单元液压控制元件资料
液压控制元件
第4章液压控制元件在液压系统中，除需要液压泵供油和液压执行元件来驱动工作装置外，还要配备一定数量的液压控制元件，液压控制阀就是用来对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行预期的控制，以满足负载的工作要求的控制元件。
因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。
在液压系统中，液压控制阀（简称液压阀）是用来控制系统中油液的流动方向、调节系统压力和流量的控制元件。
借助于不同的液压阀，经过适当的组合，可以达到控制液压系统的执行元件（液压缸与液压马达）的输出力或力矩、速度与运动方向等的目的。
4.1 液压控制阀概述4.1.1液压阀的分类液压阀的分类方法很多，根据不同的用途和结构，液压阀主要分为以下几类：（1）按用途可以分为：压力控制阀（如溢流阀、顺序阀、减压阀等）、流量控制阀（如节流阀、调速阀等）、方向控制阀（如单向阀、换向阀等）三大类。
（2）按控制方式可以分为：定值或开关控制阀、比例控制阀、伺服控制阀。
（3）按操纵方式可以分为：手动阀、机动阀、电动阀、液动阀、电液动阀等。
（4）按安装形式可以分为：管式连接、板式连接、集成连接等。
为了减少液压系统中元件的数目和缩短管道长度尺寸，有时常将两个或两个以上的阀类元件安装在一个阀体内，制成结构紧凑的独立单元，这样的阀称为组合阀，如单向顺序阀、单向节流阀等。
4.1.2 对液压阀的基本要求1. 液压阀的共同点各类液压阀虽然形式不同，控制的功能各异，但各类液压阀之间总还是保持着一些基本的共同点：（1）在结构上，所有的阀都是由阀芯、阀体和驱动阀芯动作的元部件组成；（2）在工作原理上，所有的阀都是通过改变阀芯与阀体的相对位置来控制和调节液流的压力、流量及流动方向的；（3）所有阀中，通过阀口的流量与阀口通流面积的大小、阀口前后的压差有关，它们之间的关系都符合流体力学中的孔口流量公式（)q∆=），只是各种阀控制的参数各pKa(m不相同而已。
可以说，各类阀在本质上是相同的，仅仅是由于某一特点得到了特殊的发展，才演变出了各种不同类型的阀来。
液压元件与系统设计
风冷式冷却器
利用空气作为冷却介质， 适用于较低温度的冷却， 结构简单，但冷却效果相 对较差。
热管式冷却器
利用热管原理进行热量传 递，具有高效、紧凑的特 点，但制造成本较高。
过滤器的选择与应用
过滤器精度
根据液压系统对油液清洁 度的要求，选择合适精度 的过滤器，以保证油液的 清洁度。
类型
方向控制阀包括单向阀、换向阀等，其中换向阀是最常用的方向控制阀。
压力控制阀的选择与应用
选择
压力控制阀的选择应根据系统的压力和流量需求，以及使用环境和工况条件等因 素综合考虑。
应用
压力控制阀在液压系统中主要用于调节和稳定液压系统的压力，以保护系统中的 元件并确保系统的正常运行。
05 液压辅件与附件
油箱的设计与制作
油箱容量
根据系统需求，确定合适的油箱容量，既要满足 系统运行需求，也要避免过大容量造成的浪费。
结构设计
油箱应设计合理，便于安装、维护和清洗，同时 要保证足够的强度和稳定性。
通风设计
为了防止油温过高，油箱应设计通风口，以便于 散热和空气流通。
冷却器的种类与特点
01
02
03
水冷式冷却器
01
总结词
系统方案的制定
03
总结词
系统性能的仿真与优化
05
02
详细描述
在开始设计液压系统之前，需要进行需求分 析、确定技术要求和参数，并选择合适的液 压元件。
06
04
详细描述
根据需求和技术要求，制定合理的液 压系统方案，包括确定液压元件的型 号、规格和数量，以及系统的布局和 连接方式。
第八章 液压系统控制元件
✵二位二通电磁阀
✵三位四通电磁阀
④液动换向阀 液动换向阀利用控制油路的压力油来推动阀芯实现 换向，它适用于流量较大的阀。 ⑤电液动换向阀
2.多路换向阀 多路换向阀是将两个以上手动换向阀组合在一起的 阀组，用以操纵多个执行元件的运动。为了适应多个执 行元件运动的配合或互锁要求，这种阀比通常的四通阀 增加两个油口，所以多路阀往往由若干个三位六通手动 换向阀组合而成。 ✵并联油路：多路换向阀内各单阀可以独立操作，如 果同时操纵两个或两个以上的阀时， 负载轻的先动作，此时分配到各执行 元件的油液仅为泵流量的一部分。
与油泵连接）；A、B－工作 油口（与执行元件连接）； T－回油口（与油箱连接）。 根据进、出油口的数目 可分为二通、三通、四通、 五通等。 ✵阀芯 带凸肩的圆柱体，按阀 芯的可变位臵可分为二位、 三位和多位。 ②工作原理与职能符号： 换向阀都有两个或两个 以上的工作位臵，其中有一 个常态位，即阀芯未受到操 纵它的外部作用时所处的位
8.2 方向控制阀（DIRECTIONAL CONTROL VALVES） 一、单向阀（CHECK VALVE） ✵功用：使液体只能单向通过。 ✵性能要求：压力损失小，反向截止密封性好。 ✵分类：普通单向阀，液控单向阀。 1.普通单向阀（CHECK VALVE） ⑴结构：由阀体、阀芯和复位弹簧等组成。 ⑵工作原理：
✵串联油路：各单阀之间的进油路串联，上游换向阀 的工作回油为下游换向阀的进油。该油路可以实现两个 或两个以上工作机构的同步动作，泵的出口压力等于各 工作机构负载压力的总和。 ✵串并联油路：各单阀之间的进油路串联，回油路并 联，操纵上游阀时下游阀不能工作。但上游阀在微调范 围内操纵时，下游阀尚能控制该路工作机构的动作。
臵，这是阀的原始位臵。绘制液压系统图时，油路一般 应连接在换向阀的常态位上。 滑阀式换向阀主体部分的结构原理与职能符号
液压伺服控制液压动力元件
K ps
Kq K ce
ωr——惯性环节的转折频率
r
K ce k
Ap
2
1
k kh
K ce
Ap 2
1 k
1 kh
稳态时阀输入位移所引起的液压缸活塞的输出位移
外负载力作用所引起的活塞输出位移的减小量
k 1 时 kh
xp
Kq Ap
xv
K ce Ap 2
4
Vt
eK
ce
s 1FL
s
K ce k Ap 2
s2
总流量 = 推动活塞运动所需流量 + 经过活塞密封的内泄漏流量 + 经过活塞杆密封处的外泄漏流量 + 油液压缩和腔体变形所需的流量
4
流入液压缸进油腔的流量：
Q1
Ap
dx p dt
V1
e
dp1 dt
Ci ( p1
p2 ) Ce p1
从液压缸回油腔流出的流量：
Ap
Q2
Ap
dx p dt
V2
e
dp2 dt
V1 Ap
比例，其作用相当于一个线性液压弹簧，
V
总液压弹簧刚度为：
V2
F
kh
e
Ap
2
1 V1
1 V2
压力P
V左
总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧刚度的并联。
18
当活塞处在中间位置时，液压弹簧刚度最小，当在两端时，V1 或V2为零，液压弹簧刚度最大。 液压弹簧与负载质量相互作用所构成系统的固有频率，中间位
QL Kq xv Kc pL
QL
Apsx p
( Vt
4e
s Ct ) pL
Ap pL (M t s2 Bps k )x p FL
最全液压系统学习资料(图解版)
单作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排 油各一次。 双作用叶片泵：转子每转一周 完成吸、排油各二次。
双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流 量均匀性好，转子体所受径向液压力基本 平衡。 双作用叶片泵一般为定量泵；单作 用叶片泵一般为变量泵。
动力元件（叶片泵）
顺序阀
顺序阀是一种 利用压力控制 阀口通断的压 力阀，因用于 控制多个执行 元件的动作顺 序而得名。
顺序阀的四种控制型式： 按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔 泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。
压力继电器
功用：根据系统压力变化，自动接通 或断开电路，实现程序控制或安全保 护。
五、流量控制阀
出流量的大小；改变电流信号极性，即可改变运动方向。
图形符号含义
位—用方格表示，几位即几个方格
通—↑
不通— ┴ 、┬
箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即 为几通.
p.A.B.T有固定方位，p—进油口，T—回油口
A.B—与执行元件连接的工作油口
弹簧—W、M，画在方格两侧。
常态位置：
(原理图中，油路应该连接在常态位置) 二位阀，靠弹簧的一格。 三位阀，中间一格。
换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路 接通或切断而改变油流方向的阀。
换向阀的分类
• 按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。 • 按阀体连通的主油路数可分：两通、三通、四通…等。 • 按阀芯在阀体内的工作位置可分：两位、三位、四位等
。 • 按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、液
液压系统的组成
一个完整的液压系统由五个部分组成 动力元件（如：油泵 ） 执行元件（如：液压油缸和液压马达 ） 控制元件（如：液压阀 ） 辅助元件（如：油箱、滤油器 等） 液压油 （如：乳化液和合成型液压油 ）
液压压力控制元件
第七专题液压压力控制元件第一讲直动式溢流阀的结构与工作原理第一讲直动式溢流阀的结构与工作原理一、溢流阀的功能与分类二、直动式溢流阀的结构三、直动式溢流阀的工作原理四、直动式溢流阀的图形符号A 【思考】请看下面左侧的液压回路，当液压缸运动至顶端位置时，A 处的压力会如何变化？可能导致什么问题？压力取决于负载。
当液压缸运动至顶端位置时，相当于负载无穷大，导致泵出口至无杆腔这一段管路（包含A 点）压力急剧上升，可能导致泵损坏、管路爆裂以及液压油泄漏等问题。
A 【思考】请看下面左侧的液压回路，当液压缸运动至顶端位置时，A 处的压力会如何变化？可能导致什么问题？需要加入一个元件，限制A 处压力不超过某一压力值。
这种液压元件称为溢流阀。
溢流阀的功能就是限制其进口压力不超过某一调定压力。
按结构形式和基本动作方式，溢流阀可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。
直动式溢流阀先导式溢流阀二、直动式溢流阀的结构弹簧阀体阀芯阀芯形式：球形、锥形、滑阀式调节螺钉进油口出油口直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、弹簧和调节螺钉等部分组成。
1）阀芯常态位置：受弹簧预紧力作用，阀口常闭。
3）进油口作用力大于弹簧预紧力：阀芯向上运动，阀口打开，液压油从出油口流回油箱，完成溢流。
调节螺钉进油口出油口2）进油口作用力小于弹簧预紧力：阀芯不动，阀口无法打开，进油口压力可以继续升高。
【思考】直动式溢流阀的调定压力取决于何处？通过何处进行调整呢？调定压力取决于弹簧预紧力的大小。
调整调节螺钉，改变弹簧的预紧力，进而达到改变调定压力的目的。
调节螺钉进油口出油口四、直动式溢流阀的图形符号进油口出油口压力控制阀的图形符号：1、阀芯常态位置：A、常开B、常闭2、阀芯液压力控制方式：A、进口控制B、出口控制3、是否存在外泄油口：A、有B、没有4、是否存在液控口：A、有B、没有第七专题液压压力控制元件第二讲直动式溢流阀的应用3MPa AB 0MPa 0MPa 0MPa 3MPa 2MPa 5MPa一、过载保护二、定压溢流三、稳压作用（产生背压）（1）过载保护5MPaA 【问题1】泵的额定压力是10MPa ，直动式溢流阀的调定压力是5MPa ，活塞截面面积为0.01m 2，当液压缸受到载荷为3×104N 时，A 处压力是多少呢？A 处压力是3MPa 。
液压系统控制元件
三位四通电磁换向阀
二位二通机动换向阀
换向阀主体部分结构型式
主体部分 （1）二位二通
职能符号 ：
A P
作用：控制油路的通与断
（动画素材）
（2）二位三通
职能符号：
A
P
B
作用：控制液流方向
（3）二位四通
职能符号 ：
P — 压力油口 T — 回油口 A、B — 分别接执行元件的两腔
动画
作用：控制执行元件换向
三位阀的机能是指阀芯处于中位时，阀
各油口的通断情况。三位阀的滑阀机能也称
中位机能。三位阀有多种机能现只介绍最常
用的几种。
（l）二位二通换向阀
二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通或断。 二位二通换向阀的滑阀机能有：常闭式（O型） （即油路是 断开的） 、常开式（H型）（即油路是接通的） 。
表5.1中图形符号的含义如下：
• 换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个 为常态位，即阀芯未受到操纵力时所处的位置，图 形符号中的中位是三位阀的常态位。利用弹簧复位 的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常
态位。绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的
常态位上。
换向阀的命名要顺序的表明其“位”、“通 ”及控制能源方式（或操纵方式）。如：
1 2 (4)液控单向阀符号 3
A B
A
B 4 L
K
〈b〉外泄式
A
B
5 6
A
B
K
K
〈a〉内泄式
K
图5.14(b) 带卸荷阀的液控单向阀(外泄式) 2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞 A-正向进油口;B-正向出油口;K-控制口
ABS系统电控单元
（2)计算电路
计算电路的功用是：根据轮速传感器 信号，计算出车轮瞬时速度而后求知加 （减）速度、初始速度、参考车速及滑 移率。最后根据车轮加（减）速度和滑 移率形成相应的控制指令，向电磁阀控 制电路输出制动压力增大、保持、减小 的控制信号。
计算电路由两个完全相同的微处理器组成：
其主要目的是：两个微处理器计算结果相同时， 输出指令ABS工作。计算结果不同时，关闭ABS， 防止出现错误控制。
1、电子控制单元的功用
接收轮速传感器及其它开关信号，并进行放大、 整形、计算、比较，按照特定的控制逻辑，分析、 判断后输出指令，控制制动压力调节器执行制动 压力调节任务。
2、ABS ECU的组成
目前，尽管各车用ABS ECU内部控制程序、 参数不同，但一般均由以下几个基本电路组成。
输入电路 计算电路 输出电路 安全保护电路
3.制动防抱死控制过程 （1）车速超过8Km/h ，需要制动踩下踏制动 踏板时，制动开关闭合 ，蓄电池电压送至ECU 端子25，ECU获知汽车 进入制动状态。ECU将 根据各轮速传感器输入 的电压信号对车轮运动 状态进行监测。
（2）制动中，各车轮 滑移率均小于20%时， ECU端子2、35、18均 开路，每个电磁阀线圈 中均无电流通过，各制 动分泵制动液压力将随 制动总泵输出制动液压 力的变化而变化-增压。 。
输出电磁阀 输出电磁阀通常切断制动轮泵和阻尼器
间的油路，ABS控制减压模式时打开油路让轮 泵里的油压通过阻尼器回到制动总泵。
一、液压控制单元
高压蓄能器 储存高压制动液。 储液器又起缓冲的作用，通过容器内的油液
储存吸收电动泵工作时的油压变化，减少ABS工 作时的踏板震动感。
储液器出口处的吼管起减少液体流动时产生 的噪音作用。
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直动式溢流阀工作原理图
模块2 压力控制阀
先导式溢流阀的结构
先导式溢流阀的职能符号
1-主阀阀体 2-先导阀阀体 3-主阀芯 4，5-阻 尼孔 6，7-径向孔 8-先导阀阀芯 9-调压弹簧 座 11-进油 12-弹簧座 13-内泄通道 14-外 泄通道 15-外（遥）控口 16-螺堵
模块2 压力控制阀
带外泄油口和预泄阀芯的液控单向阀
1-锥阀芯 2-卸荷阀芯 3-弹簧 4-控制阀芯
因为A腔的压力没有作用于控 制阀芯背面，所以可以直接接到 系统中。
模块1 方向控制阀
液控单向阀的应用
应用分析： 液控单向阀的作用：锁紧液 压缸的有杆腔。 依据前面几种液控单向阀的 特点，使用外泄式的液控单向 阀更为合适。
溢流阀的作用有两个：
定压溢流（常开）பைடு நூலகம்：在定量泵节流调速系统中， 用来保持液压泵出口压力恒定，将液压泵多余的 油液溢流回油箱。 安全作用（常闭） ：在系统正常工作时，溢流阀 处于关闭状态，只是在系统压力大于或等于其调 定压力时溢流阀才打开，使系统压力不再增加， 对系统起过载保护作用。
模块2 压力控制阀
模块1 方向控制阀
5.三位四通换向阀的中位机能
O型中位机能
P型中位机能
模块1 方向控制阀
6.电液换向阀
职能符号：
1-主阀（电磁换向阀） 2-先导阀（液动换向阀） 3-主阀芯 4-先导阀阀体 4.1，4.2-复位弹簧 5-外控口 6，7-控制油路 9-先导阀芯 10-泄油口
模块2 压力控制阀
1.溢流阀
系统
先导式溢流阀工作原理图
模块2 压力控制阀
溢流阀的应用
定压溢流作用； 2. 安全保护作用； 3. 做背压阀用，一般接在回油路上，建立回油 压力，以改善执行元件运动平稳性； 4. 利用遥控口实现远程调压或系统卸荷。
1.
模块2 压力控制阀
2.减压阀
减压阀是一种利用液流流过节流口产生压降的原理，使出口压力 低于进口压力的压力控制阀。 按调节要求的不同，减压阀又可分为定值减压阀、定比减压阀、 定差减压阀三种。 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。
溢流阀的应用
负载
图中溢流阀作用： 液压缸的动作速度由调 速阀来控制，液压缸在动 作过程中，溢流阀起定压 溢流作用。
液压缸
4/2电磁换向阀
调速阀
溢流阀 单向阀
液压缸在前后两终端位 置停留时，溢流阀起安全 保护作用。
泵
模块2 压力控制阀
直动式溢流阀工作原理
工作原理：压力油PE作 用在锥阀芯的下端，当液 压力Fhyd小于弹簧力FF时， 锥阀芯关闭，溢流阀没有 溢流；随着系统压力PE的 升高，当Fhyd大于弹簧力 FF时，锥阀打开，溢流阀 溢流。
模块2 压力控制阀
液压与气动技术
化学工业出版社 主 编 栾祥
单元4
液压控制元件
单元4
液压控制元件
模块1 方向控制阀 模块2 压力控制阀 模块3 流量控制阀 模块4 其他控制阀
模块1 方向控制阀
1.单向阀
工作原理：单向导通，反向截止
管式单向阀外形
管式单向阀结构
1,4-阀座 2-锥阀 3-弹簧
模块1 方向控制阀
单向阀的主要性能要求：
导通时压力损失要小； 截止时密封性能要好； 工作时动作灵敏，噪声低。
单向阀职能符号：
模块1 方向控制阀
单向阀的应用
1. 用于泵的出口，防止系统中的压力冲击 对泵造成影响。 2. 隔开油路间不必要的联系，防止油路相 互干扰。 3. 作背压阀用（回油路上加背压阀），但 背压不可调。 4. 作旁路阀用。 5. 桥式回路。
在锁紧回路中，应使用Y型或 H型中位机能的换向阀。
带外泄油口的液控单向阀的应用
模块1 方向控制阀
3.换向阀的工作原理
换向阀——通过阀芯与阀体的相对运动，从而实现相 应油路的接通、切断或改变油液的流动方向。 对换向阀的主要能要求是： 油路导通时，压力损失要小； 油路断开时，泄漏量要小； 阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳。
模块1 方向控制阀
桥式回路
B
将此阀放在回路中， 油液从A流到B或者从 B流到A，调速阀均起 作用。
A
模块1 方向控制阀
2.液控单向阀
4 1 2 3
工作原理：控制活塞尚 未推动锥阀芯，即可推动 卸荷阀芯，使得B和A沟通， B腔压力降低，从而推动锥 阀芯，使得B口和A口相通。 外泄口应接油箱。 职能符号：
三位四通手动换向阀 1-手柄 红色-进油口 23-复位弹簧 蓝色-回油口
粉红-工作口
模块1 方向控制阀
4.滑阀式换向阀的符号说明
位：即工作位置。在图形符号中用方框数即换向阀的位数
通：对外接口的数目。任意一个方框内与外部连接的油口 个数（不含控制油口）。 “T”：表示该油口被封闭，油路不同； “ ”：表示两个工作油口相通，但箭头方向不代表油液流 向； P：进油口； A、B：工作口； T：回油口。 常态位：阀芯未被外力驱动时的位置。对于弹簧复位的两 位阀，弹簧为常态位；三位阀的中间位为常态位。
模块1 方向控制阀
换向阀换向示意图
换向阀处于中位，液 压缸停在当前位置
换向阀处于左位， 液压缸伸出
换向阀处于右位， 液压缸退回
模块1 方向控制阀
滑阀式换向阀的结构
工作原理：此阀处于当前 位置，进油口、回油口以及 工作口各不相通；当驱动手 柄向左运动时，阀芯向右移 动，进油口和右侧的工作口 相通，左侧的工作口与油箱 相同；当驱动手柄向右运动 时，接通状况与之相反。 职能符号：
先导式溢流阀的工作原理
工作原理：压力油PE作用在主阀芯
的下端，经过阻尼孔同时也作用在先导 阀的左端和主阀芯的上腔，当先导阀左 端的液压力小于弹簧力FF时，锥阀芯关 闭，主阀芯上下腔的压力相等，主阀芯 在弹簧力的作用下处于关闭状态，溢流 阀没有溢流；随着系统压力PE的升高， 当先导阀左端的液压力大于弹簧力FF时， 锥阀打开溢流，油液流过阻尼孔时要产 生压降，主阀上腔的压力小于下腔的压 力，当通过锥阀的流量达到一定大小时， 主阀上下腔压差所形成的力大于主阀弹 簧力、摩擦力和阀芯的自重等力。主阀 芯向上运动，压力油溢流回油箱。