液壓傳動(dòng)液壓閥控制

1、第第6 6章章 液壓控制閥液壓控制閥6.1 概述概述6.2 方向控制閥方向控制閥6.3 壓力控制閥壓力控制閥6.4 流量控制閥流量控制閥6.5 比例閥、二通插裝閥和數(shù)字閥比例閥、二通插裝閥和數(shù)字閥液壓控制閥液壓控制閥(1/1) 液壓控制閥是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中控制油液流動(dòng)方向、油液壓力和油液流量的元件。借助于這些液壓控制閥，可以對(duì)液壓執(zhí)行元件的啟停、方向、速度、動(dòng)作順序和克服負(fù)載的能力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，使液壓設(shè)備能夠按要求協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。6.1 概述概述1.液壓閥分類 (1) 按機(jī)能（用途）分類 液壓閥按用途可分為方向控制閥（如單向閥、換向閥）、壓力控制閥（如溢流閥、減壓閥、順序閥）和流量控制閥（如

2、節(jié)流閥、調(diào)速閥）。這三類閥還可根據(jù)需要互相組合成為組合閥，如單向順序閥、單向節(jié)流閥、電磁溢流閥等，這樣在增加功能的基礎(chǔ)上,使得其結(jié)構(gòu)緊湊、連接簡單，并提高了效率。 (短片)液壓閥的分類液壓閥的分類(1/6)液壓閥的分類液壓閥的分類(2/6) (2) 按閥芯結(jié)構(gòu)（形式）分類 液壓閥按閥芯形式可分為滑閥、錐閥、球閥和轉(zhuǎn)閥等。 (3) 按操縱方式分類 液壓閥按操縱方式可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)和電動(dòng)閥。 （4）按輸出參數(shù)可調(diào)節(jié)性分類 液壓閥按按輸出參數(shù)可調(diào)節(jié)性可分為開關(guān)（通斷）控制閥和連續(xù)可調(diào)節(jié)閥。液壓閥的分類液壓閥的分類(3/6) (5) 按安裝連接形式分類 （a）管式（螺紋式）安裝連接。閥的油

3、口用螺紋管接頭與管道及其他元件連接。這種方式適用于簡單液壓系統(tǒng)。 （b）片式連接。每一片有固定的功能，控制一個(gè)液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作，根據(jù)液壓執(zhí)行元件的數(shù)量幾片組合在一起。液壓閥的分類液壓閥的分類(4/6) （c）板式安裝連接。幾個(gè)閥的各油口均布置在同一安裝面上，并用螺釘固定在與閥有對(duì)應(yīng)油口的連接板上，再用管接頭和管道將連接板的相應(yīng)油口與其他元件連接 （d）疊加式安裝連接。閥的上下面為連接結(jié)合面，各油口分別在這兩個(gè)面上，并且同規(guī)格閥的油口連接尺寸相同。每個(gè)閥除其自身的功能外，還起油路通道的作用，閥相互疊裝構(gòu)成回路，不用管道連接，因此結(jié)構(gòu)緊湊，沿程損失很小。一般稱該閥為疊加閥。液壓閥的分類液壓閥的分

4、類(5/6) （e）插裝式安裝連接。這類閥沒有單獨(dú)的閥體，由閥芯、閥套等組成的單元體插裝在插裝塊的預(yù)制孔中，用連接螺紋或蓋板固定，并通過插裝塊內(nèi)通道把各插裝式閥連通組成回路，插裝塊起到閥體和管路的作用。這是適應(yīng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)集成化而發(fā)展起來的一種新型安裝連接方式。插裝閥多為大流量閥，但是，目前又出現(xiàn)了螺紋插裝閥，可用于小流量閥。 液壓閥的分類液壓閥的分類(6/6) 此外還有： （f）集成塊式連接。把幾個(gè)板式安裝的閥用螺釘固定在一個(gè)帶有內(nèi)部孔道通道體的不同側(cè)面上，構(gòu)成一個(gè)油路單元集成塊，集成塊中的孔道與各閥溝通組成回路，液壓系統(tǒng)由若干個(gè)集成塊組成。由于拆卸閥時(shí)不用拆卸與它們相連的其他元件，因此這種

5、安裝連接方式應(yīng)用較廣。 （g）法蘭式安裝連接。和螺紋式連接相似，只是用法蘭代替螺紋管接頭。用于通徑32 mm以上的大流量閥。它的強(qiáng)度高，連接可靠。2.液壓閥的性能參數(shù) 液壓閥的性能參數(shù)是評(píng)價(jià)和選用閥的依據(jù)。它反映了閥的規(guī)格大小和工作特性。在我國液壓技術(shù)的發(fā)展過程中，開發(fā)了若干個(gè)不同壓力等級(jí)和不同連接方式的液壓閥系列。它們不但性能各有差異，而且參數(shù)的表達(dá)方式也不相同。液壓閥的性能參數(shù)液壓閥的性能參數(shù)(1/3) 閥的規(guī)格大小用通徑Dg（單位mm）表示。 Dg是閥進(jìn)、出油口的名義尺寸，它和油口的實(shí)際尺寸不一定相等，因后者還要受到油液流速等參數(shù)的影響。如通徑同為10 mm，某電磁換向閥油口的實(shí)際直徑為

6、11.2 mm，而直角單向閥卻是14.7 mm。過去有些系列閥的規(guī)格用額定流量來表示；也有的既用了通徑，又給出了所對(duì)應(yīng)的流量。但即使是在同一壓力級(jí)別，對(duì)于不同的閥，同一通徑所對(duì)應(yīng)的流量也不一定相同。 液壓閥的性能參數(shù)液壓閥的性能參數(shù)(2/3)液壓閥的性能參數(shù)液壓閥的性能參數(shù)(3/3) 液壓閥主要有兩個(gè)參數(shù)，即額定壓力和額定流量。還有一些和具體閥有關(guān)的量，如通過額定流量時(shí)的額定壓力損失、最小穩(wěn)定流量、開啟壓力等等。只要工作壓力和流量不超過額定值，液壓閥即可正常工作。目前對(duì)不同的閥也給出一些不同的數(shù)據(jù)，如最大工作壓力、開啟壓力、允許背壓、最大流量等等。同時(shí)給出若干條特性曲線，如壓力流量曲線、壓力損

7、失流量曲線、進(jìn)出口壓力曲線等，供使用者確定不同狀態(tài)下的參數(shù)數(shù)據(jù)。這既便于使用，又比較確切地反映了閥的性能。 6.2 方向控制閥方向控制閥1.單向閥 單向閥分為普通單向閥和液控單向閥兩種。 (短片) (1) 普通單向閥 普通單向閥簡稱為單向閥，它是一種只允許油液正向流動(dòng)，不允許反向流動(dòng)的閥，因此又可稱為逆止閥或止回閥。按進(jìn)出油液流動(dòng)方向的不同，可分為直通式（管式）和直角式（板式）單向閥兩種結(jié)構(gòu)。單向閥單向閥(1/10) 方向控制閥用來控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中油液流動(dòng)方向或油液的通斷，它可分為單向閥和換向閥兩大類。 直通式單向閥。1閥體；2閥芯；3彈簧單向閥單向閥(2/10) 管式 板式 疊加式 插裝式

8、單向閥單向閥(3/10) 它只有螺紋連接形式，當(dāng)液流從進(jìn)油口P1流入時(shí)，油液壓力克服彈簧3的阻力和閥芯2與閥體1間的摩擦力，頂開帶有錐端的閥芯2（小規(guī)格直通式單向閥也有用鋼球作閥芯的），從出油口P2流出。當(dāng)液流反向流入時(shí)，由于油液壓力使閥芯2緊密地壓在閥座上，因此使油液不能反向流動(dòng)。 單向閥中的彈簧僅用于使閥芯在閥座上就位。沒有彈簧的單向閥必須垂直安放，而且P1口在下面，閥芯通過本身的質(zhì)量停止在支座上。有彈簧的單向閥，其彈簧的剛度較小，故開啟壓力很?。ㄍǔ?.04 0.1 MPa）。若更換硬彈簧，使其開啟壓力達(dá)到0.2 0.6 MPa，便可當(dāng)背壓閥使用。 單向閥單向閥(4/10) 單向閥的壓

9、差-流量特性曲線單向閥單向閥(5/10) (2) 液控單向閥 液控單向閥是一種通入控制壓力油后即允許油液雙向流動(dòng)的單向閥。它由單向閥和液控裝置兩部分組成。液控單向閥1控制活塞；2頂桿；3閥芯單向閥單向閥(6/10) 當(dāng)控制口K沒有通入壓力油時(shí)，它的作用和普通單向閥一樣，壓力油只能由P1（正向）流向P2，反向截止。當(dāng)控制口K通入控制壓力油（簡稱控制油）后，因控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口（圖中未畫出），活塞1右移，推動(dòng)頂桿2，頂開閥芯3離開閥座，使油口P1和P2溝通，這時(shí)的油液正反向均可自由流動(dòng)。 單向閥單向閥(7/10) 油液反向流動(dòng)時(shí)，P2口進(jìn)油壓力相當(dāng)于系統(tǒng)工作壓力，通常很高；而P1口的壓力也

10、可能很高，這樣都要求控制油的壓力很大才能頂開閥芯，因而影響了液控單向閥的工作可靠性。解決的辦法是：對(duì)于P1油口壓力較高造成控制活塞背壓較大的情況，可減小P1油腔控制活塞的受壓面積，并采用外泄口回油以降低背壓。以便降低開啟閥芯的阻力，達(dá)到控制目的。這種結(jié)構(gòu)的閥被稱為外泄式液控單向閥；而對(duì)于P2油口進(jìn)油壓力很高的情況，可采用先導(dǎo)閥預(yù)先卸壓。單向閥單向閥(8/10) 可以在單向閥的錐閥芯1中裝一更小的錐閥芯2（有的是鋼球），稱為先導(dǎo)閥芯（或卸壓閥芯）。 帶卸荷錐閥液控單向閥1主閥；2卸荷錐閥；3彈簧；4控制活塞單向閥單向閥(9/10) 因該閥芯承壓面積小，無需多大推力便可將它先行頂開，這樣可使P1和

11、P2兩油腔通過先導(dǎo)閥芯2的開口相互溝通，使P2腔逐漸卸壓，直到閥芯1兩端油壓接近平衡，這時(shí)，控制活塞4便可較容易地將主閥芯推離閥座，將單向閥的反向通道打開。這種結(jié)構(gòu)的閥被稱內(nèi)泄式液控單向閥。 液控單向閥中的錐閥閥口應(yīng)具有良好的反向密封性能，它通常用于保壓、鎖緊和平衡等回路。 單向閥單向閥(10/10) 液控單向閥特性曲線液控單向閥正反向壓差-流量特性液控單向閥反向?qū)ǖ南葘?dǎo)壓力-負(fù)載壓力關(guān)系2.換向閥 換向閥按閥芯結(jié)構(gòu)可分為座閥式換向閥（錐閥式、球閥式等）和滑動(dòng)式換向閥兩種?；瑒?dòng)式換向閥按閥芯相對(duì)閥體的運(yùn)動(dòng)形式又可分為轉(zhuǎn)閥式和滑閥式兩種。座閥式泄漏油很少，滑動(dòng)式由于在閥芯和閥體之間有配合間隙，

12、泄漏油液是不可避免的。但滑閥結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，應(yīng)用普遍。 (短片)換向閥和分類換向閥和分類 (1/1) (1) 滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類 （a）滑動(dòng)式換向閥的工作原理。換向閥通過變換閥芯在閥體內(nèi)的相對(duì)工作位置，使閥體內(nèi)諸油口連通或斷開，從而控制執(zhí)行元件的開啟、停止或換向?；瑒?dòng)式換向閥的工作原理和分類滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類 (1/4)滑閥式換向閥的工作原理1閥芯；2閥體；3液壓缸 滑動(dòng)式換向閥的工作原理如圖所示。液壓缸3兩腔不通壓力油，處于停止?fàn)顟B(tài)。若使換向閥的閥芯1左移，閥體2上的油口P和A油口連通，B油口和O油口連通。壓力油經(jīng)P油口、A油口進(jìn)入液壓缸左腔，活塞右移；右腔油液經(jīng)

13、B油口、O油口流回油箱。反之，若使閥芯1右移，則P油口和B油口連通，A油口和O油口連通，活塞便左移。 滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類 (2/4)滑閥式換向閥的工作原理1閥芯；2閥體；3液壓缸 （b）滑動(dòng)式換向閥的分類。滑動(dòng)式換向閥具有許多優(yōu)點(diǎn)。如結(jié)構(gòu)簡單，壓力均衡、操縱力小、控制功能強(qiáng)等。 按閥芯在閥體內(nèi)的工作位置數(shù)和換向閥所控制的油口通路數(shù)分類：換向閥有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等類型。不同的位數(shù)和通數(shù)在閥體內(nèi)是由閥體上的沉割槽和閥芯上臺(tái)肩的不同組合形成的。將五通閥的兩個(gè)回油口和內(nèi)溝通成一個(gè)油口O，即成四通閥。 按閥芯換位的控制方式分

14、類：換向閥有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等類型。 滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類 (3/4)滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類滑動(dòng)式換向閥的工作原理和分類 (4/4)名稱結(jié)構(gòu)原理圖圖形符號(hào)名稱結(jié)構(gòu)原理圖圖形符號(hào)二位二通二位五通二位三通三位四通二位四通三位五通 （2）滑閥的中位機(jī)能 三位換向閥的閥芯在中間位置時(shí)，各通口間有不同的連接方式，可滿足不同的使用要求。這種連通方式稱為換向閥的中位機(jī)能。中位機(jī)能不同，中位時(shí)閥對(duì)系統(tǒng)的控制性能也不同。不同中位機(jī)能的閥，閥體通用，僅閥芯臺(tái)肩結(jié)構(gòu)、尺寸及內(nèi)部通孔情況有一定區(qū)別。 在分析和選擇換向閥中位機(jī)能時(shí)，通常應(yīng)從執(zhí)行元件的換向平穩(wěn)性要求

15、、換向位置精度要求、重新啟動(dòng)時(shí)能否允許沖擊、是否需要卸荷和保壓等方面加以考慮?；y的中位機(jī)能滑閥的中位機(jī)能(1/5) 系統(tǒng)保壓 當(dāng)P油口被封閉時(shí)，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P油口不太暢通地與O油口接通時(shí)（如X型），系統(tǒng)能保持一定的壓力供控制油路使用。 系統(tǒng)卸荷 P油口暢通地與O油口接通時(shí)，系統(tǒng)卸荷。 換向平穩(wěn)性與精度 當(dāng)通向液壓執(zhí)行元件的A油口和B油口都被封閉時(shí)，執(zhí)行元件（如液壓缸）換向過程易產(chǎn)生液壓沖擊，換向不平穩(wěn)，但換向精度高。反之，當(dāng)A和B兩油口都通O油口時(shí)，換向過程中工作部件不易制動(dòng)，換向精度低，但液壓沖擊小?；y的中位機(jī)能滑閥的中位機(jī)能(2/5) 啟動(dòng)平穩(wěn)性 換向閥在中位時(shí)，

16、如果液壓執(zhí)行元件某腔通O油口，則啟動(dòng)時(shí)該腔內(nèi)因沒有液壓油起緩沖作用，啟動(dòng)不太平穩(wěn)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)在任意位置停止和“浮動(dòng)” 當(dāng)A油口和B油口封閉時(shí)，可使液壓執(zhí)行元件在任意位置上停止不動(dòng)。當(dāng)A油口和B油口與P油口接通（單出桿液壓缸除外）或與O油口接通時(shí)，可使液壓執(zhí)行元件在任意位置上停止，但是在外負(fù)載或外驅(qū)動(dòng)作用下，液壓執(zhí)行元件是“浮動(dòng)”狀態(tài)，這時(shí)可利用其他機(jī)構(gòu)移動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整其位置。 換向閥的中位機(jī)能換向閥的中位機(jī)能(3/5)換向閥的中位機(jī)能換向閥的中位機(jī)能(4/5)滑閥機(jī)能圖 形 符 號(hào)中位油口狀況、特點(diǎn)及應(yīng)用O型 P、A、B和T油口全封，液壓泵不卸荷，執(zhí)行元件閉鎖，可用于多個(gè)換向閥的并聯(lián)工作H型

17、P、A、B和T油口全溝通，執(zhí)行元件處于浮動(dòng)狀態(tài)，在外力（轉(zhuǎn)矩）作用下可移動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)），液壓泵卸荷Y型 P油口封閉，A、B和T油口相通，執(zhí)行元件浮動(dòng)，在外力（轉(zhuǎn)矩）作用下可移動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)），液壓泵保壓不卸荷K型 P、A和T油口溝通，B油口封閉，執(zhí)行元件處于閉鎖狀態(tài)，液壓泵卸荷M型 P和T油口溝通，A和B油口封閉，執(zhí)行元件處于閉鎖狀態(tài)，液壓泵卸荷，也可用多個(gè)M型換向閥串聯(lián)工作X型 P、A、B和T油口處于半開啟狀態(tài)，液壓泵基本卸荷，但仍然保持一定壓力換向閥的中位機(jī)能換向閥的中位機(jī)能(5/5)滑閥機(jī)能圖 形 符 號(hào)中位油口狀況、特點(diǎn)及應(yīng)用P型 P、A和B油口溝通，T油口封閉，液壓泵與執(zhí)行元件兩腔溝通，對(duì)單桿

18、液壓缸來說，可組成差動(dòng)回路J型 P油口與A油口封閉，B油口與T油口溝通，執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)，液壓泵不卸荷C型 P油口與A油口溝通，B油口與T油口都封閉，執(zhí)行元件處于停止位置，液壓泵不卸荷N型 P油口與B油口都封閉，A油口與T油口溝通，執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)，液壓泵不卸荷U型 P油口和T油口都封閉，A油口與B油口相通；對(duì)于單出桿缸，停止運(yùn)動(dòng)，對(duì)于雙出桿缸，活塞浮動(dòng)，在外力作用下可移動(dòng)，液壓泵保壓不卸荷 （3）幾種常用的換向閥 （a）手動(dòng)換向閥 手動(dòng)換向閥是用手動(dòng)杠桿操縱閥芯換位的方向控制閥。按換向定位方式的不同，手動(dòng)換向閥有鋼球定位式和彈簧復(fù)位式兩種。當(dāng)操縱手柄的外力取消后，前者因鋼球卡在定位溝槽中，可

19、保持閥芯處于換向位置；后者則在彈簧力作用下使閥芯自動(dòng)回復(fù)到初始位置。手動(dòng)換向閥手動(dòng)換向閥(1/2) 手動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，有些閥還可人為地控制閥口的大小，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。但由于手動(dòng)換向閥需要人力操縱，故只適用于間歇?jiǎng)幼髑乙笕斯た刂频男×髁繄龊?。使用中須注意：定位裝置或彈簧腔的泄漏油需單獨(dú)用油管接入油箱，否則漏油積聚會(huì)產(chǎn)生阻力，以至于不能換向，甚至造成事故。其他換向閥也有同樣問題，在使用換向閥必須予以注意。 手動(dòng)換向閥手動(dòng)換向閥(2/2) （b）機(jī)動(dòng)換向閥 機(jī)動(dòng)換向閥又稱行程閥。二位二通機(jī)動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)簡圖和圖形符號(hào)。機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥(1/3)二位二通機(jī)動(dòng)換向閥1閥桿

20、；2閥芯；3彈簧 這種閥必須安裝在液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)的工作部件附近，在工作部件的運(yùn)動(dòng)過程中，安裝在工作部件一側(cè)的擋塊或凸輪移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)壓下閥芯2，使閥換位。 機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥(2/3)二位二通機(jī)動(dòng)換向閥1閥桿；2閥芯；3彈簧機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥(3/3) 機(jī)動(dòng)換向閥通常是彈簧復(fù)位式的二位閥。它的結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，換向位置精度高，改變擋塊的迎角或凸輪外形，可使閥芯獲得合適的移動(dòng)速度，進(jìn)而控制換向時(shí)間，減小液壓執(zhí)行元件的換向沖擊。但這種閥只能安裝在工作部件附近，因而連接管路較長，使整個(gè)液壓裝置不緊湊。 二位二通機(jī)動(dòng)換向閥1閥桿；2閥芯；3彈簧 （c）電磁換向閥 電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推

21、動(dòng)閥心來改變閥的工作位置。在二位電磁換向閥的一端有一個(gè)電磁鐵，在另一端有一個(gè)復(fù)位彈簧；在三位電磁換向閥的兩端各有一個(gè)電磁鐵，在閥芯兩端各有一個(gè)對(duì)中彈簧，閥芯在常態(tài)時(shí)處于中位。對(duì)三位電磁換向閥來說，當(dāng)右端電磁鐵通電吸合時(shí)，銜鐵通過推桿將閥芯推至左端，圖形符號(hào)表示的換向閥就在右位工作；反之，左端電磁鐵通電吸合時(shí)，換向閥就在左位工作。電磁換向閥電磁換向閥(1/4) 二位三通電磁閥 電磁換向閥電磁換向閥(2/4)二位二通電磁閥換向閥1推桿；2閥芯；3彈簧 它是單電磁鐵彈簧復(fù)位式，電磁鐵通電后閥芯2在銜鐵（經(jīng)過推桿1）的推動(dòng)下移動(dòng)到右邊位置，電磁鐵斷電后，閥芯2靠其右端的彈簧3進(jìn)行復(fù)位。二位電磁閥一般都

22、由單電磁鐵控制。但無復(fù)位彈簧而設(shè)有定位機(jī)構(gòu)的雙電磁鐵二位閥，由于電磁鐵斷電后仍能保留通電時(shí)的狀態(tài)，從而減少了電磁鐵的通電時(shí)間，延長了電磁鐵的使用壽命，節(jié)約了能源；此外，當(dāng)電源因故斷電時(shí)，電磁閥的工作狀態(tài)仍能保留下來，可以避免系統(tǒng)失靈或出現(xiàn)事故，這種“記憶”功能對(duì)于一些連續(xù)作業(yè)的自動(dòng)化機(jī)械和自動(dòng)線來說，往往是十分需要的。 電磁換向閥電磁換向閥(3/4) 電磁鐵按所接電源的不同，分交流和直流兩種基本類型。交流電磁閥使用方便，啟動(dòng)力大，但換向時(shí)間短（約0.03 0.05 s），換向沖擊大，噪聲大，換向頻率低，而且當(dāng)閥芯被卡住或由于電壓低等原因吸合不上時(shí)，線圈易燒壞。直流電磁閥需直流電源或整流裝置，但

23、換向時(shí)間長（約0.1 0.3 s），換向沖擊小，換向頻率允許較高，而且有恒電流特性，當(dāng)電磁鐵吸合不上時(shí)，線圈不會(huì)被燒壞，故工作可靠性高。還有一種整型（本機(jī)整流型）電磁鐵，其上附有二極管整流線路和沖擊電壓吸收裝置，能把接入的交流電整流后自用，因而兼具了前述兩者的優(yōu)點(diǎn)。 電磁換向閥電磁換向閥(4/4) （d）液動(dòng)換向閥 液動(dòng)換向閥的閥芯是通過兩端密封腔中油液的壓差來移動(dòng)的。液動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)簡圖和圖形符號(hào)。液動(dòng)換向閥液動(dòng)換向閥(1/2)三位四通液動(dòng)換向閥 當(dāng)閥的控制口K1接通壓力油，K2接通回油時(shí)，閥芯向右移動(dòng)；當(dāng)閥的控制口K2接通壓力油，K1接通回油時(shí)，閥芯向左移動(dòng)；當(dāng)控制口K1和K2都接通回油時(shí)

24、，閥芯在兩端彈簧和定位套的作用下回到其中間位置。 液動(dòng)換向閥對(duì)閥芯的操縱推力很大，因此適用于壓力高、流量大、閥芯移動(dòng)行程長的場合。這種閥通過一些簡單的裝置可使閥芯的運(yùn)動(dòng)速度得到調(diào)節(jié)。 液動(dòng)換向閥液動(dòng)換向閥(2/2) （e）電液換向閥 電磁換向閥布置靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但電磁吸力有限，在高壓、大流量的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中難于切換。因此，當(dāng)閥的通徑大于10 mm時(shí)，常用壓力油控制操縱閥芯換位，這就是液動(dòng)閥。但因液動(dòng)閥的閥芯換位首先要用另一個(gè)小換向閥來改變控制油的流向，因此較少單獨(dú)使用。小換向閥可以是手動(dòng)閥、機(jī)動(dòng)閥或電磁閥。標(biāo)準(zhǔn)元件通常采用靈活方便的電磁閥，并將大小兩個(gè)閥組合在一起，這就是電液換向閥。在

25、電液換向閥中，電磁閥先為控制油換向，從而控制液動(dòng)閥換向。 電液換向閥電液換向閥(1/8) 圖（a）為電液換向閥的結(jié)構(gòu)簡圖和圖形符號(hào)。工作原理見圖（b），圖（c）為簡化符號(hào)。常態(tài)時(shí)，兩個(gè)電磁鐵都不通電，電磁閥（先導(dǎo)閥）閥芯處于中位，液動(dòng)閥（主閥）的兩端都接通油箱，這時(shí)由于對(duì)中彈簧的作用，使主閥芯也處于中位。 電液換向閥電液換向閥(2/8)三位四通電液換向閥1、7單向閥；2、6節(jié)流閥；3、5電磁鐵；4電磁閥閥芯；8液動(dòng)閥閥芯 當(dāng)左電磁鐵通電時(shí)，電磁閥左位工作，控制油經(jīng)單向閥接通主閥的左端，主閥也左位工作，其右端的油液則經(jīng)節(jié)流閥和電磁閥接通油箱，主閥閥芯的運(yùn)動(dòng)速度由右端節(jié)流閥的開口大小決定。同理，當(dāng)

26、左電磁鐵斷電、右電磁鐵通電時(shí)，電磁閥處于右位工作，控制油經(jīng)單向閥接通主閥閥芯的右端，主閥切換到右位工作，其左端的油液則經(jīng)節(jié)流閥和電磁閥而接通油箱，主閥閥芯的運(yùn)動(dòng)速度由左端節(jié)流閥的開口大小決定。電液換向閥電液換向閥(3/8) 在電液換向閥中，控制主油路的主閥芯不是靠電磁鐵的吸力直接推動(dòng)的，而是靠電磁鐵操縱控制油路上的壓力油液推動(dòng)的，因此推力可以很大，操縱也很方便。此外，主閥芯向左或向右的運(yùn)動(dòng)速度可分別由左節(jié)流閥2或右節(jié)流閥6來調(diào)節(jié)，這使系統(tǒng)中的執(zhí)行元件能夠得到平穩(wěn)無沖擊的換向。所以，這種操縱形式的換向性能比較好，它適用于高壓、大流量的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 電液換向閥電液換向閥(3/8) 在電液換向閥中

27、，如果進(jìn)入先導(dǎo)電磁閥的壓力油（即控制油）來自于主閥的P油口，這種控制油的進(jìn)油方式稱為內(nèi)部控制，即電磁閥的進(jìn)油口與主閥的P油口是連通的。其優(yōu)點(diǎn)是油路簡單，但因液壓泵的工作壓力通常較高，所以控制部分能耗大，只適用于電液換向閥較少的系統(tǒng)；圖（a）中的電液換向閥是內(nèi)部控制方式。如果進(jìn)入先導(dǎo)電磁閥的壓力油引自于主閥P油口以外的油路，如專用的低壓泵或系統(tǒng)的某一部分，這種控制油進(jìn)油方式稱為外部控制。電液換向閥電液換向閥(5/8) 如果先導(dǎo)電磁閥的回油口單獨(dú)接油箱，這種控制油回油方式稱為外部回油；如果先導(dǎo)電磁閥的回油口與主閥的O油口相通，則稱為內(nèi)部回油。內(nèi)回式的優(yōu)點(diǎn)是無需單設(shè)回油管路，但先導(dǎo)閥回油允許背壓較小

28、，主回油背壓必須小于它才能采用，而外部回油式不受此限制。 電液換向閥電液換向閥(6/8) 先導(dǎo)閥的進(jìn)油和回油可以有外控外回、外控內(nèi)回、內(nèi)控外回、內(nèi)控內(nèi)回四種方式。圖（b）和圖（c）中所示的換向閥圖形符號(hào)為外控外回符號(hào)。 圖（a）和圖（b）中的單向節(jié)流閥是換向時(shí)間調(diào)節(jié)器，也被稱為阻尼調(diào)節(jié)器。它可疊放在先導(dǎo)閥與主閥之間。調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口，即可調(diào)節(jié)主閥換向時(shí)間，從而消除或減小執(zhí)行元件的換向沖擊。電液換向閥電液換向閥(7/8) 在電液換向閥上還可以設(shè)置主閥芯行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它可在主閥兩端蓋加限位螺釘來實(shí)現(xiàn)。這樣主閥芯換位移動(dòng)的行程和各閥口的開度即可改變，通過主閥的流量也隨之變化，因而可對(duì)執(zhí)行元件起粗略的速

29、度調(diào)節(jié)作用。 如果電液換向閥采用內(nèi)控方式供油，并且在常態(tài)位使液壓泵卸荷（換向閥具有M、H、K等中位機(jī)能），為克服閥在通電后因無控制油而使主閥不能動(dòng)作的缺點(diǎn)，可在主閥的進(jìn)油孔中插裝一個(gè)預(yù)壓閥（即一具有硬彈簧的單向閥），使在卸荷狀態(tài)下仍有一定的控制油壓，足以操縱主閥芯換向。 電液換向閥電液換向閥(8/8) （f）多路換向閥 多路換向閥是一種集中布置的組合式手動(dòng)換向閥，常用于工程機(jī)械等要求集中操縱多個(gè)執(zhí)行元件的液壓設(shè)備中。多路閥的組合方式有并聯(lián)式、串聯(lián)式和順序單動(dòng)式三種。 多路換向閥多路換向閥(1/2)多路換向閥組合形式 當(dāng)多路閥如圖（a）所示并聯(lián)組合時(shí)，液壓泵可以同時(shí)對(duì)三個(gè)或其中任意一個(gè)執(zhí)行元件供

30、油。在對(duì)三個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)供油的情況下，由于負(fù)載不同，三者將先后動(dòng)作。當(dāng)多路閥如圖（b）所示串聯(lián)式組合時(shí)，液壓泵依次向各執(zhí)行元件供油，第一個(gè)閥的回油口與第二個(gè)閥的壓力油口相連。各執(zhí)行元件可單獨(dú)動(dòng)作，也可同時(shí)動(dòng)作。在三個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作的情況下，三個(gè)負(fù)載壓力之和不應(yīng)超過液壓泵壓力。當(dāng)多路閥如圖（c）所示順序單動(dòng)式組合時(shí)，液壓泵按順序向各執(zhí)行元件供油。操作前一個(gè)閥時(shí)，就切斷了后面閥的油路，從而可以防止各執(zhí)行元件之間的動(dòng)作干擾。 多路換向閥多路換向閥(2/2) (4) 球閥式換向閥的工作原理 球閥式換向閥是座閥式換向閥的一種形式。它通過變換鋼球在閥體內(nèi)的相對(duì)工作位置來使閥體各油口接通或斷開，從而控制液

31、壓執(zhí)行元件的換向。球閥式換向閥的工作原理球閥式換向閥的工作原理(1/6)二位三通球閥式換向閥1推桿；2鋼球；3杠桿；4鋼球；5電磁鐵；6彈簧；7復(fù)位桿；8右閥座；9左閥座 常開式二位三通電磁球閥。當(dāng)電磁鐵5斷電時(shí)，彈簧6的推力作用在復(fù)位桿7上，將鋼球4壓在左閥座上，切斷A油口和O油口的通路，使P油口和A油口相通。電磁鐵5通電時(shí)，電磁鐵推力通過杠桿3、鋼球2和推桿1作用在鋼球4上，將它壓在右閥座上，使A油口和O油口相通，P油口封閉。 球閥式換向閥的工作原理球閥式換向閥的工作原理(2/6)二位三通球閥式換向閥1推桿；2鋼球；3杠桿；4鋼球；5電磁鐵；6彈簧；7復(fù)位桿；8右閥座；9左閥座 二位四通球

32、閥式換向閥可以在二位三通電磁球閥的下面加一活塞組件組成。球閥式換向閥的工作原理球閥式換向閥的工作原理(3/6)二位四通球閥式換向閥1二位三通球閥；2活塞組件 圖中上部1表示二位三通球閥，下部2表示活塞組件。在初始位置（a）時(shí)，二位三通球閥的鋼球在彈簧力的作用下壓在閥座上。油路P和油路A相通，油路B和油路O相通。在油路A上有一控制油路通向活塞組件2的大活塞上。該活塞左側(cè)面積大于右側(cè)通油路P的活塞面積。在壓力的作用下，使右端錐閥右移壓緊在閥座上?；钊M件2使油路B和油路P切斷。球閥式換向閥的工作原理球閥式換向閥的工作原理(4/6)二位四通球閥式換向閥1二位三通球閥；2活塞組件 在圖示狀態(tài)下，二位三

33、通球閥在電磁力的作用下使鋼球右移，這時(shí)油路A和油路P被切斷并和油路O相通，由于活塞組件中大活塞左端的壓力降低，活塞組件在右端錐閥上壓力油的作用下左移，使油路P和油路B相通，來實(shí)現(xiàn)換向目的。球閥式換向閥的工作原理球閥式換向閥的工作原理(5/6)圖二位四通球閥式換向閥1二位三通球閥；2活塞組件 球閥式換向閥的密封性好，反應(yīng)速度快，換向頻率高，對(duì)工作介質(zhì)粘度的適應(yīng)范圍廣，由于沒有液壓卡緊力，受液動(dòng)力影響小，換向和復(fù)位力很小，可適用于高壓（達(dá)到63 MPa）。此外，它的抗污染能力也好。所以，球閥式換向閥在小流量系統(tǒng)中可直接用于控制主油路，在大流量系統(tǒng)中可作為先導(dǎo)控制元件。電磁球閥的主要缺點(diǎn)是不像滑閥那

34、樣具備多種位通組合形式和多種中位機(jī)能，故目前使用范圍還受到限制。 球閥式換向閥的工作原理球閥式換向閥的工作原理(6/6) 由換向閥和液控單向閥所組成的鎖緊回路見圖。鎖緊回路的功能是使液壓執(zhí)行元件不工作時(shí)切斷其進(jìn)、出油液通路，使液壓執(zhí)行元件能在任意位置上停留，并且不會(huì)在外力的作用下移動(dòng)其位置。 3.換向閥和液控單向閥的應(yīng)用鎖緊回路換向閥和液控單向閥的應(yīng)用換向閥和液控單向閥的應(yīng)用(1/3) 在圖中，當(dāng)換向閥處于左位或右位時(shí)，液控單向閥控制油口X2或X1通入壓力油，液壓缸的回油便可反向流過單向閥口，這時(shí)的活塞可向右或向左運(yùn)動(dòng)。到了該停留的位置時(shí)，只要使換向閥處于中位，因?yàn)閾Q向閥的中位機(jī)能是H型，控制

35、油直接通油箱，所以控制壓力立即消失（Y型中位機(jī)能亦可），液控單向閥不再雙向?qū)ǎ簤焊滓騼汕挥鸵罕环馑辣惚绘i緊。由于液控單向閥中的單向閥采用座閥結(jié)構(gòu)，密封性好，泄漏極小，故有液壓鎖之稱。換向閥和液控單向閥的應(yīng)用換向閥和液控單向閥的應(yīng)用(2/3) 當(dāng)換向閥的中位機(jī)能為O或M等型時(shí)，從原理上講不需要液控單向閥也能使液壓缸鎖緊。但由于換向閥多為滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)，存在較大的泄漏，鎖緊功能較差，只能用于鎖緊時(shí)間短且要求不高處。 換向閥和液控單向閥的應(yīng)用換向閥和液控單向閥的應(yīng)用(3/3)6.3 壓力控制閥壓力控制閥1.溢流閥 (1) 結(jié)構(gòu)原理 （a）直動(dòng)式溢流閥 直動(dòng)式溢流閥結(jié)構(gòu)簡圖。直動(dòng)式溢流閥1阻尼孔；2閥

36、體；3閥芯；4閥蓋；5調(diào)壓螺釘；6彈簧座；7彈簧直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥(1/5) 通常閥的P油口與系統(tǒng)連通，O油口與油箱連通。壓力油從P油口進(jìn)入閥內(nèi)，經(jīng)阻尼孔1作用于閥芯3的下端面上。當(dāng)P油口的壓力較低，閥芯3下端面上的液壓推力小于上端的彈簧7的作用力時(shí)，閥芯3處下端位置，閥芯3將P油口與O油口間的通道關(guān)閉。此時(shí)閥不溢流，稱為溢流閥的非溢流狀態(tài)，或稱為常態(tài)。 直動(dòng)式溢流閥1阻尼孔；2閥體；3閥芯；4閥蓋；5調(diào)壓螺釘；6彈簧座；7彈簧直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥(2/5)直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥(3/5) 在正常工作時(shí)，壓力油從P油口流向O油口。當(dāng)作用在閥芯3下端的液壓推力大于閥芯上端的彈簧7所產(chǎn)

37、生的彈簧力時(shí)，閥芯3向上移動(dòng)打開閥口，在P油口與O油口之間形成小的過流通道，使油液從O油口流回油箱。油液流經(jīng)閥口時(shí)產(chǎn)生壓力損失，在閥前P油口處便形成了壓力。此壓力作用在閥芯3下端面上所產(chǎn)生的力與彈簧7所產(chǎn)生的力相平衡。因此，調(diào)節(jié)彈簧7的推力，便可調(diào)節(jié)閥溢流時(shí)的P油口壓力。通過溢流閥的流量變化時(shí)，閥芯位置也變化，但因閥芯移動(dòng)距離很小，因此作用在閥芯上的彈簧力變化不大，所以可認(rèn)為，只要閥口打開，有油液流經(jīng)溢流閥，溢流閥入口處的壓力就基本上恒定。調(diào)節(jié)彈簧7的預(yù)壓縮量，便可調(diào)整溢流壓力。改變彈簧7的剛度，便可改變調(diào)壓范圍。阻尼孔1的作用是減小閥芯擾動(dòng)。 圖示是直動(dòng)式溢流閥的結(jié)構(gòu)圖。該閥是錐閥座型直動(dòng)式

38、溢流閥，并采用插入式結(jié)構(gòu)，其中錐閥的下部是減振活塞。當(dāng)進(jìn)油口P從系統(tǒng)進(jìn)入的油液壓力不高時(shí)，錐閥芯6被彈簧3緊壓在閥座1上，閥口關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)口油壓升高到能克服調(diào)壓彈簧3的彈簧力時(shí)，便推開錐閥芯6使閥口打開，油液就由進(jìn)油口P流入，再從回油口O流回油箱，進(jìn)油壓力也就不會(huì)繼續(xù)升高。這時(shí)，可以認(rèn)為閥芯在液壓力和彈簧力作用下保持平衡，溢流閥進(jìn)口處的壓力基本保持為定值。調(diào)節(jié)手柄改變彈簧預(yù)壓縮量，便可調(diào)整溢流閥的溢流壓力。直動(dòng)式溢流閥1閥座；2調(diào)節(jié)桿；3調(diào)壓彈簧；4套管；5閥體；6錐閥芯直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥(4/5) 這種溢流閥因壓力油直接作用于閥芯，故稱為直動(dòng)式溢流閥。直動(dòng)式溢流閥一般只能用于低壓小流量工

39、況，因控制較高壓力或較大流量時(shí)，需要?jiǎng)偠容^大的硬彈簧，不但手動(dòng)調(diào)節(jié)困難，而且閥口開度（彈簧壓縮量）略有變化，便引起較大的壓力波動(dòng)。系統(tǒng)壓力較高時(shí)就需要采用先導(dǎo)式溢流閥。 直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥(5/5) （b）先導(dǎo)式溢流閥 圖示是先導(dǎo)式溢流閥的工作原理和圖形符號(hào)。它由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。從P油口引入的系統(tǒng)的壓力作用于主閥芯1及先導(dǎo)閥芯3上。當(dāng)系統(tǒng)壓力較小，先導(dǎo)閥未打開時(shí)，閥中液體沒有流動(dòng)，作用在主閥左右兩側(cè)的液壓力平衡，主閥芯1被彈簧2壓在右端位置，閥口關(guān)閉。 先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(1/8) 先導(dǎo)式溢流閥工作原理 1主閥；2主閥彈簧；3先導(dǎo)閥；4調(diào)壓彈簧；5阻尼孔 當(dāng)系統(tǒng)壓力增大到使

40、先導(dǎo)閥3芯打開時(shí)，液流通過阻尼孔5、先導(dǎo)閥芯3流回油箱。由于阻尼孔5的阻尼作用，使主閥芯1右端的壓力大于左端的壓力，主閥芯1在壓差的作用下向左移動(dòng)，打開閥口，使P油口和O油口之間形成有阻尼的溢流通道，實(shí)現(xiàn)溢流作用。調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥的調(diào)壓彈簧4，便可調(diào)節(jié)溢流壓力。先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(2/8) 閥體上有一個(gè)遠(yuǎn)程控制油口K，當(dāng)將此口通過二位二通閥接通油箱時(shí)，主閥左端的壓力接近于零，主閥在很小的壓力下便可移到左端，閥口開得最大，這時(shí)系統(tǒng)的油液在很低的壓力下通過閥口流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷作用。如果將控制油口K接到一個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥上（其結(jié)構(gòu)和先導(dǎo)閥一樣），并使打開遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的壓力小于先導(dǎo)閥3的壓力時(shí)，則溢流閥的

41、溢流壓力就由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥來決定。使用遠(yuǎn)程調(diào)壓閥后，便可對(duì)系統(tǒng)的溢流壓力實(shí)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。 先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(3/8) 某一型號(hào)先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)簡圖，在此先導(dǎo)式溢流閥中，先導(dǎo)閥就是一個(gè)小規(guī)格的直動(dòng)式溢流閥，而主閥閥芯4是一個(gè)具有錐形端部、上面開有阻尼小孔的圓柱筒。 先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)簡圖1閥體；2主閥套；3主閥彈簧；4主閥芯； 5導(dǎo)閥閥體；6調(diào)節(jié)螺釘；7調(diào)節(jié)手輪；8調(diào)壓彈簧；9導(dǎo)閥閥芯；10導(dǎo)閥閥座；11柱塞；12導(dǎo)套；13消振墊先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(4/8) 當(dāng)油液從進(jìn)油口P進(jìn)入，經(jīng)阻尼孔到達(dá)主閥彈簧腔，并作用在先導(dǎo)閥閥芯9上（一般情況下，外控口K是堵塞的）。當(dāng)進(jìn)油壓力不高時(shí)，液壓力不能

42、克服先導(dǎo)閥彈簧8的阻力，先導(dǎo)閥口關(guān)閉，閥內(nèi)無油液流動(dòng)。這時(shí)，主閥芯4因上、下腔油壓相同，故被主閥彈簧3壓在閥座上，主閥口也關(guān)閉。先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(5/8) 當(dāng)進(jìn)油壓力升高到先導(dǎo)閥彈簧8的預(yù)調(diào)壓力時(shí)，先導(dǎo)閥口打開，主閥彈簧腔的油液流過先導(dǎo)閥口并經(jīng)閥體1上的通道和回油口O流回油箱。這時(shí)，油液流過阻尼小孔產(chǎn)生壓力損失，使主閥芯4兩端形成壓力差。主閥芯在此壓力差作用下，克服彈簧阻力向上移動(dòng)，使進(jìn)、回油口連通，達(dá)到溢流穩(wěn)壓的目的。調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥手輪7便能調(diào)整溢流壓力。更換不同剛度的調(diào)壓彈簧8，便能得到不同的調(diào)壓范圍。 先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(6/8) 根據(jù)液流連續(xù)性原理可知，流經(jīng)阻尼孔的流量即為流

43、出先導(dǎo)閥的流量。這一部分流量通常稱泄油量。因?yàn)樽枘峥字睆胶苄。褂土恐徽既缌髁浚~定流量）中的極小一部分，絕大部分油液均經(jīng)主閥口溢回油箱。在先導(dǎo)式溢流閥中，先導(dǎo)閥的作用是控制和調(diào)節(jié)溢流壓力，主閥的功能則在于溢流。先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(7/8) 先導(dǎo)閥因?yàn)橹煌ㄟ^少量的泄油，其閥口直徑較小，即使在較高壓力的情況下，作用在錐閥芯上的液壓推力也不很大，因此調(diào)壓彈簧的剛度不必很大，壓力調(diào)整也就比較輕便。主閥芯因兩端均受油壓作用，主閥彈簧只需很小的剛度，當(dāng)溢流量變化引起彈簧壓縮量變化時(shí)，進(jìn)油口的壓力變化不大，故先導(dǎo)式溢流閥恒定壓力的性能優(yōu)于直動(dòng)式溢流閥。但先導(dǎo)式溢流閥是二級(jí)閥，其反應(yīng)不如直動(dòng)式溢流閥

44、靈敏。先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥(8/8)溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(1/10) (2) 溢流閥的靜態(tài)特性 （a）壓力流量特性（pq特性） 壓力流量特性又稱溢流特性。它表征溢流量變化時(shí)溢流閥進(jìn)口壓力的變化情況，即穩(wěn)壓性能。理想的溢流特性曲線應(yīng)是一條平行于流量坐標(biāo)的直線，即進(jìn)油壓力在達(dá)到調(diào)定的壓力后，立即溢流，且不管溢流量多少，壓力始終保持恒定。但實(shí)際的溢流閥，因溢流量的變化引起閥口開度變化，即彈簧壓縮量的變化，進(jìn)口壓力不可能完全恒定。為便于分析問題，下面推導(dǎo)直動(dòng)式溢流閥的pq特性方程式。 溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(2/10) 以圖中所示的直動(dòng)式溢流閥為研究對(duì)象，設(shè)閥芯直徑為d；當(dāng)閥

45、穩(wěn)定溢流時(shí)，設(shè)閥口開度為x，閥口前后腔壓力分別為p和p2。由于回油通油箱，則p2=0，故壓差p=p。若忽略閥芯自重和穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力這些次要因素，可以列出閥芯受力平衡方程式為： 式中：k 調(diào)壓彈簧的彈簧剛度； x0 閥口開度為零時(shí)調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量。 溢流閥開始溢流時(shí)，閥口處于將開未開狀態(tài)，x = 0，這時(shí)的進(jìn)口壓力稱為開啟壓力，以p0表示，則有：20()4dpk xx2004dpkx溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(3/10) 將兩式相減，可得閥口開度x的表達(dá)式為 當(dāng)忽略閥芯與閥體孔的配合間隙時(shí)，閥口通流截面面積AT=dx，將其代入，則有：20()4dxppk23T0s()4dAppK溢流閥的靜態(tài)

46、特性溢流閥的靜態(tài)特性(4/10) 再將式代入閥口流量計(jì)算公式，并注意到p=p ，便得： 此即直動(dòng)式溢流閥的pq特性方程，任設(shè)一適當(dāng)?shù)膞0值代入式（6.2），便可得出一對(duì)應(yīng)的開啟壓力p0值，進(jìn)而可畫出在該下的pq特性曲線。由該曲線結(jié)合方程式可見，當(dāng)溢流流量q（或閥口開度x）變化時(shí)，溢流閥所控制的壓力p即隨之變化，不可能絕對(duì)恒定。23q3 21 2qT0s224CdpqC App pK溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(5/10) 先導(dǎo)式溢流閥的pq特性曲線由兩段組成。AB段由先導(dǎo)閥的pq特性決定，這時(shí)先導(dǎo)閥剛開啟而主閥芯仍封閉；BC段主要由主閥的pq特性決定。即點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的壓力是先導(dǎo)閥的開啟壓力，拐

47、點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的壓力為主閥的開啟壓力?？梢钥闯觯葘?dǎo)式和直動(dòng)式相比，它的pq曲線要平緩的多。溢流閥靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(6/10) 其原因可解釋如下：以圖示的主閥芯為研究對(duì)象，主閥彈簧腔壓力p2主要取決于先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整時(shí)的預(yù)壓縮量，工作中基本為一定值。若主閥芯直徑為d，則受力平衡方程式為： 式中： k和x0主閥彈簧的彈簧剛度和預(yù)壓縮量。 由于主閥彈簧較軟， k值較小，因此當(dāng)溢流量q（或開度x）變化時(shí)，p值變化很小，故pq（BC段）曲線變化平緩。 21204dppkxx溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(7/10) pq曲線表明，閥的進(jìn)出口壓力隨溢流量的增減而增減。溢流量為額定值（全

48、溢流量）時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力稱為調(diào)定壓力，以pn表示。調(diào)定壓力pn與開啟壓力p0之差稱為調(diào)壓偏差，即溢流量變化時(shí)溢流閥控制壓力的變化范圍。開啟壓力p0與調(diào)定壓力之pn比稱為開啟比。先導(dǎo)式溢流閥的特性曲線較平緩，調(diào)壓偏差小，開啟比大，故穩(wěn)壓性能優(yōu)于直動(dòng)式溢流閥。因此，先導(dǎo)式溢流閥宜用于系統(tǒng)溢流穩(wěn)壓，直動(dòng)式溢流閥因靈敏度高宜用作安全閥。溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(8/10) 圖中的曲線是調(diào)壓彈簧在任一預(yù)壓縮量x0下得到的。通過調(diào)節(jié)手輪將x0由松往緊調(diào)節(jié)，便可得到一組溢流特性曲線。最小調(diào)定壓力到最大調(diào)定壓力之間的范圍稱為溢流閥的調(diào)壓范圍，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，壓力要能平穩(wěn)地升降，無突跳及延滯現(xiàn)象。溢流閥

49、的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(9/10) （b）啟閉特性 溢流閥開啟和閉合全過程中的pq特性稱為啟閉特性。由于摩擦力的存在，開啟和閉合時(shí)的pq曲線將不重合。在圖中主閥芯開啟時(shí)所受摩擦力和閥芯移動(dòng)方向相反，而閉合時(shí)相同。因此在相同的溢流量下，開啟壓力大于閉合壓力。溢流閥的靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)特性(10/10) 如圖（b）所示的中間一對(duì)曲線，實(shí)線為開啟曲線，虛線為閉合曲線。閥口完全關(guān)閉時(shí)的壓力稱為閉合壓力，以pk表示， pk與pn之比稱為閉合比。在某溢流量下，兩曲線壓力坐標(biāo)的差值（如pnpn或p0pk）稱為不靈敏區(qū)，因壓力在此范圍內(nèi)升降時(shí)，閥口開度無變化。它的存在相當(dāng)于加大了調(diào)壓偏差，并加劇了壓力波

50、動(dòng)。溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(1/8) 為保證溢流閥具有良好的靜態(tài)特性，一般規(guī)定開啟比應(yīng)不小于90%，閉合比不小于85%。 (3) 溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用 （a）溢流定壓。在定量泵節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，溢流閥通常就近與液壓泵并聯(lián)，如圖8.1所示。液壓泵的供油只有一部分經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸，多余油液由溢流閥流回油箱，而在溢流的同時(shí)穩(wěn)定了液壓泵的供油壓力。 溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(2/8) （b）過載保護(hù)。執(zhí)行元件的速度由變量泵自身調(diào)節(jié)，不需溢流，變量泵的工作壓力隨負(fù)載變化，變量泵后并聯(lián)有溢流閥，其調(diào)定壓力約為最大工作壓力的1

51、.1倍。一旦過載，溢流閥立即打開，系統(tǒng)壓力不再升高，保障系統(tǒng)安全。故此系統(tǒng)中的溢流閥又稱為安全閥。 （c）形成背壓。將溢流閥安裝在系統(tǒng)的回油路上，可對(duì)回油產(chǎn)生阻力，即形成執(zhí)行元件的背壓?；赜吐反嬖谝欢ǖ谋硥?，可以提高液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。 （d）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓泵、液壓閥通常都組裝在液壓站上，為使操作人員就近調(diào)壓方便，可按圖所示，在控制工作臺(tái)上安裝一遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（實(shí)際就是一個(gè)小溢流量的直動(dòng)式溢流閥），并將其進(jìn)油口與安裝在液壓站上的先導(dǎo)式溢流閥的外控口K相連。溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓作用1遠(yuǎn)程調(diào)壓閥；2先導(dǎo)式溢流閥溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(3/8) 這

52、相當(dāng)于給先導(dǎo)式溢流閥除自身的先導(dǎo)閥外，又加接了一個(gè)先導(dǎo)閥（遠(yuǎn)程調(diào)壓閥）。調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥便可對(duì)先導(dǎo)式溢流閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。顯然，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥所能調(diào)節(jié)的最高壓力不能超過溢流閥自身先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力。另外，為了獲得較好的遠(yuǎn)程控制效果，還需注意二閥之間的油管不宜太長（最好在3 m之內(nèi)），要盡量減小管內(nèi)的壓力損失，并防止管道振動(dòng)。 溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(4/8)溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓作用1遠(yuǎn)程調(diào)壓閥；2先導(dǎo)式溢流閥 （e）使液壓泵卸荷 在圖中，先導(dǎo)式溢流閥對(duì)液壓泵起溢流穩(wěn)壓作用。當(dāng)二位二通閥的電磁鐵通電后，溢流閥的外控口K即接油箱，液壓泵輸出的油液便在極低壓力下經(jīng)溢流閥回油箱，這

53、時(shí)，液壓泵接近于空載運(yùn)轉(zhuǎn)，功耗很小，即處于卸載狀態(tài)。這種卸荷方法所用的二位二通閥可以是通徑很小的換向閥。 溢流閥使泵卸荷溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(5/8) 此外溢流閥可以和其他閥一起構(gòu)成組合閥。如可將圖中兩個(gè)閥組成為一個(gè)電磁溢流閥。其中的電磁閥可以是二位二通、二位四通或三位四通換向閥，并可具有不同的機(jī)能，由此形成了電磁溢流閥的多種結(jié)構(gòu)與功能。溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(6/8)溢流閥使泵卸荷 如圖所示的電磁溢流閥則兼具使液壓泵卸荷和二級(jí)調(diào)壓的作用，將P油口與液壓泵出口相接，A油口和B油口分別與兩個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（各自調(diào)節(jié)不同的壓力數(shù)值）

54、相接，當(dāng)三位四通換向閥兩端的電磁鐵分別通電時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)壓；當(dāng)兩電磁鐵皆不通電時(shí)，則液壓泵卸荷。如果采用O型中位機(jī)能的三位四通換向閥，則可實(shí)現(xiàn)三級(jí)調(diào)壓功能，但不再有卸荷作用，這時(shí)先導(dǎo)式溢流閥本身的調(diào)定壓力要高于兩個(gè)外接的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力。 電磁溢流閥圖形符號(hào) 溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(7/8) 如溢流閥和單向閥構(gòu)成卸荷溢流閥，其圖形符號(hào)見圖所示。它常用于使液壓系統(tǒng)卸荷。在具體應(yīng)用中，將P油口接液壓泵，P1油口接液壓系統(tǒng)，當(dāng)P1油口的壓力低于圖中溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥關(guān)閉，液壓泵向液壓系統(tǒng)供油；當(dāng)P1油口的壓力達(dá)到溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，在控制油的壓力作用

55、下，溢流閥閥口打開，液壓泵即可卸荷。圖中單向閥的作用是隔開高低壓油路。 卸荷溢流閥圖形符號(hào)溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(8/8)2.順序閥 （1）結(jié)構(gòu)原理 順序閥在液壓系統(tǒng)中猶如自動(dòng)開關(guān)，用來控制多個(gè)液壓執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。它以進(jìn)口壓力油（內(nèi)控式）或外來壓力油（外控式）的壓力為信號(hào)，當(dāng)信號(hào)壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，閥口開啟，使所在油路自動(dòng)接通。順序閥的結(jié)構(gòu)和溢流閥類同，也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分。它和溢流閥的主要區(qū)別在于：溢流閥的泄漏油和先導(dǎo)閥的溢流油與出口（溢流口）相通，而順序閥的泄漏油和先導(dǎo)閥的溢流油要單獨(dú)接油箱；溢流閥的出口通回油箱，而順序閥出口通二次壓力油路（卸荷閥除外

56、）。順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(1/7) 圖中（a）所示為直動(dòng)式內(nèi)控順序閥的結(jié)構(gòu)簡圖。由于順序閥的出口處不接油箱，而是通向二次油路，因此它的泄油口L必須單獨(dú)接回油箱。為了減小調(diào)壓彈簧的剛度，順序閥底部設(shè)置了控制柱塞。外控口K用螺塞堵住，外泄油口L通油箱。 直動(dòng)式順序閥順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(2/7) 壓力油自進(jìn)油口P1通入，經(jīng)閥體上的孔道和下蓋上的孔流到控制活塞的底部，當(dāng)其推力能克服閥芯上的調(diào)壓彈簧阻力時(shí)，閥芯上升，使進(jìn)、出油口P1和P2連通，壓力油便從閥口流過。調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量可以調(diào)節(jié)順序閥的開啟壓力。經(jīng)閥芯與閥體間的縫隙進(jìn)入彈簧腔的泄漏油從外泄口L泄回油箱。這樣油口連通情況的順序

57、閥，稱內(nèi)控外泄順序閥。內(nèi)控式順序閥在進(jìn)油路壓力達(dá)到閥的設(shè)定壓力之前，閥口一直是關(guān)閉的，達(dá)到閥的設(shè)定壓力之后，使壓力油進(jìn)入二次油路，驅(qū)動(dòng)其他液壓執(zhí)行元件。順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(3/7) 將圖（a）中的下蓋旋轉(zhuǎn)90或180安裝，切斷進(jìn)油流往控制活塞下腔的通路，并去除外控口K的螺塞，接入引自其他處的壓力油（稱控制油），便成為外控或稱液控外泄順序閥，符號(hào)見圖（c）。這時(shí)外控式順序閥閥口的開啟與一次油路進(jìn)口壓力沒有關(guān)系，只決定于控制壓力的大小。 順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(4/7) 若在結(jié)構(gòu)可能的情況下將上端蓋旋轉(zhuǎn)180安裝，還可使彈簧腔與出油口P2相連（在閥體上開有溝通孔道），并將外泄口L堵

58、塞，便成為外控內(nèi)泄順序閥，符號(hào)見圖（d）。外控內(nèi)泄順序閥只用于出口接油箱的場合，常用以使液壓泵卸荷，故又稱為卸荷閥。 順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(5/7) 直動(dòng)式順序閥設(shè)置控制活塞的目的是縮小進(jìn)口壓力油的作用面積，以便采用較軟的彈簧來提高閥的pq性能。順序閥的主要性能與溢流閥相似。另外，順序閥為使液壓執(zhí)行元件準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作，要求閥的調(diào)壓偏差小，因此調(diào)壓彈簧的剛度要小，閥在關(guān)閉狀態(tài)下的內(nèi)泄漏量也要小。直動(dòng)式順序閥的工作壓力和通過閥的流量都有一定的限制，最高控制壓力也不太高。對(duì)性能要求較高的高壓大流量系統(tǒng)，需采用先導(dǎo)式順序閥。順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(6/7) 先導(dǎo)式順序閥與先導(dǎo)式溢流閥

59、的結(jié)構(gòu)大體相似，其工作原理也基本相同，這里不再詳述。先導(dǎo)式順序閥同樣也有內(nèi)控外泄、外控外泄和外控內(nèi)泄等幾種不同的控制方式，以備選用。 先導(dǎo)式順序閥順序閥結(jié)構(gòu)原理順序閥結(jié)構(gòu)原理(7/7)順序閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用順序閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(1/5) （2）順序閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用 （a）順序動(dòng)作回路。為了使多缸液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中各個(gè)液壓缸嚴(yán)格地按規(guī)定的順序動(dòng)作，可設(shè)置由順序閥組成的順序動(dòng)作回路。 順序動(dòng)作回路1溢流閥；2換向閥；3、6（單向）順序閥；4、5液壓缸 在這個(gè)回路中，當(dāng)換向閥2左位接入回路且右順序閥6的調(diào)定壓力大于左液壓缸4的最大工作壓力時(shí)，壓力油先進(jìn)入左液壓缸4的左腔，實(shí)現(xiàn)缸4的

60、右向動(dòng)作。當(dāng)這個(gè)動(dòng)作完成后，系統(tǒng)中壓力升高，壓力油打開右順序閥6進(jìn)入右液壓缸5的左腔，實(shí)現(xiàn)缸5的右向動(dòng)作。同樣地，當(dāng)換向閥2右位接入回路且左順序閥3的調(diào)定壓力大于右液壓缸5的最大返回工作壓力時(shí)，兩液壓缸按與上述相反的順序返回。順序閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用順序閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用(2/5) 這種順序動(dòng)作回路的可靠性，取決于順序閥的性能及壓力調(diào)定值，后一個(gè)動(dòng)作的壓力必須比前一個(gè)動(dòng)作的壓力高出0.8 1 MPa。順序閥打開和關(guān)閉的壓力差值不能過大，否則順序閥會(huì)在系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)造成誤動(dòng)作，引起事故。因此，這種回路只適用于系統(tǒng)中液壓缸數(shù)目不多、負(fù)載變化不大的場合。 順序閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用順序閥