液压与气压传动-第5章

5.1概述5.1.1液压阀的作用液压阀是液压系统中的控制元件，主要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的，因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用流道的更换控制着油液的流动方向。5.1.2液压阀的分类液压阀的分类方法很多，以至于同一种阀在不同的场合，因其着眼点不同而有不同的名称，表5-1列出了工程中经常用的分类方法。下一页返回5.1概述5.1.3对液压阀的基本要求液压系统中所用的液压阀，应满足如下要求:(1)动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小;(2)流体通过液压阀时压力损失小;(3)阀口关闭时，密封性能好;(4)结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大;(5)所控制的参量(压力或流量)稳定，受外部干扰时变化量小。5.1.4液压阀上的共性问题1.阀口形式上一页下一页返回5.1概述液压阀的阀口形式见表5-2;

2.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。液动力对液压阀的性能有着重大的影响，作用在阀芯上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。(1)稳态液动力稳态液动力是阀芯移动完毕，开口固定之后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀芯上的力。图5-4所示为油液流过阀口的两种情况。稳态液动力对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的力。上一页下一页返回5.1概述在高压大流量情况下，这个力将会很大，使阀芯的操纵成为突出的问题。稳态液动力使阀口趋于关闭，相当于一个回复力，故它对滑阀性能的另一影响使滑阀的工作趋于稳定。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5-5(a)所示为采用特种形状的阀腔;图5-5(b)所示为在阀套上开斜孔，使流出和流入阀腔液体的动力互相抵消，从而减小轴向液动力;图5-5(c)所示为改变阀芯的颈部尺寸，使液流流过阀芯时有较大的压降，以便在阀芯两端面上产生不平衡液压力，抵消轴向液动力。

(2)瞬态液动力瞬态液动力是滑阀在移动过程中(即开口大小发生变化时)阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力。上一页下一页返回5.1概述这个力只与阀芯移动速度有关(即与阀口开度的变化率有关)，与阀口开度本身无关。3.卡紧力滑阀在工作时阀体和阀芯之间存在不平衡的径向力，引起移动阀芯时的轴向摩擦力，即液压卡紧力。引起液压卡紧的主要原因来自滑阀副几何形状误差和同轴度变化所引起的径向不平衡液压力，即液压卡紧力。图5-6所示为滑阀上产生径向不平衡力的几种情况。图5-6(a)所示为阀芯与阀孔无几何形状误差，轴心线平行但不重合时的情况，这时阀芯周围缝隙内的压力分布是线性的(图中A1和A2线所示)，且方向相等，因此阀芯上不会出现径向不平衡力。上一页下一页返回5.1概述图5-6(b)所示为阀芯因加工误差而带有倒锥(锥部大端朝向高压腔)，阀芯与阀孔轴心线平行但不重合时的情况。阀芯受到径向不平衡压力的作用(图中曲线A1和A2间的阴影部分，下同)，使阀芯与阀孔间的偏心距越来越大，直到两者表面接触为止，这时径向不平衡力达到最大值。但是，如阀芯带有顺锥(锥部大端朝向低压腔)时，产生的径向不平衡力将使阀芯和阀孔间的偏心距减小。图5-6(c)所示为阀芯表面有局部突起，且凸起在阀芯的高压端时，阀芯受到的径向不平衡力将使阀芯的高压端凸起部分推向孔壁。当阀芯受到径向不平衡力作用而和阀孔相接触后，缝隙中的存留液体被挤出，阀芯和阀孔间的摩擦变成半干摩擦乃至干摩擦，因而使阀芯重新移动时所需的力就大大增加了。上一页下一页返回5.1概述为了减小液压卡紧力，可以采取下述一些措施:(1)提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。阀芯的圆度和圆柱度允差为0.003~0.005mm，要求带顺锥;(2)在阀芯台肩上开出平衡径向力的均压槽，并使阀芯在中心定位;(3)使阀芯或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振动或摆动;(4)精细过滤油液。5.1.5阀的泄漏特性锥阀在理论上不产生泄漏，如果实际结构存在制造误差，也会产生微量泄漏。滑阀则由于阀芯和阀孔间有一定的间隙，在压力作用下要产生泄漏。泄漏影响性能，同时降低其效率。上一页下一页返回5.1概述对压力阀和方向阀，泄漏量是其主要指标之一。滑阀用于伺服阀时，实际的和理论的滑阀开口特性之间的差别，也取决于泄漏特性。滑阀的泄漏量曲线如图5-7所示。为了减小泄漏，应尽量使阀芯和阀孔同心，另外应提高制造精度，也可在阀芯上开出几条环形槽。滑阀在某一位置停留时，通过缝隙的泄漏量随时间的增加而逐渐减小，但有时也出现相反的现象，即随时间的增加而增大。泄漏量减小的原因，有人认为是油液中的污染物沉积所致;但也有人认为是油液分子黏附在缝隙表面而使通流截面减小。泄漏量增大的原因则是由于在液压卡紧力作用下，阀芯和阀孔处于最大偏心状态所致。上一页返回5.2方向控制阀5.2.1单向阀液压系统中常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类。1.普通单向阀普通单向阀的作用是只允许液流沿一个方向通过，而反向液流被截止。因此单向阀又称止回阀。单向阀的结构有两种形式:钢球式和锥阀式。图5-8(a)所示为一种管式普通单向阀的结构。锥阀式单向阀的压力油从阀体左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔a，轴向孔b，从阀体右端的通口P2流出。但是压力油从阀体右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法从P2口流向P1口。图5-8(b)所示是单向阀的图形符号(后同)。下一页返回5.2方向控制阀单向阀的阀芯也可以用钢球式的结构，其结构简单，制造方便，由于钢球阀芯无导向部分，故其密封性较差，只适用于小流量的场合。在普通单向阀中，通油方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏，工作时不应有撞击和噪声。单向阀弹簧的刚度一般都选得较小，使阀的正向开启压力仅需0.03~0.05MPa。如采用刚度较大的弹簧，使其开启压力达0.2~0.6MPa，便可用做背压阀。单向阀的性能参数主要有:正向最小开启压力、正向流动时的压力损失以及反向泄漏量等。这些参数都和阀的结构和制造质量有关。上一页下一页返回5.2方向控制阀单向阀常被安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，另外泵不工作时可防止系统油液经泵倒流回油箱。单向阀还可用来防止油路间相互干扰。单向阀在系统中还可以做背压阀使用，以提高执行元件的运动平稳性。单向阀和其他阀组合，便可组成单向节流阀、单向调速阀、单向顺序阀等使用。2.液控单向阀液控单向阀是一种特殊的单向阀，有普通型和带卸荷阀芯型两种，每种又按其控制活塞的泄油腔的连接方式分为内泄式和外泄式两种。

(1)普通型外泄式单向阀上一页下一页返回5.2方向控制阀图5-9所示为普通型外泄式单向阀。当控制口K处无控制压力油通入时，其作用和普通单向阀一样，压力油只能从通口P1流向通口P2，不能反向倒流。当控制口K有控制压力油，且其作用在控制活塞4上的液压力超过P2腔压力和弹簧1作用在阀芯2上的合力时(控制活塞上腔通泄油口L)，控制活塞推动推杆3使阀芯上移开启，通油口P1和P2接通，油液便可在两个方向自由通流。一般在液控单向阀反向工作时，若出口压力较低，可采用内泄式液控单向阀。图5-9这种结构较为简单，在反向开启时，K腔的压力必须高于P1腔的压力，故控制压力较高，仅适用于P1腔压力较低的场合。上一页下一页返回5.2方向控制阀在高压系统中，液控单向阀反向开启前P2口的压力很高，所以使反向开启的控制压力也较高，且当控制活塞推开单向阀芯时，高压封闭回路内油液的压力突然释放，会产生很大的冲击，为了避免这种现象发生且减小控制压力，可采用带卸荷阀芯的液控单向阀。(2)带卸荷阀芯的液控单向阀如图5-10所示的带卸荷阀芯的液控单向阀。作用在控制活塞6上的控制压力推动控制活塞上移，先将卸荷阀芯1顶开，P2和P1腔之间产生微小的缝隙，使P2腔压力降低到一定程度，然后再顶开单向阀芯实现P2到P1的反向通流。上一页下一页返回5.2方向控制阀液控单向阀的一般性能与普通单向阀相同，但有实现油液的逆向流动和反向开启最小控制压力要求。当P1口压力为零时，反向开启最小控制压力，普通型的为(0.4~

0.5)P2,而带卸荷阀芯的为0.05P2，两者相差近10倍。必须指出，其反向流动时的压力损失比正向流动时小，因为在正向流动时，除克服流道损失外，还须克服阀芯上的液动力和弹簧力。液控单向阀在系统中主要用途有:(1)对液压缸进行锁闭;(2)某些情况下起保压作用;(3)作立式液压缸的支撑阀。上一页下一页返回5.2方向控制阀5.2.2换向阀换向阀是利用阀芯与阀体的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动方向，从而使执行元件及其驱动机构起动、停止或变换运动方向。1.对换向阀的主要要求(1)流体流经阀时的压力损失要小;(2)换向要平稳、迅速且可靠;(3)互不相通的通口间的泄漏要小。2.换向阀的结构形式换向阀按结构形式分为滑阀式、转阀式、球阀和锥阀。滑阀式换向阀在液压系统中应用最为广泛。上一页下一页返回5.2方向控制阀图5-11所示为滑阀式换向阀的工作原理。阀芯在中间位置时，流体的全部通路均被切断，活塞不运动。当阀芯移到左端时，泵的流量流向A口，使活塞向右运动，活塞右腔的油液流经B口和阀流回油箱;反之，当阀芯移到右端时，活塞便向左运动。因而通过阀芯移动可实现执行元件的正、反向运动或停止。换向阀的功能主要由其控制的通路数及工作位置所决定。图5-11所示的换向阀有三个工作位置和四条通路(P,A,B,T)，称为三位四通阀。

(1)结构主体阀体和阀芯是滑阀式换向阀的主体结构。表5-3列出了常见滑阀式换向阀主体部分的结构原理、图形符号和使用场合。上一页下一页返回5.2方向控制阀每个换向阀都有一个常态位(即阀芯未受到外力作用时的位置)。绘制液压系统图时，油路一般应连接在常位上。(2)滑阀式换向阀的操纵方式常见的滑阀式换向阀操纵方式有手动、机动、电磁动、液动、电液动等。1)手动换向阀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，从而实现换向功能。阀芯定位靠钢球、弹簧，使其保持确定的位置。图5-12所示为手动换向阀及其图形符号。上一页下一页返回5.2方向控制阀图5-12(a)所示为弹簧自动复位结构的阀，松开手柄，阀芯靠弹簧力恢复至中位(常位)，适用于动作频繁、持续工作时间较短的场合，操作比较安全，常用于工程机械。图5-12(b)所示为弹簧钢球定位结构的阀，当松开手柄后，阀仍然保持在所需的工作位置上，适用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的情况。这种阀也可用脚踏操纵。将多个手动换向阀组合在一起，用以操纵多个执行元件的运动，便构成多路阀。

2)机动换向阀机动换向阀又称为行程换向阀，它是用挡铁或凸轮推动阀芯实现换向。上一页下一页返回5.2方向控制阀图5-13所示为机动换向阀及其图形符号，它依靠挡铁或凸轮来压迫阀芯移动，从而实现液流通、断或改变流向。3)电磁换向阀电磁换向阀通过电磁衔铁的吸合推动阀芯移动，从而达到转换工作位置的目的。这类阀操纵方便，布置灵活，易实现动作转换的自动化，因此应用最广泛。图5-14和图5-15所示为电磁换向阀的结构及图形符号。电磁阀的电磁铁按所用电源的不同，分为交流型、直流型和交流本整型三种;按电磁铁内部是否有油浸入，又分为干式、湿式和油浸式三种。上一页下一页返回5.2方向控制阀交流电磁铁使用方便，起动力大，吸合、释放快，动作时间最快约为10m/s;但工作时冲击和噪声较大，为避免线圈过热，换向频率不能超过60次/min;起动电流大，在阀芯被卡时会烧毁线圈;工作寿命仅数百万次至一千万次。交流电磁阀一般使用的交流电压是110V、220V、380V。直流电磁铁体积小，工作可靠;冲击小，允许换向频率为120次/min，最高可达300/min;使用寿命可高达两千万次以上;但起动力比交流电磁铁要小，且需有直流电源。直流电磁阀一般使用的直流电压为12V,24V,110V。交流本整型电磁铁自身带有整流器，可以直接使用交流电源，又具有直流电磁铁的性能。上一页下一页返回5.2方向控制阀干式电磁铁如图5-14(a)所示。为避免油液侵入电磁铁，在推杆4的外周上装有密封圈3，使线圈2的绝缘性能不受油液的影响。但推杆上密封圈的摩擦力则影响着电磁铁的换向可靠性。湿式电磁铁如图5-15(a)所示。该电磁铁的导磁套6是一个密封筒状结构，与换向阀阀体1连接时仅套内的衔铁8将工作腔与滑阀直接连接，推杆7上没有任何密封，套内可承受一定的液压力。线圈9部分仍处于干的状态。由于推杆上没有密封，从而提高了换向可靠性。衔铁工作时处于油液润滑状态，且有一定阻尼作用而减小了冲击和噪声。所以湿式电磁铁具有良好的工作性能、吸合声小、散热快、可靠性好、效率高、寿命长等优点，已逐渐取代传统的干式电磁铁。上一页下一页返回5.2方向控制阀油浸式电磁铁的铁心和线圈都浸在油液中工作，因此散热更快、换向更平衡可靠、效率更高、寿命更长。但结构复杂，造价较高。

4)液动换向阀液动换向阀的阀芯结构与电磁换向阀一样，通过改变阀芯结构可以实现不同的中位机能。不同之处是阀芯驱动力不来自电磁铁，而是来自阀芯端部控制口的压力油。图5-16所示为三位四通液动换向阀及图形符号。当控制油路的压力油从控制口K1进入滑阀左腔、滑阀右腔经控制口K2接通回油时，阀芯在其两端压差作用下右移，使压力油口P与A相通、B与T相通;当K2接压力油、K1接回油时，阀芯左移，使P与B相通、A与T相通;当K1和K2都通回油时，阀芯在两端弹簧和定位套作用下处于中位，P,A,B,T相互均不通。上一页下一页返回5.2方向控制阀5)电液换向阀电液换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。图5-17所示为电液换向阀的结构原理及其图形符号。由图可见，当两个电磁铁都不通电时，电磁阀阀芯4处于中位，液动阀(主阀)阀芯8因其两端都接通油箱，也处于中位。电磁铁3通电时，电磁阀阀芯移向右位，压力油经单向阀1接通主阀芯的左端，其右端的油则经节流阀6和电磁阀而接通油箱，于是主阀芯右移，移动速度由节流阀6的开口大小决定。同理，当电磁铁5通电，电磁阀阀芯移向左位时，主阀芯也移向左位，其移动速度由节流阀2的开口大小决定。上一页下一页返回5.2方向控制阀在电液换向阀中，控制主油路的主阀芯不是靠电磁铁的吸力直接推动的，是靠电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的，因此推力可以很大，操纵也很方便。此外，主阀芯的移动速度可由单向节流阀来调节，这就使系统中的执行元件能够得到平稳无冲击的换向。所以，这种操纵形式的换向性能是较好的，适用于高压、大流量的场合。

3.滑阀机能没有被操纵而处于原始位置时，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。换向阀的滑阀机能分为工作位置机能和过渡位置机能。前者是指滑阀处于某个工作位置时，其各个通口的连通关系;后者则指滑阀从一个工作位置变换到另一个工作位置的过渡过程中，它的各个通口的瞬时连通关系。上一页下一页返回5.2方向控制阀滑阀的不同机能可满足不同的功能要求。三位换向阀几种常用的滑阀工作位置机能见表5-4。在分析和选择三位换向阀中位工作机能时，通常考虑以下因素: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形)，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，系统卸荷，既节约能量，又防止油液发热。3)换向平稳性和精度当液压缸的A,B两口都封闭时，换向过程不平稳，易产生液压冲击，但换向精度高。上一页下一页返回5.2方向控制阀反之，A,B两口都通T口时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小。4)起动平稳性阀在中位时，液压缸某腔若通油箱，则起动时该腔因无油液起缓冲作用，起动不太平稳。5)液压缸“浮动”和在任意位置上的停止阀在中位，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调整位置。当A,B两口封闭或与P口连接(非差动情况)，则可使液压缸在任意位置停下来。上一页下一页返回5.2方向控制阀5.2.3多路换向阀多路换向阀(简称多路阀)，是将两个以上的阀块组合在一起，用以操纵多个执行元件运动的换向阀。它可根据不同液压系统的要求，把安全阀、过载阀、补油阀、分流阀、制动阀、单向阀、溢流阀等阀组合在一起，所以它结构紧凑，管路简单，压力损失小，移动滑阀阻力小、多工作位置，而且安装简便，因此广泛应用于工程机械(如挖掘机、推土机等)、起重运输机械(如汽车起重机、大型拖拉机等)和其他要求操纵多个执行元件(液压缸、液压马达)运动的行走机械。多路换向阀可由手动换向阀组合，也可由电液比例或电液数字控制方向阀等组合而成。上一页下一页返回5.2方向控制阀按阀体的结构形式，多路阀有整体式和分片式(组合式)两种;按油路连接方式，多路阀可分为并联、串联、串并联及复合油路;而采用多路阀时液压泵的卸荷方式，有中位卸荷和采用安全阀卸荷两种。图5-18所示为多路换向阀的基本油路形式。图5-18(a)所示为并联油路，从进油口来的压力油直接和各联换向阀的进油腔相连，而各联换向阀的回油腔则直接汇集到多路换向阀的总回油口。各阀可独立操作，也可同时操作。当同时操作两个或两个以上换向阀时，总是载荷小的执行元件先动作。并联油路多路阀压力损失较小，分配到各执行元件的油液仅是泵流量的一部分。上一页下一页返回5.2方向控制阀图5-18(b)所示为串联油路，后一联换向阀的进油腔和前一联的回油腔相连。该油路可实现两个或两个以上执行机构同时动作，但此时泵出口压力等于各工作机构压力之总和，因而串联油路多路换向阀的进油口压力比较高，损失相应也较大，会出现启动困难和过载。图5-18(c)所示为串并联油路，各联换向阀的进油腔都和前一联换向阀的中位油道相连，而各联换向阀的回油腔则直接和总回油口相连。操纵上一联阀时，下一联阀不能工作，保证了前一联阀的优先供油。即滑阀之间具有互锁功能，可以防止误动作。各执行器能以最大能力工作，但不能复合动作。上一页返回5.3压力控制阀在液压系统中，压力控制阀是用来控制和调节系统的压力，它们是基于阀芯上液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。压力控制阀种类很多，按其功能和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。5.3.1溢流阀溢流阀是通过阀口的开启溢流，使被控制系统在达到调定压力时保持恒定状态，实现稳压、调压或限压作用。起过载保护作用的溢流阀又称作安全阀。溢流阀有直动式溢流阀和先导式溢流阀两种。1.直动式溢流阀直动式溢流阀指直接作用式，即依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上而与弹簧力相平衡，以控制阀芯的启闭动作的溢流阀。下一页返回5.3压力控制阀图5-19(a)所示为直动式溢流阀的结构简图，图5-19(b)为工作原理图。图5-19(c)所示为直动式溢流阀的图形符号。直动式溢流阀结构简单、制造容易、成本低、灵敏度高。但油液压力直接靠弹簧平衡，所以压力稳定性较差，动作时有振动和噪声。此外，系统压力较高时，要求弹簧刚度大，使阀的开启性能变坏。所以直动式溢流阀一般只能用于压力小于2.5MPa的小流量场合。图5-20所示锥阀芯直动式溢流阀即常作为先导式溢流阀的先导阀用。2.先导式溢流阀上一页下一页返回5.3压力控制阀先导式溢流阀克服了直动式溢流阀的缺点，可以应用于高压、大流量场合，同时也具有良好的压力稳定性能。先导式溢流阀的结构如图5-21所示，由先导阀和主阀两部分组成。先导阀实际上是一个小流量的直动式溢流阀，阀芯是锥阀，用来调定压力;主阀阀芯是滑阀，用来实现溢流。先导式溢流阀的工作原理如图5-22(a)所示，它利用主阀芯两端压差作用力与弹簧力平衡原理来进行压力控制。压力油经进油口P、通道a，进入主阀芯5底部油腔A，并经节流小孔b进入上部油腔，再经通道c进入先导阀右侧油腔B给锥阀3以向左的作用力，调压弹簧2给锥阀以向右的弹簧力。上一页下一页返回5.3压力控制阀当油液压力尸较小时，作用于锥阀上的液压作用力小于弹簧力，先导阀关闭。此时，没有油液流过节流小孔b，油腔A,B的压力相同，在主阀弹簧4的作用下，主阀芯处于最下端位置，回油口T关闭，没有溢流。当油液压力尸增大，使作用于锥阀上的液压作用力大于弹簧2的弹簧力时，先导阀开启，油液经通道P、回油口T流回油箱。这时，压力油流经节流小孔b时产生压力降，使B腔油液压力P1小于油腔A中油液压力P，当此压力差(△P=P-P1)产生的向上作用力超过主阀弹簧4的弹簧力并克服主阀芯自重和摩擦力时，主阀芯向上移动，进油口P和回油口T接通，溢流阀溢流。上一页下一页返回5.3压力控制阀当溢流阀稳定工作时，则溢流阀进口处的压力为:5.3.2减压阀减压阀分定值、定差和定比减压阀三种，其中最常见的是定值减压阀。1.减压阀的功用和分类减压阀的功用是降低液压系统中某一分支油路的压力，使之低于液压泵的供油压力，以满足执行机构(如夹紧、定位油路、制动、离合油路，系统控制油路等)的需要，并保持基本恒定。这种减压阀称为定值减压阀。上一页下一页返回5.3压力控制阀减压阀根据结构和工作原理不同，分为直动式减压阀和先导式减压阀两类，一般采用先导式减压阀。

2.减压阀的结构和工作原理图5-23所示的是液压系统中广泛采用的先导式减压阀的图形符号、结构及工作原理。该阀由先导阀调压，主阀减压，其工作原理如下:液压系统主油路的高压油液P，从进油口P1进入减压阀，经节流缝隙h减压后的低压油液P2从出油口P2输出，经分支油路送往执行机构。同时低压油液P2经通道a进入主阀芯5下端油腔，又经节流小孔b进入主阀芯上端油腔，且经通道c进入先导阀锥阀3右端油腔，给锥阀一个向左的液压力。该液压力与调压弹簧2的弹簧力相平衡，从而控制低压油P2基本保持调定压力。上一页下一页返回5.3压力控制阀当出油口的低压油P2低于调定压力时，锥阀关闭，主阀芯上端油腔油液压力P2=P3，主阀弹簧4的弹簧力克服摩擦阻力将主阀芯推向下端，节流口h增至最大，减压阀处于不工作状态，即常开状态。当分支油路负载增大时，P2升高，P3随之升高，在P3超过调定压力时，锥阀打开，少量油液经锥阀口、通道P，由泄油口L流回油箱。由于这时有油液流过节流小孔h，使P3<P2，产生压力降当压力差△P所产生的向上的作用力大于主阀芯重力、摩擦力、主阀弹簧的弹簧力之和时，主阀芯向上移动，使节流口h减小，节流加剧，P2随之下降，直到作用在主阀芯上各作用力相平衡，主阀芯便处于新的平衡位置。上一页下一页返回5.3压力控制阀此时，主阀芯受力平衡方程为:出口压力为:通常，为使减压阀稳定工作，减压阀的进、出口压力差必须大于0.5MPa阀体上的远程控制孔用于远程压力控制，其工作原理与先导式溢流阀的远程控制相同。5.3.3顺序阀1.顺序阀的功用和分类顺序阀是利用油液压力作为控制信号实现油路的通断，以控制液压系统各执行元件先后顺序动作的压力控制阀。上一页下一页返回5.3压力控制阀根据结构、工作原理和功用不同，顺序阀可分为直动式顺序阀、先导式顺序阀、液控顺序阀、单向顺序阀等类型。顺序阀还可具有其他功能，如作背压阀、平衡阀或卸荷阀用。2.顺序阀的结构和工作原理

(1)直动式顺序阀图5-24(a)所示的直动式顺序阀，其结构和工作原理都和直动式溢流阀相似。压力油自进油口P1进入阀体，经阀芯中间小孔流入阀芯底部油腔，对阀芯产生一个向上的液压作用力。当油液的压力较低时，液压作用力小于阀芯上部的弹簧力，在弹簧力作用下，阀芯处于下端位置，P1和P2两油口被隔断，即处于常闭状态。上一页下一页返回5.3压力控制阀当油液的压力升高到作用于阀芯底部的液压作用力大于调定的弹簧力时，在液压作用力的作用下，阀芯上移，进油口P1与出油口P2相通，压力油液自P2口流出，可控制另一执行元件动作。直动式顺序阀具有结构简单、动作灵敏的优点，但是由于弹簧设计的限制，尽管采用小直径控制活塞结构，弹簧刚度仍较大，故调压偏差较大，限制了压力的提高，所以一般调压范围低于8MPa。当压力较高时，需要采用先导式顺序阀。(2)先导式顺序阀图5-25(a)为先导式顺序阀的结构简图，图5-25(b)为先导式顺序阀的图形符号，其结构和工作原理与先导式溢流阀相似。上一页下一页返回5.3压力控制阀不同之处在于它的出口处不接油箱，而通向二次油路，因而它的泄油口必须单独接回油箱。顺序阀与溢流阀的主要区别:1)溢流阀出油口连通油箱，顺序阀的出油口通常连接另一工作油路，因此顺序阀的进、出口处的油液都是压力油;2)由于溢流阀出油口连通油箱，其内部泄油可通过回油口流回油箱;而顺序阀出油口油液为压力油，且通往另一工作油路，所以顺序阀的内部要有单独设置的泄油口L;3)溢流阀打开时，进油口的油液压力基本上保持在调定压力值;顺序阀打开后，进油口的油液压力可以继续升高;上一页下一页返回5.3压力控制阀

4)顺序阀关闭时要有良好的密封性能，因此阀芯和阀体间的封油长度b较溢流阀长。(3)液控顺序阀图5-26(a)为液控顺序阀的结构，图5-26(b)为液控顺序阀的图形符号。它与直动式顺序阀的主要差异在于阀芯底部有一个控制油口K。当K口输入的控制压力油产生的液压作用力大于阀芯上端调定的弹簧力时，阀芯上移，阀口打开，P1与P2相通，压力油液自P2口流出，控制另一执行元件动作。此阀阀口的开启闭合与阀的主油路进油口压力无关，而只决定于控制口K引入油液的控制压力。上一页下一页返回5.3压力控制阀图5-26(c)为液控顺序阀作卸荷阀用时的图形符号，此时，液控顺序阀的端盖转过一定角度，使泄油孔处的小孔a与阀体上接通出油口P2的小孔连通，并使顺序阀的出油口与油箱连通。当阀口打开时，进油口P1的压力油可以直接通往油箱，实现卸荷。(4)单向顺序阀图5-27为单向顺序阀的图形符号，它由单向阀和顺序阀并联组合而成。当油液从P1油口进入时，单向阀关闭，顺序阀起控制作用;当油液从P2油口进入时，油液经单向阀从P1口流出。单向顺序阀在液压系统中多用于平衡位置液压缸及其拖动的工作机构的自重，以防其自行下落，因而又将单向顺序阀称为平衡阀。上一页下一页返回5.3压力控制阀5.3.4平衡阀平衡阀是一种特殊功能的阀，它具有良好的流量特性，有阀门开启度指示，开度锁定装置及用于流量测定的测压小阀。与其他阀相比，平衡阀主要有以下特点:(1)有精确的开度指示;(2)直线型流量特性，即在阀门前后压差不变情况下，流量与开度大体上呈线性关系;(3)有开度锁定装置，非管理人员不能随便改变开度;(4)表连接，可方便地显示阀门前后的压差及流经阀的流量。如图5-28所示为在工程机械领域得到广泛应用的一种平衡阀结构。上一页下一页返回5.3压力控制阀当从右油口10进油时，液压油进入右阀腔后分为两路:一路通过右阀腔中阀芯3上的控制油孔12顶开推杆2，推杆2推动左阀腔中的阀芯3向左移动，从而使左阀腔中阀芯3与该阀腔中的活门5脱离接触，于是油缸有杆腔中的液压油通过有杆腔油口13进入左阀腔，然后由左油口14流出;另一路直接将右阀腔中的活门5向左顶开，然后通过无杆腔油口11进入油缸的无杆腔。同理，当从左油口14进油时，液压油进入左阀腔后分两路:一路通过左阀腔中阀芯3上的控制油孔12顶开推杆2，推杆2推动右阀腔中的阀芯3向右移动，从而使右阀腔中阀芯3与该阀腔中的活门5脱离接触，于是油缸无杆腔中的液压油通过无杆腔油口11进入右阀腔，然后由右油口10流出;另一路直接将左阀腔中的活门5向右顶开，然后通过有杆腔油口13进入油缸的有杆腔。上一页下一页返回5.3压力控制阀5.3.5压力继电器压力继电器又称为压力开关，它是将液压信号转换为电信号的转换元件，其作用是根据液压系统的压力变化自动接通或断开有关电路，以实现对系统的程序控制和安全保护功能。如图5-29(a)所示为压力继电器的原理图。控制油口K与液压系统相连通，当油液压力达到调定值(开启压力)时，薄膜1在液压作用力作用下向上鼓起，使柱塞5上升，钢球2,8在柱塞锥面的推动下水平移动，通过杠杆9压下微动开关11的触销10，接通电路，从而发出电信号。上一页下一页返回5.3压力控制阀当控制油口K的压力下降到一定数值(闭合压力)时，弹簧6和4(通过钢球2)将柱塞压下，这时钢球8落入柱塞的锥面槽内，微动开关的触销复位，将杠杆推回，电路断开。发出信号时的油液压力可通过调节螺钉7，改变弹簧6对柱塞5的压力进行调定。开启压力与闭合压力之差值称为返回区间，其大小可通过调节螺钉3，即调节弹簧4的预压缩量，从而改变柱塞移动时的摩擦阻力，使返回区间可在一定范围内改变。如图5-29(b)所示为压力继电器的图形符号。一般中压系统的调压范围为1.0~6.3MPa，返回区间一般为0.35~0.8MPa。上一页下一页返回5.3压力控制阀压力继电器主要用于如下场合:(1)限压和安全保护回路;(2)控制液压泵的卸荷与加载;(3)顺序动作控制回路。上一页返回5.4流量控制阀流量控制阀是通过改变节流口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。流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件。在定量泵供油的节流调速系统中，必须将流量控制阀与溢流阀配合使用，以便将多余的油液排回油箱。对流量控制阀的主要性能要求是:(1)阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。(2)油温变化时，流量变化小。(3)流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能得到很小的稳定流量。(4)当阀全开时，通过阀的压力损失要小。

(5)阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望其调节力矩要小。下一页返回5.4流量控制阀5.4.1流量控制阀原理及节流口的节流特性油液流经小孔、狭缝或毛细管时，会产生较大的液阻。通流面积越小，油液受到的液阻越大，通过阀口的流量就越小。所以，改变节流口的通流面积，使液阻发生变化，就可以调节流量的大小，这就是流量控制阀的工作原理。流量特性方程:影响流量q变化因素:(1)负载变化的影响;(2)温度变化的影响;(3)节流口形状的影响。上一页下一页返回5.4流量控制阀5.4.2节流口的形式节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。节流阀节流口的形式很多，图5-30所示为常用的几种。图5-30(a)为针阀式节流口，针阀芯作轴向移动时，将改变环形通流截面积的大小，从而调节流量。图5-30(b)为偏心式节流口，节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过流断面面积即产生变化。上述两种形式的节流口结构简单，制造容易，但节流口容易堵塞，流量不稳定，适用于性能要求不高的场合。上一页下一页返回5.4流量控制阀图5-30(c)为轴向三角槽式节流口，在阀芯端部开有一个或两个斜的三角沟槽，轴向移动阀芯时，就可以改变三角槽通流截面积的大小，从而调节流量。因小流量稳定性好，是目前应用最广泛的一种节流口。图5-30(d)为周向缝隙式节流口，阀芯上开有狭缝，油液可以通过狭缝流入阀芯内孔，然后由左侧孔流出，旋转阀芯就可以改变缝隙的通流截面积。图5-30(e)为轴向缝隙式节流口，在套筒上开有轴向缝隙，轴向移动阀芯即可改变缝隙的通流面积大小，以调节流量。上述三种节流口性能较好，尤其是轴向缝隙式节流口，其节流通道厚度可薄到0.07~0.09mm，可以得到较小的稳定流量。上一页下一页返回5.4流量控制阀5.4.3节流阀节流阀是结构最简单、应用最普遍的一种流量控制阀。常用的节流阀有普通节流阀、单向节流阀和行程节流阀等。1.普通节流阀(1)工作原理节流阀是普通节流阀的简称，如图5-31(a)所示的节流阀结构，其节流口采用轴向三角槽形式，如图5-31(b)所示为节流阀的图形符号。压力油从进油口P1流入，经阀芯2左端的节流沟槽，从出油口P2流出。转动手把4，通过推杆3使阀芯2作轴向移动，可改变节流口通流截面积，实现流量的调节。弹簧1的作用是使阀芯向右抵紧在推杆上。上一页下一页返回5.4流量控制阀这种节流阀结构简单，制造容易，体积小，但负载和温度的变化对流量的稳定性影响较大，因此只适用于负载和温度变化不大或执行机构速度稳定性要求较低的液压系统。(2)最小稳定流量和流量调节范围当节流阀的通流截面积很小时，在保持所有因素都不变的情况下，通过节流口的流量会出现周期性的脉动，甚至造成断流，这就是节流阀的阻塞现象。节流口的阻塞会使液压系统中执行元件的速度不均匀。因此每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制，称为节流阀的最小稳定流量。上一页下一页返回5.4流量控制阀节流口发生阻塞的主要原因是由于油液中含有杂质或由于油液因高温氧化后析出的胶质等黏附在节流口的表面上，当附着层达到一定厚度时，会造成节流阀断流。减小阻塞现象的有效措施是采用水力半径大的节流口;适当选择节流口前后的压差，用多个节流口串联;选择化学稳定性好和抗氧化稳定性好的油液，并注意精心过滤，定期更换;节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属，以减小吸附层的厚度，都有助于防止节流口阻塞。流量调节范围指通过阀的最大流量和最小稳定流量之比，一般在50以上。上一页下一页返回5.4流量控制阀

(3)调节特性节流阀的调节应该轻便、准确。在小流量调节时，如通流截面积相对于阀芯位移的变化率较小，则调节的精确性较高。

2.单向节流阀图5-32所示为单向节流阀的结构图和图形符号。从工作原理来看，单向节流阀是节流阀和单向阀的组合，在结构上是利用一个阀芯同时起节流阀和单向阀的两种作用。当压力油从油口P1流入时，油液经阀芯上的轴向三角槽节流口从油口P2流出，旋转手柄可改变节流口通流面积大小而调节流量。当压力油从油口P2流入时，在油压作用力作用下，阀芯下移，压力油从油口P1流出，起单向阀作用。上一页下一页返回5.4流量控制阀3.行程节流阀行程节流阀是滚轮控制的可调节流阀，又称减速阀。其原理是通过行程挡块压下滚轮，使阀芯下移改变节流口通流面积，减小流量而实现减速。图5-33(a)所示为一种与单向阀组合的行程节流阀，又称单向行程节流阀，它可以满足以下所述机床液压进给系统的快进、工进、快退工作循环的需要。(1)快进时，阀芯1未被压下，节流口未起节流作用，压力油从油口P1直接流往油口P2，执行元件实现快进。上一页下一页返回5.4流量控制阀(2)当行程挡块压在滚轮上，使阀芯下移一定距离，将通道大部分遮断，由阀芯上的三角槽节流口调节流量，实现减速，执行元件慢进，即实现工作进给。(3)压力油油液从油口P2进入，推开单向阀阀芯2(钢球)，油液直接由P1流出，不经节流口，执行元件实现快退。图5-33(b)为行程节流阀的图形符号。4.节流阀的应用节流阀常与定量泵、溢流阀一起组成节流调速回路。由于节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化较小、速度稳定性要求不高的场合。上一页下一页返回5.4流量控制阀此外，利用节流阀能够产生较大压力损失的特点，可用作液压加载器。对于执行元件负载变化大、对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而保证流量稳定。5.4.4调速阀调速阀是由一个定差减压阀和一个节流阀串联组合而成。节流阀用来调节流量，定差减压阀用来保证节流阀前后的压力差△P受负载变化的影响，从而使通过节流阀的流量保持稳定。

1.工作原理上一页下一页返回5.4流量控制阀图5-34(a)所示为调速阀的工作原理图。若减压阀进口压力为P1，出口压力为P2，节流阀出口压力为P3;则减压阀a腔、b腔、c腔的油压分别为P1,P2,P3;若a腔、b腔、c腔的有效工作面积分别为则图5-34(b)所示为减压阀阀芯的受力图，受力平衡方程为:2.静态特性调速阀的流量特性如图5-35所示。当调速阀进、出口压差大于一定数值(△Pmin)后，通过调速阀的流量不随压差的改变而变化。上一页下一页返回5.4流量控制阀而当其压差小于△Pmin时，由于压力差对阀芯产生的作用力不足以克服阀芯上的弹簧力，此时阀芯仍处于左端，阀口完全打开，减压阀不起减压作用，故其特性曲线与节流阀特性曲线重合。因此，欲使调速阀正常工作，就必须保证其有一最小压差(一般为0.5MPa)。3.应用调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，它常用于负载变化大而对速度控制精度要求较高的定量泵供油节流调速液压系统中。它常与溢流阀配合组成串联节流(进口节流、出口节流、进出口节流)和并联节流调速回路中。上一页下一页返回5.4流量控制阀5.4.5旁通式调速阀溢流节流阀是由定差溢流阀与节流阀并联而成。在进油路上设置溢流节流阀，通过溢流阀的压力补偿作用达到稳定流量的效果。溢流节流阀也称为旁通调速阀。图5-36为溢流节流阀的工作原理图。图中1是液压缸，2是安全阀，3是定差溢流阀，4是节流阀。从液压泵输出的压力油P1，一部分通过节流阀4的阀口，由出油口处流出，压力降为P2，进入液压缸1使活塞克服负载F以速度v运动;另一部分则通过溢流阀3的阀口x溢回油箱。溢流阀阀芯上端的弹簧腔与节流阀4的出口(P2)相通，其肩部的油腔和下端的油腔与入口压力油P1相通。上一页下一页返回5.4流量控制阀在稳定工况下，当负载力F增加，即出口压力P2增大时，溢流阀阀芯上端压力增加，阀芯3下移，溢流口x减小，液阻加大，使液压泵供油压力Pt增加，因而使节流阀前后的压差可基本保持不变。当P2减少时，溢流阀溢流口%加大，液阻减少，使液压泵出口Pt相应地减小，同样使保持基本不变。另外，当负载P2超过安全阀调定压力时，安全阀2将开启。溢流阀阀芯受力平衡方程为:如果不考虑G和Ff的影响，可得:上一页下一页返回5.4流量控制阀调速阀和溢流节流阀虽然都是通过压力补偿来保持节流阀前后压差不变，稳定过流量，在性能和应用上不完全相同。调速阀常用于液压泵和溢流阀组成的定压系统的节流调速回路中，可安装在执行元件的进油路、回油路和旁油路上，系统压力要满足执行元件的最大载荷，因此消耗功率较大，系统发热量大。而溢流节流阀只能安装在节流调速回路的进油路上。这时，溢流节流阀的供油压力P1随负载压力P2的变化而变化，属变压系统，其功率利用比较合理，系统发热量小。但溢流节流阀中流过的流量是液压泵的全流量，阀芯运动时的阻力较大，因此溢流阀上的弹簧一般比调速阀的硬一些，这样加大了节流阀前后的压差波动。上一页下一页返回5.4流量控制阀如果考虑稳态液动力的影响，溢流节流阀入口压力的波动也影响节流阀前后压差的稳定，所以溢流节流阀的速度稳定性稍差，在小流量时尤其如此。故不宜用于有较低稳定流量要求的场合，一般用于对速度稳定性要求不高，功率又较大的节流调速系统中，如拉床、插床和刨床中的进给液压系统。上一页返回5.5逻辑阀逻辑阀是将其基本组件插入特定的阀体内，配以盖板、先导阀等组成的一种多功能复合阀。5.5.1逻辑换向阀如图5-37所示为二位四通逻辑换向阀工作原理图。将两个逻辑阀按图上结合起来，构成一个方向控制阀。当油路中的二位四通电磁阀断电时，锥阀(即逻辑阀)2,4的控制口通入控制油液，两阀关闭;锥阀1,3的控制口和油箱相通，压力油P开启阀3从油口B流出，并推动活塞向左运动，液压缸左腔的排油进入油口A，顶开阀1流回油箱。当二位四通电磁阀通电时，P和A通，B和T通，压力油推动液压缸活塞向右运动。下一页返回5.5逻辑阀5.5.2逻辑压力阀如图5-38(a)所示为逻辑溢流阀的工作原理图，B口通油箱，A口的压力油经节流小孔(此节流小孔也可直接放在锥阀阀芯内部)进入控制腔X，并与先导压力阀相通。当图5-38(a)中的B口不接油箱而接负载时，即为逻辑顺序阀。如图5-38(b)所示，在逻辑溢流阀的控制腔X再接一个二位二通电磁换向阀。当电磁铁断电时，具有溢流阀功能;电磁铁通电时，即成为卸荷阀。如图5-38(c)所示，减压阀中的逻辑阀单元为常开式滑阀结构，B为一次压力进口，A为出口，A腔的压力油经节流小孔与控制腔X相通，并与先导阀进口相通。上一页下一页返回5.5逻辑阀5.5.3逻辑流量阀如图5-39所示为逻辑节流阀。锥阀单元尾部带节流窗口(也有不带节流窗口的)，锥阀的开启高度由行程调节器(如调节螺杆)来控制，从而达到控制流量的目的。根据需要，还可在控制口X与阀芯上腔之间加设固定阻尼孔(节流螺塞)a，如图中职能符号所示。图5-40所示为逻辑调速阀原理图，定差减压阀阀芯两端分别与节流阀进出口相通，从而保证节流阀进出口压差不随负载变化，成为调速阀。该阀一般装在进油路上使用。上一页返回5.6伺服阀伺服阀中常用的有滑阀式伺服阀、喷嘴挡板式伺服阀和射流管式伺服阀三种。5.6.1滑阀式伺服阀滑阀式伺服阀由永磁动圈式力矩马达、一对固定节流孔、预开口双边滑阀式前置液压放大器和三通滑阀式功率级组成，如图5-41所示。前置控制滑阀的两个预开口节流控制边与两个固定节流孔组成一个液压桥路。滑阀副的阀芯(控制阀芯)直接与力矩马达的动圈骨架相连，(控制阀芯)在阀套内滑动。前置级的阀套又是功率级滑阀放大器的阀芯。下一页返回5.6伺服阀输入控制电流使力矩马达动圈产生的电磁力与对中弹簧的弹簧力相平衡，使动圈和前置级(控制级)阀芯(控制阀芯)移动，其位移量与动圈电流成正比。前置级阀芯(控制阀芯)若向右移动，则滑阀右腔控制口面积增大，右腔控制压力降低;左侧控制口面积减小，左腔控制压力升高。该压力差作用在功率级滑阀阀芯(即前置级的阀套)的两端上，使功率级滑阀阀芯(主滑阀)向右移动，也就是前置级滑阀的阀套(主滑阀)向右移动，逐渐减小右侧控制孔的面积，直至停留在某一位置。在此位置上，前置级滑阀副的两个可变节流控制孔的面积相等，功率级滑阀阀芯(主滑阀)两端的压力相等。这种直接反馈的作用，使功率级滑阀阀芯跟随前置级滑阀阀芯运动，功率级滑阀阀芯的位移与动圈输入电流大小成正比。上一页下一页返回5.6伺服阀滑阀式伺服阀的优点是:采用动圈式力矩马达，结构简单，功率放大系数较大，滞环小和工作行程大;固定节流口尺寸大，不易被污物堵塞;主滑阀两端控制油压作用面积大，从而加大了驱动力，使滑阀不易卡死，工作可靠。5.6.2喷嘴挡板式伺服阀图5-42中上半部为衔铁式力矩马达，下半部为喷嘴挡板式和滑阀式液压放大器。衔铁与挡板和弹簧杆连接在一起，由固定在阀体上的弹簧管支撑。弹簧管下端为一球头，嵌放在滑阀的凹槽内，永久磁铁和导磁体形成一个固定磁场。上一页下一页返回5.6伺服阀当有控制电流流入线圈时，一组对角方向的气隙中的磁通增加，另一组对角方向的气隙中的磁通减小，于是衔铁在磁力作用下克服弹簧管的弹性反作用力而以弹簧管中的某一点为支点偏转θ角，并偏转到磁力所产生的转矩与弹簧管的弹性反作用力产生的反转矩平衡时为止。这时滑阀尚未移动，而挡板因随衔铁偏转而发生挠曲，改变了它与两个喷嘴之间的间隙，一个间隙减小，另一个间隙增大。当线圈中没有电流通过时，衔铁和导磁体间的四个气隙中的磁通相等，且方向相同，衔铁与挡板都处于中间位置，因此滑阀没有油输出。通入伺服阀的压力油经滤油器、两个对称的固定节流孔和左右喷嘴流出，通向回油。上一页下一页返回5.6伺服阀当挡板挠曲，喷嘴挡板的两个间隙不相等时，两喷嘴后侧的压力Pa和Pb就不相等，它们作用在滑阀的左右端面上，使滑阀向相应方向移动一段距离，压力油就通过滑阀上的一个阀口输向执行元件，由执行元件回来的油经滑阀上另一个阀口通向回油。滑阀移动时，弹簧管下端球头跟着移动，在衔铁挡板组件上产生转矩，使衔铁向相应方向偏转，并使挡板在两喷嘴间的偏移量减少，这就是所谓力反馈。反馈作用的结果，是使滑阀两端的压差减小。当滑阀通过弹簧管作用于挡板的力矩，喷嘴作用于挡板的力矩以及弹簧管反力矩之和等于力矩马达产生的电磁力矩时，滑阀不再移动，并一直使其阀口保持在这一开度上。上一页下一页返回5.6伺服阀通入线圈的控制电流越大，使衔铁偏转的转矩，弹簧杆的挠曲变形，滑阀两端的压差以及滑阀的偏移量就越大，伺服阀输出的流量也就越大。由于滑阀的位移，喷嘴与挡板之间的间隙，衔铁转角都依次和输入电流成正比，因此这种阀的输出流量也和输入电流成正比。该伺服阀，由于力反馈的存在，使得力矩马达在其零点附近工作，即衔铁偏转角e很小，故线性度好。此外，改变反馈弹簧管的刚度，就能在相同输入电流时改变滑阀的位移。该伺服阀结构紧凑，外形尺寸小，响应快。但喷嘴挡板的工作间隙较小，对油液的清洁度要求较高。上一页下一页返回5.6伺服阀5.6.3射流管式伺服阀如图5-43所示，该阀采用衔铁式力矩马达带动射流管，两个接收孔直接和主阀两端面连接，控制主阀运动。主阀靠一个板簧定位，其位移与主阀两端压力差成比例。这种阀的最小通流尺寸(射流管口尺寸)比喷嘴挡板的工作间隙大4~10倍，故对油液的清洁度要求较低。缺点是零位泄漏量大;受油液黏度变化影响显著，低温特性差;力矩马达带动射流管，负载惯量大，响应速度低于喷嘴挡板阀。该阀对油液的清洁度要求较低。缺点是零位泄漏量大;受油液黏度变化影响显著，低温特性差;力矩马达带动射流管，负载惯量大，响应速度低于喷嘴挡板阀。上一页返回5.7电液比例阀电液比例阀简称比例阀，它是一种把输入的电信号按比例地转换成力或位移，从而压力、流量等参数进行连续控制的一种液压阀。从控制方式和使用性能来讲，比例阀是介于普通液压控制阀与电液伺服阀之间的液压元件。比例阀由直流比例电磁铁与液压阀两部分组成。其液压阀部分与一般液压阀差别不大，而直流比例电磁铁和一般电磁阀所用的电磁铁不同，比例电磁铁要求吸力(或位移)与输入电流成比例。比例阀按用途和结构不同可分为比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀三大类。5.7.1比例电磁铁比例电磁铁是电液比例控制阀的重要组成部分，其作用是将比例控制放大器输出的电信号转换成与之成比例的力或位移。下一页返回5.7电液比例阀比例电磁铁不同于普通换向阀中所用的通断型直流电磁铁，比例电磁铁则要求吸力(或位移)与输入电流成比例，并在衔铁的全部工作位置上，磁路中保持一定的气隙。目前所使用的大多数比例电磁铁具有如图5-44(a)所示的盆底结构。图5-44(b)所示的比例电磁铁输出的是电磁力，故称为力输出型。如果要求比例电磁铁的输出为位移时，则可在衔铁的左侧加一个弹簧，便可得到与电流成正比的位移。还有一种带位移反馈的位置输出型比例电磁铁，具有更为优良的稳态控制精度和抗干扰特性，如图5-45所示。上一页下一页返回5.7电液比例阀与电液伺服阀相似，控制比例阀的比例放大器也是具有深度电流负反馈的电子控制放大器，其输出电流和输入电压成正比。比例放大器的构成与伺服放大器也相似，但一般要复杂一些，如比例放大器一般均带有颤振信号发生器，还有零区电流跳跃(比例方向阀)等功能。5.7.2比例阀的结构1.比例压力阀(1)直动式比例压力阀用比例电磁铁取代压力阀的手调弹簧力控制机构便可得到比例压力阀，如图5-46所示。图5-46(a)所示的比例压力阀采用普通力输出型比例电磁铁1，其衔铁可直接作用于锥阀4。上一页下一页返回5.7电液比例阀图5-46(b)所示的则为位移反馈型比例电磁铁，必须借助弹簧转换为力后才能作用锥阀4进行压力控制。后者由于有位移反馈闭环控制，可抑制电磁铁内的摩擦等扰动，因而控制精度显著高于前者，当然复杂性和价格也随之增加。这两种比例压力阀可用作小流量时的直动式溢流阀，也可取代先导式溢流阀和先导式减压阀中的先导阀，组成先导式比例溢流阀和先导式比例减压阀。先导式比例溢流阀多配置直动式压力阀作为安全阀;当输入信号为零时，还可作为卸荷阀使用。(2)先导式比例压力阀图5-47为两个应用输出压力直接检测反馈和在先导级与主级间动压反馈的比例压力阀。上一页下一页返回5.7电液比例阀两种阀的先导阀芯4均为有直径差的两节同心滑阀，大、小端面积差与压力反馈推杆5面积相等，稳态时动态阻尼孔R2两侧液压力相等，先导阀芯大端受压面积(大端面积减去反馈推杆面积)和小端受压面积相等，因而先导阀芯两端静压平衡。图5–47(a)和图5–47(b)的主阀结构与传统先导式溢流阀和减压阀相同，均有A,B两通口。如前所述，传统先导式压力阀的先导阀控制的是主阀上腔压力，先导阀所受弹簧力和主阀上腔压力相平衡，当流量变化引起主阀液动力的变化以及减压阀进口压力PB变化时产生调压偏差。上一页下一页返回5.7电液比例阀而图5-47所示的先导式压力阀，若忽略先导阀液动力、阀芯质量和摩擦力等影响，其输入电磁力主要与输出压力PA作用在反馈推杆上的力相平衡，因而形成反馈闭环控制，当流量和减压阀的进口压力变化时控制输出压力PA均能保持恒定。所谓级间动压反馈原理是:主阀芯运动时在动态阻尼孔R2两端产生的压差作用在先导阀芯两端面，经先导阀的控制对主阀芯的运动产生阻尼作用。应用此原理的比例压力阀动态稳定性显著提高，不会出现传统压力阀易产生的震荡和啸叫现象。同时改变动态阻尼孔R2孔径，可调解阀的快速性而对阀的稳态性能无任何影响。2.比例流量阀上一页下一页返回5.7电液比例阀在普通流量阀的基础上，它用电一机械转换器(如比例电磁铁)来调节阀口的通流面积，使输出流量与输入的电信号成比例。按照功能不同，比例流量阀包括比例节流阀和比例调速阀。按照控制功率大小不同，有直动式和先导式之分。图5-48所示为反馈型直动式比例流量阀的工作原理。图中实线表示利用弹簧来实现的位移一力反馈，虚线所示是用位移传感器的直接位置反馈。采用两路反馈后，改善了比例阀的静、动态控制性能。3.比例方向阀比例方向阀能按输入电信号的极性和幅值大小，同时对液压系统的液流方向和流量进行控制，从而实现对执行元件运动方向和速度的控制。上一页下一页返回5.7电液比例阀按功率大小不同，比例方向阀也有直动式和先导式之分，并各有开环控制和阀芯位移反馈闭环控制两大类。有的比例方向阀还用定差减压阀或定差溢流阀对其阀口进行压差补偿，构成比例方向溢流阀。图5-49所示为先导式开环控制的比例方向(节流)阀，其先导阀及主阀均为四边滑阀。该阀的先导阀为一双向控制的直动式比例减压阀，其外供油口为X，回油口为Y。比例电磁铁未通电时，先导阀芯4在左右两个对中弹簧(图中未画出)作用下处于中位，四阀口均关闭。上一页下一页返回5.7电液比例阀当某一比例电磁铁例如A通电时，先导阀芯左移，使其两个凸肩右边的阀口开启，先导压力油从X口径先导阀芯的阀口和左固定阻尼孔5作用在主阀芯8左端，压缩主阀对中弹簧10使主阀芯右移，主阀口P-B及A-T接通，主阀芯的右端面的油则经右固定阻尼孔和先导阀芯的阀口进入先导阀回油口Y;同时进入先导阀芯的压力油，又经阀芯的径向孔作用于阀芯的轴向孔，而其油压则形成对减压阀控制压力的反馈。若忽略先导阀和主阀的液动力、摩擦力、阀芯质量和弹簧力的影响，先导减压阀的控制压力与电磁力成正比，进而又与主阀芯位移成正比。图中两个固定阻尼孔仅起动态阻尼作用，目的是提高阀的稳定性。上一页下一页返回5.7电液比例阀

5.7.3比例阀的应用图5-50(a)为利用比例溢流阀调压的多级调压回路，图中I为比例溢流阀,2为电子放大器。改变输入电流I,即可控制系统获得多级工作压力。它比利用普通溢流阀的多级调压回路所用液压元件数量少，回路简单，且能对系统压力进行连续控制。图5-50(b)为采用比例调速阀的调速回路。改变比例调速阀输入电流即可使液压缸获得所需要的运动速度。比例调速阀可在多级调速回路中代替多个调速阀，也可用于远距离速度控制。上一页返回5.8插装阀及叠加阀5.8.1插装阀插装阀是一种以锥阀为基本单元的新型液压元件，在高压、大流量系统中得到广泛应用。1.插装阀的工作原理如图5-51所示为插装阀的结构原理和图形符号，其主要构件有插装元件、控制盖板、先导控制阀等三部分。插装阀的工作原理相当于一个液控单向阀。图中A和B为主油路的两个工作油口，K为控制油口(与先导阀相接)。当K口无液压力作用时，阀芯受到的向上的液压力大于弹簧力，阀芯开启，A与B相通，至于液流的方向，视A,B口的压力大小而定。下一页返回5.8插装阀及叠加阀反之，当K口有液压力作用时，且K口的油液压力大于A和B口的油液压力，才能保证A与B之间关闭。

2.插装阀的类型插装阀与各种先导阀组合，便可组成方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。(1)方向控制插装阀插装阀组成各种方向控制阀如图5-52所示。图5-52(a)为单向阀，当PA>PB时，阀芯关闭，A与B不通;而当PB>PA时，阀芯开启，油液从B流向A.上一页下一页返回5.8插装阀及叠加阀图5-52(b)为二位二通阀，当电磁阀断电时，阀芯开启，A与B接通;电磁阀通电时，阀芯关闭，A与B不通。图5-52(c)为二位三通阀，当电磁阀断电时，A与T接通;电磁阀通电时，A与B接通。图5-52(d)为二位四通阀，电磁阀断电时，P与B接通，A与T接通;电磁阀通电时，P与A接通，B与T接通。

(2)压力控制插装阀插装阀组成的压力控制阀如图5-53所示。在图5-53(a)中，若B接油箱，则插装阀用作溢流阀，其原理与先导式溢流阀相同。若B接负载时，插装阀起顺序阀的作用。上一页下一页返回5.8插装阀及叠加阀图5-53(b)所示为电磁溢流阀，当二位二通电磁阀断电时用作溢流阀，当二位二通电磁阀通电时起卸荷作用。

(3)流量控制插装阀二通插装节流阀的结构及图形符号如图5-54所示。在