方向控制阀-位通机能和中位机能
液压与气动技术 小结
1
换向阀
2 换向阀位通机能
3 换向阀中位机能
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
作用：控制执行元件换向
液压与气动技术 三位四通
职能符号： 作用：换向、停止。
APB O
液压与气动技术 两位五通
职能符号： 作用：换向、两种回油方式。
O1 A P B O2
液压与气动技术 三位五通 职能符号： 作用：换向、停止、回油不同。
二位阀，靠弹簧的一格。 5 常态位置< (原理图中，油路应该连接在常态位置)
三位阀，中间一格。
液压与气动技术
换向阀的结构原理 和图形符号
液压与气动技术 主体部分结构原理 两位两通
职能符号：
作用：控制油路的通与断
A
P
液压与气动技术 两位三通
职能符号： 作用：控制液流方向
AP
B
液压与气动技术
两位四通
O1 A P B O2
液压与气动技术 练习：指出下列各换向阀图形符号中的错误
3 换向阀中位机能
液压与气动技术
三位换向阀的 中位机能：
三位阀常态 位（即中间位） 各油口的连通 方式，称为中 位机能。
18
液压与气动技术 换向阀常用中位机能
O型
双向锁紧，系统保压。
液压与气动技术 换向阀常用中位机能
电磁换向阀 液动换向阀 按控制方式分类 < 电液换向阀 机动换向阀 手动换向阀 气动换向阀
液压与气动技术
换向阀图形符号的含义
1 位— 用方格表示，几位即几个方格 2 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。 3 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 4 弹簧—W、M，画在方格两侧。
M型
双向锁紧，油泵卸荷。
液压与气动技术 换向阀常用中位机能
H型
油缸浮动，泵卸荷。
液压与气动技术 换向阀常用中位机能
P型
差动连接。
液压与气动技术 换向阀常用中位机能
Y型
油缸浮动，系统保压。
液压与气动技术 换向阀常用中位机能
练习：某执行元件要求随时能停止并锁紧，且停止时要求压力 油卸荷，应选用何种中位机能的三位四通换向阀
按结构形式分 <
滑阀式换向阀 转阀式换向阀（只适用于中低压、小流量）
2 换向阀位通机能
液压与气动技术
滑阀式换向阀基本概念
位: 阀芯相对于阀体的工作位置数。
通：阀体对外连接的主要油口数（不包括控制油口和泄漏油口）。
滑阀式换向阀的分类
按工作位置数分类：二位、三位、四位等 按通路数分类： 二通 、三通、四通、五通等
干这行，爱这行
液压与气动技术
--换向阀位通机能和中位机能
扬州市职业大学 郝欣妮
目 录
1
换向阀
2 换向阀位通机能
3 换向阀中位机能
4
小结
1
ห้องสมุดไป่ตู้换向阀
液压与气动技术
5.2.2 换向阀
工作原理：变换阀芯在阀体内的相 对工作位置，使阀体各油口连通或 断开，从而控制执行元件的换向或 启停。
液压与气动技术
换向阀的分类：
方向控制阀
A B
P T
P T
P T
P T
P T
O型
H型
M型
Y型
P型
Fully close center （O型中位机能）
Fully open center （ H型中位机能）
Tandem center （ M型中位机能）
Float center（Y型中位机能）
阀芯的操作机构 根据控制方式的不同，阀芯操纵机构主要有：
Structure 结构 Fig. 5-4、5 Body 阀体（有油口） Spool 阀芯（阀芯为轴状，上有多个台肩） Actuation 阀芯操作机构
工作原理 阀芯相对阀体移动，改变各油口的连通 方式。 换向阀的“位” “位”（Positions）：阀芯相对于阀体可
处
的工作位置个数。
在图形符号中以方框表示，一个方框代
If flow direction reverses：
Pressured oil and the spring push valve core against the seat，flow cannot pass through。 反向流动：液压力及弹簧力方向一致，无法打开 阀口。
一般阀内弹簧较软，开启压力约0.3 ~ 0.5 bar。 若作背压阀用，弹簧设计较硬，开启压力约2 ~ 6 bar，使系统回油保持一定背压。
1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT
缸A、B、C均外伸
缸A、B、C均回缩 A外伸，B、C停留
A 伸，B 停，C 缩
Chp.5 Hydraulic Control Valves
液压控制阀
5.1 Introduction 概述
5.2 Directional Control Valves 方向阀 5.3 Pressure Operated Valves 压力阀
第一讲方向控制阀
压力控制阀
流量控制阀
按操纵方式
手动 机动 电动 液动 电液动
滑阀
按结构
球阀 锥阀
按连接方式
管 式 板 式 叠加式 插装式
按控制方式
定值或开关控制阀 电液比例控制阀 电液伺服控制阀 数 字 阀
二、液压阀的性能参数
1.公称通径
代表阀的通流能力大小，对应于阀的额定 流量。与阀进出口连接的油管规格应与阀的通
A B
A
B
O型
P O
H型
P O
A
B
A
B
P型
P A O B
Y型
P O
A
B
M型
P O
K型
P O
5.几种常用的换向阀
手 动 换 向 阀
机动换向阀（行程阀） 动画
电磁换向阀
动画
A
B
P
O
液 动 换 向 阀
K1
A
B
P
O
K2
电 液 动 换 向 阀
P
A
K1
K2
O B
动画
P
O
单向节流阀阀芯结构
小结
液压控制阀的功用、分类和结构； 位、通、中位机能及常态位的概念； 液压控制阀的基本概念、原理及图形符号； 液控单向阀、电液动换向阀的原理； 图形符号及含义。
2.液控单向阀
※多一个控制油口K
1）控制口通油箱时（目的 是使阀心可靠复位），同普 通单向阀； 2）控制口通压力油时，液 流可正反向自由通过。
动画演示1 动画演示2
图形符号:
二、换向阀
动画演示
利用阀心与阀体相对位置的改变，控制相应油路的通、 断或变换油液的方向，以实现对执行元件运动方向的控制。
第五章 方向控制阀
第五章方向控制阀方向控制阀（方向阀）是控制液压系统中的液流方向的阀，用来对系统中各个支路的液流进行通、断的切换，以适应工作的要求。
一个液压系统所应用的各个控制阀中，方向阀占的数量相当多。
§5-1 方向阀的功能及分类常规方向阀的基本作用是对液流进行通、断（开、关）切换。
因此，工作原理比较简单，它的结构也并不复杂。
但是，为了满足不同液压系统对液流方向的控制要求，方向阀的品种规格名目繁多。
一、分类方向阀按其功能，大致可分成以下几种类型：有时把压力表开关也归到方向控制阀中。
除了上述一般的方向控制阀外，还有可以进行阀芯位置连续控制的电液比例方向阀。
从阀芯的结构特征来区分，又有锥阀式、球阀式、滑阀式和转阀式等。
（一）单向阀单向阀类似于电路中的二极管。
在液压系统中单向阀只允许液流沿一个方向通过，反方向流动则被截止。
它是一种结构最简单的控制阀。
图5-1（图5-1省略p89）分别是钢球式直通单向阀和锥阀式直通单向阀。
液流从1P流入时，克服弹簧力而将阀芯顶开，再从2P流出。
当液流反向流入时，由于阀芯被压紧在阀座密封面上，所以流动被截止。
钢球式单向阀的结构简单，但密封性不如锥阀式，并且由于钢球没有导向部分，所以工作时容易产生振动，一般用在流量较小的场合。
锥阀式应用最多，虽然加工要求较钢球式高一些，但是它的导向性好，密封可靠。
图5-1所示单向阀是管式结构，尺寸小巧紧凑，可以直接安装在管路中。
此外还有板式结构的单向阀（图5-2）（图5-2省略p90），它的装拆维修比较方便，不过需要另行设置安装底板。
此外，由于板式单向阀内的流道有转弯，所以流动阻力损失较管式结构大。
单向阀中的弹簧主要是用来克服摩擦力、阀芯的重力和惯性力，使阀芯在液流反方向流动时能迅速关闭。
但弹簧过硬会影响阀的开启压力并造成过大的流动损失。
一般单向阀的开启压力大约0.03~0.05MPa，并可根据需要更换弹簧。
例如，单向阀作为背压阀使用时，需要具有与系统工作相适应的开启压力，因此采用较硬的弹簧。
方向控制阀
2、滑阀的中位机能(又称滑阀机能)
中位机能——根据不同的使用要求，使三位换向 阀处于中间位置时，其各油口间的各种不同连接方式 称“中位机能”或“滑阀机能” 。
常用的有O、P、H、Y、M五种，必须掌握。
机能 4通符号 5通符号 O型 P型
Y型
或
H型
M型
性能特点
各油口全封闭，油缸两腔闭锁，油泵 不卸荷，可用于多个换向阀并联工作， 利用中位油缸停止，能保压。
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
液动
（1）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 之，K2进压力油，K1接油箱时， 阀芯左移，使P与B通， A与T通。这种换向时间 不可调，一般用于流量
A’ B’
图形符号
AB
利用液控单向阀锁紧
• 液压锁 密封好、锁紧精度高。
二、换向阀 （ direction valve）
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液流动方向的阀。
换向阀的应用十分广泛，种类也很多，可根 据其结构，操纵控制方式和通路分类。见下表。
按通路分类：二通、三通、四通、五通等等
为了避免这一不正常现象发生，采用液压锁，液控单 向阀2的控制油液由油缸下腔引入，此时下腔为低压， 阀2在上腔高压作用下紧紧关闭，保证无泄漏，支腿不 会缩回。当需要收回支腿时，换向阀左位接入，液压 泵的油液由A口经单向阀1进入油缸下腔，由这一油路 引出的控制油使阀2强制开启，油缸上腔得油反向流 过阀2经B口流回油箱，支腿收回。当换向阀右位接入 时，液压泵的油经B口和阀2通向油缸上腔，并与阀1 控制油道相通，使阀1强制打开，油缸下腔回油经阀1 反向流回油箱，支腿放下。
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。
方向控制回路
3、可完成快进—工进—快退的工作循环
液压与气动技术
故 只能用于锁紧时间短，锁紧要求不 高的场合。
液压与气动技术
二、锁紧回路
2.采用液控单向阀的锁紧回路
核心元件：液控单向阀
双向液压锁
原理：图示，液压缸锁紧。电磁铁得电 液压缸左、右行。 特点：单向阀密封性好，所以锁紧性能好。
液压与气动技术
液控单向阀锁紧回路的应用
汽车起重机支腿
飞机起落架
矿山采掘机械液压支架
液压与气动技术
巩固训练
起吊前，先放下后支 腿，再放下前支腿。 双向液 压锁防 止 “软腿 现象”
收
手动换向 作业结束后，先收前 支腿，再收后支腿。 阀换向 起吊时，须由支腿 液压缸来承受负载
放
液压与气动技术
拓展作业
设计一机床工作台液压回路，要求： 1、实现工作台左右换向 2、工作台可在任意位置停留
液压传动技术
方向控制回路
液压与气动技术
课题引入
液压与气动技术
起重机支腿液压系统
收
支腿液压缸
放
液压与气动技术
课题内容
方向控制回路
液压与气动技术
学习目标与重点
能力目标：能够分析液压系统中的方向控制回路， 并能对简单的方向控制回路进行设计
学习重点：方向控制回路的工作原理及应用 学习难点：方向回路之锁紧回路
一、换向回路
功用：控制执行元件的启动、停止和换向。
核心元件：各种控制方式的换向阀
液压与气动技术
二、锁紧回路
作用：防止液压元件在停止运动时因外界 因素而发生移动或窜动。
采用换向阀中位机能的锁紧回路
类型：
采用液控单向阀的锁紧回路
方向控制阀
液压控制阀的特点（共性）
1.在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或 滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件（如弹簧、电 磁铁）组成 。 2.在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出 口间压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔 口流量公式（将阀口看成是小孔），仅是各种阀 控制的参数各不相同而已。
q cq A0 2p /
A P1
B P2
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。
13
直角式单向阀的进出油口 A(P1) 、 B(P2) 的轴 线均和阀体轴线垂直。
A
B
A
B
图 5.11(a) 所示的阀属于板式连接阀，阀体用螺钉 固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合， 阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O” 形密封圈使它们密封。
5
(3) 板式连接 阀的各油口均布置在同一安装平面上，并留有 连接螺钉孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多 为板式阀。将板式阀用螺钉固定在与阀有对应油口 的平板式或阀块式连接体上。
(4) 叠加式连接 由阀（方向阀、压力阀、流量阀等）及底板 块组成。每个阀同时起单个阀和通道孔的作用。 (5) 插装式连接 将阀按标准参数做成圆筒形专用元件，然后将 这些元件插入不同的阀体（或集成块），得到不同 组合的一种集成形式。
此类阀不带卸荷阀芯， (1)简式外泄型液控单向阀 有专门的泄油口，外泄油口 P1—正向进油口; P2 —正向出 通油箱，故可用于较高压力 油口 K —控制口 系统。
1 —控制活塞； 2 —顶杆；3 —阀芯。
泄油口
图5.13 简式外泄型液控单向阀
控制元件——方向控制阀PPT课件
.
14
２. 机动换向阀
机动换向阀又称行程换向
阀。它依靠行程挡块推动阀芯 实现转向。机动阀动作可靠， 改变挡块斜面角度便可改变换 向时阀芯的移动速度，因而可 以调节换向过程的快慢。右图 是二位三通机动换向阀。在常 态位，P与A相通；当行程挡快5 压下机动阀滚轮4时，P与B相通。 它经常应用于机床液压系统的 速度换接回路中。
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11
二、滑阀机能 (中位机能)
三位阀阀芯处于中间位置时，其各油口连通情况 不同，这种不同的连通方式体现了换向阀的各种控制 机能，称为滑阀机能。下图是三位四通阀中位机能。
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三、操纵方式
1、手动换向阀
2、机动换向阀
（1）二位二通电磁阀 （2）二位三通电磁阀
3、电磁换向阀
（3）二位四通电磁阀 （4）三位四通电磁阀
()
()
二位二通电磁阀
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17
二位二通电磁阀结构
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18
（2）二位三通电磁阀
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（3）二位四通电磁阀
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20
二位四通电磁阀的应用
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21
（4）三位四通电磁阀
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22
（5）交流和直流电磁铁
根据电磁铁所用电源不同可分为交流电磁铁和直 流电磁铁两种。
交流电磁铁的优点是电源简单方便，启动力大。缺 点是启动电流大，在阀芯被卡住时会使电磁铁线圈烧 毁。交流电磁铁动作快，换向冲击大，换向频率不能 太高。
结构原理图
图形符号
位和通
结构原理图
图形符号
二位二通
二位五通
二位三通
三位四通
二位四通
三位五通
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10
换向阀图形符号的含义
方向控制阀知识
方向控制阀知识方向控制阀简称方向阀，主要用来通断油路或切换油流的方向，以满足对执行元件的启、停和运动方向的要求。
按其用途可分为两大类：单向阀和换向阀。
（1）单向阀单向阀又称止回阀，它的功用是使油液只能单向流过。
根据阀芯结构不同，单向阀可分为球阀式和锥阀式两种。
图5—1所示出为两种单向阀的结构及单向阀的符号。
球阀式阀芯结构简单，但容易因摩擦而使密封性变差，只用于低压场合。
锥阀式应用较多，且密封性较好。
根据阀中通道情况，又可分为直通式和直角式。
直通式液流阻力小，更换弹簧也较方便，一般采用管式连接；而直角式则即可采用管式连接。
又可采用板式连接或法兰连接。
单向阀中弹簧的主要作用是在没有油流通过或油液倒流时可帮助阀迅速关闭。
但它同时也增加阀开启时的阻力，并成为油液流过单向阀时产生压力损失的主要部分。
在不影响阀灵敏可靠的同时，就应把弹簧做得软些。
’一般单向阀开启压力是0．035～0．05MPa，全部流量通过时的压力损失大约是0．1～0．3MPa。
图5—1单向阀1—阀体；2—弹簧；3—阀芯；4—阀座（要求：动画显示两种单向阀正向导通，反向截至的工作过程，动画可参见第五章动画资源“5-1直通式单向阀（动画按钮可去掉）及5-2直角式单向阀”）在某些场合，需要单向阀允许油流反向通过，这时即采用液控式单向阀。
液控式单向阀结构和符号如图5—2所示。
它主要由直角单向阀和控制活塞两部分组成。
当下盖7上的控制油口元压力油时，它仅是一个普通单向阀，只允许油液从A流向B；当控制油口通人压力油时，则控制活塞就被顶起，通过顶杆使阀芯1强制打开，允许油液由B向A反向流过。
图5—2液控单向阀1—单向阀阀芯；2—弹簧；3—上盖；4—阀体；5—单向阀阀座；6—控制活塞；7—下盖（二）换向阀换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动来接通、关闭油路或变换油液通向执行元件的流动方向，以使执行元件启动、停止或变换运动方向。
（1）换向阀分类换向阀按结构分有转阀式和滑阀式；按阀芯工作位置数分有二位、三位和多位等；按进出口通道数分有二通、三通、四通和五通等；按操纵和控制方式分有手动、机动、电动、液动和电液动等；按安装方式分有管式、板式和法兰式等。
方向控制阀分类
方向控制阀分类[编辑本段]在实际应用中，可根据不同的需要将方向控制阀分成若干类别：（1）按照气体在管道的流动方向，如果只允许气体向一个方向流动，这样的阀叫做单向型控制阀，比如单向阀，梭阀等；可以改变气体流向的控制阀叫做换向阀，比如常用的2way2port，2way3port，2way5port，3way5port等。
（2）按照控制方式可分为电磁阀，机械阀，气控阀，人控阀。
其中电磁阀又可以分为单和双电控阀两种；机械阀可分为球头阀，滚轮阀等多种；气控阀也可分为单气控和双气控阀；人力阀可以分为手动阀，脚踏阀两种。
（3）按工作原理可以分为直动阀和先导阀，直动阀就是靠人力或者电磁力，气动力直接实现换向要求的阀；先导阀是由先导头和阀主体2部分构成，有先导头活塞驱动阀主体里面的阀杆实现换向。
（4）根据换向阀杆的工作位置可以将阀分为2way，3way阀。
（5）根据阀上气孔的多少来进行划分，可以分为2port，3port，5port阀。
普通单向阀（逆止阀或止回阀）功用：只允许油液正向流动，不许反流。
分类：直通式、直角式结构：阀体、阀心锥形、钢球式、弹簧等工作原理：液流从进油口流入时，A →B液流从出油口流入时，A → B开启压力：0、04——0、1MPa做背压阀：Pk=0.2——0.6 MPa 3液控单向阀功用：正向流通，反向受控流通结构：普通单向阀+液控装置K不通压力油，A → B工作原理〈K通压力油，A → B结构特点：B→ A，∵PB=P工，很高∴弹簧腔背压很大，pk很大时才能顶开阀心,影响可靠性。
故可采用如下措施1) 采用先导阀预先卸压2）采用外泄口回油降低背压应用：∵液控单向阀具有良好的反密封性∴常用于保压、锁紧和平衡回路梭阀、双压阀和快速排气阀1）梭阀2）双压阀3）快速排气阀二换向阀作用：变换阀心在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。
换向阀的分类按结构形式分：滑阀式换向阀、座阀式换向阀、转阀式换向阀滑阀式换向阀（1）换向阀的结构和工作原理阀体：有多级沉割槽的圆柱孔结构〈阀芯：有多段环行槽的圆柱体分类：二位按工作位置数分< 三位位：阀心相对于阀体的工作位置数。