第五章 液壓控制閥

1、第5章 液壓控制閥 液壓控制閥液壓控制閥(簡(jiǎn)稱液壓閥簡(jiǎn)稱液壓閥)是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來(lái)控是液壓系統(tǒng)中的控制元件，用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動(dòng)方向，以滿足液壓缸、制液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動(dòng)方向，以滿足液壓缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件不同的動(dòng)作要求，它是直接影響液壓系統(tǒng)液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件不同的動(dòng)作要求，它是直接影響液壓系統(tǒng)工作過(guò)程和工作特性的重要元器件。工作過(guò)程和工作特性的重要元器件。5.1 液壓閥概述 液壓閥的基本結(jié)構(gòu)主要包括閥芯、閥體和驅(qū)動(dòng)閥芯在閥體內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的操縱裝置。 在工作原理上，液壓閥是利用閥芯在閥體內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制閥口的通斷及開(kāi)口的大小，以實(shí)現(xiàn)壓力、流量和方向

2、控制。液壓閥工作時(shí)，所有閥的閥口大小、閥進(jìn)、出油口間的壓差以及通過(guò)閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式(qKATpm)，只是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。 5.1.1 液壓閥的基本結(jié)構(gòu)及工作原理液壓閥的基本結(jié)構(gòu)及工作原理(1) 根據(jù)在液壓系統(tǒng)中的功用可分為：方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥；(3) 根據(jù)閥芯的結(jié)構(gòu)形式分為：(2) 根據(jù)液壓閥的控制方式分為：(4) 根據(jù)連接和安裝形式不同分為：定值或開(kāi)關(guān)控制閥、電液比例閥、伺服控制閥和數(shù)字控制閥?；y(或轉(zhuǎn)閥)類、錐閥類、球閥類。此外，還有噴嘴擋板閥類和射流管閥，管式閥、板式閥、疊加式閥和插裝式閥。 液壓閥的分類方法很多，以至于同一種閥在不同的

3、場(chǎng)合，因其著眼點(diǎn)不同而有不同的名稱。下面介紹幾種不同的分類方法。 5.1.3 液壓閥的性能參數(shù) 各種不同的液壓閥有不同的性能參數(shù)，其共同的性能參數(shù)如下：1. 公稱通徑公稱通徑 公稱通徑代表閥的通流能力的大小，對(duì)應(yīng)于閥的額定流量。與閥進(jìn)、出油口相連接的油管規(guī)格應(yīng)與閥的通徑相一致。閥工作時(shí)的實(shí)際流量應(yīng)小于或等于其額定流量，最大不得大于額定流量的1.1倍。2. 額定壓力額定壓力 額定壓力是液壓閥長(zhǎng)期工作所允許的最高工作壓力。對(duì)于壓力控制閥，實(shí)際最高工作壓力有時(shí)還與閥的調(diào)壓范圍有關(guān)；對(duì)于換向閥，實(shí)際最高工作壓力還可能受其功率極限的限制。5.1.4 對(duì)液壓閥的基本要求 (1) 動(dòng)作靈敏、使用可靠，工作時(shí)

4、沖擊和振動(dòng)小、噪聲小、使用壽命長(zhǎng)； (2) 流體通過(guò)液壓閥時(shí)，壓力損失??；閥口關(guān)閉時(shí)，密封性能好，內(nèi)泄漏小，無(wú)外泄漏； (3) 所控制的參量(壓力或流量)穩(wěn)定，受外部干擾時(shí)變化量小； (4) 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性好。液壓系統(tǒng)對(duì)液壓閥的基本要求如下：5.2 方向控制閥 方向控制閥是用來(lái)使液壓系統(tǒng)中的油路通斷或改變油液的流動(dòng)方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動(dòng)或停止，改變其運(yùn)動(dòng)方向的閥類。如單向閥、換向閥、壓力表開(kāi)關(guān)等。(a) 鋼球式直通單向閥 (b) 錐閥式直通單向閥(c) 詳細(xì)符號(hào) (d) 簡(jiǎn)化符號(hào) 圖5.1 直通式單向閥1. 普通單向閥(簡(jiǎn)稱單向閥) 圖圖5.25.2為板

5、式連接的直角式單為板式連接的直角式單向閥。在該閥中，液流從向閥。在該閥中，液流從P P1 1口流口流入，頂開(kāi)閥芯后，直接經(jīng)閥體的入，頂開(kāi)閥芯后，直接經(jīng)閥體的鑄造流道從鑄造流道從P P2 2口流出，壓力損失口流出，壓力損失小，而且只要打開(kāi)端部螺塞即可小，而且只要打開(kāi)端部螺塞即可對(duì)內(nèi)部進(jìn)行維修，十分方便。對(duì)內(nèi)部進(jìn)行維修，十分方便。 圖5.2 直角式單向閥 液控單向閥是可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)逆向流動(dòng)的單向閥。液控單向閥有不帶卸荷閥芯的簡(jiǎn)式液控單向閥和帶卸荷閥芯的卸載式液控單向閥兩種結(jié)構(gòu)形式，如圖5.3所示。2. 液控單向閥 圖5.3(a)所示為簡(jiǎn)式液控單向閥的結(jié)構(gòu)。 圖5.3(b)所示為帶卸荷閥芯的卸載式液控

6、單向閥。(a) 簡(jiǎn)式液控單向閥 (b) 卸載式液控單向閥 (d) 簡(jiǎn)化符號(hào)圖5.3 液控單向閥 液控單向閥具有良好的單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要較長(zhǎng)時(shí)間保壓、鎖緊等情況，也用于防止立式液壓缸停止時(shí)自動(dòng)下滑及速度換接等回路中。如圖5.4所示采用兩個(gè)液控單向閥(又稱雙向液壓鎖)的鎖緊回路。圖5.4 雙向液壓鎖的鎖緊回路 1、2液控單向閥 圖5.5是采用液控單向閥的鎖緊回路。在垂直設(shè)置的液壓缸下腔管路上安裝有一液控單向閥，可將液壓缸(即負(fù)載)較長(zhǎng)時(shí)間鎖定在任意位置上，并可防止由于換向閥的內(nèi)部泄漏引起帶有負(fù)載的活塞桿落下。 1、2液控單向閥圖5.5 采用液控單向閥的鎖緊回路 5.2.2 換向閥 換

7、向閥是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的不同來(lái)變換閥體上各主油口的通斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各油路連通、切斷或改變液流方向的閥類。換向閥的分類如下： 按照換向閥的結(jié)構(gòu)形式，可分為滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式和錐閥式。 按照換向閥的操縱方式，可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁控制、液動(dòng)、電液動(dòng)和氣動(dòng)。 按照換向閥的工作位置和控制的通道數(shù)，分為二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。 按照換向閥的閥芯在閥體中的定位方式，又可分為鋼球定位、彈簧復(fù)位、彈簧對(duì)中等。 滑閥式換向閥是液壓系統(tǒng)中用量最大，品種、名稱最復(fù)雜的一類閥。它主要由閥體、閥芯以及操縱和定位機(jī)構(gòu)組成。 1. 滑閥式換向閥1) 滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體及工作原理 閥

8、體和滑閥閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。閥體內(nèi)孔有多個(gè)沉割槽，每個(gè)槽通過(guò)相應(yīng)的孔道與外部相通。閥體上與外部連接的主油口，稱為“通”，具有二個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)主油口的換向閥稱為“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”或“五通閥”。 “通”和“位”是換向閥的重要概念，不同的“通”和“位”構(gòu)成了不同類型的換向閥。幾種不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號(hào)見(jiàn)表5-1。 表5-1 滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式名 稱 結(jié)構(gòu)原理圖 圖形符號(hào) 使用場(chǎng)合 二位二通閥 控制油路的接通與切斷(相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)) 二位三通閥 控制液流方向(從一個(gè)方向變換成另一個(gè)方向) 名 稱 結(jié)構(gòu)原理圖 圖形符號(hào)

9、使用場(chǎng)合 二位四通閥 控制執(zhí)行元件換向 不能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運(yùn)動(dòng) 執(zhí)行元件正反向運(yùn)動(dòng)時(shí)回油方式相同 三位四通閥 能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運(yùn)動(dòng) 二位五通閥 不能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運(yùn)動(dòng) 執(zhí)行元件正反向運(yùn)動(dòng)時(shí)可以得到不同的回油方式 三位五通閥 能使執(zhí)行元件在任一位置處停止運(yùn)動(dòng) 二位四通滑閥式換向閥的工作原理如圖5.6所示。它是靠閥芯在閥體內(nèi)軸向運(yùn)動(dòng)，從而使相應(yīng)的油路接通或斷開(kāi)。圖5.6 換向閥工作原理(1) 手動(dòng)換向閥。 手動(dòng)換向閥是利用手動(dòng)杠桿等機(jī)構(gòu)來(lái)改變閥芯和閥體的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)換向的閥類。閥芯定位靠鋼球、彈簧，使其保持確定的位置。圖5.7(b)所示為彈簧自動(dòng)復(fù)位式三位

10、四通手動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)。2) 滑閥式換向閥的操縱方式(a) 鋼球定位式的結(jié)構(gòu)及符號(hào) 圖5.7 三位四通手動(dòng)換向閥1手柄 2閥體 3閥芯 4彈簧 5鋼球(b) 彈簧自動(dòng)復(fù)位式的結(jié)構(gòu)及符號(hào) 機(jī)動(dòng)式換向閥是依靠安裝在運(yùn)動(dòng)部件上的液壓行程擋塊或凸輪推動(dòng)閥芯從而實(shí)現(xiàn)換向的閥類，常用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程，故又稱行程換向閥。 圖5.8(a)、(b)是二位二通機(jī)動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)圖和圖形符號(hào)。圖5.8 二位二通機(jī)動(dòng)換向閥1滾輪 2閥芯 3閥體 4彈簧(2) 機(jī)動(dòng)換向閥 電動(dòng)換向閥又稱為電磁換向閥，它是利用電磁鐵通電吸合后產(chǎn)生的吸力推動(dòng)閥芯動(dòng)作來(lái)改變閥的工作位置。 電磁換向閥的電磁鐵按所使用電源不同可分

11、為交流型和直流型；按銜鐵工作腔是否有油液又可分為“干式”和“濕式”電磁鐵。(3) 電動(dòng)換向閥 圖5.9所示為交流式二位三通電磁換向閥，閥的左部也可安裝直流型或交流本整型電磁鐵。圖5.9 交流干式二位三通電磁換向閥c1閥體 2閥芯 3，7彈簧 4，8彈簧座 5推桿 6O形圈 9后蓋 圖5.10所式為直流濕式三位四通電磁換向閥。(a) 圖5.10 直流濕式三位四通電磁換向閥1電磁鐵 2推桿 3閥芯 4彈簧 5擋圈(b) 液動(dòng)換向閥是利用控制油路的壓力在閥芯端部所產(chǎn)生的液壓作用力來(lái)推動(dòng)閥芯移動(dòng)，從而改變閥芯位置的換向閥。(4) 液動(dòng)換向閥(a) 換向時(shí)間不可調(diào)式液動(dòng)換向閥 圖5.11 三位四通液動(dòng)換

12、向閥(b) 換向時(shí)間可調(diào)式液動(dòng)換向閥 1單向閥鋼球 2節(jié)流閥閥芯 電液動(dòng)換向閥由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成。其中，液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)主油路的換向，稱為主閥；電磁換向閥用于改變液動(dòng)換向閥的控制油路的方向，推動(dòng)液動(dòng)換向閥閥芯移動(dòng)，稱為先導(dǎo)閥。 電液換向閥有彈簧對(duì)中和液壓對(duì)中兩種形式。圖5.12所示為彈簧對(duì)中電液換向閥的結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)。(5) 電液動(dòng)換向閥圖5.12 彈簧對(duì)中電液換向閥的結(jié)構(gòu)原理 三位四通和三位五通換向閥，滑閥在中位時(shí)各油口的連通方式稱為滑閥機(jī)能(也稱中位機(jī)能)。不同的滑閥機(jī)能可滿足系統(tǒng)的不同要求。表5-2中列出了三位閥常用的10種滑閥機(jī)能，而其左位和右位各油口的連通方式均為直通

13、或交叉相通，所以只用一個(gè)字母來(lái)表示中位的形式。不同的滑閥機(jī)能是在閥體尺寸不變的情況下，通過(guò)改變閥芯的臺(tái)肩結(jié)構(gòu)、軸向尺寸以及閥芯上徑向通孔的個(gè)數(shù)得到的。3) 滑閥機(jī)能表5-2 三位換向閥的滑閥機(jī)能滑閥機(jī)能 中位時(shí)的滑閥狀態(tài) 中位符號(hào) 中位時(shí)的性能特點(diǎn) 三位四通 三位五通 O 各油口全部關(guān)閉，系統(tǒng)保持壓力，執(zhí)行元件各油口封閉 H 各油口P、T、A、B全部連通，泵卸荷，執(zhí)行元件兩腔與回油連通 Y A、B、T口連通，P口保持壓力，執(zhí)行元件兩腔與回油連通滑閥機(jī)能 中位時(shí)的滑閥狀態(tài) 中位符號(hào) 中位時(shí)的性能特點(diǎn) 三位四通 三位五通 J P口保持壓力，缸A口封閉，B口與回油口T連通 C 執(zhí)行元件A口通壓力油，

14、B口與回油口T不通 PP口與A、B口都連通，回油口T封閉K P、A、T口連通，泵卸荷，執(zhí)行元件B口封閉 滑閥機(jī)能 中位時(shí)的滑閥狀態(tài) 中位符號(hào) 中位時(shí)的性能特點(diǎn) 三位四通 三位五通 X P、T、A、B口半開(kāi)啟接通，P口保持一定壓力 M P、T口連通，泵卸荷，執(zhí)行元件A、B兩油口都封閉 U A、B口接通，P、T口封閉，缸兩腔連通，P口保持壓力 三位換向閥除了在中間位置時(shí)有各種滑閥機(jī)能外，有時(shí)也把閥芯在其一端位置時(shí)的油口連通狀況設(shè)計(jì)成特殊機(jī)能，這時(shí)用第一個(gè)字母、第二個(gè)字母和第三個(gè)字母分別表示中位、右位和左位的滑閥機(jī)能，如圖5.13所示。(a) MP型 圖5.13 滑閥的特殊機(jī)能(b) NDO型 另外

15、，當(dāng)換向閥從一個(gè)工作位置過(guò)渡到另一個(gè)工作位置，對(duì)各油口間通斷關(guān)系也有要求時(shí)，還規(guī)定和設(shè)計(jì)了過(guò)渡機(jī)能。這種過(guò)渡機(jī)能被畫(huà)在各工作位置通路符號(hào)之間，并用虛線與之隔開(kāi)。如圖5.14(a)所示為二位四通滑閥的H形過(guò)渡機(jī)能，在換向時(shí)，P、A、B、T四個(gè)油口呈連通狀態(tài)，這樣可避免在換向過(guò)程中由于P口突然完全封閉而引起系統(tǒng)的壓力沖擊。如圖5.14(b)所示為O形三位四通換向閥的一種過(guò)渡機(jī)能。(a) 一種二位四通換向閥的H形過(guò)渡機(jī)能 圖5.14 滑閥式換向閥的過(guò)渡機(jī)能(b) 一種O形三位四通換向閥的過(guò)渡機(jī)能 從理論上講，滑閥式換向閥的閥芯只要克服與閥體的摩擦力以及復(fù)位彈簧的彈力就可移動(dòng)。然而實(shí)際上，由于閥芯幾何

16、形狀的偏差以及閥芯與閥體的不同心，在中、高壓控制油路中，當(dāng)閥芯停止一段時(shí)間后或換向時(shí)，閥芯在操縱力作用下不移動(dòng)，或操縱力解除后，復(fù)位彈簧不能使閥芯復(fù)位，這種現(xiàn)象稱為液壓卡緊現(xiàn)象。 如圖5.15所示為閥芯所受徑向力不平衡的幾種情況：4) 液壓滑閥的卡緊現(xiàn)象(a) (b) (c) 圖5.15 閥芯徑向受力分析 徑向力不平衡問(wèn)題是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象，只能設(shè)法減小，而不可能完全消除。如圖5.16所示，為了減小徑向不平衡力，可在閥芯上開(kāi)環(huán)形均壓槽。 圖5.16 滑閥閥芯環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)閥式換向閥 轉(zhuǎn)閥式換向轉(zhuǎn)閥是通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使閥芯在閥體內(nèi)做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)從而改變各油口通斷狀態(tài)的閥類。 圖5.17 三位四通

17、轉(zhuǎn)閥式換向閥l閥體 2閥芯 3手柄 4鋼球和彈簧 5限位銷 6、7撥叉 球式換向閥也稱電磁球閥，是一種以電磁鐵的推力為動(dòng)力，推動(dòng)鋼球運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)油路通斷和切換的閥類。 3. 球式換向閥如圖5.18所示為常開(kāi)型二位三通電磁球式換向閥的結(jié)構(gòu)圖。1) 電磁球式換向閥(a) 結(jié)構(gòu) (b) 符號(hào) 圖5.18 常開(kāi)型二位三通電磁球式換向閥1支點(diǎn) 2操縱桿 3杠桿4左閥座 5球閥 6右閥座 7彈簧 8電磁鐵 如圖5.19所示為常閉式二位三通電磁球式換向閥的結(jié)構(gòu)圖。與常開(kāi)式不同的是：它有兩個(gè)球閥，電磁鐵不通電時(shí)，P口封閉，A與T通。 圖5.19 常閉式二位三通電磁球閥 液控球式換向閥是由兩種基本單元為基礎(chǔ)，通過(guò)

18、插裝而集成的一種換向閥。如圖5.20所示的“常開(kāi)式二位二通液控球閥單元”和如圖5.21所示的“常閉式二位二通液控球閥單元”是液控球式換向閥的基本單元。它們是利用控制油路中壓力pk的變化來(lái)改變球閥芯的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油路通斷關(guān)系的控制。 2) 液控球式換向閥(a) 結(jié)構(gòu) (b) 示意圖 圖5.20 常開(kāi)型二位二通液控球閥單元 l球閥芯 2導(dǎo)向套 圖5.21 常閉式二位二通液控球閥單元 1、2一球閥芯 如圖5.22所列為應(yīng)用四位四通液控球式換向閥控制液壓缸動(dòng)作原理圖。圖5.22 四位四通液控球式換向閥控制液壓缸動(dòng)作原理圖功 能 符 號(hào) 結(jié) 構(gòu) 二位二通 二位二通 四位三通 表5-3 由二位二通液控

19、球閥單元組成的各種換向閥。 功 能 符 號(hào) 結(jié) 構(gòu) 二位三通 二位三通 四位四通 二位四通 5.3 壓力控制閥 5.3.1 溢流閥溢流閥1. 溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 1) 直動(dòng)式溢流閥(a) 結(jié)構(gòu) (b)符號(hào) 圖5.23 直動(dòng)型溢流閥及圖形符號(hào)1調(diào)節(jié)桿；2調(diào)節(jié)螺母；3調(diào)壓彈簧；4鎖緊螺母；5上蓋；6閥體；7閥芯；8螺塞0vV()ConstK xSxpA(a) 結(jié)構(gòu)圖 2) 先導(dǎo)式溢流閥(b) 圖形符號(hào) (c) 局部放大圖圖5.24 DBD型直動(dòng)式溢流閥(插裝式)1偏流盤；2錐閥；3阻尼活塞；4調(diào)節(jié)桿；5調(diào)壓彈簧；6閥套；7閥座圖5.25 二節(jié)同心式溢流閥1主閥芯；2，3，4阻尼孔；5導(dǎo)閥閥座；

20、6導(dǎo)閥閥體；7導(dǎo)閥閥芯；8調(diào)壓彈簧；9主閥彈簧；10閥體；11閥套 圖5.26 先導(dǎo)型溢流閥原理圖主閥芯和導(dǎo)閥閥芯的力平衡方程分別為： 1122x0f()A pA pKxxGFc2cc0c()A pKxx由上述兩式，可得溢流閥進(jìn)口壓力為：c21c0cx0f1c11()()KApxxKxxGFA AA圖5.27 先導(dǎo)式溢流閥工作原理圖5阻尼孔 6主閥閥芯 8主閥彈簧 9調(diào)壓彈簧2. 溢流閥的主要性能1) 靜態(tài)性能(1) 壓力流量特性。圖5.28 溢流閥的壓力流量特性 壓力流量特性(pq特性)又稱溢流特性，表示溢流閥在某一調(diào)定壓力下工作時(shí)，溢流量的變化與閥進(jìn)口實(shí)際壓力的關(guān)系。 (2) 啟閉特性。圖

21、5.29 溢流閥的啟閉特性 啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下，從閉合到完全開(kāi)啟，再?gòu)娜_(kāi)到閉合的過(guò)程中，被控壓力與通過(guò)溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。啟閉特性可分為開(kāi)啟特性和閉合特性，一般用溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)的壓力流量特性來(lái)描述，如圖5.29所示。 (3) 壓力穩(wěn)定性(6) 最大允許流量和最小穩(wěn)定流量。 (5) 內(nèi)泄漏量。(4) 卸荷壓力。2) 動(dòng)態(tài)性能 圖5.30 溢流閥升壓與卸荷的動(dòng)態(tài)特性曲線1一電壓信號(hào) 2一壓力響應(yīng)曲線(1) 壓力超調(diào)量p：(4) 卸荷時(shí)間t3： (3) 升壓過(guò)渡過(guò)程時(shí)間t2： (2) 升壓時(shí)間t1： 溢流閥的動(dòng)態(tài)性能通常是指溢流閥由一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，溢

22、流閥所控制的壓力隨時(shí)間變化的過(guò)渡過(guò)程性能。3. 溢流閥的應(yīng)用1) 調(diào)壓溢流2) 安全保護(hù)3) 使泵卸荷4) 遠(yuǎn)程調(diào)壓5) 形成背壓(a) 溢流恒壓(c) 液壓泵卸荷 (d) 遠(yuǎn)程調(diào)壓 (e) 形成背壓 (b) 安全保護(hù) 圖5.31 溢流閥的功用5.3.2 減壓閥減壓閥1. 定壓輸出減壓閥1) 結(jié)構(gòu)和工作原理 圖5.32 先導(dǎo)型減壓閥(出口壓力控制式)1主閥芯；2，3阻尼孔；4閥套；5主閥彈簧；6先導(dǎo)閥；7錐閥；8先導(dǎo)閥彈簧腔；9調(diào)壓彈簧；10調(diào)節(jié)手柄；11閥體 根據(jù)圖5.33所示的減壓閥工作原理圖，忽略閥芯自重、摩擦力及穩(wěn)態(tài)軸向液動(dòng)力的影響，則先導(dǎo)閥和主閥穩(wěn)定工作時(shí)的力平衡方程式為 3ccc0

23、c()p AKxx2v3vx0max()p Ap AKxxx圖5.33 減壓閥工作原理圖聯(lián)立以上二式，可得：ccocx0max2cv()()KxxKxxxpAA 由于xc xc0，x x0 xmax，且主閥彈簧剛度Kx很小，所以主閥彈簧力近似為x0maxx0max()()ConstKxxxKxx則：ccoc2c()ConstKxxpA 故p2基本保持恒定。因此，調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧9的預(yù)壓縮量xc0，即可調(diào)節(jié)減壓閥出口壓力p2。圖5.34 DR型先導(dǎo)式減壓閥(進(jìn)口壓力控制式)1閥體；2主閥芯；3閥套；4單向閥；5主閥彈簧；6控制油流量恒定器；7先導(dǎo)閥；8調(diào)壓彈簧；I固定阻尼；可變阻尼 如果忽略主閥芯的

24、自重以及摩擦力，則主閥芯的力平衡方程式為 2v3vx0max()p Ap AKxxx由于主閥彈簧剛度Kx很小，且x(x0+xmax)，故Kx(x0+xmaxx)Kx(x0+xmax)Const，則上式可寫(xiě)成2v3vConstp Ap A 因此，要使減壓閥出口壓力p2恒定，就必須使先導(dǎo)閥控制壓力p3穩(wěn)定不變。在調(diào)壓彈簧預(yù)壓縮量一定的情況下，這取決于通過(guò)先導(dǎo)閥的流量是否恒定。若流量恒定，則因先導(dǎo)閥的開(kāi)口量和液動(dòng)力為定值，可使p3穩(wěn)定。 2) 先導(dǎo)式減壓閥與先導(dǎo)式溢流閥的主要差別(1) 減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口壓力基本不變。 (2) 減壓閥常開(kāi)，溢流閥常閉。(3) 減壓閥的泄漏油

25、液?jiǎn)为?dú)接油箱，為外泄，而溢流閥的泄漏油液與主閥的出口相通，為內(nèi)泄。 在液壓系統(tǒng)中，一個(gè)油泵供應(yīng)多個(gè)支路工作時(shí)，利用減壓閥可以組成不同壓力級(jí)別的液壓回路。如夾緊回路、控制回路和潤(rùn)滑回路等。如圖7.5所示為減壓閥應(yīng)用在夾緊回路時(shí)的減壓回路。此外，減壓閥還可用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，減少壓力波動(dòng)帶來(lái)的影響，改善系統(tǒng)控制性能等。3) 減壓閥的應(yīng)用閥芯受力平衡方程式為2. 定差減壓閥2222120()()()44pDdpDdK xx由上式可求出定差減壓閥進(jìn)、出口壓差p為01222()()/4K xxpppDd 因此，只要盡量減小彈簧剛度K，并使 xx0，就可使壓力差p近似保持為常值。定差減壓閥主要用來(lái)和其他閥一

26、起構(gòu)成組合閥，如定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組成調(diào)速閥。圖5.35 定差減壓閥結(jié)構(gòu)及符號(hào) 如圖5.36所示，在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，忽略閥芯所受到的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力、閥芯自重和摩擦力可得到閥芯力平衡方程式為 3. 定比減壓閥11022()p AK xxp A由于彈簧的剛度較小，彈簧力可忽略不計(jì)，則上式可寫(xiě)成2112pApA(a) 結(jié)構(gòu) (b) 符號(hào) 圖5.36 定比減壓閥結(jié)構(gòu)及符號(hào)5.3.3 順序閥 順序閥是利用油液壓力作為控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)油路的通斷，以控制執(zhí)行元件順序動(dòng)作的壓力閥。按控制壓力來(lái)源的不同，順序閥可分為內(nèi)控式和外控(液控)式。內(nèi)控式是直接利用閥進(jìn)口處的油壓力來(lái)控制閥口的啟閉；外控式是利用外來(lái)的控制油壓控制

27、閥口的啟閉。按結(jié)構(gòu)的不同，順序閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分。1. 結(jié)構(gòu)和工作原理1) 直動(dòng)式順序閥(a) 結(jié)構(gòu)圖 (b) 內(nèi)控外泄式順序閥圖形符號(hào)(c) 外控外泄式順序閥圖形符號(hào) 圖5.37 直動(dòng)式順序閥1調(diào)節(jié)螺釘；2調(diào)壓彈簧；3端蓋；4閥體；5閥芯；6控制活塞；7底蓋2) 先導(dǎo)式順序閥(a) 外控式 (b) 內(nèi)控式 (c) 一般圖形符號(hào)(d) 先導(dǎo)式順序閥圖形符號(hào) 圖5.38 先導(dǎo)式順序閥圖5.39 DZ型先導(dǎo)式順序閥1主閥體 2阻尼孔 3主閥芯 4先導(dǎo)級(jí)測(cè)壓孔5先導(dǎo)閥體 6先導(dǎo)閥芯 7調(diào)壓彈簧 a單向閥順序閥的結(jié)構(gòu)及工作原理與溢流閥相似。它們的主要差別是：(1) 順序閥的出油口與負(fù)載油路相連接

28、，而溢流閥的出油口直接接回油箱。(2) 順序閥的泄油口單獨(dú)接回油箱，而溢流閥的泄油則通過(guò)閥體內(nèi)部孔道與閥的出口相通流回油箱。(3) 順序閥的進(jìn)口壓力由液壓系統(tǒng)工況來(lái)決定，當(dāng)進(jìn)口壓力低于調(diào)壓彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，閥口關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)口壓力超過(guò)彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，閥口開(kāi)啟，接通油路，出口壓力油對(duì)下游負(fù)載做功。溢流閥的進(jìn)口最高壓力由調(diào)壓彈簧來(lái)限定，且由于液流溢回油箱，所以損失了液體的全部能量。 直動(dòng)式順序閥由于啟閉特性不如先導(dǎo)式順序閥好，所以直動(dòng)式順序閥多應(yīng)用于低壓系統(tǒng)，先導(dǎo)型順序閥多應(yīng)用于中、高壓系統(tǒng)。它們的作用是： (1) 用以實(shí)現(xiàn)多缸的順序動(dòng)作，如圖7.40所示。 (2) 作背壓閥用，如圖7.11所示。

29、(3) 作平衡閥用。在平衡回路中連接一單向順序閥，以保持垂直設(shè)置的液壓缸不會(huì)因自重而下落，如圖7.12所示。 (4) 作卸荷閥用。將外控順序閥的出口通油箱，使液壓泵在工作需要時(shí)可以卸荷，如圖7.29所示。 2. 順序閥的應(yīng)用表5-3 順序閥的圖形符號(hào) 控制與泄油方式 內(nèi)控外泄 外控外泄 內(nèi)控內(nèi)泄 外控內(nèi)泄 名稱 順序閥 外控順序閥 背壓閥 卸荷閥 圖形符號(hào) 控制與泄油方式 內(nèi)控外泄加單向閥 外控外泄加單向閥 內(nèi)控內(nèi)泄加單向閥 外控內(nèi)泄加單向閥 名稱 內(nèi)控單向順序閥 外控單向順序閥 內(nèi)控平衡閥 外控平衡閥 圖形符號(hào) 5.3.4 壓力繼電器 壓力繼電器是利用液體的壓力信號(hào)來(lái)啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓電氣轉(zhuǎn)

30、換元件。它在油液壓力達(dá)到其設(shè)定壓力時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，控制電氣元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)泵的加載或卸荷、執(zhí)行元件的順序動(dòng)作或系統(tǒng)的安全保護(hù)及連鎖控制等功能。1. 結(jié)構(gòu)和工作原理圖5.40 膜片式壓力繼電器1調(diào)節(jié)螺釘；2、7彈簧；3套；4彈簧座；5、6鋼球； 8螺釘；9柱塞，10膜片；11鉸軸；12杠桿；13微動(dòng)開(kāi)關(guān) 圖5.41 柱塞式壓力繼電器(a) 結(jié)構(gòu)圖 (b) 符號(hào) 1柱塞 2頂桿 3調(diào)節(jié)螺釘 4微動(dòng)開(kāi)關(guān) 壓力繼電器在液壓系統(tǒng)中可用于系統(tǒng)的順序控制、安全控制及卸荷控制等。如圖7.41 所示，利用壓力繼電器控制電磁換向閥換向的順序，從而實(shí)現(xiàn)二個(gè)液壓缸的順序動(dòng)作。2. 壓力繼電器的應(yīng)用5.4 流量控制閥1.

31、 結(jié)構(gòu)與工作原理圖5.42 軸向三角槽式節(jié)流閥1頂蓋；2推桿；3導(dǎo)套；4閥體；5閥芯；6彈簧；7底蓋5.4.1 節(jié)流閥通過(guò)節(jié)流口的流量q及其前后壓差p的關(guān)系可表示為2. 流量特性mqKA p圖5.43 螺旋曲線開(kāi)口式節(jié)流閥1閥芯 2手輪 3閥套 4閥體圖5.44 常見(jiàn)的節(jié)流口形式 為了進(jìn)一步分析壓差變化對(duì)流量的影響，人們引入了節(jié)流剛度的概念。節(jié)流剛度反映了節(jié)流閥在負(fù)載壓力變動(dòng)時(shí)保持流量穩(wěn)定的能力，其大小等于節(jié)流閥前后壓差p的變化量與流量q的變化量的比值，即 3. 節(jié)流閥的剛度圖5.45 不同開(kāi)口時(shí)節(jié)流閥的流量特性曲線Tddpkq代入上式1TmpkK A m4. 節(jié)流口堵塞及最小穩(wěn)定流量 節(jié)流口

32、在小開(kāi)口下工作時(shí)，特別是進(jìn)出口壓差較大時(shí)，雖然不改變油溫和閥的壓差，但流量也會(huì)出現(xiàn)時(shí)大時(shí)小的脈動(dòng)現(xiàn)象。開(kāi)口越小，脈動(dòng)現(xiàn)象越嚴(yán)重，甚至在閥口沒(méi)有關(guān)閉時(shí)就完全斷流。這種現(xiàn)象稱為節(jié)流口堵塞。2v3vx0max()p Ap AKxxx將式 節(jié)流閥常與定量泵、溢流閥一起組成節(jié)流調(diào)速回路。由于節(jié)流閥的流量不僅取決于節(jié)流口面積的大小，還與節(jié)流口前后壓差有關(guān)，閥的剛度小，故只適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化較小、速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。 此外，利用節(jié)流閥能夠產(chǎn)生較大壓力損失的特點(diǎn)，可用作液壓加載器。 對(duì)于執(zhí)行元件負(fù)載變化大、對(duì)速度穩(wěn)定性要求高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，必須對(duì)節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償來(lái)保持節(jié)流閥前后壓差不變，從而保證流

33、量穩(wěn)定。5. 節(jié)流閥的應(yīng)用5.4.2 調(diào)速閥1. 結(jié)構(gòu)和工作原理圖5.46 調(diào)速閥的工作原理圖及圖形符號(hào) 當(dāng)調(diào)速閥穩(wěn)定工作時(shí)，減壓閥閥芯的受力平衡方程式為 2sfmp Ap AFGF如果不考慮G和Ff的影響，則sjm2FpppA 調(diào)速閥的應(yīng)用與前述節(jié)流閥相似之處是：可與定量泵、溢流閥配合，組成節(jié)流調(diào)速回路；與變量泵配合，組成容積節(jié)流調(diào)速回路等。與節(jié)流閥不同的是，調(diào)速閥應(yīng)用于有較高速度穩(wěn)定性要求的液壓系統(tǒng)中。2. 調(diào)速閥的靜態(tài)特性及應(yīng)用圖5.47 調(diào)速閥與節(jié)流閥的流量特性3. 溫度補(bǔ)償調(diào)速閥圖5.48 溫度補(bǔ)償調(diào)速閥原理圖 調(diào)速閥對(duì)溫度和堵塞也是敏感的。為了補(bǔ)償溫度對(duì)流量穩(wěn)定性的影響，可以采用帶

34、溫度補(bǔ)償裝置的調(diào)速閥。這種閥也是由減壓閥和節(jié)流閥兩部分組成，且工作原理與調(diào)速閥相同。如圖5.48所示為溫度補(bǔ)償調(diào)速閥的節(jié)流閥部分。 5.4.3 溢流節(jié)流閥溢流閥閥芯受力平衡方程為 圖5.49 溢流節(jié)流閥12sfp Ap AFGF如果不考慮G和Ff的影響，可得s12FppA5.4.4 分流集流閥圖5.50 分流集流閥圖形符號(hào)(a) 分流閥 (b) 集流閥 (c) 分流集流閥 分流集流閥是分流閥、集流閥和分流集流閥的總稱。分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個(gè)能源向兩個(gè)執(zhí)行元件供應(yīng)相同流量的油液(即等量分流)或按一定比例向兩個(gè)執(zhí)行元件供應(yīng)油液(即比例分流)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件的速度同步或成定比關(guān)系。 1

35、. 分流閥圖5.51 分流閥的結(jié)構(gòu)原理圖1、2固定節(jié)流孔 3、4可變節(jié)流口 5閥體 6閥芯 7對(duì)中彈簧 、出油口2. 分流集流閥圖5.52 分流集流閥的結(jié)構(gòu)及工作原理圖1閥芯；2閥套；3彈簧；4固定節(jié)流孔；5彈簧5.5 其他控制閥1. 邏輯閥的基本結(jié)構(gòu)圖5.53 邏輯閥的基本組成1先導(dǎo)閥 2控制蓋板 3邏輯閥單元 4插裝閥體 邏輯閥是將其基本組件插入特定的閥體內(nèi)，配以蓋板、先導(dǎo)閥等組成的一種多功能復(fù)合閥。因基本組件只有兩個(gè)主油口，閥的開(kāi)啟閉合完全像一個(gè)受操縱的邏輯元件那樣工作，故稱作邏輯閥。 圖5.53所示為邏輯閥的基本組成，通常由先導(dǎo)閥1、控制蓋板2、邏輯閥單元3和插裝閥體4四部分組成。 5

36、.5.1 邏輯閥，根據(jù)用途不同，可以有AB1(a) 基本形式 (b) 閥芯內(nèi)設(shè)節(jié)流小孔 (c) 閥芯尾部帶節(jié)流窗口 (d) 閥芯內(nèi)有通孔 (e) 閥芯內(nèi)帶反饋彈簧和節(jié)流窗口 圖5.55 A1的錐閥形式顯然， 閥芯結(jié)構(gòu)除了基本形式外，還有如圖5.55所示的多種結(jié)構(gòu)形式。 A1A1兩種情況。 和 如果忽略錐閥的重量和阻力的影響，作用在閥芯上的力平衡關(guān)系為swxxbbaa0FFp Ap Ap A3. 邏輯閥的應(yīng)用1) 邏輯換向閥圖5.56 二位四通邏輯換向閥1、2、3、4邏輯閥單元2) 邏輯壓力閥(a) 溢流閥、順序閥 (b) 卸荷閥 (c) 減壓閥 圖5.57 邏輯壓力閥3) 邏輯流量閥(a) 結(jié)構(gòu) (b) 符號(hào) 圖5.58 邏輯節(jié)流閥1調(diào)節(jié)螺桿 2閥套 3錐閥芯圖5.59 邏輯調(diào)速閥原理1節(jié)流閥 2定差減壓閥 圖5.59所示為邏輯調(diào)速閥原理圖，定差減壓閥閥芯兩端分別與節(jié)流閥進(jìn)出口相通，從而保證節(jié)流閥進(jìn)出口壓差不隨負(fù)載變化，成為調(diào)速閥。該閥一般裝在進(jìn)油路上使用。 5.5.2 電液比例控制閥 一個(gè)典型的電液比例元件或系統(tǒng)的控制信號(hào)流如圖5.60所示。電液比例元器件的控制功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：輸入一個(gè)給定參考電