液压控制阀扥结构原理

第四节 流量控制阀
流量控制阀是用来控制输入执行元件的油液流量的大 小，从而控制执行元件运动的速度。流量控制阀是依靠改变 阀口通流面积的大小或通流通道的长短来控制流量的。 一、流量控制原理及节流口形式 二、普通节流阀 1．结构和工作原理 2．刚性 节流阀的刚性表示它抵抗负载变化的干扰，保持流量稳 定的能力，也就是当节流阀开口不变时，由于阀前阀后压力 差的变化而引起通过节流阀的流量发生变化的情况。流量变 化越小，说明节流阀的刚制阀是控制或调节液压系统中液流的压力、 流量和方向的。液压控制阀性能的优、劣，工作是否可 靠，对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。


液压控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流 量控制阀三大类：
（1）方向控制阀
控制液流方向，如单向阀、换向
阀等。
（2）压力控制阀 控制液压系统或部分液压回路压
直动式和先导式两种溢流阀的流量压力特性的比较： （二）溢流阀的结构特点 1．阀口是常闭的； 2．控制阀口开闭的油液来自进油口； 3．泄油回油箱采用内泄方式。 以上三个结构特点很形象地反映在溢流阀的图形符号上。 （三）溢流阀的作用和性能要求 1．溢流阀的作用 （1）作溢流阀用
（2）作安全阀用 （3）作卸荷阀用 （4）作背压阀用 2．液压系统对溢流阀的性能要求 （1）定压精度高，当流过溢流阀的流量发生变化时，系 统中的压力变化要小。 （2）灵敏度要高，当液压缸突然停止运动时，溢流阀要迅 速开大。 （3）工作要平稳，且无震动和噪声。 （4）当阀关闭时，密封要好，泄漏要小。 二、减压阀 减压阀在液压系统中起减压作用，使液压系统中某一部 分得到一个降低了的稳定压力。 （一） 减压阀的结构和工作原理 （二）减压阀的结构特点 1. 阀口是常开的；
不同开口时的流量特性曲线如图示，由此可得出如 下结论： （1）同一节流阀，阀前后压力差相同，节流开口小 时，刚性大。 （2）同一节流阀，在节流开口一定时，阀前后压力 差越大，节流阀刚性越大。因此，为了保证节流阀 具有一定的刚性，必须保证阀前后具有一定的压差。 （3）取小的指数可以提高节流阀的刚度，因此在实 际使用中都希望采用薄壁小孔式的节流口。 三、调速阀 四、溢流节流阀
2． 控制阀口开闭的油液来自出油口； 3． 泄油回油箱采用外泄方式。 这三个结构特点也完全反映在减压阀的图形符号上。 （三）减压阀的应用 在液压系统中，一个油源供应多个支路工作时，由于各 支路要求的压力值大小不同，这就需要减压阀去调节，利用 减压阀可以组成不同压力级别的液压回路，如夹紧油路、控 制油路和润滑油路等。 三、顺序阀 顺序阀是以系统压力为信号控制液压系统中两个以上 工作机构先后动作顺序的。根据控制压力来源的不同，可分 为内控式顺序阀和外控式顺序阀两种。顺序阀也有直动式和 先导式两种结构，前者一般用于低压系统，后者用于中高压 系统。
第三节 压力控制阀 压力控制阀在液压系统中是用来控制压力的，它是利用 作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行控制的。 一、溢流阀 （一）溢流阀的结构和工作原理 常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式分为直动式 和先导式两种。 1．直动式溢流阀 直动式溢流阀通常用于小流量液压系统，溢流稳压效果 较好。当溢流量变化较大时，由于阀芯移动量变化大，使调 压弹簧压缩量变化大，从而造成 变化较大，故压力波动 较大，影响系统的工作性能。直动式溢流阀在系统中一般作 安全阀用。 2．先导型溢流阀 当溢流阀稳定工作时，阀芯的受力平衡方程为：
力，如溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。
（3）流量控制阀 控制液压系统的流量，如节流阀、
调速阀等。

液压控制阀有以下共性： （1）从阀的结构来看，所有阀都由阀体、阀芯和 操纵控制部分所组成。 （2）从阀的工作原理来看，都是利用阀芯和阀体 的相对位 移来改变通流面积或通路以实现操纵控制作用的。 (3) 各种阀都可以看成是油路中的一个液阻，只要 有液体流过，都会产生压力降（有压力损失）和温 度升高等现象。 对液压控制阀的基本要求： （1）动作灵敏、可靠、准确、平稳，冲击和震动尽 可能小。 （2）密封性好。 （3）液流通过时压力损失要小。 （4）结构紧凑，工艺性好，通用性大。
第五节 插装阀和叠加阀 一、插装阀 插装阀在高压大流量的液压系统中应用很广， 由于插装式元件已标准化，将几个插装式元件组合 一下便可组成复合阀，它的组合形式灵活多样，密 封性能好，动作灵敏，通流能力大，抗污染，因此 应用日益广泛，特别是一些大流量及介质为非矿物 油的场合，优越性更为突出。 （一）插装阀基本组件和工作原理 插装阀基本组件由阀芯、阀套、弹簧和密封圈 组成。根据其用途不同分为方向阀组件、压力阀组 件和流量阀组件三种。三种组件均有两个主油口A 和B、一个控制油口X。 因插装阀组件有两个进出油口，因此又称之为 二通插装阀。
的流道。某一规格的叠加阀的连接安装尺寸 与同一规格的电磁换向阀或电液换向阀一致， 叠加阀组成回路时，换向阀安装在最上方， 所有对外连接的油口开在最下边的底板上， 其它的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间。 由叠加阀组成的液压系统具有以下特点： 1．由叠加阀组成的液压系统，结构紧凑， 体积小，重量轻。
工作时阀口是开启还是关闭取决于阀芯的受力状况。若 记油口A、B、X的压力分别为 、 、 ，阀芯上端的复 位弹簧力为 ，则当
时，阀口关闭，油口A、B不通，当 时，阀口开启，油口A、B相通。 实际工作时，阀芯的受力状况是通过改变控制油口X的 通油方式控制的。如油口X通向油箱，则 ，阀口开启； 如油口X与进油口相通，则 ，或 ，阀口 关闭。改变油口X通油方式的阀称为先导阀。 （二）插装阀的应用 1．单向阀 将控制油口X与油口A或B连通，可成为单向阀。
第二节 方向控制阀
方向控制阀用于控制液压系统中油流方向和通 路，以改变执行机构的运动方向和工作顺序。方向 控制阀有单向阀和换向阀两大类。 一、单向阀 单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动， 不能反向流动。 （一）普通单向阀 在普通单向阀中，要求通油方向的液阻尽量 小，一般选用的弹簧刚度较小，其开启压力 为 ，全流量的压力损失为 。 如果单向阀作为背压阀使用，其弹簧刚度可取大一 些，其开启压力为 。
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2．二通阀 用一个二位三通电磁阀来转换X腔的压力， 就成为一个二位二通阀 。 3．三通阀 三通阀是由两个方向阀组件并联而成， 对外形成一个压力油口P，一个工作油口A和 一个回油口T，用一个二位四通阀来转换两组 件的控制腔中的压力。 4．四通阀 四通阀由两个三通阀并联而成。
二、叠加阀 叠加阀是近十年内发展起来的集成式液压 元件，采用这种阀组成液压系统时，不需要另 外的连接块，以其自身的阀体作为连接体直接 叠合而成所需的液压传动系统。 叠加阀以板式阀为基础，单个叠加阀的工 作原理与普通阀完全相同，所不同的是每个叠 加阀都有四个油口P、A、B、T上下贯通，它 不仅起到单个阀的功能，而且沟通阀与阀之间
（二）换向阀的结构 在液压系统中广泛使用的都是滑阀式换向阀，下面介绍 几种这种换向阀的典型结构。 1．手动换向阀 2．机动换向阀 3．电磁换向阀 4．液动换向阀 5．电液换向阀 （三）换向阀的性能和特点 1．三位滑阀的中位机能 三位换向阀当阀芯处于中间位置时，各油口的不同连通 方式体现了换向阀中位的不同控制机能，称之为三位换向阀 的中位机能。 （1）系统保压问题 当通向液压泵的通口P被堵塞时，系统 保压，这时液压泵能用于多缸液压系统。当通口P与通向油 箱
2．叠加阀液压系统安装简便，装配周期短。 3．液压系统如有变化，改变工况，需要增减 元件时，组装方便迅速。 4．元件之间实现无管连接，消除了因油管、 管接头等引起的泄漏、振动和噪声。 5．整个系统配置灵活，外观整齐，维护保养 容易。 6．标准化、通用化和集成化程度较高 。
第六节 比例阀
所谓比例阀就是一种按输入的电信号连续地、 按比例地控制液压系统的压力和流量的阀。比例 阀可以对液压系统的参数进行连续、成比例的控 制。而它与伺服阀相比，则结构简单，成本低， 通用性好，并能简化液压系统的油路及减少元件 的数量。比例阀的组成就是把普通的压力阀、流 量阀和换向阀的控制部分换上比例电磁铁，用比 例电磁铁的吸力来改变阀的参数以进行比例控制。 根据用途和工作特点的不同，比例阀可分为比例 压力阀、比例流量阀和比例换向阀等等。
调速阀和溢流节流阀都可用来调节并稳定流量， 功能相似，但其使用性能不完全相同。调速阀是在保 持液压泵供油压力基本不变（由溢流阀调定）情况下 工作，此压力要满足系统的最大载荷，因此消耗功率 较大。而溢流节流阀的供油压力是随负载而变的，当 负载小时，节流阀后的压力降低，液压泵的供油压力 也随着下降，这样就可减小驱动液压泵所需的功率， 并减少液压系统的发热。但溢流节流阀中流过的流量 是液压泵的全流量，阀芯运动时的阻力较大，因此溢 流阀上的弹簧一般比调速阀的硬一些，这样就加大了 节流阀前后的压差波动，如考虑稳态液动力的影响， 溢流节流阀入口压力的波动也影响节流阀前后压差的 稳定，因此溢流节流阀的稳定性能较差。
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（二）液控单向阀 二、换向阀 换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动，来改变油液 流动的方向、接通或关闭油路。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。 对换向阀的主要要求是： （1）液流流经换向阀时压力损失要小； （2）互不相通的油口间的泄漏量要小； （3）换向阀要可靠，换向要平稳迅速。 换向阀的种类很多，按结构可分为转阀和滑阀两种；按阀 芯工作时在阀体中所处的位置可分为二位、三位等；按换向阀 所控制的通路数不同可分为二通、三通、四通和五通等。按操 作控制方式可分为手动、机动、电磁动、液动和电液动等。 （一）换向阀的工作原理 1．滑阀 由主体部分和操纵控制部分组成 2．转阀
的通口T接通而又不畅通时（如X型）系统能保持一定的压力， 供控制油路使用。 （2）系统卸荷问题 当通口P与通向油箱的通口T畅通时，整个 系统卸荷。 （3）换向平稳性和精度问题 当液压缸A、B两口都堵塞时，换 向过程中易产生液压冲击，换向不平稳，但换向精度高；反之， 当液压缸A、B两口都与T口相通时，换向过程中工作部件不易制 动，换向精度低，但液压冲击小，换向平稳。 （4）启动平稳性问题 阀在中位时，液压缸某腔如接通油箱， 则启动时该腔内因无足够的油液起缓冲作用而不能保证平稳的启 动。 （5）液压缸“浮动”和在任意位置上的停止 阀在中位时，当 A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其它机 构移动工作台，调整其位置。当A、B两口堵塞或与P口连接（在 非差动情况下），则可以使液压缸在任意位置停止。