小容量，即
1 .冷却器
多管式冷却器
蛇形管冷却器
不论哪一类 的冷却器,都应安 装在压力很低或 压力为零的管路 上,这样可防止冷 却器承受高压且 冷却效果也较好.
2 .加热器
液压系统的加热一般采用电加热器，它用法兰盘水 平安装在油箱侧壁上，发热部分全部浸在油液内。
油箱 电加热器
加热器的安装
5.4 管 件
V1 — 皮囊被压缩后相应于 p1 时的气体体积
p2 — 系统最低工作压力，即蓄能器向系统供油结束时的压力
V2 — 气体膨胀后相应于 p2 时的气体体积
体积差 V V2 V1 为供给系统油液的有效体积，将 它代入式（6.1），使可求得蓄能器容量 V0 ，即
1
1
1
1
V0
P2 P0
n V2
P2 P0
V mq p
（5.5）
式中： V — 油箱的有效容量
q p — 液压泵的流量
m — 经验系数，低压系统：m=2~4，中压系统： m =5~7，中高压或高压系统：m =6~12
对功率较大且连续工作的液压系统，必要时还要进行 热平衡计算，以此确定油箱容量。
油箱设计注意事项:
（1） 泵的吸油管与系统回油管之间的距离应尽可 能远些，管口都应插于最低液面以下，但离油箱底要 大于管径的2-3倍，以免吸空和飞溅起泡。吸油管端 部所安装的滤油器，离箱壁要有3倍管径的距离，以 便四面进油。回油管口应截成45斜角，以增大回截 面，并使斜面对着箱壁，以利散热和沉淀杂质。（2） 在油箱中设置隔板，以便将吸、回油隔开，迫使油液 循环流动，利于散热和沉淀。
第五章 液压控制阀
第五章液压控制阀一.判断题.1．单向阀的作用是要变换液流流动方向，接通或关闭油路。
（）2. 单向阀可以用来作背压阀。
()3．溢流阀的进口压力即为系统压力。
（）4．先导式溢流阀的远程控制口可以使系统实现远程调压或使系统卸荷。
（）5．节流阀和调速阀都是用来调节流量及稳定流量的流量控制阀。
（）6．滑阀为间隙密封，锥阀为线密封，后者密封性能好。
()7. 串联了定值减压阀的支路，始终能获得低于系统压力调定值的稳定的工作压力。
（）8．因电磁吸力有限，对液动力较大的大流量换向阀应选用液动换向阀或电液换向阀。
()9. 节流阀和调速阀都是用来调节流量及稳定流量的流量控制阀。
()二.选择题.1．在下列液压阀中，不能作为背压阀使用A．单向阀 B.顺序阀C. 减压阀D.溢流阀2．若某三位换向阀的阀心在中间位置时，压力油与油缸两腔连通、回油封闭，则此阀的滑阀机能为A．P型 B. Y型C．K型 D. C型3．使三位四通换向阀在中位工作时泵能卸荷，应采用_______.A ."P"型阀；B ."Y"型阀；C . "M"型阀。
4. 为使三位四通阀在中位工作时能使液压缸闭锁，应采用________型阀。
A."O" 型阀;B. "P" 型阀;C. "Y"型阀。
5．三位四通电液换向阀的液动滑阀为液压对中型，其先导电磁换向阀中位必须是_____机能．A. H型B. M型C. Y型D. P型6．一水平放置的双伸出杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷．且液压缸浮动．其中位机能应选用_______.A. H型B. M型C. Y型D. O型7. 题图所示的图形符号表示_______。
A.三位四通电磁换向阀B.四位三通电磁换向阀C.三位二通电磁换向阀8. 溢流阀________.A .常态下阀口是常开的B.阀芯随着系统压力的变动而移动C.进出油口均有压力D.一般连接在液压缸的回油油路上9. 以变量泵为油源时，在泵的出口并联溢流阀是为了起到。
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
力为（ 0.3～0.5）MPa。
9
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
23
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
24
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。
20
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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
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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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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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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。
20
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
液压伺服系统第5章液压动力元件
三、传递函数简化
Kq K ce Vt X v 2 1 Dm Dm 4 e K ce Xp s 2 2 h s 2 s 1 h h s TL
液压固有频率：
h
2 4 e Dm Vt J t
液压阻尼比：
Kce h Dm
二、方框图与传递函数：
根据阀控液压缸的基本方程进行拉氏变换得：
QL Kq X v Kc PL
Vt QL Ac sX c Ctc PL sPL 4 e Ac PL mt s 2 X c Bc sX c KX c FL
根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。
BcVt 2 s Xc 2 4 e Ac
三、传递函数简化
（一）、无弹性负载 K=0：
Kq K ce Vt Xv 2 1 s FL Ac Ac 4 e K ce Xc Vt mt 2 K ce mt Vt Bc s 1 s s 2 2 2 4 e Ac Ac 4 e Ac
（二）、有弹性负载 K≠0：
Kq K ce Vt X v 2 1 s FL Ac Ac 4 e K ce Xc Vt mt 3 K ce mt Vt Bc 2 Vt K K ce K s s 1 s 2 2 A2 4 A2 4 e Ac2 4 A A e c e c c c
伯德图
Xc Xv s s 2 2 0 1 s 1 2 0 r 0
Kq Ac
K q Ac K ce K
Xc Xv K ce K s 2 2 h s s 1 2 2 A c h h
液压与气压传动第五章液压与气压传动控制调节元件
二、控制阀的性能参数
阀的性能参数是对阀进行评价和选用的依据。它反 映了阀的规格大小和工作特性。
阀的规格大小用通径Dg(单位mm)表示。通径Dg是阀 进、出口的名义尺寸，它和油口的实际尺寸不一定相 等。
阀主要有两个参数，即额定压力和额定流量。
第二节、方向控制阀
方向控制阀是用来改变系统中各油路之间流体通断关系的阀 类。它是通过控制流体流动的方向来操纵执行元件的运动， 如缸的前进、后退与停止，马达的正反转与停止等。方向控 制阀可分为单向阀和换向阀两大类。
减压阀的主要性能 （1）调压范围 调压范围是指减压阀输出压力的可调范围。
pAx ks (x0 x)
调压螺钉
ks x0
当：pAx ksx0 阀口关闭
p0
ks x0 Ax
pAx ksx0
开启压力
p 导通 T
p ks (x0 x) Ax
T
p Ax
直动式溢流阀结构
p ks (x0 x) Ax
当阀心处于不同位置时，溢流压力是变化的。然而由于弹簧
x 的附加压缩量 相对于预压缩量X0来说是较小的，所以可认
所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上 有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的 油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来 沟通。
表5．1 不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主 体部分的结构形式和图形符号．
表5.1中图形符号的含义如下：
•用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”; •方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一 定表示液流的实际方向;
图5. 5 二位二通换向阀的滑阀机能
（2）三位四通换向阀
三位四通换向阀的滑阀机能有很多种，常见的有 表5.2中所列的几种。中间一个方框表示其原始位置， 左右方框表示两个换向位。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 示中位的型式。
5.《液压传动》液压控制阀
结构简图
1—液动阀阀芯 2、8—单向阀 3、7—节流阀 4、6—电磁铁 5—电磁阀阀芯
图形符号
液动换向阀的换向速度可由两端节流阀 调整，因而可使换向平稳，无冲击。
图5-8 电液换向阀
5.2.2 换向阀
(5) 手动换向阀
利用手动杠杆改变阀芯和阀体的相对位置，实现换向。阀芯靠 钢球、弹簧定位。 自动复位式换向阀,可用手操作使换向阀 左位或右位工作，当操纵力取消后,阀芯 便在弹簧力作用下自动恢复至中位，停 止工作。适用于换向动作频繁,工作持续 时间短的场合。 钢球定位式换向阀,其阀芯端部的钢球定 位装置可使阀芯分别停止在左、中、右 三个位置上，当松开手柄后，阀仍保持 在所需的工作位置上， 可用于工作持续 时间较长的场合。
5.2.2 换向阀
3.滑阀机能
滑阀式换向阀处于中位或原始位置时，各油口的连通方式称为滑阀机 能(也称中位机能)。不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。
表5-2 三位换向阀的滑阀机能 滑阀 中位符号
机能
中位时的滑阀状态 三位四通 三位五通
中位时的性能特点
O H
各油口全部关闭，系统 保持压力，执行元件各 油口封闭 各油口P、T、A、B全部 连通，泵卸荷，执行元 件两腔与回油连通 A、B、T口连通，P口保 持压力，执行元件两腔 与回油连通
5.2.1 单向阀
2. 液控单向阀
1-控制活塞 2-顶杆 3-阀体
结构图
图形符号
原理：当控制油口Κ不通压力油时,油液只可以从P1进、P2出，此 时阀的作用与单向阀相同;当控制口Κ通压力油时，阀芯3 右移,阀保持开启状态,液流双向流动。一般控制油的压力 不应低于油路压力的30%~50%。
液控单向阀具有良好的单向密封性,常用于执行元件需要长时间保压、锁紧 的情况下。这种阀也称为液压锁。
第5章 液压控制元件汇总
(3)电磁换向阀
图5-9 二位二通机动换向阀
1-滚轮 2-阀芯 3-阀体 4-弹簧
图5-10 直流湿式三位四通电磁换向阀
1-电磁铁 2-推杆 3-阀芯 4-弹簧 5-挡圈 第5章 液压控制元件
2019/3/7
(4) 液动换向阀
（5）电液换向阀
图5-11 三位四通液动换向阀
图5-12 电液换向阀
第5章 液压控制元件 2019/3/7
5.1.2
滑阀式换向阀
图形符号
1．换向阀的结构和工作原理 （1）换向阀的原理与图形符号
(2)换向阀的操纵控制方式
图5-6 滑阀式换向阀结构原理图 1-阀芯 2-阀体
按操纵方式不同，换向阀可分为手动控制、机动控制、电磁 控制、液动控制、电液动控制。 操纵形式符号
第5章 液压控制元件 2019/3/7
①系统保压。当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。 当P口不太通畅地与T口接通时(如X型)，系统能保持一定的压力供控 制油路使用。 ②系统卸荷。P口通畅地与T口接通时，系统卸荷。 ③执行元件“浮动”。 阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压 缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动工作台，调整其位置。 ④执行元件任意位置停止。当A、B两口堵塞，则可使液压缸或液压 马达在任意位置处停下来。 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。
5.2.1 溢流阀
溢流阀的主要用途是维持液压系统压力恒定，起调 压作用，另一种用途作为液压系统起安全保护装置，起 限压作用。 溢流阀在结构上有直动式和先导式之分。
第5章 液压控制元件 2019/3/7
1.溢流阀的工作原理
（1） 直动式溢流阀
第五章 液压控制阀(溢流阀)
至 统
远程调压阀
Y2
Y1
32
B.2 二级调压回路
左图为二级调压回路的一例。活塞下降为工作行程，高 压溢流阀4限制系统最高压力。活塞上升为非工作行程，低压 溢流阀3的调节压力只需克服运动部件自重和摩擦阻力即可。 此回路常用于压力机的液压系统中。右图为二级调压回路另 一例。活塞下降压力由高压溢流阀 3调节。活塞上升系统压力 由远程调压阀5调节。
5.3.2. 减压阀
减压阀是一种利用液压油流过隙缝产生压 降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控 制阀。 按照调节要求不同可以分为： （1）定值减压阀：用于保证出口压力为定值的 减压阀 （2）定差减压阀：用于保证进出口压力差不变 的减压阀 （3）定比减压阀：用于保证进出口压力成比例 的减压阀 其中定值减压阀应用最为广泛，简称减压 阀。
溢流阀的静态特性曲线
2.动态性能
当溢流阀的溢流量有 零阶跃变化至额定流量时， 其进口压力降迅速升高并 超过额定压力的调定值， 然后逐步衰减到最终稳态 压力，完成动态过度过程， 如右图所示。衡量动态过 渡过程品质好坏的指标， 称为动态性能指标。
溢流阀的动态特性曲线
2.动态性能
（1） 压力超调量
定义最高瞬时压力峰 值与额定压力调定值ps的 差值为压力超调量，要求 该值小于等于ps的30%； 否则将导致系统元件损坏， 管道破裂或其他故障。
5
回油口O与泄漏油流经的 弹簧腔相通，L口堵塞，称为 内泄。内泄时回油口的背压将 作用在阀芯上端面，这时与弹 簧力相平衡的将是进出油口的 压差。若将泄漏油腔与O口连 通的通道堵塞，将L口打开， 直接将泄漏油引回油箱，这种 连接方式称为外泄。 直动式溢流阀是利用阀芯 上端的弹簧力直接与下端面的 液压力相平衡来控制溢流压力 的。一般直动式阀只做成低压、 流量不大的溢流阀。
第五章 液压控制阀
我国的液动阀控制压力不小于0.35MPa，(使用条件)即(3.5kgf/㎝2), 由于此阀换向时间可调，换向冲击小，一般用于较大流量(>63L/min)的
场合。
（5）电液动换向阀 电液动换向阀又称电液换向阀，它由电磁换向阀与换向 时间可调的液动阀组成。其中电磁换向阀称先导阀，改变 液动阀的控制油路的方向(虚线位控制油路)，而液动阀实 现主油路的换向，称为主阀。换向的速度由控制油路中的 单向节流阀调节。
/min左右)，而且当阀芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时，电磁
铁线圈易烧坏(起动电流大)、工作可靠性差；
直流电磁铁在工作或过载情况下，其电流基本不变，因此不会因阀 芯被卡住而烧坏电磁铁线圈，工作可靠，换向冲击、噪声小，换向时间
长(约0.1~0.15s)，换向频率允许较高(120次/min，最高可达240次/ min)，但需要直流电源或整流装置，并且起动力小，反应速度较慢。
液动换向阀有换向时间可调和换向时间不可调两种。
换向时间不可调液动阀
液动换向阀 换向时间可调液动阀
A、换向时间不可调的液动换向阀
如图所示三位四通液动换向阀结构原理图，当控制油口K1和
K2均不通控制压力油时，阀芯在复位弹簧的作用下处于中位，当
K1通压力油，K2通油箱时，阀芯右移，使P与A通，B与T通；反
一、单向阀
单向阀包括普通的单向阀和液控单向阀两种。
单向阀 普通的单向阀 液控单向阀 1、普通单向阀(单向阀) 它只允许油液沿一个方向通过，而反向液流被截止， 亦称逆止阀、止回阀，要求其正向液流通过时压力 损失较小，反向截止时密封性能好。
图形符号
按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结构， 都由阀芯、阀体和弹簧等组成。(小规格直通式阀有用钢球作 阀芯的)，当液流从进油口A 流入时，油液压力克服弹簧阻力 和阀体1与阀芯2间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯(或钢球)， 从出油口B 流出。当油液反向从B流入时，油液压力使阀芯 紧密地压在阀座上，故不能逆流。由于弹簧仅起复位作用， 因而弹簧力很小。所以正向开启压力只需0.03～0.05MPa ; 反向截止时，因阀芯与阀座孔为线密封，且密封力随压力增 高而增大，故密封性能良好。
场合。
（5）电液动换向阀 电液动换向阀又称电液换向阀，它由电磁换向阀与换向 时间可调的液动阀组成。其中电磁换向阀称先导阀，改变 液动阀的控制油路的方向(虚线位控制油路)，而液动阀实 现主油路的换向，称为主阀。换向的速度由控制油路中的 单向节流阀调节。
/min左右)，而且当阀芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时，电磁
铁线圈易烧坏(起动电流大)、工作可靠性差；
直流电磁铁在工作或过载情况下，其电流基本不变，因此不会因阀 芯被卡住而烧坏电磁铁线圈，工作可靠，换向冲击、噪声小，换向时间
长(约0.1~0.15s)，换向频率允许较高(120次/min，最高可达240次/ min)，但需要直流电源或整流装置，并且起动力小，反应速度较慢。
液动换向阀有换向时间可调和换向时间不可调两种。
换向时间不可调液动阀
液动换向阀 换向时间可调液动阀
A、换向时间不可调的液动换向阀
如图所示三位四通液动换向阀结构原理图，当控制油口K1和
K2均不通控制压力油时，阀芯在复位弹簧的作用下处于中位，当
K1通压力油，K2通油箱时，阀芯右移，使P与A通，B与T通；反
一、单向阀
单向阀包括普通的单向阀和液控单向阀两种。
单向阀 普通的单向阀 液控单向阀 1、普通单向阀(单向阀) 它只允许油液沿一个方向通过，而反向液流被截止， 亦称逆止阀、止回阀，要求其正向液流通过时压力 损失较小，反向截止时密封性能好。
图形符号
按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结构， 都由阀芯、阀体和弹簧等组成。(小规格直通式阀有用钢球作 阀芯的)，当液流从进油口A 流入时，油液压力克服弹簧阻力 和阀体1与阀芯2间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯(或钢球)， 从出油口B 流出。当油液反向从B流入时，油液压力使阀芯 紧密地压在阀座上，故不能逆流。由于弹簧仅起复位作用， 因而弹簧力很小。所以正向开启压力只需0.03～0.05MPa ; 反向截止时，因阀芯与阀座孔为线密封，且密封力随压力增 高而增大，故密封性能良好。
第五章：液压控制阀(含习题答案)
71-35
第一节 方向控制阀
71-36
第一节 方向控制阀
三、其它类型的换向阀 2. 手动阀
手动阀是汽车自动变速器液压控制系统中使 用的一种换向阀，其相当于油路的总开关，由 驾驶室内的换挡手柄控制。
P位：主油路1关闭，油路2、5、 6全部与泄油孔接通，无档位。 R 位： 主油路 1 打开，泄油孔 3 关 闭，1、2接通，获得倒档，5、6 与泄油孔7接通，无前进档。 N位：主油路1打开，油路2、5、 6与泄油孔接通，处于空档。 D位：主油路1打开，油路1、5接 通，油路2、6分别与泄油孔接通 ，获得全部前进档。
71-12
第一节 方向控制阀
双向液压锁
作用： ① P1、P3任一腔通压力油， 都可使P1与P2、 P3与P4接 通。 ② P1、P3都不通压力油时， P2 、 P4 油口被两个液控 单向阀封闭。
a)结构图 b)原理图 1－阀体 2－控制活塞 3－卸荷阀心 4－锥阀(主阀心) 71-13
第一节 方向控制阀
1－主油路 2－倒挡油路 3、7－泄油孔 4－阀心 5－前进挡油路 6－前进低挡油路
S位：主油路1打开，油路1、5、 6 接通，油路 2 与泄油孔 3 接通， 获得前进1、2档。 L 位： 与 S 位相似，但油路 6 封闭 了除 1 档外的所有前进档的换位 阀，即L位只获得1档。 71-37
第一节 方向控制阀
71-29
三位四通电液换向阀：电磁换向阀和液动换向阀的组合。电磁换向 阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用 于控制液压系统中的执行元件。
AxБайду номын сангаас
Ax
Bx
右侧电磁 铁通电
Ax Bx
通油箱T
外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀
第一节 方向控制阀
71-36
第一节 方向控制阀
三、其它类型的换向阀 2. 手动阀
手动阀是汽车自动变速器液压控制系统中使 用的一种换向阀，其相当于油路的总开关，由 驾驶室内的换挡手柄控制。
P位：主油路1关闭，油路2、5、 6全部与泄油孔接通，无档位。 R 位： 主油路 1 打开，泄油孔 3 关 闭，1、2接通，获得倒档，5、6 与泄油孔7接通，无前进档。 N位：主油路1打开，油路2、5、 6与泄油孔接通，处于空档。 D位：主油路1打开，油路1、5接 通，油路2、6分别与泄油孔接通 ，获得全部前进档。
71-12
第一节 方向控制阀
双向液压锁
作用： ① P1、P3任一腔通压力油， 都可使P1与P2、 P3与P4接 通。 ② P1、P3都不通压力油时， P2 、 P4 油口被两个液控 单向阀封闭。
a)结构图 b)原理图 1－阀体 2－控制活塞 3－卸荷阀心 4－锥阀(主阀心) 71-13
第一节 方向控制阀
1－主油路 2－倒挡油路 3、7－泄油孔 4－阀心 5－前进挡油路 6－前进低挡油路
S位：主油路1打开，油路1、5、 6 接通，油路 2 与泄油孔 3 接通， 获得前进1、2档。 L 位： 与 S 位相似，但油路 6 封闭 了除 1 档外的所有前进档的换位 阀，即L位只获得1档。 71-37
第一节 方向控制阀
71-29
三位四通电液换向阀：电磁换向阀和液动换向阀的组合。电磁换向 阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用 于控制液压系统中的执行元件。
AxБайду номын сангаас
Ax
Bx
右侧电磁 铁通电
Ax Bx
通油箱T
外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀
第五章液压阀
4
1
2
(3) 用单向阀产生背压
在右图中，高压油进入缸的 无杆腔，活塞右行，有杆腔中的 低压油经单向阀后回油箱。单向 阀有一定压力降，故在单向阀上 游总保持一定压力，此压力也就 是有杆腔中的压力，叫做背压， 在缸的回油路上保持一定背压， 可防止活塞的冲击，使活塞运动 平稳。此种用途的单向阀也叫背 压阀。
2.液控单向阀
图形符号
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。
2.液控单向阀应用
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较 长时间保压、锁紧等情况，也用于防止立式液压缸停止时的自 动下滑和速度换接等回路中。
二、换向阀
换向阀的功用是控制油液的通断和流动方 向，控制执行元件的启动、停止、变速和换 向。 换向阀的工作原理是通过改变阀芯在阀体 中的位置来控制油口的连通或闭死状态，从 而控制油液的流向
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。 pb
背 压 阀
(4)用单向阀和其它阀组成复合阀
由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向 阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节 流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方 向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。 若液流沿箭头所示相反的方向流动时，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。此法常用来快 速回油。从而可以改变缸的运动速度。
电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向 阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。 电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。 电液换向 阀用在大 流量的液 压系统中。