液压控制元件概述
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。
第四章-液压控制元件
第四章液压控制元件一、液压阀作用液压阀是液压系统中控制液流流动方向，压力高低、流量大小的控制元件。
二、液压阀分类按用途分：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀操纵方式分：人力操纵阀、机械操纵阀、电动操纵阀连接方式分：管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接按结构分类：滑阀，座阀，射流管阀按控制方式：电液比例阀，伺服阀，数字控制阀按输出参量可调节性分类：开关控制阀，输出参量可调节的阀三、液压系统对阀的基本要求1.工作可靠，动作灵敏，冲击振动小2.压力损失小3.结构紧凑，安装调整维护使用方便，通用性好一、单向阀作用：控制油液的单向流动（单向导通，反向截止）。
性能要求：正向流动阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏1、普通单向阀图4-1&为一种管式普通单向阀的结构，压力油从阀体左端的通口流入时克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔冬轴向孔b从网体右端的通口流出；但是压力油从阀体右端的通口流入时, 液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无祛通过，其图形符号如图4-lb所示。
一般单向阀的开启压力在0. 035-0. 05Mpa,作背压阀使用时，更换刚度较大图4-2&为一种液控单向阀的结构，当控制口 K 处无压力油通入时，它的工 作和普通单向阀一样，压力油只能从进油口 P1流向出油口 P2,不能反向流动。
当控制口K 处有压力油通入时，控制活塞1右侧d 腔通泄油口（图中未画出）， 在液压力作用下活塞向右移动，推动顶杆2顶开阀芯，使油口 P1和P2接通， 油液就可以从P2 口流向P1 口。
图4-2b 为其图形符号。
二换向阀利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，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。
按阀芯相对于阀体的运动方式：滑阀和转阀按操作方式：手动、机动、电磁动、液动和电液动等按阀芯工作时在阀体中所处 的位置：二位和三位等按换向阀所控制的通路数不同：二通、三通、四通和五通等。
液压控制元件概述
单向阀的符号
单向阀和其它阀组合后， 成为组合阀，例如单向顺序阀、 单向节流阀等。
A
B
单向阀的职能符号
精品课件
2 方向控制阀
液控单向阀的工作原理和图形符号
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， p2 → p1的反向油液也可自由通过。
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2 方向控制阀
功用：控制油液流动方向或通断 分类：单向阀、换向阀
精品课件
精品课件
2 方向控制阀
单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。 单向阀有普通单向阀\液控单向阀\梭阀、双压阀等。
5.2.1单向阀 1 普通单向阀
正向导通， 反向截止。
(b)
精品课件
直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。
精品课件
1液压控制元件概述
对液压阀的基本要求：
a)动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。 b)阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性 能要好。 c)所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化 量要小。 d)结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。
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液压控制阀的集成块
根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式。
1 —控制活塞； 2 —顶杆；3 —阀芯。
动画演示
注意：控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控 制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。
精品课件
普通单向阀和 液控单向阀的应用
（1）用单向阀 将系统和泵隔断
图中，用单向阀
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
液压控制元件
第五章液压控制元件（9学时）1.基本内容：液压阀概述、压力阀、流量阀、方向阀。
2.重点内容：压力阀、流量阀、方向阀工作原理、特点、应用场合3.难点内容：压力阀、调速阀、电液换向阀的工作原理和结构特点第一节概述（1学时）一、液压控制阀的功能和分类表5-1列出了液压阀的分类情况。
对液压阀的基本要求：1）结构简单、紧凑、动作灵敏，工作可靠、调节方便。
2）密封性能好、压力损失小。
3）通用性好，便于维护和安装。
二、阀口的结构形式与对应的流量公式液压阀的阀口结构形式及过流面积如表5-2所示。
三、液动力液流流经阀口时，由于流动方向和流速的变化造成液体动量的改变，阀芯会受到附加作用力，即液动力。
液动力分为稳态液动力和瞬态液动力两种。
（一）稳态液动力稳态液动力指的是阀芯移动完毕，阀口开度固定之后，液流流经阀口时因动量改变而附加作用在阀芯上的力。
1、滑阀液动力油液流经一个完整腔滑阀阀口的轴向稳态液动力的大小为F bs=ρqvcosФ，作用方向使阀口趋向于关闭。
具体见圆柱滑阀稳态液动力稳态液动力对滑阀性能的影响是1）加大了操纵滑阀所需的力，尤其在高压大流量的情况下，成为操纵阀芯的突出问题；2）使阀口趋于关闭，相当于一个回复力，使阀的工作趋于稳定。
为了解决稳态液动力增大滑阀操纵力的问题，通常在结构上采取一些措施来补偿或消除此力。
图5-1所示为采用特种形式的阀腔补偿稳态液动力的例子。
图5-1a为采用特种形式的阀腔；图5-1b 为在阀套上开斜孔，使流入和流出阀腔液体的动量互相抵消，减小轴向液动力；图5-1c 为加大阀芯的颈部直径，使液流流过阀芯时有较大的压力损失，以便在阀芯两端面产生不平衡的液压力，抵消轴向液动力等。
2．锥阀不同的锥阀结构所受液动力有所区别。
图5-2所示为油液流经常用锥阀阀口的两种情况。
锥阀为两通阀，可以是A 流向B ，也可以是B 流向A ，前者为外流式，后者为内流式。
两种情况下的稳态液动力的大小均为p dx C qv F d b ∆==απαρ2sin cos其中外流式锥阀阀口的稳态液动力使阀口趋于关闭，内流式的稳态液动力使阀口趋于开启。
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
液压原件的识别及工作原理
液压原件的识别及工作原理
液压原件是液压系统中的组成部分，用于控制和传递液压能量。
液压系统通过液体的流动来实现力的传递和控制。
以下是一些常见的液压原件以及它们的工作原理：
1. 液压泵：液压泵将机械能转化为液体的压力能量。
当泵转动时，它会吸入液体并增加液体的压力，然后将液体推送到液压系统中。
2. 液压缸：液压缸是将液体能量转化为机械能的装置。
当液体进入液压缸时，它会推动活塞，从而产生线性运动或旋转运动。
3. 液压阀：液压阀用于控制液压系统中液体的流动和压力。
它们可以打开或关闭特定的流通路径，以及调节液体的流量和压力。
4. 油箱：油箱是存储液体并维持液压系统冷却的容器。
它通常包含过滤器来清除液体中的杂质，并且具有油位指示器和压力表等辅助设备。
5. 液压管路：液压管路用于将液压能量从一个液压元件传递到另一个液压元件。
它们通常由高强度的金属管或软管组成，并用于承受高压液体的流动。
液压原件的工作原理基于帕斯卡定律，即在封闭的液体系统中，施加在液体上的压力会均匀地传递到系统中的每个点。
通过合理配置和控制液压原件，可以实现
各种机械运动、力的放大和控制。
液压系统广泛应用于工程机械、船舶、飞机、汽车和工业自动化等领域。
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2 方向控制阀
液控单向阀的工作原理和图形符号 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， p2 → p1的反向油液也可自由通过。 根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式。
1 —控制活塞； 2 —顶杆；3 —阀芯。
动画演示
注意：控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单 向阀反向不能截止液流。
液压与气压传动
1液压控制元件概述
液压阀的性能参数：
公称通径 代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油
管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最 大不得大于额定流量的1.1倍。
额定压力 阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的
液压与气压传动
1液压控制元件概述
3.根据安装连接形式不同可分为： a)管式连接 阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。 b)板式连接 阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。 c)插装式 将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结 构紧凑。 d)叠加式 是板式连接阀的一种发展形式。
液压与气压传动
液压控制阀的集成块
液压与气压传动
2 方向控制阀
功用：控制油液流动方向或通断 分类：单向阀、换向阀
液压与气压传动
液压与气压传动
2 方向控制阀
单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。 单向阀有普通单向阀\液控单向阀\梭阀、双压阀等。
5.2.1单向阀 1 普通单向阀
正向导通， 反向截止。
3
4
液压与气压传动
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，其数 值不高一般约为0.5MPa。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。
液压与气压传动
(5) 用液控单向阀使立式缸活塞悬浮
在右图中，通过液控单向阀往立 式缸的下腔供油，活塞上行。停止供油 时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能 下行，于是可在任一位置悬浮。将液控 单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自 重下行。 若此立式缸下行为工作行程， 可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制 口加压，则活塞下行，完成工作行程。
液压控制元件
第一节 液压阀概述 第二节 方向控制阀 第三节 压力控制阀 第四节 流量控制阀 第五节 二通插装阀和叠加阀
1液压控制元件概述
液压阀的功用：
液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向， 保证执行元件按照要求进行工作。属控制元件。
液压阀基本结构：
包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。驱动装置 可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有时还作用有液压力。
(b)
液压与气压传动
直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。
1Leabharlann 2312
3
A
B
A
B
1—阀 体； 2—阀芯；3 —弹簧；
上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连， 阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。
液压与气压传动
1一阀体； 2一阀芯； 3一弹簧；
A一进油 口； B一 出油口。
普通单向阀
液压与气压传动
直通式 管式阀
直角式 板式阀
对单向阀的要求
①开启压力要小。 ②能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。 ③正向导通时，阀的阻力损失要小。 ④阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。
单向阀的符号
单向阀和其它阀组合后，成为组合 阀，例如单向顺序阀、单向节流阀等。
A
B
单向阀的职能符号
液压与气压传动
液压与气压传动
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。
液压与气压传动
普通单向阀和 液控单向阀的应用
（1）用单向阀 将系统和泵隔断
图中，用单向阀5将系
统和泵隔断，泵开机
时泵排出的油可经单
4
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。
液压与气压传动
3
1 2
5
(2)用单向阀将两个泵隔断
在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的 油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭， 泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3 回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两 个压力不同的泵隔断，不互相影响。
G
B KA
液压与气压传动
2方向控制阀——换向阀
2.2换向阀
换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使 缸的活塞改变运动方向。 换向阀的类型有
调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。
液压与气压传动
1液压控制元件概述
对液压阀的基本要求：
a)动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。 b)阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。 c)所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。 d)结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。
1液压控制元件概述
2.根据用途不同可分为： a)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。 b)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。 c)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。
液压与气压传动
1液压控制元件概述
液压控制阀的分类:
1.根据机构形式不同可分为： a)滑阀 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度，因此滑阀运 动存在一个死区。 b)锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为12 °～20 °，阀口关闭时为线密封，密封 性能好且动作灵敏。 c)球阀 性能与锥阀相同。
液压与气压传动