第5章-液压控制元件课件

第5章液压控制元件5.1方向控制阀5.2压力控制阀5.3流量控制阀5.4其他类型控制阀5.5液压阀的选用小结液压控制阀是用来控制和调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量的各类液压元件。液压阀也根据其在系统中的功能，分为方向控制阀，压力控制阀和流量控制阀。5.1.1单向阀

单向阀分为普通单向阀和液控单向阀。1.普通单向阀图5-1S型单向阀1-阀体2-阀芯3-弹簧

5.1方向控制阀

方向控制阀利用阀芯和阀体之间相对位置的改变来实现通道的接通和断开，以满足系统对油液流向的控制要求。方向控制阀分为单向阀和换向阀。换向阀又有滑阀式和转阀式结构。

P1至P2通，P2至P1截止。一般单向阀的开启压力在0.035～0.1MPa之间，更换较大刚度的弹簧时，可将其置于回路中作背压阀使用。7/22/2023第5章液压控制元件A至B通过B至A截止直角式单向阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-2液控单向阀1-活塞2-顶杆3-阀芯液控单向阀是可以根据需要来实现逆向流动的单向阀。P1至P2自由通过，K通控制油时，P2至P1接通2.液控单向阀（1）工作原理7/22/2023第5章液压控制元件图5-3液控单向阀的应用一图5-4液控单向阀的应用二

（2）液控单向阀应用举例7/22/2023第5章液压控制元件双向液控单向阀（液压锁）图5-5液压锁图形符号采用液控单向阀的锁紧回路7/22/2023第5章液压控制元件图5-6滑阀式换向阀结构原理图1-阀芯2-阀体按操纵方式不同，换向阀可分为手动控制、机动控制、电磁控制、液动控制、电液动控制。操纵形式符号图形符号5.1.2滑阀式换向阀1．换向阀的结构和工作原理（1）换向阀的原理与图形符号(2)换向阀的操纵控制方式7/22/2023第5章液压控制元件根据换向阀工作的位置数不同，换向阀可分为二位、三位、多位换向阀；按连接主油路进出油口数不同，分为二通、三通、四通、五通等。换向阀图形符号说明方框表示阀的工作位置，方框数即为阀的“位”数。箭头表示两油口连通，不表示真实流向；“┴”或“┬”表示此油口不通流。在一个方框内，箭头或“┴”符号与方框的交点数为油口通路数，即“通”数。

P

表示压力油的进口，T表示与油箱连通的回油口，A

和B

表示连接其他工作油路的油口。三位阀的中位及二位阀侧面画有弹簧的那一方框为常态位。在液压原理图中，换向阀的油路连接一般应画在常态位上。7/22/2023第5章液压控制元件操纵形式符号7/22/2023第5章液压控制元件(3)换向阀的滑阀机能

三位换向阀的阀芯在中间位置(常态位置)时，各通道间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。三位换向阀的中位时油口的连通方式称为换向阀的中位机能。在分析和选择中位机能时，通常考虑以下几点：①系统保压。当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P口不太通畅地与T口接通时(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。P口通畅地与T口接通时，系统卸荷。③执行元件“浮动”。阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动工作台，调整其位置。④执行元件任意位置停止。当A、B两口堵塞，则可使液压缸或液压马达在任意位置处停下来。⑤制动和锁紧要求。执行元件采用了液压锁、制动器等时，要求中位时两腔与油箱相通，保证锁紧和制动的可靠性。中位机能7/22/2023第5章液压控制元件7/22/2023第5章液压控制元件手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而实现换向的阀类。

1-手柄；2-阀体；3-阀芯；4-弹簧；5-钢球2.常用换向阀及应用(1)手动换向阀7/22/2023第5章液压控制元件(2)

机动换向阀(3)电磁换向阀图5-9二位二通机动换向阀1-滚轮2-阀芯3-阀体4-弹簧图5-10直流湿式三位四通电磁换向阀1-电磁铁2-推杆3-阀芯4-弹簧5-挡圈7/22/2023第5章液压控制元件(4)液动换向阀（5）电液换向阀图5-11三位四通液动换向阀图5-12电液换向阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-13三位四通转阀式换向阀1-阀体2-阀芯3-手柄4-定位装置5、6-拨叉转阀式换向阀通过操纵机构使阀芯在阀体内做相对转动从而改变各油口通断状态。5.1.3转阀式换向阀7/22/2023第5章液压控制元件液压传动系统中，控制油液工作压力或利用压力信号进行动作控制的液压阀统称为压力控制阀。这类阀的共同点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工作。压力控制阀主要有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。溢流阀的主要用途是维持液压系统压力恒定，起调压作用，另一种用途作为液压系统起安全保护装置，起限压作用。溢流阀在结构上有直动式和先导式之分。5.2压力控制阀5.2.1溢流阀7/22/2023第5章液压控制元件

图5-14直动式溢流阀1-调节杆2-调节螺母3-调压弹簧4-锁紧螺母5-上盖6-阀体7-阀芯当P口进油压力较小时，阀芯在弹簧3的作用下处于下端位置，将P和T两油口断开。当油压力升高，在阀芯下端所产生的作用力达到弹簧的预紧力后，阀芯上升，阀口被打开，P口与T口相通，油液经T口排回油箱。通过调整螺帽2可以改变弹簧压缩量，从而调整溢流阀的开启压力值。

1.溢流阀的工作原理（1）直动式溢流阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-15DBD型直动式溢流阀(锥阀芯、插入式)

1-调节机构2-调压弹簧3-阀体4-偏流盘5-锥阀芯6-阻尼活塞直动式溢流阀当控制压力高时，需用较大刚度的弹簧，导致调节困难，另外在溢流量变化较大时，阀芯移动量变化较大，调压弹簧压缩量变化引起弹簧力的变化较大，使进口压力波动较大，定压精度不高。直动式溢流阀举例7/22/2023第5章液压控制元件图5-16DB型先导式溢流阀结构图与图形符号1-主阀芯2、3-阻尼器4-先导阀座5-导阀阀体6-导阀阀芯7-导阀弹簧8-调节螺栓9-锁紧螺母10-主阀弹簧11-主阀体12-主阀座(2)先导型溢流阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-17DB型先导式溢流阀工作原理图

主油路：从进油口P到出油口(溢流口)T的油路；控制油路：压力油自进油口P进入，作用于主阀芯1下端面，并通过阀体10上的阻尼孔2、通道c、d进入先导阀阀芯前腔，作用于锥阀6上，同时，通过阻尼孔3进入主阀上腔，作用于主阀芯上端面；泄油路：先导阀被打开时，从先导阀弹簧腔经泄油口L到出油口T的油路。阀体11上的阻尼孔2起节流作用；主阀上腔的阻尼孔3的作用是增加阻尼，提高阀的稳定性。

先导式溢流阀原理分析先导式溢流阀有一个远程控制口，图中用符号K表示，并用螺塞堵住。7/22/2023第5章液压控制元件远程控制口的应用将先导式溢流阀2远控口K也接到一个先导阀1上，此时两先导阀并联，主阀芯的动作要看这两个先导阀的调定压力情况，以弹簧调定值小的压力值进行工作。如果把K口通过油管直接连到油箱上，则主阀芯上腔始终与油箱相通，这样只要进口有一点小小的压力就可以将主阀芯打开，系统通过溢流阀卸荷。7/22/2023第5章液压控制元件图5-19溢流阀的启闭特性曲线

启闭特性是指溢流阀在稳态情况下，从闭合到完全开启，再从全开到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。图5-18DB型溢流阀的压力-流量特性曲线压力—流量特性又称溢流阀的溢流特性。它表征溢流量变化时溢流阀进口压力的变化情况，即稳压特性。2.溢流阀的主要性能（1）压力-流量特性（2）启闭特性7/22/2023第5章液压控制元件图5-20标准型DB溢流阀的最低调定压力

压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能够平稳地上升或下降时的最大和最小调定压力。溢流阀的最大流量和最小稳定流量即为其流量调节范围。溢流阀的最大流量为额定流量，最小稳定流量取决于压力平衡性要求，一般以额定流量的15%为宜。溢流阀远控口接通油箱后，通过额定流量时的压力损失。(3)压力、流量调节范围卸荷压力7/22/2023第5章液压控制元件（1）调压溢流（2）安全保护

（3）使泵卸荷

（4）远程调压在执行元件的回油腔形成背压，用以消除负载突然减小或变为零时执行元件在惯性作用下产生的前冲现象，提高运动部件运动的平稳性。（5）背压作用3.溢流阀的应用7/22/2023第5章液压控制元件顺序阀用以控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。依控制压力的来源不同，顺序阀可分为内控式和外控式；按动作的原理又分为直动式和先导式。图5-23直动式外控顺序阀

1-调节螺钉2-调压弹簧3-端盖

4-阀体5-阀芯6-控制活塞7-底盖当进油口压力p1较低时，阀芯在弹簧作用下处下端位置，进油口P1和出油口P2不相通。当进油口压力升高，作用在控制活塞6上的液压力大于弹簧的预紧力时，控制活塞抬起，推动阀芯向上移动，阀口打开，油液经阀口从出油口流出，从而操纵P2油口后的执行元件。5.2.2顺序阀1.顺序阀的结构和工作原理(1)直动式顺序阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-24先导式顺序阀1-导阀2-主阀3-阀盖

P1口的压力油经端盖3的控制油道、主阀芯阻尼孔a进入先导阀1的控制腔，作用在先导阀的阀芯上，当进油口的压力低于先导弹簧的调定压力时，导阀处于关闭状态，主阀芯关闭，当进口压力上升使作用在先导阀芯上的液动力克服先导弹簧作用力后，先导阀打开，形成溢流通道，使主阀芯上移，进口与出口通道打开。(2)先导式顺序阀7/22/2023第5章液压控制元件为使执行元件准确地实现顺序动作，顺序阀的调压偏差要小，因此调压弹簧的刚度要小。另外，阀关闭时，在进口压力作用下各密封处的内泄漏要尽可能小，以防止误动作。(1)控制多个执行元件的顺序动作。(2)与单向阀组合，形成单向顺序阀。起平衡阀作用。单向顺序阀图形符号内控和外控单向顺序阀保持垂直设置的液压缸不会因自重而下落，起平衡作用。图5-26平衡回路

2.顺序阀的性能3.顺序阀的应用7/22/2023第5章液压控制元件

将外控顺序阀的出口通油箱，使液压泵在工作需要时可以卸荷，如图5-27所示。此种结构的顺序阀称为卸荷阀。将顺序阀安装在执行元件与油箱之间，使执行元件回油建立一定阻力。图5-27卸荷阀应用回路(3)作卸荷阀用(4)作背压阀使用7/22/2023第5章液压控制元件1、定值减压阀的工作原理（1）直动型定值减压阀定值输出减压阀(或称为定压输出)其减压后的压力为一定值。结构有直动式和先导式之分。出口压力低于进口压力的压力控制阀。分为：定值输出减压阀、定差减压阀、定比减压阀图5-28直动式减压阀

1-阀芯2-阀体3-弹簧4-调节螺钉阀芯处于原始位置时，弹簧3将阀芯1推至底端，使阀口a完全打开，由P1与P2油口畅通，P2口压力通过通道b作用于阀芯与弹簧对面的端面上。当P2口压力上升，作用于阀芯上的液压力随之上升，当作用在阀芯上的液压力达到弹簧的预紧力时，阀芯1上移，阀口a的开度变小，在进油口P1与P2间形成节流油口，实现减压。若忽略其他力，仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件，则可以认为出口压力基本维持在调定值上。当出口压力上升时，阀口a的开口量进一步减小，阻尼增大，但压降增大，出口压力下降，直到等于调定值。5.2.3减压阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-29先导式减压阀1-主阀芯2-阻尼孔3-远控口4-控制通道5-阻尼孔6-先导阀体7-锥阀8-弹簧9-泄油口10-主阀芯阀口P1为进油口，P2为出油口，出口压力油经阻尼孔2通道4作用在先导阀锥阀芯7上，同时作用在主阀芯的上、下两腔。在先导阀芯没有打开时，主阀芯的上、下两腔液压力相等，主阀芯在平衡弹簧作用下处于最下端位置，减压口全开，P1与P2口畅通。若出口压力增大，当作用在先导阀芯上的液压力增大到先导弹簧8的调定压力值时，导阀开启，先导油液经通道9流回油箱。由于阻尼孔2的作用，主阀芯下腔的压力大于上腔的压力，因主阀弹簧刚度小，在压差的作用下主阀芯上移，使减压口关小，阀处于减压工作状态。（2）先导式定值减压阀7/22/2023第5章液压控制元件（1）p2—q特性曲线当减压阀的出油口不输出油液时，它的出口压力仍保持恒定，此时少量的油液通过减压阀阀口经先导阀和泄油管流回油箱，以保持该阀的工作状态。（2）p2—p1特性曲线通过减压阀的流量不变时，出口压力随进口压力变化的静特性曲线。为获得良好的定压性能，提高定压精度，减压阀的压降不能太小。2、减压阀的主要性能(1)使某一支路获得低于系统工作压力并稳定的工作压力。(2)减压阀与单向阀并联组合成单向减压阀。油液由P1至P2方向流动时，为减压阀功能，从P2至P1反向流动时，油液经单向阀顺利通过。(3)采用先导式减压阀的远控口进行分级调压。3、减压阀的应用7/22/2023第5章液压控制元件图5-31HED1型压力继电器1-柱塞2-顶杆3-调节螺钉4-微动开关将油液的压力信号转换成电信号的小型电液控制元件。压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。5.2.4压力继电器1.压力继电器原理7/22/2023第5章液压控制元件压力继电器应用于顺序动作控制图5-32采用压力继电器的压力控制顺序动作回路1、2-压力继电器3、4-电磁换向阀

当1DT得电，液压缸A活塞杆伸出，至终点后，油腔压力上升，达到继电器1调定压力后，继电器动作，1DT失电、3DT得电，缸B伸出，至终点后，操纵4DT按钮使3DT失电、4DT得电，缸B缩回，至终点后，油压上升，继电器2动作使4DT失电、2DT得电，缸A缩回。7/22/2023第5章液压控制元件5.3流量控制阀5.3.1流量控制原理流量控制原理流量控制阀根据执行机构对运动速度的要求，供给所需的流量。流量控制阀主要有节流阀、调速阀及分流集流阀。m—指数，m=0.5～1。薄壁孔时，m=0.5；细长孔时，m=1A—节流阀的通流面积，随阀口形式和开度而定。节流口结构形式

(1)节流口流动特性(2)最小稳定流量和流量调节范围最小稳定流量指节流阀能保证正常工作无断流，且流量变化不大于10%)的最小流量。流量调节范围指阀的最大流量和最小流量之比。7/22/2023第5章液压控制元件图5-33常用节流口的结构形式节流口结构形式7/22/2023第5章液压控制元件5.3.2

节流阀

图5-34LF型节流阀1-调节螺杆2-阀芯3-阀体压力油从进油口P1流入，经节流阀口后从P2流出，节流口的形状为针状节流口。当调节手轮时，阀芯2的位置随之轴向移动，阀芯下部的环形通流面积改变，通过阀的流量随之改变。1.普通节流阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-35LDF型单向节流阀 1-顶盖2-推杆3-导套4-阀体5-下阀芯6-弹簧7-底盖调节顶盖上的手轮，借助推杆2可推动下阀芯5作上下移动，改变节流口的开口量大小。当油液从P2口流入时，作用于阀芯5上，使其压缩弹簧打开至P1的通道。2.单向节流阀7/22/2023第5章液压控制元件调速阀由一个定差式减压阀串联一个普通节流阀组成。图5-36普通型调速阀的结构图和图形符号1-节流阀阀芯2-减压阀阀芯调速阀的进口压力p1、出口压力p2，进口压力p1由阀的前级溢流阀调定，而出口压力p2为负载压力。节流阀的进出口的压力pm、出口压力p2分别引至定差减压阀阀芯2两侧，两者的作用力差值与减压弹簧力平衡。当p2增加时，减压阀芯下移，减压口开大，压降减小，pm也增大，反之当负载压力p2减小时，减压口关小，压降增大，pm也减小，从而保持节流口两端压力差△p=pm-p2基本保持不变，这就保证了通过节流阀阀口的流量稳定5.3.3调速阀1.调速阀结构与工作原理7/22/2023第5章液压控制元件图5-37节流阀与调速阀的流量特性在压差Δp

较小时，调速阀与节流阀的特性曲线重合，即二者性能相同。这是因为压差过小，低于减压弹簧的预紧力时，减压口全开，减压阀不起作用。当Δp

达到一定值后，调速阀流量曲线基本为一平行坐标轴的直线，而节流阀随着压差的增加流量增加，也就是负载小时，阀的流量大，负载大时，阀的流量小。可见，调速阀的流量稳定性好，调速性能好，因此在对于速度稳定性要求高的液压系统中采用调速阀进行调速。

调速阀正常工作时，要求调速阀两端的压差至少为0.2~0.5MPa。

2.节流阀与调速阀流量特性比较7/22/2023第5章液压控制元件将一个油源按一定的流量比例同时向两个液压执行元件供油，或按比例接收由执行元件返回的两路油液。分流集流阀具有压力补偿功能，流量不受负载变化的影响。图5-38分流集流阀的图形符号

5.3.4分流集流阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-39盖板式插装阀1-盖板2-插装单元3-阀体

5.4其他类型控制阀5.4.1插装阀

1.工作原理7/22/2023第5章液压控制元件（1）方向控制插装阀图5-40各种功能插装阀原理图

2.插装阀的类型7/22/2023第5章液压控制元件（2）压力控制插装阀图5-41插装式压力阀7/22/2023第5章液压控制元件图5-42二通插装节流阀（3）流量控制插装阀7/22/2023第5章液压控制元件插装式元件已标准化，将几个插装式锥阀单元组合到一起便可构成复合阀。特别适用于大流量的场合，插装式锥阀的最大通径可达250mm，通过的流量可达到10000L／min。因为它靠锥面密封而切断油路，阀芯稍一抬起，油路立即接通。此外，阀芯行程较短，且比滑阀阀芯轻。因此动作灵敏，特别适合于高速开启的场合。一阀多能，易于实现元件和系统的标准化、系列化和通用化，并易于集成，可简化系统。3.插装阀的应用7/22/2023第5章液压控制元件图5-43DBEM型先导式电磁比例溢流阀1-导阀阀座2-先导锥阀3-轭铁-4衔铁5-弹簧6-推杆7-线圈；8-弹簧；9-先导阀采用比例溢流阀，可以显著提高控制性能，使原来溢流阀控制的压力调整由阶跃式变为比例阀控制的渐变式，因而避免了压力调整引起的液压冲击和振动。5.4.2电液比例控制阀1.比例压力阀7/22/2023第5章液压控制元件在普通流量阀的基础上，利用电—机械比例转换器对节流阀口进行控制，即成为比例流量阀。比例流量阀分比例节流阀和比例调速阀两大类。比例电磁铁的输出力作用在节流阀芯上，与弹簧力、液动力、摩擦力相平衡，对一定的控制电流，对应一定的节流开度。通过改变输入电流的大小，即可改变通过调速阀的流量。若输入的电流是连续地或按一定程序变化，则比例调速阀所控制的流量也按比例或按一定程序变化。比例方向流量阀不仅用来改变液流方向