第四章控制閥

§4-1概述§4-2方向控制閥§4-3壓力控制閥§4-4流量控制閥§4-5比例閥和邏輯閥§4-1概述

一、基本類型：

作用：控制調節(jié)液流的壓力、流量和方向，以滿足執(zhí)行元件在輸出的力(力矩)、運動速度及運動方向上的不同要求。

分類：根據(jù)用途不同，閥大致可分為三大類：方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。如依據(jù)操縱動力分，有手動、機動、電動、液動、氣動及電-液動等;如按照連接方式分,有管式、板式、法蘭式和集成塊式等?！?-1概述

二、基本要求：閥在液壓系統(tǒng)中起著神經(jīng)中樞作用，閥的質量優(yōu)劣，直接影響液壓系統(tǒng)工作的性能。為此，控制閥應具備如下要求：(1)動作靈敏、準確、可靠，工作平穩(wěn)，沖擊和振動小；(2)密封性好；(3)油液流過時泄漏少，壓力損失??；(4)結構緊湊，工藝性好，使用維護方便，通用性大。

§4-1概述三、基本性能

結構上看：均由閥體、閥芯和控制動力三大部分組成;

原理上看：均是利用閥芯和閥體的相對位移來改變通流截面面積，而達到控制和調節(jié)方向、壓力和流量的目的；

共性缺點：都是一個液阻，都會產(chǎn)生壓降和溫度升高的現(xiàn)象。§4-2方向控制閥類型詳細分類單向閥普通單向閥液控單向閥

換向閥按通路分類二通、三通、四通、五通等按工作位置數(shù)分類二位、三位、四位等按控制方式分電磁換向閥、液控換向閥按操縱方式分類手動換向閥、氣動換向閥、機動換向閥

作用：通斷油路或切換油流的方向，以滿足執(zhí)行元件

的啟停和改變運動方向的要求。

分類：常見的方向控制閥的類型如下表所示。

§4-2方向控制閥-單向閥

一、單向閥

作用：只允許液流向一個方向流動，不能反向流動；

要求：正向開啟壓力小，反向泄漏小，壓力損失小。

1.普通單向閥

結構：參見圖4-1，閥芯還有鋼球式，如圖4-2。

原理：壓力為P1的壓力油從閥體的入口流入，推動閥芯

壓縮彈簧，油液則經(jīng)閥芯的徑向孔從閥體的出口

流出，其壓力降為P2。如反向流入油液，則閥芯

在液壓力與彈簧力的共同作用下，堵死閥口，使

油液無法流出。§4-2方向控制閥-單向閥2.液控單向閥

結構：見圖4-3

原理：①當控制油口K不通壓力油時，與普通單向

閥的工作原理相同；

②當控制油口K通壓力油時，油液可以從兩

個方向自由流動。

應用實例：圖4-4雙路油壓自鎖裝置；

圖4-5液控單向閥式平衡回路§4-2方向控制閥-換向閥二、換向閥

1.作用、性能要求和分類

作用：利用閥芯和閥體的相對運動接通、關閉油路或

變換油液通向執(zhí)行元件的方向，以便執(zhí)行元件

啟動停止或變換運動方向。

性能要求：①換向可靠、換向時平穩(wěn)迅速；②壓力損失小;③各關閉閥口的泄漏量小。

分類：§4-2方向控制閥-換向閥

2.工作原理

(1)轉閥：利用閥芯的轉動，使閥芯與閥體相對位置發(fā)生變化來改變油流的方向。圖4-6為轉閥工作原理和符號圖。

(2)滑閥：利用閥芯的移動，使閥芯與閥體相對位置發(fā)生變化來改變油液流動的方向。圖4-7為滑閥工作原理和符號圖.

(3)換向閥的“位”與“通”

位：閥芯相對于閥體停留的工作位置數(shù)。職能符號表示為實線方框。通：指閥連接主油路的通口數(shù)。既與方框上下邊的結點數(shù)。參見圖4-8換向閥的位置數(shù)和通路符號§4-2方向控制閥-換向閥

(4)操縱和定位部分

①手動式換向閥：圖4-9擺動手柄，即可改變閥芯與閥體的

相對位置，從而使油路通斷。②機動式換向閥：圖4-10，擋塊移動，壓下閥芯，使油路

接通。③電磁式換向閥：圖4-11，線圈通電，銜鐵被吸動，推動

頂桿使滑閥閥芯移動接通油路。斷電后，閥芯在彈簧作

用下復位，使油路換向。§4-2方向控制閥-換向閥④液動式換向閥：圖4-12，控制油從K口通入，推

動閥芯移動，使油路接通。斷開控制油路，閥

芯在彈簧的作用下復位，油路中斷。⑤電-液式換向閥：圖4-13，是組合換向閥，利用

電磁閥作先導閥去控制液動閥改變主油路的方向.§4-2方向控制閥-換向閥

3.性能分析

(1)中位機能：三位換向閥，當閥芯處于中間位置時,

閥的通道內(nèi)部可根據(jù)使用需要有各式各樣的連通方式，常用的連通型式參見表4-1.這種中間位置通道內(nèi)部連通型式稱為三位換向閥的中位機能。

§4-2方向控制閥-換向閥

(2)液壓卡緊現(xiàn)象：滑閥式換向閥中,由于閥芯與閥體孔的加工誤差或裝配時中心線不重合，進入滑閥配合間隙中的壓力油將對閥芯產(chǎn)生不平衡的徑向力，而使閥芯的偏心加大，最終使閥芯緊貼在孔壁上，使得操縱滑閥運動發(fā)生困難,甚至卡死,這種現(xiàn)象稱為液壓卡緊現(xiàn)象。圖4-14為閥芯徑向力不平衡的幾種情況。

發(fā)生條件：閥芯與閥體孔存在傾斜；閥芯與閥體孔間的縫隙有倒錐度。

解決辦法：提高加工和裝配精度,避免偏心;開均壓槽見圖4-15滑閥滑閥環(huán)形槽的功用。4.換向閥的應用①利用換向閥換向和卸荷回路；

圖4-16換向閥換向卸荷回路

圖4-17二位二通閥卸荷回路②利用換向閥實現(xiàn)順序動作回路；

圖4-18行程閥式順序動作回路§4-2方向控制閥-換向閥本節(jié)重點掌握內(nèi)容1.從功能上講，液壓控制閥分哪三類？它們分別控制和調節(jié)液壓系統(tǒng)中的什么參數(shù)？2.從結構上看，液壓控制閥都是由哪三大主要部分構成？3.何謂換向閥的“位”和“通”？舉例說明。4.滑閥閥芯的卡緊現(xiàn)象是怎樣引起的？如何解決？5.掌握方向控制閥的結構和工作原理?！?-3壓力控制閥作用:控制調節(jié)系統(tǒng)或回路壓力，即定壓、穩(wěn)壓。定壓:根據(jù)系統(tǒng)要求，例如，調定溢流閥入口、即泵的出口壓力為某一所需要值。穩(wěn)壓:指無論外負載如何變化，溢流閥都能經(jīng)過自身的調節(jié)把溢流閥入口、即泵的出口壓力穩(wěn)定在初始調定值上不變。原理:利用作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡進行工作.分類：溢流閥(直動式、先導式)、減壓閥、順序閥(先導式、液控式)和壓力繼電器.§4-3壓力控制閥-溢流閥一、溢流閥通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定。

1.結構和工作原理

(1)直動型溢流閥

結構如圖4-19直動型溢流閥

工作原理：通過比較閥芯頂部的彈簧力與閥芯底部的液壓力的大小控制閥芯的運動，以實現(xiàn)閥口的開啟與開口大小?！?-3壓力控制閥-溢流閥

阻尼活塞(阻尼孔)的作用：a.開啟、關閉閥口時,提高閥芯的工作穩(wěn)定性；

b.保證閥芯移動時的對中性。偏流盤的作用：改變油流方向，產(chǎn)生一個與彈簧力相反的射流力,且其大小隨彈簧力變化而變化,從而改善閥的啟閉特性。直動式溢流閥適用于小流量系統(tǒng)，一般用作安全閥?！?-3壓力控制閥-溢流閥定量分析：彈簧預緊力彈簧壓縮量當時，當p與T不通當時，閥芯即將上升，此時的壓力稱作開啟壓力時，閥口打開，油液由p口經(jīng)T口溢回油箱，進油壓力即不再上升，若閥芯最終平衡在某一位置上保持一定的開口和溢流量，使進油壓力保持恒定?！?-3壓力控制閥-溢流閥結論：調節(jié)彈簧的預壓縮量，即可獲得不同的調定壓力，此壓力值基本保持不變；更換彈簧可以獲得不同壓力等級的溢流閥。應用：小流量液壓系統(tǒng)，作安全閥用。此時閥芯上受力平衡方程式為：故相對很小，可以忽略不計，則常數(shù)§4-3壓力控制閥-溢流閥

(2)先導式溢流閥結構：如圖4-20Y1型先導式溢流閥

圖4-21先導式溢流閥

圖4-22先導式溢流閥原理圖

原理：通過控制開啟先導閥以達到控制主閥芯的開啟、閉合.由圖4-22，可得以下方程：忽略則P’由先導閥調定故=常數(shù)§4-3壓力控制閥-溢流閥

2.溢流閥的特性圖4-23溢流閥的啟閉特性圖4-26溢流閥的壓力示波圖§4-3壓力控制閥-溢流閥3.溢流閥在系統(tǒng)中的應用

圖4-27

圖4-28

圖4-29，圖4-30

:舉例

圖4-31§4-3壓力控制閥-減壓閥

二、減壓閥

原理:

利用液流流經(jīng)縫隙產(chǎn)生壓力降低的原理，

使得閥的出口壓力低于進口壓力。

應用:

用于要求某一支路壓力低于主油路壓力

的場合。

要求：出口壓力維持恒定，不受入口壓力、通

過流量大小的影響。§4-3壓力控制閥-減壓閥1.結構和工作原理參見圖4-33先導式減壓閥定量分析：忽略則式中：Fs-彈簧預緊力；-由先導閥調定≈常數(shù)§4-3壓力控制閥-減壓閥●與溢流閥的區(qū)別：a.主閥芯結構不同；b.進油口與出油口之間是常開的；c.導閥油液直接接油箱

2.減壓閥的應用參見圖4-35減壓回路在液壓系統(tǒng)中，一個油源供應多個支路工作時，由于各支路要求的壓力值大小不同，這就需要減壓閥去調節(jié)，利用減壓閥可以組成不同壓力級別的液壓回路如夾緊油路、控制油路和潤滑油路等。本節(jié)重點掌握內(nèi)容1.掌握直動式溢流閥、先導式溢流閥的結構和工作原理。弄清以下相關問題：(1)直動式溢流閥為何不宜用于作高壓大流量的溢流閥？(2)采用先導式溢流閥為何能減小系統(tǒng)的壓力波動？圖4-21所示先導式溢流閥中的阻尼孔2和3各起什么作用？外控口K有何用處？若誤把它當成漏油口而接油箱時，會出現(xiàn)的問題？(3)什么是溢流閥的啟閉特性？它說明什么問題？溢流閥的動態(tài)特性指標有哪些？各說明什么問題？(4)試舉例說明溢流閥在系統(tǒng)中的不同應用：溢流恒壓、安全限壓、遠程調壓、造成背壓、使系統(tǒng)卸荷。2.掌握減壓閥的結構和工作原理，了解它在系統(tǒng)中的應用。§4-3壓力控制閥-順序閥三、順序閥

作用：用壓力信號自動控制油路的通斷，用于控制同一系統(tǒng)多個執(zhí)行元件的順序動作。

分類：按調壓方式不同：1、直控式順序閥

2、液控式順序閥§4-3壓力控制閥-順序閥1.結構、工作原理參見圖4-36先導式順序閥；

圖4-37液控順序閥；2.順序閥的應用a、控制系統(tǒng)中多個執(zhí)行元件的順序動作；參見圖4-38b、在豎缸或液壓馬達系統(tǒng)中作平衡閥用；參見圖4-39c、外控順序閥作卸荷閥用（與溢流閥同）；d、內(nèi)控順序閥可做背壓閥用（與溢流閥同）。溢流閥、減壓閥、順序閥的比較溢流閥減壓閥順序閥控制壓力從閥的進油端引壓力油去實現(xiàn)控制從閥的出油端引壓力油去實現(xiàn)控制從進油端或從外部油源引壓力油構成內(nèi)控式或外控式連接方式與主油路并聯(lián)，出口直接通油箱串聯(lián)在減壓油路上，出口油到減壓部分去工作作卸荷和平衡閥用時出口通油箱；當順序控制時，出口到工作系統(tǒng)泄漏的回油方式泄漏由內(nèi)部回油外卸回油外卸回油；當卸荷閥用時為內(nèi)泄回油閥芯狀態(tài)原始狀態(tài)閥口關閉。當安全閥用閥口是常閉狀態(tài)；當溢流閥、背壓閥用時，閥口是常開狀態(tài)原始狀態(tài)閥口開啟，工作過程閥口是微開狀態(tài)原始狀態(tài)閥口關閉，工作過程中閥口常開作用安全作用；溢流、穩(wěn)壓作用；背壓作用；卸荷作用；遠程調壓減壓、穩(wěn)壓作用順序控制作用；卸荷作用；平衡（限速）作用；背壓作用溢流閥和順序閥職能符號比較溢流閥順序閥內(nèi)控式外控式卸荷式符號說明初始狀態(tài)閥口關閉，以進口油壓與彈簧力平衡；閥溢流口接油箱；彈簧腔內(nèi)泄回油彈簧處比溢流閥多一個外泄回油箱符號，出口油不通油箱從外部油源引入控制油，有外泄回油箱符號，出口不到油箱控制油為外控（外部引油）§4-3壓力控制閥-壓力繼電器

四、壓力繼電器

作用：將系統(tǒng)或回路中壓力信號轉換為電信號的轉換裝置，即液電信號轉換元件。它可利用液壓力來啟閉電氣觸點發(fā)生電信號，從而控制電氣元件(電機、電磁鐵、繼電器等)的動作,實現(xiàn)電機啟停、液壓泵卸荷、多個執(zhí)行元件順序動作和系統(tǒng)的安全保護。

1.結構和工作原理

參見圖4-40壓力繼電器

2.應用

參見圖4-41用壓力繼電器控制順序動作回路本節(jié)掌握重點1.清楚順序閥和壓力繼電器的結構、工作原理及應用。2.清楚溢流閥、減壓閥、順序閥的相同與區(qū)別點(4-11題)。3.理解單向順序閥的應用(參照圖4-38、4-39)。練習:4-13,4-22（圖4-58）,4-24（圖4-60）作業(yè)：4-14課堂練習1.若將減壓閥的進出口反接，會出現(xiàn)什么情況？2.隨著負載壓力的增加,2個不同調定壓力的減壓閥串聯(lián)后的出口壓力決定于哪個減壓閥?為什么?另一個閥處于什么狀態(tài)?兩個閥并聯(lián)呢？3.夾緊油路如圖4-55所示，若溢流閥調定壓力5MPa，減壓閥調定壓力為2.5MPa，當活塞運動時(負載為零)，A和B兩點的壓力各為多少？減壓閥處于什么狀態(tài)？當工件被夾緊時，A和B兩點的壓力又各為多少？減壓閥又處于什么狀態(tài)？4.若減壓閥在使用中不起減壓作用，原因是什么？若出口壓力調不上去，原因是什么？課堂練習答案1.答：將減