第6章 液压阀

1、1第六章第六章 液压阀液压阀2 液压阀概述与共性问题液压阀概述与共性问题 方向控制阀方向控制阀 压力控制阀压力控制阀 流量控制阀流量控制阀 通过本章学习，掌握液压阀的基本原理，重点掌握三大类阀的结构、工作原理、职能符号以及在液压回路中的应用。3 液压阀是液压系统中的控制制调节装置，用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量，从机能上可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类，其主要作用是： 不同类型的阀存在着一些基本共同点： 6.1.1 液压阀的作用液压阀的作用 4方向控制阀方向控制阀用于控制液流的流动方向；压力控制阀压力控制阀用于控制液流的压力大小；流量控制阀流量控制阀用于控制液

2、流的流量大小。滑阀滑阀阀芯为多端圆柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；锥阀锥阀阀芯为锥柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；转阀转阀阀芯为带圆周方向槽的圆柱体，阀芯相对阀体转动。6.1.2 液压阀的分类液压阀的分类手动阀手动阀手把及手轮、踏板、杠杆；机动阀机动阀挡块及碰块、弹簧、液压、气动；电动阀电动阀电磁铁、伺服电机和步进电机控制。5液压系统中所用的液压阀，应满足如下要求：1 1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小；）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小；2 2）油液流过时压力损失小；）油液流过时压力损失小；3 3）密封性能好；）密封性能好；4 4）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。）

3、结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。6.1.3 对液压阀的基本要求对液压阀的基本要求66.2.1 阀口形式阀口形式 滑阀式 错位孔式 三角槽式阀口形式 弓形孔式 偏心槽式 斜槽式 旋转槽式 转楔式 滑阀式的构造比较简单，通流截面积一般与阀的开口大小成正比，是最常用的阀口形式。本章所介绍的液压阀都是滑阀式的。7 很多液压阀采用滑阀式结构。滑阀在阀心移动、改变阀口的启闭或开口大小时控制液流，同时也产生液动力。 作用在阀心上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。 稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定以后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀心上的力。6.2.2 液动力液动力 取阀心两凸肩间的

4、容腔中的液体为控制体，对它列写动量方程，有：(a) (b)cos)90coscos(212qvvvqFbscos)cos(90cos112qvvvqFbs86.2.2 液动力液动力 根据上式，可得这两种情况下稳态液动力的方向都是促使阀口关闭的。稳态液动力，相当于一个回复力，故它对滑阀性能的另一影响是使滑阀的工作趋于稳定。edebsApACAqqqvFcos2coscos20cos2cos222002pxCWCCCpAAACvrcddedcos222pxCWCCvrvd96.2.2 液动力液动力 瞬态液动力是滑阀在移动过程中（即开口的大小发生变化时）阀腔中液流因加速或减速而作用在阀心上的力。这个

5、力只与阀心移动速度有关（即与阀口开度的变化率有关），与阀口开度本身无关。dtdxpWCdtdqWxApACqdtdqldtvAdldtdvlAdtdvmFvdvdssbt22)(000 dtdxpWlCFvdbt2106.2.3 液压卡紧力液压卡紧力 脏物进入缝隙； 膨胀卡死； 几何形状误差和同心度变化引起径向不平衡液压力。 提高加工精度，避免偏心； 顺锥开均压槽； 精细过滤油液。11 方向控制阀主要包括单向阀和换向阀两大类，在液压回路中主要起控制液流流向的作用。分类方法如下图所示：12 单向阀的作用是使油液在正常情况下只能沿一个方向流动，不允许反向倒流。液压系统中常用的单向阀有和两种。 6.

6、3.1 单向阀单向阀 单向阀可装在泵的出口处，防止系统中液压冲击影响泵的工单向阀可装在泵的出口处，防止系统中液压冲击影响泵的工作。单向阀还可以分隔油路，防止油路间的相互干扰。作。单向阀还可以分隔油路，防止油路间的相互干扰。321AB1 1阀体；阀体；2 2阀芯；阀芯；3 3 弹簧；弹簧；动画演示2动画演示113 开启压力要小。开启压力要小。 能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。 正向导通时，阀的阻力损失要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。 阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。 单向阀可安装在泵的出口处，防止系统中的液压冲击

7、影响泵的工作；还可以用来分隔油路，防止油路间的互相干扰。单向阀可以和其他阀组成组合阀，如单向顺序阀、单向节流阀等。AB单向阀的职能符号6.3.1 单向阀单向阀14 当控制口 K 处无压力油流入时，它的工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从 P1 口流向 P2 口，不能反向倒流。 当控制口 K 有控制压力油时，活塞右移，推动顶杆顶开阀心，使 P1 和 P2 接通，油液就可以在两个方向自由流通。P1P2KKP1P26.3.1 单向阀单向阀15液控单向阀因泄漏油液方式不同而有和两种。6.3.1 单向阀单向阀ABKb b外泄式外泄式动画演示ABKa a内泄式内泄式动画演示 液控单向阀可以对液压缸进行闭

8、锁，也可用作立式液压缸的支承阀。16 换向阀利用阀心相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。 1）油液流经阀时的压力损失要小。 2）互不相通的油口间的泄漏要小。 3）换向要平稳、迅速且可靠。6.3.2 换向阀换向阀17 按阀的结构形式：。 按阀的操纵方式： 按阀的工作位置数和控制的通道数：等。 “位”是指阀芯的位置，通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置，“位”在符号图中用方框表示。 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

9、口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。6.3.2 换向阀换向阀动画演示18 如下图，换向阀阀体上开有4个通油口 P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示。TPABP P压力油口压力油口；A A、B B工作油口工作油口；T T（或（或O O）回油口。回油口。PTBA6.3.2 换向阀换向阀19P TA BTPAB 下图表示阀芯处于时的情况，此时从 P 口进来的压力油没有通路。A、B 两个油口也不和 T 口相通。6.3.2 换向阀换向阀20 下图表示向一侧搬动控制手柄，或者说阀芯处于的情况。此时 P 口和 A 口相通，压力油经 P、A 到其他元件；从其他元件回来的油经 B、

10、阀芯中心孔，T 回油箱。TPABP TA B左位6.3.2 换向阀换向阀21P TA BTPAB 下图表示向另一侧搬动控制手柄，或者说阀芯处于时的情况。此时，从 P 口进来的压力油经 P、B 到其他元件；从其他元件回来的油经 A、T 回油箱。右位6.3.2 换向阀换向阀22 因因 P 口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。阀排回油箱。 可用于多个换向阀并联的系统。可用于多个换向阀并联的系统。 当一个分支中的换向阀当一个分支中的换向阀处于中位时，仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常处于中位时，仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正

11、常工作。工作。P TA BO型机能型机能 缸的两腔被封闭，活塞在任一位置均可停住，且能承受缸的两腔被封闭，活塞在任一位置均可停住，且能承受一定的正向负载和反向负载。一定的正向负载和反向负载。 阀芯处于中位时，P、A、B、T 四个油口均被封闭，特点是：6.3.2 换向阀换向阀23 阀芯处于中位时, P、A、B、T 四个油口互通，特点如下：P TA BH型机能型机能 虽然阀芯已处于中位，但缸的活塞无法停住。中位时虽然阀芯已处于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不能承受负载；油缸不能承受负载； 不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出

12、现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言；击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言； 泵可卸荷；泵可卸荷； 不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不能正常工作了。能正常工作了。6.3.2 换向阀换向阀24 当阀芯处于中位时， A、B 油口被封闭，P、T 油口互通。M 型机能是取 O 型机能的上半部，H 型机能的下半部组成的，故兼有二者的特点。M 型机能如下： 活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载；活塞可停在任一位置上，用能

13、承受双向负载； 缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲；运动方向而定。活塞有前冲； 泵能卸荷；泵能卸荷； 不宜用于多个换向阀并联的系统。不宜用于多个换向阀并联的系统。P TA BM型机能型机能6.3.2 换向阀换向阀25 此种机能目的是构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速。 阀芯处于中位时，P、A、B 油口互通，油口 T 被封闭。P TA BP型机能型机能6.3.2 换向阀换向阀在分析和选择阀的中位机能时，通常考虑以下几点： 1）系统保压； 2）系统泄荷； 3）换向平稳性和精度； 4）启动平稳性； 5）液压缸“浮动”和在

14、任意位置上的停止。26 溢流阀的特征是：阀与负载并联阀与负载并联，溢流口接回油箱溢流口接回油箱，采用进采用进口压力负反馈口压力负反馈， 不工作时阀口常开。 根据结构不同，溢流阀可分为直动式溢流阀直动式溢流阀和先导式溢流阀先导式溢流阀两大类。 溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压作用。 对溢流阀的主要要求是：调压范围大，调节偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。6.4.1 溢流阀溢流阀27 6.4.1 溢流阀溢流阀（1）工作原理： 入口压力上升，克服弹簧预紧力推动阀心向上移动，打开溢流口产生溢流。当液体不流动（无溢流）时，阻尼孔前后压力相同，

15、推动阀心向上移动；产生溢流后液体开始流动，经阻尼孔后液体压力降低。入口压力超过调定压力时，溢流量加大，经阻尼孔后液流的压力损失增加，作用在阀心下端面的压力减小，阀心向下移动关小溢流口，使溢流口保持额定的溢流量，从而恒定入口压力在调定压力上。bsfgRFFFxxkpA)(0（2）静态特性： 弹簧力直接与液压力相平衡，列方程有： 其中阀心自重、摩擦力可忽略不计有：cos2)(0RdWxCAxxkpRxx 0由于 ，故有：204dkxp动画演示cos2pWxCFRdbs28 6.4.1 溢流阀溢流阀（1）工作原理： 入口压力同时作用在阀心上下端面，并且直接进入先导阀阀口，克服弹簧预紧力打开先导阀，液

16、体开始流动。上端面压力经阻尼孔后压力降低，下端面压力则保持不变，从而推动阀心向上移动，打开主阀的溢流口产生溢流。 阀的调定压力由先导阀上的弹簧预紧量决定，主阀心上的弹簧很软，只负责主阀心的复位。（2）远程控制口 K ： 远程控制口可以实现溢流阀的远程控制，当此口接油箱时，主阀上端面压力接近零，下端面只需很小的压力就可以打开主阀心产生溢流，故阀的入口压力为零，使泵卸荷；K 口也可外接调压阀，当其调定压力小于本阀的调定压力时，就由外接阀控制入口压力，实现远程调压。29pppWpCkAWCqppkApxWpCkxkpAxWxApACqcdsdsccdscsRRd2)(cos2cos2200 6.4.

17、1 溢流阀溢流阀0RxAxkppcsc（1）刚开始溢流时 ，有 ，称为溢流阀的开启压力；（2）溢流量增加，开口加大，系统压力上升；（3）溢流量达到额定溢流量，有： ，即为调定压力，也称全流压力。Tpp 30 6.4.1 溢流阀溢流阀 31 与溢流阀不同，减压阀在不工作时阀口是打开的，进出口互通。阀心由出口压力控制，出口压力未达到调定压力时阀口全开，阀心不工作；当出口压力达到调定压力时，阀心上移，阀口关小直至完全闭合关断油路。当阀口关小时，由于阻力加大，进出口压降会增加，使得出口压力降低，故称为减压阀。减压阀工作时开口减小，阻力增大，压降增大；开口增大，阻力减小，压降减小。 6.4.2 减压阀减

18、压阀 减压阀在液压系统中主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制和润滑等油路中。减压阀可以实现支路压力降低且维持恒定，作用时要求出口压力维持恒定，不受入口压力和流量的影响。32 减压阀也有直动式和先导式之分。先导式减压阀由出口压力作用在先导阀上，当压力上升至可以推开先导阀时，阀心上端面压力接近零，阀心向上移动关小阀口，实现减压。调定压力由先导阀弹簧决定，主阀弹簧只起复位作用。 减压阀的特征是：阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，采用出口压力负反馈，不工作时阀口常闭。 6.4.2 减压阀减压阀336.4.2 减压阀减压阀sbsFFAp2忽略阀心的自重、摩擦力，有：)()(

19、cos2212RcsRdxxkppWxCApcos2cos2)(2RdRdRcsWxCAWxCxxkpAxxkpRcs)(2,cRxx csxAkp 2忽略稳态液动力的作用，则有：cx开口为零时弹簧预压缩量346.4.2 减压阀减压阀 减压阀可应用于夹紧回路，如下图所示。 单泵供油，系统压力 5MPa ，夹紧缸压力 2.5MPa，故在夹紧支路串接调定压力为 2.5MPa的减压阀。泵工作时压力上升，当出口压力达到2.5MPa，减压阀动作，关断夹紧支路并维持2.5MPa的夹紧压力，主油路压力继续上升至5MPa。故A点压力为5MPa，B点压力为 2.5MPa。单向阀的作用是当 B 点压力下降时，C

20、点压力为 2.5MPa，大于 B点压力，保证单向阀反向不会导通，故夹紧缸的压力可保持 2.5MPa 不变。356.4.2 减压阀减压阀36 顺序阀是利用油液压力作为控制信号，控制油路通断，可控制多个执行元件的顺序动作。阀的出口一般接负载，调压弹簧腔有外接泄油口，采用进口测压，不工作时阀口常开。 顺序阀也可分为直动式和先导式，根据控制压力来源的不同，还有内控式和外控式之分。通过改变控制方式、泄油方式以及二次油路的连接方式，可以用作背压阀、卸荷阀和平衡阀等。6.4.3 顺序阀顺序阀动画演示37 压力继电器是利用油液的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。6.4.4 压力继电器压力继电器 压力继电器

21、在压力达到调定值时，发出电信号，控制电气元件动作。工作原理如图所示，当进油口P处油液压力达到压力继电器的调定压力，作用在柱塞1上的液压力通过顶杆2的推动，合上微动电器开关4，发出电信号。改变弹簧的预压缩量，可以调节继电器的动作压力。 38 流量控制阀流量控制阀简称流量阀流量阀，它通过改变节流口的通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀等。6.5.1 普通节流阀普通节流阀阀芯阀芯调节调节手轮手轮螺帽螺帽阀体阀体 液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。阀芯3的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮1，

22、阀芯3产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化，从而改变流经节流阀的流量。阀芯越上移开口量就越大，流量就越大。39 当节流阀的进出口压力差为定值时，改变节流口的开口量，即可改变流过节流阀的流量。6.5.1 普通节流阀普通节流阀 节流阀的流量特性决定于节流口的结构形式，常用下式来描述。)(21ppCAqTTCTA节流口形状、流态、油液性质决定的系数；节流口通流截面面积；节流口形状决定的节流阀指数（0.51.0）。406.5.1 普通节流阀普通节流阀minmaxqq 1、最小稳定流量：TAq过小时造成 波动甚至断流（节流口阻塞），故节流阀的流量不能小于某一个流量，称为最小稳定流量。 2、流量调节范围： 节流阀的调节应该轻便、准确。在小流量调节时，如通流截面相对于阀心位移的变化率较小，则调节的精确性较高。 节