液壓與氣動控制情境四液壓閥結構分析及應用情境描述液壓系統的組成理論學習一、概述二、方向控制閥三、壓力控制閥四、流量控制閥（一）控制閥的基本結構和原理基本結構閥芯滑閥、錐閥、球閥；閥體具有與閥芯相配合的閥體孔（或閥體座）及與外接回路相連接的進出口；閥芯驅動裝置驅動閥芯在閥體內作相對運動的裝置。可采用手動、機動、電動，同時還有流體壓力和彈簧的作用；

液壓控制閥在液壓系統中被用來控制油液的壓力、流量和方向，保證執行元件按照要求進行工作。閥體彈簧閥芯一、概述P63按工作特性分：壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、···流量控制閥節流閥、調速閥、分流閥···方向控制閥單向閥、換向閥···（二）液壓閥的分類P63控制閥功能控制壓力控制流量控制方向控制閥二、方向控制閥方向控制閥在液壓系統中起阻止和引導油液按規定的流向進出通道，即在油路中起控制油液流動方向的作用。P64方向閥單向閥換向閥普通單向閥液控單向閥轉閥式換向閥滑閥式換向閥手動式換向閥機動式換向閥電動式換向閥液動式換向閥電液式換向閥方向控制閥分類1.普通單向閥（一）單向閥直角式直通式P64左端進油，壓力油作用在閥芯左端，克服右端彈簧力使閥芯右移，閥口開啟，油液從右端流出；若右端進油，壓力油與彈簧同向作用，將閥芯緊壓在閥座孔上，閥口關閉，油液被截止不能通過。正向導通反向截止工作原理：

單向閥的彈簧剛度較小，一般單向閥的開啟壓力為0.03~0.05MPa。如果換上剛度較大的彈簧，使閥的開啟壓力達到0.2~0.6MPa，便可當背壓閥使用。☆

結構活塞頂桿閥芯外泄油口a2.液控單向閥（液壓鎖）

正向流通，反向受控流通，可實現流體的逆向流動。當控制口K不通壓力油時，作用與普通單向閥相同，正向流通，反向截止。當控制口K通壓力油時，活塞右移通過頂桿頂開閥芯，使油口P1和P2接通，油液正反向均可流動。P66☆工作原理控制活塞上的控制壓力最小需為主油路壓力的30%左右。3.單向閥的應用☆

單獨使用

普通單向閥可以裝在泵的出口處，防止系統中的流體沖擊影響泵工作，還可以用來分隔通道，防止管路間的相互干擾。液控單向閥通常用于保壓、鎖緊和平衡回路，用于對液壓缸進行鎖閉、保壓，也用于防止立式液壓缸停止時的自動下滑。☆

與其他閥并聯組成復合閥如單向順序閥、單向減壓閥、單向節流閥等。P65-66換向閥的分類按閥芯運動的方式：滑閥式和轉閥式；按操縱方式：手動、機動、電磁動、液動和電液動；按閥芯在閥體內占據的工作位置：二位、三位、多位等；按閥芯上主油路數量：二通、三通、四通、五通、多通等；按安裝方式：管式、板式、法蘭式；按閥芯定位方式：鋼球定位式、彈簧復位式。換向閥的作用是變換閥芯在閥體內的相對工作位置，使閥體各油口接通或切斷，改變油液流動方向，從而控制執行元件的換向或啟停。（二）換向閥P67注意：①箭頭方向不一定表示油液的實際流動方向！

②P表示進油口，T表示出油口，A和B表示連接其他兩個工作油路的油口；③控制方式和復位彈簧的符號畫在方框的兩側。方框位；箭頭油路為接通狀態；P、TA、B油路的接口；油路為截止狀態；、☆位:閥芯相對于閥體的工作位置數。

☆通：閥體對外連接的主要油口數（不包括控制油口和泄漏油口）。

1.滑閥式換向閥P67-68P2P1OP換向閥都有兩個或兩個以上的工作位。其中一個為常態位（即閥芯未受到外力操縱時所處的位置）。“三位閥”圖形符號中的“中位”是其常態位。利用彈簧復位的二位閥以靠近彈簧的方框內的通路狀態為其常態位。◎

換向閥的常態位繪制系統圖時，油路一般應接在換向閥的常態位上。☆結構滑閥式換向閥由閥的主體部分和控制閥芯運動的操縱定位裝置組成。①主體部分

閥體：有多級沉割槽的圓柱孔;

＊主體部分結構〈閥芯：有多段環形槽的圓柱體;閥芯在閥體內軸向移動實現油路的啟閉和換向。P69②操縱定位裝置P68＊手動式——直接用手柄操縱換向閥。常用于起重運輸、工程機械。P69＊機動式——也叫行程換向閥，它是用擋鐵或凸輪使閥芯移動來控制液流的方向。經常應用于機床液壓系統的速度換接回路中。機動換向閥常是二位的，有二通、三通、四通、五通幾種。二通的分常閉和常開兩種形式。P69＊電磁式——借助于電磁鐵吸力推動閥芯在閥體內作相對運動來改變閥的工作位置。一般為兩位和三位，通道多為二、三、四、五通。但電磁鐵吸力有限，不能直接用來操縱大規格的閥。電磁閥按電源的不同分為交流（用D表示）和直流（用E表示）兩種。P70＊液動式——利用控制壓力油來改變閥芯位置的換向閥。彈簧對中型適用于壓力高、流量大和閥芯移動行程長的場合。P713.滑閥機能（中位機能）換向閥的閥芯處于不同工作位置時，各主油路進出口的連通方式稱為閥的機能。對于三位閥，其中間位置各油口的連通方式稱為該閥的中位機能。各種中位機能如表所示。該表列出了三位閥常用的十種滑閥機能，因其左位和右位各油口的連通方式均為直通或交叉相通，所以只用一個字母來表示中位的形式。不同的中位機能是通過改變閥芯的形狀和尺寸來實現的。P72P73O型（1）中位時，各油口互不相通，系統保持壓力，油缸兩腔的油液被封閉，處于鎖緊狀態。（2）中位時，油缸進/回油腔充滿壓力油，故啟動時較平穩；（3）執行元件可在任意位置停止，且停止位置精度高；中位機能舉例：H型（1）中位時各油口互通，泵卸荷，油缸活塞處于浮動狀態，其他執行元件不能并聯使用（即不能用于并聯多支路系統）；（2）執行元件停止位置精度低，如活塞兩端有效承壓面積不等的單桿活塞缸在中位時可能出現油缸自動漂移一方的現象；（3）由于油缸油液回油箱，缸啟動有沖擊。Y型（1）中位時，A、B、T口連通，P口保持壓力，缸兩腔連通；（2）泵不卸荷，可并聯其他執行機構；（3）換向性能與H相近。（1）中位時，P、A、B連通，T口封閉；（2）可形成差動回路；（3）泵不卸荷，可并聯其他執行機構；（4）缸啟動平穩；（5）換向最平穩，常用。P型M型（1）中位時，P、T口連通，A、B口封閉；（2）泵卸荷，不可并聯其他執行機構；（3）缸啟動平穩，與O型相似；X型（1）中位時，各油口半連通，P口保持一定壓力；（2）性能介于O、H型之間。K型

P、A、T通，B封閉，泵卸荷，缸啟動平穩，換向有些沖擊，停位精度高。在分析和選擇三位換向閥的中位機能時，通常考慮以下幾點：

（1）系統保壓：P口被堵塞

（2）系統卸荷：p口與T口暢通

（3）換向平穩性與精度：A、B口都封閉，換向不平穩，但換向精度高

（4）啟動平穩性：A、B口都不通T口

（5）液壓缸“浮動”：A、B口相連通

（6）液壓缸在任意位置停留：A、B口封閉或都與P口相通。P742.轉閥式換向閥如圖所示是三位四通轉閥的工作原理圖，當閥芯處于圖a位置時，油口PABT

互不相通；當閥芯順時針方向轉過一個角度而處于圖b的位置時，油口P通B

、A

通

T；當閥芯逆時針方向轉過一個角度而處于圖c的位置時，油口P

通A

、B

通

T

。

☆工作原理轉閥工作時，因有不平衡的徑向力存在，操作很費勁，閥芯易磨損，內泄大，故僅在低壓小流量系統中用作先導閥或小型換向閥。三、壓力控制閥溢流閥減壓閥順序閥壓力繼電器壓力控制閥是用來控制液壓系統中油液壓力或通過壓力信號實現控制的閥類。通過液壓作用力與彈簧力進行比較來實現對油液壓力的控制。調節彈簧的預壓縮量即調節了閥芯的動作壓力，該彈簧是壓力控制閥的重要調節零件，稱為調壓彈簧。觀看影片P75溢流閥先導式溢流閥溢流式減壓閥順序閥壓力繼電器分類：直動型溢流閥先導型溢流閥一、溢流閥作用：控制系統的壓力基本恒定，實現穩壓、限壓、調壓·P751、直動式溢流閥（只適用于低壓系統）1）當P壓力口<F彈簧時，閥口關閉。

2）當P壓力口=F彈簧時，閥口即將打開,

此時，P壓力口=F彈簧=KX0∴P壓力口=KX0/A

3）當P壓力口>F彈簧時，閥口打開，P和T通,穩壓溢流或安全保護。工作原理:

彈簧的調定壓力就是溢流閥的開啟壓力1、常態下閥口關閉（方框內箭頭錯開）；2、控制壓力取自進油口壓力（虛線表示）；3、出口接油箱；4、采用內泄漏方式（彈簧處沒有節油箱的標志）。

直動型溢流閥結構簡單，靈敏度高，但壓力受溢流量的影響較大，不適于在高壓、大流量下工作。因為當溢流閥的變化引起閥口開度即彈簧壓縮量發生變化時，彈簧力變化較大，溢流閥進口壓力也隨之發生較大變化，故直動型溢流閥調壓穩定性差。P762、先導式溢流閥（廣泛應用于中壓系統）

先導閥—直動式錐閥和硬彈簧。

主閥—滑閥和軟彈簧。

組成P77應用：作溢流閥1、旁接（并聯）在定量泵的出口，調節節流閥的開口大小可調節進入執行元件的流量，泵多余的油液則從溢流閥溢回油箱。在工作過程中，閥處于常開狀態，液壓泵的工作壓力決定于溢流閥的調整壓力，且基本保持恒定。

至系統P78應用：作安全閥2、旁接在變量泵的出口，此時閥是常閉的。只有當系統壓力超過溢流閥調整壓力（約為系統壓力的1.1倍）時，閥才打開，油液經閥流回油箱，系統壓力不再增高，因而可以防止系統過載，起安全保護作用。至系統應用：作背壓閥3、將溢流閥接在執行元件的回油路上，可造成一定的回油阻力即背壓，用來保證系統運動的平穩性。調節溢流閥的調壓彈簧即能調節背壓力的大小。

4、先導型溢流閥對泵起溢流穩壓作用。當二位二通閥的電磁鐵通電后，溢流閥的外控口即接油箱，此時，主閥芯后腔壓力接近于零，主閥芯便移動到最大開口位置。由于主閥彈簧很軟，進口壓力很低，泵輸出的油便在此低壓下經溢流閥流回油箱，這時，泵接近于空載運轉，功耗很小，及處于卸荷狀態。應用：卸載電磁溢流閥應用：遠程調壓5、將先導式溢流閥的遠程控制口K接遠程調壓閥進油口，而遠程調壓閥出油口接油箱，即構成了遠程調壓回路。遠程調壓閥的調定壓力一定要低于主溢流閥的調定壓力。10MPa二、減壓閥當回路內有兩個以上執行元件，其中之一需要較低的工作壓力，同時其它的執行元件仍需高壓運作時，此時就得用減壓閥提供一比系統壓力低的壓力給低壓執行元件。減壓閥的作用：減壓穩壓＊它也可以用來穩定油路壓力，使其不受油源壓力變動及其它閥門工作時引起的壓力波動的影響。＊用來減低系統中某部分的壓力，使其得到比油泵供油壓力低的壓力去控制元件，用于夾緊、控制、潤滑。減壓閥的工作原理：油液流過縫隙產生壓力降P79直動型減壓閥（較少單獨使用）分類：直動、先導先導式減壓閥工作原理：當出口壓力大于調定壓力時，先導閥閥口開啟，主閥芯上移，主閥閥口縫隙關小，減壓閥起減壓穩壓作用。P80說明：減壓閥的出口壓力還與出口的負載有關，若因負載建立的壓力低于調定壓力，則出口壓力由負載決定，此時減壓閥不起減壓作用，進、出油口壓力相等，即減壓閥保證出口壓力恒定的條件是先導閥開啟。先導式減壓閥與先導式溢流閥的比較溢流閥減壓閥先導閥泄油方式內泄外泄常態閥口常閉閥口常開工作狀態進、出油口相通，進油口壓力為調整壓力。若p進<p出，p出穩定在調定值連接方式并聯于系統一般串聯于（子）系統出油口情況一般直接接回油箱與減壓回路相連控制油口壓力取自進油口取自出油口功用定壓溢流或安全保護減壓或穩壓

先導式減壓閥與先導式溢流閥結構很相似，它們的主要零件通用。不同的是減壓閥主閥芯中間多一個凸肩即三節桿。P81不要與溢流閥的符號混淆！減壓閥在系統中的應用一級減壓：

1、減壓閥可保持減壓后壓力恒定，但至少應比溢流閥調定壓力低0.5MPa。二級減壓：2、圖為二級調壓回路，將減壓閥的遠程控制口通過二位二通電磁閥與遠程調壓閥相連便可獲得兩種預調的壓力。穩壓：

1）當泵壓力pB=pY，夾緊缸使工件夾緊后，A、C點的壓力為多少？2）當泵壓力由于工作缸快進（主油路），壓力降到pB=1.5MPa（工件仍處于夾緊狀態）

，A、C點的壓力為多少？3）夾緊缸在未夾緊工件前作空載運動時，A、B、C三點的壓力各為多少？（不考慮損失）圖示回路中，溢流閥的調整壓力pY=5MPa，減壓閥的調整壓力pJ=2.5MPa。試分析下列各情況，并說明減壓閥的閥口處于什么狀態？說明：減壓閥的出口壓力與出口的負載有關，若因負載建立的壓力低于調定壓力，則出口壓力由負載決定，此時減壓閥不起減壓作用，進、出油口壓力相等，即減壓閥保證出口壓力恒定的條件是先導閥開啟。1）當泵壓力pB=pY，夾緊缸使工件夾緊后，A、C點的壓力為多少？pA=pC=2.5MPa2）當泵壓力由于工作缸快進，壓力降到pB=1.5MPa（工件原先處于夾緊狀態）

，A、C點的壓力為多少？pA=pB=1.5MPa;pC=2.5MPa3）夾緊缸在未夾緊工件前作空載運動時，A、B、C三點的壓力各為多少？（不考慮損失）pA=pB=pC=0MPa夾緊回路如下圖所示，若溢流閥的調整壓力p1＝3Mpa、減壓閥的調整壓力p2＝2Mpa，試分析活塞空載運動時A、B兩點的壓力各為多少？減壓閥的閥芯處于什么狀態？工件夾緊活塞停止運動后，A、B兩點的壓力又各為多少？此時，減壓閥芯又處于什么狀態？

答：當回路中二位二通換向閥處于圖示狀態時，在活塞運動期間，由于活塞為空載運動，并忽略活塞運動時的摩擦力、慣性力和管路損失等，則B點的壓力為零，A點的壓力也為零（不考慮油液流過減壓閥的壓力損失）。這時減壓閥中的先導閥關閉，主閥芯處于開口最大位置。當活塞停止運動后B點壓力升高，一直升到減壓閥的調整壓力2Mpa，并保證此壓力不變，這時減壓閥中的先導閥打開，主閥芯的開口很小。而液壓泵輸出的油液（由于活塞停止運動）全部從溢流閥溢流回油箱，A點的壓力為溢流閥的調定壓力3Mpa。利用液壓系統壓力變化來控制閥口的啟閉，從而控制液壓系統中各執行元件動作的先后順序。分類按控制油來源不同內控式（控制壓力油來自進油口）

外控式（控制壓力油從外部油路引入）

按結構形式不同直動式

先導式

多用于低壓系統；

多用于高壓系統；

按泄油方式不同內泄式（用于出口接油箱的場合，泄油可經內部通道并入閥的出油口，以簡化管路連接）

外泄式

（閥的泄油從泄油口流回油箱）三、順序閥P82內控內泄內控外泄外控內泄外控外泄

實際應用中，不同控泄方式可通過變換閥的下蓋或上蓋的安裝方位來獲得。直動式外控順序閥

直動式內控順序閥

P82順序閥與溢流閥的比較溢流閥順序閥先導閥泄油方式內泄內泄式、外泄式（壓力很低時內泄，多數情況外泄）

常態閥口常閉閥口常閉工作狀態進、出油口相通，進油口壓力為調整壓力進、出油口相通，進油口壓力允許隨負載的增加而進一步增加。連接方式并聯于系統實現順序動作時串聯；作卸荷閥用時并聯。出油口情況一般直接接回油箱與負載油路相連功用定壓溢流或安全保護不控制系統的壓力，只利用系統的壓力變化來控制油路的通斷。你能識別嗎？順序閥的應用實現多缸的順序動作：當換向閥處于右位（常態位）時，定位缸活塞桿伸出至終點，無桿腔壓力增大，順序閥被打開。然后，夾緊缸無桿腔進油，活塞桿伸出至終點。電磁鐵通電，換向閥左位工作，定位缸和夾緊缸同時退回。P83將外控式順序閥由外泄改為內泄，可在雙泵供油系統中作大流量泵的卸荷閥使用。圖示，泵1為大流量泵，泵2為小流量泵，兩泵并聯。快進時，雙泵同時向系統供油；慢速工進時，缸的進油路壓力升高，外控順序閥3被打開，大泵1卸荷，由小泵2單獨向系統供油以滿足工進的流量要求。可見，順序閥可作溢流閥用，但溢流閥不能做順序閥用。控制雙泵系統中的大流量泵卸荷：單向順序閥

與單向閥組成平衡閥：

為了防止立式液壓缸及其工作部件因自重而自行下滑，或在下行運動中由于自重而造成失控超速，可將單向閥與順序閥并聯構成的單向順序閥（平衡閥）接入油路。這里順序閥的開啟壓力要足以支承運動部件的自重。換向閥處于左位時，缸下行，順序閥開啟使液壓缸下腔產生的背壓能平衡自重，不會產生超速。當換向閥處于中位時，順序閥關閉，液壓缸即可懸停。

作背壓閥用：將內控順序閥接在液壓缸的回油路上，產生背壓，可作背壓閥用。（與溢流閥做背壓閥情況相似。）四、壓力繼電器壓力繼電器——將液壓系統的壓力信號轉換為電信號輸出的元件。作用：實現執行元件的順序控制或安全保護。P83-84壓力繼電器的應用

實現順序動作：P84

實現安全保護：壓力繼電器裝在油缸的進油端，當油缸前進碰上擋鐵或切削力過大時，其進油腔壓力增大，達到壓力繼電器的調定值時，壓力繼電器發出電訊號使2DT斷電、1DT通電，油缸快速退回（如機床切削力過大時自動退刀）。2DT在液壓系統中用來控制液體的流量的閥類稱為流量控制閥。四、流量控制閥

工作原理：通過改變閥的節流口過流面積的大小或改變液流通道的長短來改變液流局部阻力的大小，實現對流量的控制，從而控制執行元件的運動速度。常用的流量控制閥有節流閥、調速閥等。觀看影片缸的速度v=q/AP85一、節流閥1、組成：

由閥體、閥芯、彈簧、調節手輪等組成。

2、工作原理：調節手輪，閥芯移動A變化，q變化。P87☆節流口的形式軸向三角槽式針閥式偏心槽式P85各有何特點？☆節流口的流量特性方程C——由節流口形狀、油液流動狀態、油液性質等因素決定的系數；AT——節流口的通流截面面積；△p——節流口進出壓差；Φ——由節流口形狀決定的節流閥指數，薄壁孔為0.5，細長孔為1。從流量特性方程可見，節流閥的q穩定與否與壓差、油溫及節流口的形狀等因素有關。壓力：∵φ越大，Δp對q的穩定性的影響越大。∴閥口宜制成薄壁孔。溫度：∵T的改變將引起粘度μ的變化，式中的系數C將發生變化。當節流孔為細長孔時，變化十分明顯。∴閥口宜采用銳邊或薄壁孔。☆節流孔的堵塞當節流閥開度很小時，流量會出現不穩定，甚至斷流的現象。產生原因：油液氧化生成物（如：膠質、瀝青質）及原有雜質。

結果：造成系統執行元件速度不穩定。預防措施:↓節流口表面粗糙度；采用半徑大的節流口；精細過濾，定期換油；采用電位差較小的金屬材料、選用抗氧化穩定性好的油液等。節流閥的應用1與定量泵、溢流閥組成節流調速回路。泵的部分油液經溢流閥回油箱，泵的出口壓力由溢流閥調定。進入油缸無桿腔的油液流量由節流閥調定，其穩定性受負載影響P87節流閥的應用2起負載阻尼作用。順序閥起平衡作用，防止液壓缸活塞的加速下落。節流閥起阻尼作用，控制順序閥的啟閉，使順序閥關閉滯后。節流閥的應用3阻尼緩沖節流閥置于壓力表前。阻尼作用強，可以緩沖系統的壓力沖擊。保護壓力表。定差減壓閥和節流閥串聯而成。節流閥調節輸出流量；定差減壓閥保持節流閥進出口壓差不變；實現輸出流量基本恒定，從而使執行元件運動速度不受負載變化的影響。用于負載變化較大、有速度穩定性要求的的場合。二、調速閥P1P2P3P87☆

工作原理調速閥進油口的壓力P1=P泵（忽略管道損失），其值由溢流閥調定；油液經減壓閥后壓力降為P2；

調速閥出口壓力為P3，其值取決于系統負載；

減壓閥閥芯上端的油腔（b）經孔（a）同節流閥后的壓力油相通，壓力為P3。

減壓閥肩部的油腔（c）和下端的油腔（d）經孔f、c和節流閥前的壓力油相通，壓力為P2。P88油路：p1→減壓縫隙h→p2→c、d減壓閥閥芯受力的平衡方程為：→節流閥→p3→缸、b減壓閥上下端面積相等，即：令閥芯上的彈簧力為Fs，不考慮活塞自重及摩擦力，則：Ad+Ac=Ab=A根據節流閥小孔流量方程q=CAT

△pφ，可以看出，當C、A不變時，要使q不變，必須保持△pφ為一常數。而p2–p3＝Fｓ／A,平衡減壓閥閥芯的彈簧是一個軟彈簧，其k值較小，同時，減壓口的開度h的變化量也很小，因此，彈簧力Fs可近似看作常量。在調速閥中，△p=p2–p3

；只需保持（p2-p3）=常數，通過閥的流量就可保持穩定。當負載變化時，可保證通過調速閥的流量基本不變，液壓缸可獲得穩定的運動速度。☆

調速閥的自動調節過程＊

F↑，p3↑，減壓閥閥心下移，h↑，減壓作用↓，p2↑，使△p=p2-p3基本不變；

＊F↓，p3↓，減壓閥閥心上移，h↓，減壓作用↑，p2↓，仍使△p=p2-p3基本不變；∴F↑或↓皆有△p≈常數節流閥與調速閥比較：通過節流閥的流量隨其進出口壓差發生變化，而調速閥的特性曲線基本上是一條水平線，即進出口壓差變化時，通過調速閥的流量基本不變。只有當壓差很小時，一般△p≤0.5MPa，調速閥的特性曲線與節流閥的特性曲線重合，這是因為此時調速閥中的減壓閥處于非工作狀態，減壓閥口全開，調速閥只相當于一個節流閥。0.5MPaP88例題1：圖（a），（b）所示為液動閥換向回路。在主油路中接一個節流閥，當活塞運動到行程終點時切換控制油路的電磁閥3，然后利用節流閥的進油口壓差來切換液動閥4，實現液壓缸的換向。試判斷圖示兩種方案是否都能正常工作？在（a）圖方案中，溢流閥2裝在節流閥1的后面，節流閥始終有油液流過。活塞在行程終了后，溢流閥處于溢流狀態，節流閥出口處的壓力和流量為定值，控制液動閥換向的壓力差不變。因此，（a）圖的方案可以正常工作。在（b）圖方案中，壓力推動活塞到達終點后，泵輸出的油液全部經溢流閥2回油箱，此時不再有油液流過節流閥，節流閥兩端壓力相等。因此，建立不起壓力差使液