第5章液壓控制閥

第5章液壓控制閥內(nèi)容提要本章主要介紹液壓控制元件（壓力閥、流量閥、方向閥等）在液壓系統(tǒng)中的作用、工作原理、性能、職能符號(hào)及其應(yīng)用?；疽?、重點(diǎn)和難點(diǎn)基本要求：通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握壓力閥、流量閥、方向閥的工作原理，性能、特性及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。重點(diǎn)：①壓力閥中的先導(dǎo)式溢流閥、減壓閥。②流量閥中的普通節(jié)流閥、調(diào)速閥。③方向閥中滑閥式電磁閥、電液換向閥。難點(diǎn)：①直動(dòng)式溢流閥與先導(dǎo)式溢流閥的流量——壓力特性比較。②減壓閥的作用。③調(diào)速閥的基本工作原理。④換向閥的換向原理和滑閥機(jī)能。5.1概述5.1.1液壓控制閥的功用、分類1.液壓控制閥的功用液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中用來控制油液的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的元件。借助于這些閥,便能對(duì)執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止、運(yùn)動(dòng)方向、速度、動(dòng)作順序和克服負(fù)載的能力進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，使各類液壓機(jī)械都能按要求協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。液壓控制閥對(duì)液壓系統(tǒng)的工作過程和工作特性有重要的影響。2.液壓控制閥的基本共同點(diǎn)及要求盡管液壓閥的種類繁多，且各種閥的功能和結(jié)構(gòu)形式也有較大的差異，但它們之間均保持下述基本共同點(diǎn)：1）在結(jié)構(gòu)上，所有液壓閥都是由閥體、閥芯、和驅(qū)動(dòng)閥芯動(dòng)作的元、部件組成；2）在工作原理上，所有液壓閥的開口大小、進(jìn)出口間的壓差以及通過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。液壓系統(tǒng)中所使用的液壓閥均應(yīng)滿足以下基本要求：1）動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)?。?）油液流過時(shí)壓力損失??；3）密封性能好；4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。3.液壓控制閥的分類液壓控制閥按不同的特征和方式可分為以下幾類，如表5.1所示。表5.1液壓控制閥的分類分類方法種類詳細(xì)分類按用途分壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、比例壓力控制閥、壓力繼電器等流量控制閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、比例流量控制閥等方向控制閥單向閥、液控單向閥、換向閥、比例方向控制閥按操縱方式分人力操縱閥手把及手輪、踏板、杠桿機(jī)械操縱閥擋塊、彈簧、液壓、氣動(dòng)電動(dòng)操縱閥電磁鐵控制、電一液聯(lián)合控制按連接方式分管式連接螺紋式連接、法蘭式連接板式及疊加式連接單層連接板式、雙層連接板式、集成塊連接、疊加式插裝式連接螺紋式插裝、法蘭式插裝按控制原理分開關(guān)或定值控制閥壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥電液比例閥電液比例壓力閥、電液比例流量閥、電液比例換向閥、電液比例復(fù)合閥、電液比例多路閥、伺服閥單、兩極（噴嘴擋板式、動(dòng)圈式）電液流量伺服閥、三級(jí)電液流量伺服閥、電液壓力伺服閥、氣液伺服閥、機(jī)液伺服閥數(shù)字控制閥數(shù)字控制壓力閥、數(shù)字控制流量閥與方向閥4.液壓控制閥的基本參數(shù)1）公稱通徑公稱通徑代表閥的通流能力大小，對(duì)應(yīng)閥的額定流量。與閥的進(jìn)出口連接油管的規(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)小于或等于它的額定流量,最大不得大于額定流量的1.1倍。2）額定壓力額定壓力代表閥在工作時(shí)允許的最高壓力。對(duì)壓力控制閥,實(shí)際最高壓力有時(shí)還與閥的調(diào)壓范圍有關(guān)；對(duì)換向閥,實(shí)際最高壓力還可能受其功率極限的限制。5.1.2.閥口的結(jié)構(gòu)形式和流量計(jì)算公式1.閥口的結(jié)構(gòu)形式液壓閥中常見閥口的結(jié)構(gòu)形式如圖5-1所示。圖5-1閥口的形式（a）（b）滑閥式（c）錯(cuò)位孔式（d）三角槽式（e）弓形孔式（f）偏心槽式（g）斜槽式（h）轉(zhuǎn)楔式（i）旋轉(zhuǎn)槽式（j）針閥式（k）縫隙式2.流量計(jì)算公式各種液壓閥閥口都以接近于薄壁小孔為目標(biāo)，這正是為了減小液壓油的粘溫特性對(duì)閥口通流性能的影響。工程上閥口的流量計(jì)算公式（5-1）式中——與閥口形狀、液體流態(tài)、油液性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；——流量指數(shù)，取值范圍為0.5～1，越小，節(jié)流口越接近于薄壁小孔，越大，節(jié)流口越接近于細(xì)長孔；——通流截面面積；——流經(jīng)閥口的壓差；5.1.3液動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥芯的方式有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)等多種。其中手動(dòng)最簡單，電磁驅(qū)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但高壓、大流量時(shí)手動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)方式常常無法克服巨大的閥芯阻力，這時(shí)不得不采用液壓驅(qū)動(dòng)方式。穩(wěn)態(tài)時(shí)（即閥芯與閥體是相對(duì)靜止的），閥芯運(yùn)動(dòng)的主要阻力為：液壓不平衡力、穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力、摩擦力（含液壓卡緊力）；動(dòng)態(tài)時(shí)（即閥芯與閥體是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的）還有瞬態(tài)液動(dòng)力、慣性力等。閥芯的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和瞬態(tài)液動(dòng)力在高壓、大流量時(shí)可達(dá)數(shù)百至數(shù)千牛，影響閥芯的操縱穩(wěn)定性，因此有必要了解它們的特性。下面以應(yīng)用廣泛的滑閥為例進(jìn)行介紹。1.穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力是閥芯移動(dòng)完畢，開口固定之后，液流流過閥口時(shí)因動(dòng)量變化而作用在閥芯上的力。圖5-2示油液流過閥口的兩種情況。圖5-2滑閥的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力（a）液流流出閥口（b）液流流入閥口根據(jù)動(dòng)量方程，取閥芯兩凸肩間的容腔中液體作為控制體，可得這兩種情況下的軸向液動(dòng)力都是，其方向都是促使閥口關(guān)閉的。用薄壁小孔的速度公式和流量公式代入上式。可得（5-2）式中——流量系數(shù)；——小孔速度系數(shù)；——小孔截面積；——小孔前后壓差；——液流速度方向角。在高壓大流量的情況下，穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力將會(huì)很大，使閥芯的操縱成為突出的問題.這時(shí)必須采取措施補(bǔ)償或消除這個(gè)力。圖5-3（a）采用特種形狀的閥腔；（b）在閥套上開斜孔，使流出和流入閥腔液體的動(dòng)量互相抵消，從而減小軸向液動(dòng)力；（c）改變閥芯的頸部尺寸，使液流流過閥芯時(shí)有較大的壓降，以便在閥芯兩端面上產(chǎn)生不平衡液動(dòng)力，抵消軸向液動(dòng)力。圖5-3穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的補(bǔ)償法（a）特種形狀閥腔（b）閥態(tài)開斜孔（c）液流產(chǎn)生壓降2.瞬態(tài)液動(dòng)力瞬態(tài)液動(dòng)力是滑閥在移動(dòng)過程中（即開口大小發(fā)生變化時(shí)）閥腔中液流因加速或減速而作用在閥芯上的力。這個(gè)力只與閥芯移動(dòng)速度有關(guān)（即與閥口開度的變化率有關(guān)），與閥口開度本身無關(guān)。圖5-4瞬態(tài)液動(dòng)力（a）開口加大，液流流出閥口（b）開口加大，液流流入閥口圖5-4示閥芯移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)瞬態(tài)液動(dòng)力的情況。當(dāng)閥口開度發(fā)生變化時(shí)，閥腔內(nèi)長度為l那部分油液的軸向速度亦發(fā)生變化，也就是出現(xiàn)了加速或減速，于是閥芯就受到了一個(gè)軸向的反作用力，這就是瞬態(tài)液動(dòng)力。很明顯，若流過閥腔的瞬時(shí)流量為，閥腔的截面積為，閥腔內(nèi)加速或減速部分油液的質(zhì)量為，閥芯移動(dòng)的速度為，則有（5-3）因?yàn)?，?dāng)閥口前后的壓差不變或變化不大時(shí)，流量的變化率為將上式代入式（5-3），得（5-4）滑閥上瞬態(tài)液動(dòng)力的方向，視油液流入還是流出閥腔而定。圖5-4（a）中油液流出閥腔，則閥口開度加大時(shí)長度為l的那部分油液加速，開度減小時(shí)油液減速，兩種情況下瞬態(tài)液動(dòng)力作用方向都與閥芯的移動(dòng)方向相反，起著阻止閥芯移動(dòng)的作用，相當(dāng)于一個(gè)阻尼力。這時(shí)式（5-4）中的取正值，并稱之為滑閥的“正阻尼長度”。反之，圖5-4（b）中油液流入閥腔，閥口開度變化時(shí)引起液流流速變化的結(jié)果，都是使瞬態(tài)液動(dòng)力的作用方向與閥芯移動(dòng)方向相同，起著幫助閥芯移動(dòng)的作用，相當(dāng)于一個(gè)負(fù)的阻尼力。這種情況下式（5-4）中的取負(fù)值，并稱之為滑閥的“負(fù)阻尼長度”?；y上的“負(fù)阻尼長度”是造成滑閥工作不穩(wěn)定的原因之一?；y上如有好幾個(gè)閥腔串聯(lián)在一起，閥芯工作的穩(wěn)定與否就要看各個(gè)閥腔阻尼長度的綜合作用結(jié)果而定。5.1.4卡緊力液壓卡緊是一種特殊的流體力學(xué)現(xiàn)象，對(duì)液壓元件性能的影響很大。液壓元件的運(yùn)動(dòng)副中有很多環(huán)形縫隙，如滑閥閥芯與閥體之間的縫隙等，這些縫隙一般都充滿油液。正常情況下，移動(dòng)閥芯時(shí)所需的力只須克服粘性摩擦力，數(shù)值要求不大。電磁換向閥是一種利用電磁鐵來推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向的液壓閥，其電磁推力僅30~50N，使用效果很好，得到大量的應(yīng)用。由于電磁換向閥可很方便地實(shí)現(xiàn)與PLC、單片機(jī)及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的接口，使液壓系統(tǒng)成為一種理想的計(jì)算機(jī)控制對(duì)象。但是，有時(shí)情況會(huì)變得很糟，特別是在中、高壓系統(tǒng)中，當(dāng)閥芯停止移動(dòng)一段時(shí)間后（一般約5分鐘），這個(gè)阻力可以增大到數(shù)百牛頓，閥芯僅依靠電磁力根本無法推動(dòng)，就像“卡死了”一樣，系統(tǒng)因而無法完成預(yù)定的動(dòng)作。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因，是閥的縫隙處產(chǎn)生了“液壓卡緊”。1.卡緊力產(chǎn)生的原因出現(xiàn)液壓卡緊有可能是因油溫升高導(dǎo)致閥芯膨脹引起的，也有可能是異物進(jìn)入配合面或配合面劃傷破壞了配合副的間隙引起的，但更常見的是閥芯嚴(yán)重偏心使閥體之間形成了直接的機(jī)械接觸。除了制造方面的問題之外，徑向不平衡力也是造成閥芯偏心的原因。如果縫隙中的液體壓力在周向不是均勻分布的，則在此不均勻的壓力的作用下，閥芯或者將貼靠閥體，或者將被推向中心。滑閥閥芯在制造中總難免有一定的錐度，根據(jù)壓力差方向與錐度方向之間的關(guān)系，可以分為順錐和倒錐兩種情形。如果閥芯與閥孔之間是完全同心的，不論順錐還是倒錐，其縫隙中的壓力分布在圓周方向?qū)⑹峭耆珜?duì)稱的，不會(huì)產(chǎn)生徑向力。但如果閥芯與閥孔不同心，情況就變得復(fù)雜起來。圖5-5縫隙中的壓力分布（a）倒錐形縫隙（b）順錐形縫隙（c）均壓槽的作用圖5-5（a）所示是不同心時(shí)的倒錐及其縫隙中的壓力分布，縫隙最小處壓力降低得比較慢，而縫隙最大處壓力降低得要快一些。兩處徑向力存在一定的差值，這個(gè)徑向不平衡力的作用將使閥芯偏心進(jìn)一步加大。圖5-5（b）所示是不同心時(shí)的順錐及其縫隙中的壓力分布，縫隙最小處壓力降低得比較快，而縫隙最大處壓力降低得要慢一些。兩處徑向力存在一定的差值，這個(gè)徑向不平衡力的作用將使閥芯偏心減小。倒錐是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，偏心越大，徑向不平衡力就越大，反過來進(jìn)一步加大偏心，形成惡性循環(huán)，最終使閥芯貼靠閥孔，造成液壓卡緊。盡管順錐有利于減小偏心，但工程上很難保證閥芯處的縫隙一定是順錐，特別是在縫隙兩端壓力差方向會(huì)改變時(shí)更是如此。2.減小卡緊力的措施為了減小液壓卡緊力，可以采取下述一些措施。1）提高閥的加工和裝配精度，避免出現(xiàn)偏心。閥芯的圓度和圓柱度誤差不大于0.003-0.005，要求帶順錐，閥芯的表面粗糙度值不大于0.2。閥孔的值不大于0.4。2）在閥芯臺(tái)肩上開出平衡徑向力的均壓槽。均壓槽可使同一圓周上各處的壓力油互相溝通，減小徑向不平衡力，使閥芯在中心定位。3）使閥芯或閥套在軸向或圓周方向上產(chǎn)生高頻小振幅的振動(dòng)或擺動(dòng)。4）精細(xì)過濾油液。液壓元件中普遍采用的均壓槽結(jié)構(gòu)，可以有效地防止或減輕倒錐導(dǎo)致的液壓卡緊的影響，如圖5-5(c)所示。均壓槽是在閥芯上沿軸向分布的一系列環(huán)形淺槽，其作用是通過槽的溝通使縫隙相應(yīng)截面處周向的壓力趨于一致。這樣，相當(dāng)于把一個(gè)大的倒錐，分割成了若干個(gè)小的倒錐，這些小倒錐所產(chǎn)生的徑向不平衡力已經(jīng)降低到了微乎其微的程度。一般地，均壓槽的尺寸是：寬0.3-0.5，深0.5-0.8，槽距1-5。閥芯表面粗糙度過大或小的污染物進(jìn)入縫隙中，也會(huì)產(chǎn)生類似效果的液壓卡緊現(xiàn)象。因此，除采用開均壓槽的方法來控制液壓卡緊外，必須從制造、抗污染等多方面入手，才能取得好的效果。換向閥、壓力閥以及液壓泵等中，均存在液壓卡緊現(xiàn)象，這是液壓元件中的一個(gè)共性問題，必須予以高度重視。液壓元件制造精度要求高，如閥芯的圓度和錐度允差為0.003-0.005，表面粗糙度的數(shù)值不大于0.20等，均較一般機(jī)械零件的要求高，很大程度上是為了防止發(fā)生液壓卡緊。5.2壓力控制閥5.2.1概述在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，控制油液壓力高低或利用壓力實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)作的液壓閥統(tǒng)稱壓力控制閥,簡稱壓力閥。壓力閥按其功能可分為溢流閥，減壓閥，順序閥和壓力繼電器等。這類閥的共同點(diǎn)都是利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。5.2.2溢流閥溢流閥是通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，調(diào)壓或限壓作用。溢流閥按其結(jié)構(gòu)原理分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型。對(duì)溢流閥的主要要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動(dòng)作靈敏，過流能力大，嗓聲小。1．直動(dòng)式溢流閥1)直動(dòng)式溢流閥的工作原理和結(jié)構(gòu)圖5-6（a）所示為錐閥式(還有球閥式和滑閥式)直動(dòng)型溢流閥的工作原理圖。當(dāng)進(jìn)油口P從系統(tǒng)接入的油液壓力不高時(shí)，錐閥芯2被彈簧3緊壓在閥體1的孔口上，閥口關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)口油壓升高到能克服彈簧阻力時(shí)，便推開錐閥芯使閥口打開，油液就由進(jìn)油口P流入，再從回油口T流回油箱(溢流)，進(jìn)油壓力也就不會(huì)繼續(xù)升高。當(dāng)通過溢流閥的流量變化時(shí)，閥口開度即彈簧壓縮量也隨之改變。但在彈簧壓縮量變化甚小的情況下，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。擰動(dòng)調(diào)壓螺釘4改變彈簧預(yù)壓縮量，便可調(diào)整溢流閥的溢流壓力。這種溢流閥因壓力油直接作用于閥芯，故稱直動(dòng)型溢流閥。直動(dòng)型溢流閥一般只能用于低壓小流量處，因控制較高壓力或較大流量時(shí)，需要裝剛度較大的硬彈簧或閥芯開啟的距離較大，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)，壓力不能穩(wěn)定。系統(tǒng)壓力較高時(shí)宜采用先導(dǎo)型溢流閥。圖5-6直動(dòng)式溢流閥（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）DBD型直動(dòng)型溢流閥結(jié)構(gòu)原理圖（c）閥芯局部放大圖1-閥體2-錐閥芯3,9-彈簧4-調(diào)節(jié)螺釘5-上蓋6-閥套7-閥芯8-插塊閥體10-偏流盤11-閥錐12-阻尼活塞若閥芯的面積為，則此時(shí)閥芯下端受到的液壓力為，調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力為，當(dāng)時(shí)，閥芯即將開啟，這一狀態(tài)時(shí)的壓力稱之直動(dòng)溢流閥的開啟壓力，用表示。即或（5-5）式中----彈簧的剛度----彈簧的預(yù)壓縮量當(dāng)時(shí)，閥芯上移，彈簧進(jìn)一步受到壓縮，溢流閥開始溢流。直到閥芯達(dá)到某一新的平衡位置時(shí)停止移動(dòng)。此時(shí)進(jìn)油口的壓力為。式中——由于閥芯的移動(dòng)使彈簧產(chǎn)生的附加壓縮量。由于閥芯移動(dòng)量不大（即變動(dòng)很小），所以當(dāng)閥芯處于平衡狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為閥進(jìn)口壓力基本保持不變。圖5-6（b）為德國力士樂公司的DBD型直動(dòng)型溢流閥的結(jié)構(gòu)圖。圖中錐閥下部為減振阻尼活塞，見圖5-6（c）的局部放大圖。這種閥是一種性能優(yōu)異的直動(dòng)型溢流閥，其靜態(tài)特性曲線較為理想，接近直線，其最大調(diào)節(jié)壓力為40。這種閥的溢流特性好，通流能力也較強(qiáng)，既可作為安全閥又可作為溢流穩(wěn)壓閥使用。該閥閥芯7由阻尼活塞12、閥錐11和偏流盤10三部分組成（見圖5-6（c）閥芯局部放大）。在阻尼活塞的一側(cè)銑有小平面，以便壓力油進(jìn)入并作用于底端。阻尼活塞作用有兩個(gè)：導(dǎo)向和阻尼。保證閥芯開始和關(guān)閉時(shí)既不歪斜又不偏擺振動(dòng)，提高了穩(wěn)定性。阻尼活塞與閥錐之間有一與閥錐對(duì)稱的錐面，故閥芯開啟時(shí)，流入和流出油液對(duì)兩錐面的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力相互平衡，不會(huì)產(chǎn)生影響。此外，在偏流盤的上側(cè)支承著彈簧，下側(cè)表面開有一圈環(huán)形槽，用以改變閥口開啟后回油射流的方向。對(duì)這股射流運(yùn)用動(dòng)量方程可知，射流對(duì)偏流盤軸向沖擊力的方向正與彈簧力相反，當(dāng)溢流量及閥口開度X增大時(shí)，彈簧力雖增大，但與之反向的沖擊力亦增大，相互抵消，反之亦然。因此該閥能自行消除閥口開度X變化對(duì)壓力的影響。故該閥所控制的壓力基本不受溢流量變化的影響，錐閥和球閥式閥芯結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，但閥芯和閥座的接觸應(yīng)力大。實(shí)際中滑閥式閥芯用得較多，但泄漏量較大。2）溢流閥的性能溢流閥的性能主要有靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能兩種。①靜態(tài)特性溢流閥的靜態(tài)性能是指閥在系統(tǒng)壓力沒有突變的穩(wěn)態(tài)情況下，所控制流體的壓力、流量的變化情況。溢流閥的靜態(tài)特性主要指壓力-流量特性、啟閉特性、壓力調(diào)節(jié)范圍、流量許用范圍、卸荷壓力等。a.溢流閥的壓力-流量特性溢流閥的壓力-流量特性是指溢流閥入口壓力與流量之間的變化關(guān)系。圖5-7為溢流閥的靜態(tài)特性曲線。其中為直動(dòng)式溢流閥的開啟壓力，當(dāng)閥入口壓力小于時(shí)，溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過閥的流量為零；當(dāng)閥入口壓力大于時(shí)，溢流閥開始溢流。圖5-7中為先導(dǎo)閥的開啟壓力，當(dāng)閥進(jìn)口壓力小于時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉，溢流量為零，當(dāng)壓力大于時(shí)，先導(dǎo)閥開啟，然后主閥芯打開，溢流閥開始溢流。在兩種閥中，當(dāng)閥入口壓力達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)，通過閥的流量達(dá)到額定溢流量。由溢流閥的特性分布可知：當(dāng)閥溢流量發(fā)生變化時(shí)，閥進(jìn)口壓力波動(dòng)越小，閥的性能越好。由圖5-7溢流閥的靜態(tài)特性曲線可見，先導(dǎo)式溢流閥性能優(yōu)于直動(dòng)式溢流閥。圖5-7溢流閥的靜態(tài)特性曲線圖5-8溢流閥的啟閉特性曲線b.溢流閥的啟閉特性啟閉特性是表征溢流閥性能好壞的重要指標(biāo)，一般用開啟壓力比率和閉合壓力比率表示。當(dāng)溢流閥從關(guān)閉狀態(tài)逐漸開啟，其溢流量達(dá)到額定流量的1%時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力，定義為開啟壓力，與調(diào)定壓力之比的百分率，稱之為開啟壓力比率。當(dāng)溢流閥從全開啟狀態(tài)逐漸關(guān)閉，其溢流量為其額定流量的1%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的壓力定義為閉合壓力，與調(diào)定壓力之比的百分率，稱之為閉合壓力比率。開啟壓力比率與閉合壓力比率越高，閥的性能越好。一般開啟比率應(yīng)≥90%，閉合比率應(yīng)≥85%。圖5-8為溢流閥的啟閉特性曲線。曲線1為先導(dǎo)式溢流閥的開啟特性，曲線2為閉合特性。c.溢流閥的壓力穩(wěn)定性系統(tǒng)在工作時(shí)，由于油泵的流量脈動(dòng)及負(fù)載變化的影響，導(dǎo)致溢流閥的主閥芯一直處于振動(dòng)狀態(tài)，閥所控制的油壓也因此產(chǎn)生波動(dòng)。衡量溢流閥的壓力穩(wěn)定性用兩個(gè)指標(biāo)度量：一是在整個(gè)調(diào)壓范圍內(nèi)閥在額定流量狀態(tài)下的壓力波動(dòng)值，二是在額定壓力和額定流量狀態(tài)下，3內(nèi)的壓力偏移值。上述兩個(gè)指標(biāo)越小，溢流閥的壓力穩(wěn)定性就越好。d.溢流閥的卸荷壓力將溢流閥的遙控口與油箱連通后，油泵處于卸荷狀態(tài)時(shí)，溢流閥進(jìn)出油口壓力之差稱之為卸荷壓力。溢流閥的卸荷壓力越小，系統(tǒng)發(fā)熱越少，一般溢流閥的卸荷壓力不大于0.2,最大不應(yīng)超過0.45。e.壓力調(diào)節(jié)范圍溢流閥的壓力調(diào)節(jié)范圍是指溢流閥能夠保證性能的壓力使用范圍。溢流閥在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓力時(shí)，進(jìn)口壓力能保持平穩(wěn)變化，無突跳、遲滯等現(xiàn)象。在實(shí)際情況下，當(dāng)需要溢流閥擴(kuò)大調(diào)壓范圍時(shí)，可通過更換不同剛度的彈簧來實(shí)現(xiàn)。如國產(chǎn)調(diào)壓范圍為12～31.5的高壓溢流閥，更換四種剛性不等的調(diào)節(jié)彈簧可實(shí)現(xiàn)0.5～7、3.5～14、7～21和14～35四種范圍的壓力調(diào)節(jié)。f.許用流量范圍溢流閥的許用流量范圍一般是指閥額定流量的15%～100%之間。閥在此流量范圍內(nèi)工作，其壓力應(yīng)當(dāng)平衡、嗓聲小。②動(dòng)態(tài)特性溢流閥的動(dòng)態(tài)特性，是指在系統(tǒng)壓力突變時(shí)，閥的響應(yīng)過程中所表現(xiàn)出的性能指標(biāo)。圖5-9為溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線。此曲線的測定過程是：將處于卸荷狀態(tài)下的溢流閥突然關(guān)閉時(shí)（一般是由小流量電磁閥切斷通油池的遙控口），閥的進(jìn)口壓力迅速提升至最大峰值，然后振蕩衰減至調(diào)定壓力，再使溢流閥在穩(wěn)態(tài)溢流時(shí)開始卸荷。經(jīng)此壓力變化循環(huán)過程后，可以得出以下動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)：圖5-9溢流閥的動(dòng)態(tài)特性曲線a．壓力超調(diào)量最大峰值壓力與調(diào)定壓力之差，稱之為壓力超調(diào)量，用表示。壓力超調(diào)量越小，閥的穩(wěn)定性越好。b．過渡時(shí)間指溢流閥從壓力開始升高達(dá)到穩(wěn)定在調(diào)定壓力所需的時(shí)間，用符號(hào)t表示。過渡時(shí)間越小，閥的靈敏性越高。c.壓力穩(wěn)定性溢流閥在調(diào)壓狀態(tài)下工作時(shí)，由于泵的壓力脈動(dòng)而引起系統(tǒng)壓力在調(diào)定壓力附近產(chǎn)生有規(guī)律的波動(dòng)，這種壓力的波動(dòng)可以從壓力表指針的振擺看到，此壓力振擺的大小標(biāo)志閥的壓力穩(wěn)定性。閥的壓力振擺越小，壓力穩(wěn)定性越好。一般溢流閥的壓力振擺應(yīng)小于0.2。2.先導(dǎo)型溢流閥先導(dǎo)型溢流閥是由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥用以控制主閥芯兩端的壓差，主閥芯用于控制主油路的溢流。圖5-10（a）所示為一種板式連接的先導(dǎo)型溢流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。由圖可見，先導(dǎo)型溢流閥由先導(dǎo)閥1和主閥2兩部分組成。先導(dǎo)閥就是一個(gè)小規(guī)格的直動(dòng)型溢流閥，而主閥閥芯是一個(gè)具有錐形端部、上面開有阻尼小孔的圓柱筒。（a）(b)(c)圖5-10先導(dǎo)型溢流閥工作原理（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）一般符號(hào)或直動(dòng)型符號(hào)（c）先導(dǎo)型符號(hào)在圖5-10（a）中，油液從進(jìn)油口P進(jìn)入，經(jīng)阻尼孔R(shí)到達(dá)主閥彈簧腔，并作用在先導(dǎo)閥錐閥閥芯上（一般情況下，外控口K是堵塞的）。當(dāng)進(jìn)油壓力不高時(shí)，液壓力不能克服先導(dǎo)閥的彈簧阻力，先導(dǎo)閥口關(guān)閉，閥內(nèi)無油液流動(dòng)。這時(shí)，主閥芯因前后腔油壓相同，故被主閥彈簧壓在閥座上，主閥口亦關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)油壓力升高到先導(dǎo)閥彈簧的預(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)閥體上的通道和回油口T流回油箱。這時(shí)，油液流過阻尼小孔R(shí)，產(chǎn)生壓力損失，使主閥芯兩端形成了壓力差，主閥芯在此壓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)閥的調(diào)壓螺釘，便能調(diào)整溢流壓力。更換不同剛度的調(diào)壓彈簧，便能得到不同的調(diào)壓范圍。先導(dǎo)型溢流閥的閥體上有一個(gè)遠(yuǎn)程控制口K，當(dāng)將此口通過二位二通閥接通油箱時(shí)，主閥芯上端的彈簧腔壓力接近于零，主閥芯在很小的壓力下便可移動(dòng)到上端，閥口開至最大，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K口接到另一個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥上（其結(jié)構(gòu)和溢流閥的先導(dǎo)閥一樣），并使打開遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的壓力小于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力，則主閥芯上端的壓力就由遠(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)。溢流閥的圖形符號(hào)如圖5-10（b）、（c）所示。其中，圖5-10（b）所示為溢流閥的一般符號(hào)或直動(dòng)型溢流閥的符號(hào)；圖5-10（c）為先導(dǎo)型溢流閥的符號(hào)。圖5-11所示為先導(dǎo)型溢流閥的一種典型結(jié)構(gòu)。先導(dǎo)型溢流閥的穩(wěn)壓性能優(yōu)于直動(dòng)型溢流閥。但先導(dǎo)型溢流閥是二級(jí)閥，其靈敏度低于直動(dòng)型閥。圖5-11先導(dǎo)型溢流閥1-閥體2-主閥套3-彈簧4-主閥芯5-先導(dǎo)閥閥體6-調(diào)節(jié)螺釘7-調(diào)節(jié)手槍8-彈簧9-先導(dǎo)閥閥芯10-先導(dǎo)閥閥座11-柱塞12-導(dǎo)套13-消振墊3.溢流閥的應(yīng)用溢流閥在每一個(gè)液壓系統(tǒng)中都有使用。主要應(yīng)用有：1）作溢流閥用在圖5-12所示用定量泵供油的節(jié)流調(diào)速回路中，當(dāng)泵的流量大于節(jié)流閥允許通過的流量時(shí)，溢流閥使多余的油液流回油箱，此時(shí)泵的出口壓力保持恒定。圖5-12溢流閥起溢流定壓的作用圖5-13溢流閥作安全閥用2）作安全閥用在圖5-13由變量泵組成的液壓系統(tǒng)中，用溢流閥限制系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，溢流閥關(guān)閉；當(dāng)系統(tǒng)過載時(shí)，溢流閥打開，使壓力油經(jīng)閥流回油箱。此時(shí)，溢流閥為安全閥。3）作背壓閥用在圖5-14所示的液壓回路中，溢流閥串聯(lián)在回油路上，溢流產(chǎn)生背壓，使運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性增加。4）作卸荷閥用在圖5-15所示的液壓回路中，在溢流閥的遙控口串接一小流量的電磁閥，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，溢流閥的遙控口通油箱，此時(shí)液壓泵卸荷。溢流閥此時(shí)作為卸荷閥使用。圖5-14溢流閥作背壓閥用圖5-15溢流閥作卸荷閥用5.2.3減壓閥減壓閥是使其出口壓力低于進(jìn)口壓力，并使出口壓力可以調(diào)節(jié)的壓力控制閥。在液壓系統(tǒng)中減壓閥用于降低或調(diào)節(jié)系統(tǒng)中某一支路的壓力,以滿足某些執(zhí)行元件的需要。對(duì)減壓閥的主要要求是：出口壓力維持恒定，不受入口壓力、通過流量大小的影響。減壓閥按其工作原理亦有直動(dòng)型和先導(dǎo)型之分。按其調(diào)節(jié)性能又分為是保證出口壓力為定值的定值減壓閥；保證進(jìn)出口壓力差不變的定差減壓閥；保證進(jìn)出口壓力成比例的定比減壓閥。其中定值減壓閥應(yīng)用最廣，簡稱減壓閥。這里只介紹定值減壓閥。1.直動(dòng)型減壓閥1）直動(dòng)型減壓閥工作原理和結(jié)構(gòu)圖5-16（a）所示為直動(dòng)型減壓閥的工作原理，圖5-16（b）所示為直動(dòng)型或一般減壓閥符號(hào)，當(dāng)閥芯處在原始位置上時(shí)，它的閥口是打開的，閥的進(jìn)、出口溝通。這個(gè)閥的閥芯由出口處的壓力控制，出口壓力末達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)閥口全開，閥芯不工作。當(dāng)出口壓力達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)，閥芯上移，閥口關(guān)小，整個(gè)閥處于工作狀態(tài)了。如忽略其他阻力，僅考慮閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的條件，則可以認(rèn)為出口壓力基本上維持在某一固定的調(diào)定值上。這時(shí)如出口壓力減小，閥芯下移，閥口開大，閥口處阻力減小，壓降減小，使出口壓力回升到調(diào)定值上。反之，如出口壓力增大，則閥芯上移，閥口關(guān)小，閥口處阻力加大，壓降增大，使出口壓力下降到調(diào)定值上。圖5-16直動(dòng)型減壓閥工作原理（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）一般減壓閥職能符號(hào)2）直動(dòng)型減壓閥的性能理想的減壓閥在進(jìn)口壓力、流量發(fā)生變化或出口負(fù)載增大時(shí)，其出口壓力始終穩(wěn)定不變。但實(shí)際上是隨、的變化，或負(fù)載的增大而有所變化。故減壓閥的靜態(tài)特性主要有特性和特性。以圖5-16所示的直動(dòng)型減壓閥為例，若忽略減壓閥閥芯的自重、摩擦力和穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，則閥芯上的力的平衡方程為：（5-6）式中——當(dāng)閥芯開口時(shí)的彈簧的預(yù)壓縮量；——閥芯的工作面積。由此得（5-7）當(dāng)時(shí)，則式（5-7）可寫為：（5-8）圖5-17所示為減壓閥靜態(tài)特性曲線。其中圖5-17（a）、（b）分別為特性曲線和特性曲線。在圖5-17（a）的特性曲線中，各曲線的拐點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）是閥芯開始動(dòng)作的點(diǎn)，拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力即該曲線的調(diào)定壓力。當(dāng)出口壓力小于其調(diào)定壓力時(shí)，，當(dāng)出口壓力大于其調(diào)定壓力時(shí)，。在圖5-17（b）的特性曲線中，當(dāng)時(shí)，隨著的增加，略有下降，且大則下降的少，但總的來說下降的不多，且是可調(diào)的。圖5-17減壓閥的靜態(tài)特性（a）特性曲線（b）特性曲線當(dāng)減壓閥的出油口處不輸出油液時(shí)，它的出口壓力基本上仍能保持恒定，此時(shí)有少量的油液通過減壓閥開口經(jīng)先導(dǎo)閥和泄油管流回油箱，保持該閥處于工作狀態(tài)。3）減壓閥的特點(diǎn)減壓閥和溢流閥有以下幾點(diǎn)不同之處：①減壓閥保持出口處壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口處壓力基本不變；②在不工作時(shí)，減壓閥進(jìn)出口互通，而溢流閥進(jìn)出口不通；③為保證減壓閥出口壓力調(diào)定值恒定，它的控制腔需通過泄油口單獨(dú)外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的，所以它的控制腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口接通，不必單獨(dú)外接油箱。2.先導(dǎo)型減壓閥圖5-18（a）為傳統(tǒng)型先導(dǎo)式減壓閥。它是由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。圖中為進(jìn)油口，為出油口，壓力油通過主閥芯4下端通油槽a、主閥芯內(nèi)阻尼孔b，進(jìn)入主閥芯上腔c后，經(jīng)孔d進(jìn)入先導(dǎo)閥前腔。當(dāng)減壓閥出口壓力小于調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥芯2在彈簧作用下關(guān)閉，主閥芯4上下腔壓力相等，在彈簧的作用下，主閥芯處于下端位置。此時(shí)，主閥芯4進(jìn)出油之間的通道間隙e最大，主閥芯全開，減壓閥進(jìn)出口壓力相等。當(dāng)閥出口壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，先導(dǎo)閥芯2打開，壓力油經(jīng)阻尼孔b產(chǎn)生壓差，主閥芯上下腔壓力不等，下腔壓力大于上腔壓力，其差值克服主閥彈簧3的作用使閥芯抬起，此時(shí)通道間隙e減小，節(jié)流作用增強(qiáng)，使出口壓力低于進(jìn)口壓力，并保持在調(diào)定值上。當(dāng)調(diào)節(jié)手輪1時(shí)，先導(dǎo)閥彈簧的預(yù)壓縮量受到調(diào)節(jié)，使先導(dǎo)閥所控制的主閥芯前腔的壓力發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)了主閥芯的開口位置，調(diào)節(jié)了出口壓力。由于減壓閥出口為系統(tǒng)內(nèi)的支油路，所以減壓閥的先導(dǎo)閥上腔的泄漏口必須單獨(dú)接油箱。圖5-18（b）為先導(dǎo)式減壓閥的職能符號(hào)。圖5-18傳統(tǒng)型先導(dǎo)式減壓閥（a）結(jié)構(gòu)圖（b）職能符號(hào)1-手輪2-先導(dǎo)閥芯3-主閥彈簧4-主閥芯3．減壓閥的應(yīng)用1）減壓回路圖5-19為減壓回路，在主系統(tǒng)的支路上串一減壓閥，用以降低和調(diào)節(jié)支路液壓缸的最大推力。2）穩(wěn)壓回路如圖5-20所示，當(dāng)系統(tǒng)壓力波動(dòng)較大，液壓缸2需要有較穩(wěn)定的輸入壓力時(shí)，在液壓缸2進(jìn)油路上串一減壓閥，在減壓閥處于工作狀態(tài)下，可使液壓缸2的壓力不受溢流閥壓力波動(dòng)的影響。圖5-19減壓回路圖5-20穩(wěn)壓回路3）單向減壓回路當(dāng)需要執(zhí)行元件正反向壓力不同時(shí)，可用圖5-21的單向減壓回路。圖中的用雙點(diǎn)劃線框起的單向減壓閥是具有單向閥功能的組合閥。圖5-21單向減壓回路5.2.4順序閥順序閥是以壓力為控制信號(hào)，自動(dòng)接通或斷開某一支路的液壓閥。由于順序閥可以控制執(zhí)行元件順序動(dòng)作，由此稱之為順序閥。順序閥按其控制方式不同，可分為內(nèi)控式順序閥和外控式順序閥。內(nèi)控式順序閥直接利用閥的進(jìn)口壓力油控制閥的啟閉，一般稱之為順序閥；外控式順序閥利用外來的壓力油控制閥的啟閉，稱之為液控順序閥。按順序閥的結(jié)構(gòu)不同，又可分為直動(dòng)式順序閥和先導(dǎo)式順序閥。1.直動(dòng)型順序閥1）直動(dòng)型順序閥工作原理和結(jié)構(gòu)圖5-22所示為一種直動(dòng)型內(nèi)控順序閥的工作原理。壓力油由進(jìn)油口經(jīng)閥體4和下蓋7的小孔流到控制活塞6的下方，使閥芯5受到一個(gè)向上的推動(dòng)作用。當(dāng)進(jìn)口油壓較低時(shí)，閥芯在彈簧2的作用下處于下部位置，這時(shí)進(jìn)、出油口不通。當(dāng)進(jìn)口油壓力增大到預(yù)調(diào)的數(shù)值以后，閥芯底部受到的推力大于彈簧力，閥芯上移，進(jìn)出油口連通，壓力油就從順序閥流過。順序閥的開啟壓力可以用調(diào)壓螺釘1來調(diào)節(jié)。在此閥中，控制活塞的直徑很小，因而閥芯受到的向上推力不大，所用的平衡彈簧就不需太硬，這樣可以使閥在較高的壓力下工作。圖5-22（b）、（c）是直動(dòng)型順序閥的職能符號(hào)。aa）圖5-22順序閥的工作原理a）原理圖b）內(nèi)控外泄式直動(dòng)型順序閥的職能符號(hào)c）外控內(nèi)泄式直動(dòng)型順序閥的職能符號(hào)1-調(diào)壓螺釘2-彈簧3-閥蓋4-閥體5-閥芯6-控制活塞7-下蓋2）直動(dòng)型順序閥的性能順序閥在結(jié)構(gòu)上與溢流閥十分相似,但在性能和功能上有很大區(qū)別,主要有：溢流閥出口接油箱，順序閥出口接下一級(jí)液壓元件；溢流閥采取內(nèi)泄漏，順序閥一般為外泄漏；溢流閥主閥芯遮蓋量小，順序閥主閥芯遮蓋量大；溢流閥打開時(shí)閥處于半打開狀態(tài)，主閥芯開口處節(jié)流作用強(qiáng)，順序閥打開時(shí)閥芯處于全打開狀態(tài)，主通道節(jié)流作用弱。2．先導(dǎo)型順序閥圖5-23（a）為先導(dǎo)型順序閥。該閥是由主閥與先導(dǎo)閥組成。壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入，經(jīng)通道進(jìn)入先導(dǎo)閥下端，經(jīng)阻尼孔和先導(dǎo)閥后由泄漏口L流回油箱。當(dāng)系統(tǒng)壓力不高時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥芯兩端壓力相等，復(fù)位彈簧將閥芯推向下端，順序閥進(jìn)出油口關(guān)閉；當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，先導(dǎo)閥打開，壓力油經(jīng)阻尼孔時(shí)形成節(jié)流，在主閥芯兩端形成壓差，此壓力差克服彈簧力，使主閥芯抬起，進(jìn)出油口打開。圖5-23（b）為先導(dǎo)型順序閥職能符號(hào)。圖5-23先導(dǎo)型順序閥（a）結(jié)構(gòu)圖（b）職能符號(hào)3．順序閥的應(yīng)用1）實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作圖5-24為實(shí)現(xiàn)定位夾緊順序動(dòng)作的液壓回路。缸A為定位缸，缸B為夾緊缸。要求進(jìn)程時(shí)（活塞向下運(yùn)動(dòng)），A缸先動(dòng)作，B缸后動(dòng)作。B缸進(jìn)油路上串聯(lián)一單向順序閥，將順序閥的壓力值調(diào)定到高于A缸活塞移動(dòng)時(shí)的最高壓力。當(dāng)電磁閥的電磁鐵通電時(shí)，A缸活塞先動(dòng)作，定位完成后，油路壓力提高，打開順序閥，B缸活塞動(dòng)作。回程時(shí)，兩缸同時(shí)供油，B缸的回油路經(jīng)單向閥回油箱，缸A、B的活塞同時(shí)動(dòng)作。圖5-24定位夾緊順序動(dòng)作回路2）與單向閥組合成單向順序閥如圖5-25所示。在平衡回路上，以防止垂直或傾斜放置的執(zhí)行元件和與之相連的工作部件因自重而自行下落。3）做卸荷閥用圖5-26為實(shí)現(xiàn)雙泵供油系統(tǒng)的大流量泵卸荷的回路。大量供油時(shí)泵1和泵2同時(shí)供油，此時(shí)供油壓力小于順序閥3的控制壓力；少量供油時(shí)，供油壓力大于順序閥3的控制壓力，順序閥3打開，單向閥4關(guān)閉，泵2卸荷。只有泵1繼續(xù)供油。溢流閥起安全閥作用。圖5-25用單向順序閥的平衡回路圖5-26雙泵供油系統(tǒng)回路4）做背壓閥用用于液壓缸回油路上，增大背壓，使活塞的運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定。如圖5-27所示。圖5-27順序閥做背壓閥用5.2.5壓力繼電器1.壓力繼電器的工作原理，結(jié)構(gòu)及性能壓力繼電器是利用液體壓力來啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓-電氣轉(zhuǎn)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)和連鎖等其他功能。任何壓力繼電器都由壓力-位移轉(zhuǎn)換裝置和微動(dòng)開關(guān)兩部分組成。按前者的結(jié)構(gòu)分，有柱塞式，彈簧管式、膜片式和波紋管式四類，其中以柱塞式最常用。(a)(b)圖5-28柱塞式壓力繼電器（a）結(jié)構(gòu)原理（b）一般職能符號(hào)1-柱塞2-頂桿3-調(diào)節(jié)螺釘4-微動(dòng)開關(guān)圖5-28（a）所示為柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)原理。壓力油從油口P通入，作用在柱塞l的底部，若其壓力達(dá)到彈簧的調(diào)定值時(shí)，便克服彈簧阻力和柱塞表面摩擦力推動(dòng)柱塞上升，通過頂桿2觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)4發(fā)出電信號(hào)。圖5-28（b）所示為壓力繼電器的一般符號(hào)。壓力繼電器的性能參數(shù)主要有：1）調(diào)壓范圍指能發(fā)出電信號(hào)的最低工作壓力和最高工作壓力的范圍。2）靈敏度和通斷調(diào)節(jié)區(qū)間壓力升高繼電器接通電信號(hào)的壓力（稱開啟壓力）和壓力下降繼電器復(fù)位切斷電信號(hào)的壓力（稱閉合壓力）之差為壓力繼電器的靈敏度。為避免壓力波動(dòng)時(shí)繼電器時(shí)通時(shí)斷，要求開啟壓力和閉合壓力間有一可調(diào)節(jié)的差值范圍，稱為通斷調(diào)節(jié)區(qū)間。3）重復(fù)精度在一定的設(shè)定壓力下，多次升壓（或降壓）過程中，開啟壓力和閉合壓力本身的差值稱為重復(fù)精度。4）升壓或降壓動(dòng)作時(shí)間壓力由卸荷壓力升到設(shè)定壓力，微動(dòng)開關(guān)觸角閉合發(fā)出電信號(hào)的時(shí)間，稱為升壓動(dòng)作時(shí)間，反之稱為降壓動(dòng)作時(shí)間。1.壓力繼電器的應(yīng)用1）安全控制回路圖5-29為采用壓力繼電器的安全控制（保護(hù)）回路。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器事先調(diào)定的壓力值時(shí)，壓力繼電器即發(fā)出電信號(hào)，使由其控制的系統(tǒng)停止工作，對(duì)系統(tǒng)起安全保護(hù)作用。2）實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作詳見7.6.1順序動(dòng)作回路中采用壓力繼電器的順序動(dòng)作回路圖5-29采用壓力繼電器的安全控制回路5．3流量控制閥5.3.1概述流量控制閥是通過改變節(jié)流口面積的大小，從而改變通過閥的流量。在液壓系統(tǒng)中，流量閥的作用是對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。常見的流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥等。對(duì)流量控制閥的主要要求是：具有足夠的調(diào)節(jié)范圍；能保證穩(wěn)定的最小流量；溫度和壓力變化對(duì)流量的影響要??；調(diào)節(jié)方便，泄漏小等。5.3.2節(jié)流閥⒈節(jié)流閥的工作原理和結(jié)構(gòu)圖5-30（a）所示為一種普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)。這種節(jié)流閥的節(jié)流通道呈軸向三角糟式。油液從進(jìn)油口流入，經(jīng)孔道a和閥芯2左端的三角槽進(jìn)入孔道b，再從出油口流出。調(diào)節(jié)手把4就能通過推桿3使閥芯2作軸向移動(dòng)，改變節(jié)流口的通流截面積來調(diào)節(jié)流量。閥芯2在彈簧1的作用下始終貼緊在推桿3上。圖5-30（b）所示為普通節(jié)流閥的職能符號(hào)。PP1PP2(a)(b)圖5-30普通節(jié)流閥（a）結(jié)構(gòu)簡圖（b）職能符號(hào)圖1-彈簧2-閥芯3-推桿4-調(diào)節(jié)手把；a、b-孔道2．節(jié)流閥的性能1）節(jié)流口的節(jié)流特性節(jié)流口的節(jié)流特性是指液體流經(jīng)節(jié)流口時(shí)，通過節(jié)流口的流量所受到的影響因素，以及這些因素與流量之間的關(guān)系，從而分析如何減少這些因素影響，提高流量的穩(wěn)定性。分析節(jié)流特性的理論依據(jù)是閥口的流量特性方程式（5-1），即。2）影響流量穩(wěn)定性的因素①壓力對(duì)流量穩(wěn)定性的影響在使用中，當(dāng)節(jié)流閥的通流截面積調(diào)整好以后，實(shí)際上由于負(fù)載的變化，節(jié)流口前后的壓差亦在變化，使流量不穩(wěn)定。由式（5-1）和圖5-31可看出，節(jié)流口的越大。的變化對(duì)流量的影響亦越大，因此節(jié)流口制成薄壁孔（）比制成細(xì)長孔（）好。m=0.5m=0.50.50.5＜m＜1.0m=1m=1圖5-31節(jié)流口的流量特性曲線②溫度對(duì)流量穩(wěn)定性的影響油溫的變化引起粘度變化，從而對(duì)流量發(fā)生影響，這在細(xì)長孔式節(jié)流口上是十分明顯的。對(duì)薄壁孔式節(jié)流口來說。當(dāng)雷諾數(shù)大于臨界值時(shí)，流量系數(shù)不受油溫影響；但當(dāng)壓力差小，通流截面積小時(shí)，與有關(guān)，流量要受到油溫變化的影響?？傊颈诳资軠囟鹊挠绊懶?。3）節(jié)流口的形狀當(dāng)節(jié)流口的通流截面積小到一定程度時(shí)，在保持所有因素都不變的情況下，通過節(jié)流口的流量會(huì)出現(xiàn)周期性的脈動(dòng)，甚至造成斷流，這就是節(jié)流口的阻塞現(xiàn)象，節(jié)流口的阻塞會(huì)使液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的速度不均勻。因此每個(gè)節(jié)流閥都有一個(gè)能正常工作的最小流量限制，稱為節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量。常見節(jié)流口的形式主要有圖5-1所示的幾種。圖5-1（j）為針閥式節(jié)流口。其節(jié)流口的截面形式為環(huán)形縫隙。當(dāng)改變閥芯軸向位置時(shí)，通流面積發(fā)生改變。此節(jié)流口的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，但水力半徑小，流量穩(wěn)定性差，適用于對(duì)節(jié)流性能要求不高的系統(tǒng)。圖5-1（f）為偏心槽式節(jié)流口。在閥芯上開有周向偏心槽，其截面為三角槽，轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯，可改變通流面積。這種節(jié)流口水力半徑較針閥式節(jié)流口大，流量穩(wěn)定性較好，但在閥芯上有徑向不平衡力，使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)費(fèi)力，一般用于低壓系統(tǒng)。圖5-1（d）為三角槽式節(jié)流口。在閥芯斷面軸向開有兩個(gè)軸向三角槽，當(dāng)軸向移動(dòng)閥芯時(shí)，三角槽與閥體間形成的節(jié)流口面積發(fā)生變化。這種節(jié)流口的工藝性好，徑向力平衡，水力半徑較大，調(diào)節(jié)方便，廣泛應(yīng)用于各種流量閥中。圖5-1（i）為旋轉(zhuǎn)槽式節(jié)流口。為得到薄壁孔的效果，在閥芯內(nèi)孔局部銑出一薄壁區(qū)域、然后在薄壁區(qū)開出一周向縫隙。此節(jié)流口形狀近似矩形，通流性能較好，由于接近于薄壁孔，其流量穩(wěn)定特性也較好。圖5-1（k）為縫隙式節(jié)流口。此節(jié)流口的形式為在閥套外壁銑削出一薄壁區(qū)域，然后在其中間開一個(gè)近似梯形窗口（如圖5-1（k）中A向放大圖所示）。圓柱形閥芯在閥套光滑圓孔內(nèi)軸向移動(dòng)時(shí)，閥芯前沿與閥套所開的梯形窗口之間所形成的矩形，從由矩形到三角形變化的節(jié)流口。由于更接近與薄壁孔，通流性能較好，這種節(jié)流口為目前最好的節(jié)流口之一，用于要求較高的節(jié)流閥上。流量調(diào)節(jié)范圍指通過閥的最大流量和最小流量之比，一般在50以上。高壓流量閥則在10左右。有些閥也采用最大流量與最小流量的實(shí)際值來表征閥的流量調(diào)節(jié)范圍，流量調(diào)節(jié)范圍是流量控制閥的參數(shù)之一。普通節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)僅靠一個(gè)節(jié)流口調(diào)節(jié)，其流量的穩(wěn)定性受壓力和溫度影響較大。3．節(jié)流閥的應(yīng)用1）進(jìn)口節(jié)流調(diào)速。將普通節(jié)流閥安置在液壓缸工進(jìn)時(shí)的進(jìn)油管路上，和定量泵、溢流閥共同構(gòu)成節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，如圖5-32所示。2）出口節(jié)流調(diào)速。將普通節(jié)流閥安置在液壓缸工進(jìn)時(shí)的回油管路上，與定量泵，溢流閥共同構(gòu)成節(jié)流閥出口節(jié)流調(diào)速回路，如圖5-33所示。在上述兩種調(diào)速回路中，節(jié)流閥的開口調(diào)大，液壓缸的速度便提高；反之則降低。即調(diào)節(jié)節(jié)流閥過流斷面（開口）的大小，就調(diào)整了液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。圖5-32普通節(jié)流閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路圖5-33普通節(jié)流閥的出口節(jié)流調(diào)速回路3）旁路節(jié)流調(diào)速。將普通節(jié)流閥安置在液壓缸工進(jìn)時(shí)呈并聯(lián)的管路上，與定量泵和溢流閥便構(gòu)成了節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路，如圖5-34所示。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口大小，便調(diào)整了液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。與進(jìn)口、出口調(diào)速不同的是，節(jié)流閥的開口調(diào)大，液壓缸的速度降低，反之亦然。且這里的溢流閥做安全閥用，即系統(tǒng)正常工作時(shí)，溢流閥關(guān)閉；系統(tǒng)過載并達(dá)到事先設(shè)定的危險(xiǎn)壓力時(shí)，溢流閥才開啟、溢流，使系統(tǒng)壓力不再升高，起安全保護(hù)作用。4）做背壓閥用。將普通節(jié)流閥安置在液壓缸工進(jìn)時(shí)回油管路上，可使液壓缸的回油建立起壓力，即形成背壓，做背壓閥用，如圖5-35所示。5）組成容積節(jié)流調(diào)速回路。普通節(jié)流閥和壓差式變量泵等組合在一起可構(gòu)成容積節(jié)流調(diào)速回路。詳見7.5.4容積節(jié)流調(diào)速回路一節(jié)。圖5-34普通節(jié)流閥的旁路節(jié)流調(diào)速回路圖5-35普通節(jié)流閥做背壓閥用5.3.3調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥從通過閥的流量公式可知，通過節(jié)流閥的流量受其進(jìn)出口兩端壓差變化影響。在液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的負(fù)載變化時(shí)引起系統(tǒng)壓力變化，進(jìn)而使節(jié)流閥兩端的壓差也發(fā)生變化，而執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度與通過節(jié)流閥的流量有關(guān)。因此，負(fù)載變化，其運(yùn)動(dòng)速度也相應(yīng)發(fā)生變化。為了使流經(jīng)節(jié)流閥的流量不受負(fù)載變化的影響，必須對(duì)節(jié)流閥前后的壓差進(jìn)行壓力補(bǔ)償，使其保持在一個(gè)穩(wěn)定值上。這種帶壓力補(bǔ)償?shù)牧髁块y稱為調(diào)速閥。目前調(diào)速閥中所采取的保持節(jié)流閥前后壓差恒定的壓力補(bǔ)償?shù)姆绞街饕袃煞N：其一是將減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)，稱之為調(diào)速閥；其二是將定壓溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)，稱之為溢流節(jié)流閥。在此著重介紹這兩種閥。1．調(diào)速閥1）調(diào)速閥的工作原理和結(jié)構(gòu)調(diào)速閥由定差減壓閥和節(jié)流閥兩部分組成。定差減壓閥可以串聯(lián)在節(jié)流閥之前，也可串聯(lián)在節(jié)流閥之后。圖5-36（a）為調(diào)速閥的工作原理圖，圖中1為定差減壓閥閥芯，2為節(jié)流閥閥芯，壓力為的油液流經(jīng)減壓閥節(jié)流口h后，壓力降為。然后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流口流出，其壓力降為。進(jìn)入節(jié)流閥前的壓力為的油液，經(jīng)通道e和f進(jìn)入定差減壓的b和c腔，而流經(jīng)節(jié)流口壓力為的油液，經(jīng)通道g被引入減壓閥a腔。當(dāng)減壓閥的閥芯在彈簧力、液動(dòng)力、液壓力和的作用下處于平衡位置時(shí)，調(diào)速閥處于工作狀態(tài)。此時(shí)，若調(diào)速閥出口壓力因負(fù)載增大而增加時(shí)，作用在減壓閥芯左端的壓力增加，閥芯失去平衡向右移動(dòng)，減壓閥開口增大，減壓作用減小，增加，結(jié)果節(jié)流閥口兩端壓差基本保持不變。同理，當(dāng)減小時(shí)，減壓閥芯左移，也減少，節(jié)流閥節(jié)流口兩端壓差同樣基本不變。這樣，通過節(jié)流口的流量基本不會(huì)因負(fù)載的變化而改變。圖5-36（b）為調(diào)速閥的職能符號(hào)，圖5-36（c）為調(diào)速閥的簡化職能符號(hào)。圖5-36調(diào)速閥工作原理圖及符號(hào)（a）工作原理圖（b）職能符號(hào)（c）簡化職能符號(hào)1-定差減壓閥2-節(jié)流閥2）調(diào)速閥的性能調(diào)速閥能保持流量穩(wěn)定的功能，主要是由具有壓力補(bǔ)償作用的減壓閥起作用，從而保持節(jié)流閥口前后的壓差近似不變，最后使流量近似恒定。建立靜態(tài)特性方程式的主要依據(jù)，是動(dòng)力學(xué)方程和流量連續(xù)性方程以及相應(yīng)的流量表達(dá)式。①減壓閥的流量方程式為：（5-9）式中——減壓閥口的流量系數(shù)；——減壓閥口的過流面積；——減壓閥芯位移量，（向右方向?yàn)檎?——油液密度；——調(diào)速閥的進(jìn)口壓力，即減壓閥的進(jìn)口壓力；——減壓閥的出口壓力，即節(jié)流閥的進(jìn)口壓力。②節(jié)流閥的流量方程式為（5-10）式中——節(jié)流閥口的流量系數(shù)；——節(jié)流閥口的過流面積；——調(diào)速閥的出口壓力，即節(jié)流閥的出口壓力。③減壓閥芯的受力平衡方程式為（5-11）式中——減壓閥芯受力面積；——穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力；——彈簧剛度；——零時(shí)的彈簧預(yù)縮量；——減壓閥芯位移量，（向左方向?yàn)檎?。④根?jù)流量連續(xù)性方程，不計(jì)內(nèi)泄漏，則（5-12）由式（5-11）可知，、、和值決定了的值。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證選擇為0.3左右。由式（5-10）可知，要保持流量穩(wěn)定就要求壓差穩(wěn)定。當(dāng)節(jié)流閥口開度調(diào)定后，閥的進(jìn)出口壓力或變化時(shí)，也變化，彈簧力和液動(dòng)力也要發(fā)生變化。由式（5-11）可知，彈簧力變化量與液動(dòng)力變化量的差值越小，越大，的變化量就越小。合理設(shè)計(jì)減壓閥的彈簧剛度和減壓閥口的形狀，就會(huì)得到較好的等流量特性。圖5-37節(jié)流閥和調(diào)速閥的靜態(tài)特性曲線1-無壓力補(bǔ)償2-有壓力補(bǔ)償圖（5-37）為調(diào)速閥與普通節(jié)流閥相比較的特性曲線，即閥兩端壓差與通過閥的流量之間關(guān)系的曲線。由圖（5-37）可知，在壓差較小時(shí)，調(diào)速閥的特性與普通節(jié)流閥相同，此時(shí)，由于壓差較小，不能將調(diào)速閥中的減壓閥芯抬起，減壓閥失去壓力補(bǔ)償作用，調(diào)速閥與節(jié)流閥的這部分曲線重合；當(dāng)閥兩端壓差大于某一值時(shí)，減壓閥芯處于工作狀態(tài)，通過調(diào)速閥的流量就不受閥兩端壓差的影響了，而通過節(jié)流閥的流量仍然隨壓差的變化而改變，兩者的曲線出現(xiàn)明顯的差別。是調(diào)速閥的最小穩(wěn)定工作壓差，一般在左右。閥相似，凡是節(jié)流閥能應(yīng)用的場合，調(diào)速閥均可應(yīng)用。與普通節(jié)流閥不同的是，調(diào)速閥應(yīng)用于對(duì)速度穩(wěn)定性要求較高的液壓系統(tǒng)中。1．溢流節(jié)流閥1）溢流節(jié)流閥的工作原理和結(jié)構(gòu)溢流節(jié)流閥是節(jié)流閥與溢流閥并聯(lián)而成的組合閥，它也能補(bǔ)償因負(fù)載變化而引起的流量變化。圖5-38為結(jié)構(gòu)圖，圖5-39為工作原理圖。與調(diào)速閥不同，用于實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償?shù)牟顗菏揭缌鏖y1的進(jìn)口與節(jié)流閥2的進(jìn)口并聯(lián)，節(jié)流閥的出口接執(zhí)行元件，差壓式溢流閥的出口接回油箱。節(jié)流閥的前后壓力和經(jīng)閥體內(nèi)部通道反饋?zhàn)饔迷诓顗菏揭缌鏖y的閥芯兩端，在溢流閥閥芯受力平衡時(shí)，壓力差被彈簧力確定為基本不變，因此流經(jīng)節(jié)流閥的流量基本穩(wěn)定。圖5-38結(jié)構(gòu)中安全閥3的進(jìn)口與節(jié)流閥的進(jìn)口并聯(lián)，用于限制節(jié)流閥的進(jìn)口壓力的最大值，對(duì)系統(tǒng)起安全保護(hù)作用，溢流節(jié)流閥正常工作時(shí)，安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)。圖5-38溢流節(jié)流閥結(jié)構(gòu)圖1-差壓式溢流閥2-節(jié)流閥3-安全閥圖5-39溢流節(jié)流閥工作原理圖1-差壓式溢流閥2-節(jié)流閥若因負(fù)載變化引起節(jié)流閥出口壓力增大，差壓式溢流閥芯彈簧端的液壓力將隨之增大，閥芯原有的受力平衡被破壞，閥芯向閥口減小的方向位移，閥口減小使其阻尼作用增強(qiáng)，于是進(jìn)口壓力增大，閥芯受力重新平衡。因差壓式溢流閥的彈簧剛度很小，因此閥芯的位移對(duì)彈簧力影響不大，即閥芯在新的位置平衡后，閥芯兩端的壓力差，也就是節(jié)流閥前后壓力差保持不變。在負(fù)載變化引起節(jié)流閥出口壓力減小時(shí)，類似上面的分析，同樣可保證節(jié)流閥前后壓力差基本不變。2）溢流節(jié)流閥的性能溢流節(jié)流閥能保持流量穩(wěn)定的功能，主要由具有流量補(bǔ)償作用的溢流閥起作用。從而通過隨的變化來保持節(jié)流口前后的壓差近似不變，從而使流量保持近似恒定。溢流節(jié)流閥的靜態(tài)特性與調(diào)速閥相同。3）溢流節(jié)流閥的應(yīng)用溢流節(jié)流閥和調(diào)速閥都能使速度基本穩(wěn)定，但其性能和使用范圍不完全相同。主要差別是：①溢流節(jié)流閥其入口壓力即泵的供油壓力隨負(fù)載的大小而變化。負(fù)載大，供油壓力大，反之亦然。因此泵的功率輸出合理、損失較小，效率比采用調(diào)速閥的調(diào)速回路高。②溢流節(jié)流閥的流量穩(wěn)定性較調(diào)速閥差，在小流量時(shí)尤其如此。因此，在有較低穩(wěn)定流量要求的場合不宜采用溢流節(jié)流閥，而對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高、功率又較大的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，如插床、拉床、刨床中應(yīng)用較多。③在使用中，溢流節(jié)流閥只能安裝在節(jié)流調(diào)速回路的進(jìn)油路上，而調(diào)速閥在節(jié)流調(diào)速回路的進(jìn)油路、回油路和旁油路上都可以應(yīng)用。因此，調(diào)速閥比溢流節(jié)流閥應(yīng)用廣泛。5.4方向控制閥5.4.1概述方向控制閥是控制和改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流方向的閥，方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩大類。對(duì)換向閥的主要要求是：壓力損失要??；泄露要??；換向平穩(wěn)、迅速且可靠。5.4.2單向閥單向閥是用以防止油液倒流的元件。按控制方式不同，又可分為普通單向閥和液控單向閥兩種。前者簡稱單向閥。1．普通單向閥1）普通單向閥的工作原理和結(jié)構(gòu)普通單向閥又稱止回閥，其作用是使液體只能向一個(gè)方向流動(dòng)，反向截止。單向閥按閥芯的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為球芯閥、柱芯閥、錐芯閥；按液體的流向與進(jìn)出口的位置關(guān)系，又分為直通式閥和直角式閥兩類。圖5-40（a）、（b）均為普通直通式單向閥，只是連接方式不同。其工作原理：當(dāng)液壓油從口流入時(shí)，壓力油推動(dòng)閥芯，壓縮彈簧，從口流出。當(dāng)液壓油從口流入時(shí)，閥芯錐面緊壓在閥體的結(jié)合面上,油液無法通過。當(dāng)單向閥導(dǎo)通時(shí)，使閥芯開啟的壓力稱圖5-40錐形閥芯直通式單向閥a）管式連接閥b）板式連接閥c）職能符號(hào)1-擋圈2-彈簧3-閥芯4-閥體開啟壓力。單向閥的開啟壓力一般為。若用作背壓閥時(shí)可更換彈簧，開啟壓力可達(dá)。圖5-40（c）為普通單向閥的職能符號(hào)。圖5-41為直角式單向閥，其工作原理與直通式閥相似。圖5-41錐形閥芯直角式單向閥1-閥體2-閥座3-閥芯4-彈簧5-閥蓋6-密封圈2）普通單向閥的應(yīng)用①單向閥安裝在泵的出口處，可以防止由于系統(tǒng)壓力突然升高而損壞泵。②圖5-42是在進(jìn)口調(diào)速時(shí)單向閥安裝在液壓缸工進(jìn)時(shí)的回油管路上做背壓閥使用，使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性增加。并減少負(fù)載突然變小時(shí)液壓缸的前沖現(xiàn)象。圖5-42單向閥用于背壓圖5-43單向閥用于鎖緊回路③圖5-43是單向閥用于鎖緊回路：當(dāng)負(fù)載增大，使液壓缸A腔油壓超過溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥將增大溢流，使液壓缸有可能向A端移動(dòng)，使油液倒流，在這種情況下，加置一單向閥使A腔鎖緊，不受外載變化的影響（如不考慮換向閥泄露的影響）。④單向閥還可以與節(jié)流閥（或調(diào)速閥）、順序閥、減壓閥等組合使用，構(gòu)成單向節(jié)流閥[圖5-44（a）]、單向順序閥[圖5-44（b）]、單向定值減壓閥[圖5-44（c）]等，起到旁路作用。圖5-44單向閥的組合使用（職能符號(hào)圖）2．液控單向閥1）液控單向閥的工作原理和結(jié)構(gòu)液控單向閥又稱為單向閉鎖閥，其作用是使液流有控制的單向流動(dòng)。液控單向閥分為普通型和卸荷型兩類。圖5-45（a）為普通液控單向閥，它是由單向閥和微型控制油缸組成。其工作原理為：當(dāng)液控口K有控制油壓時(shí)，壓力油推動(dòng)活塞5，推動(dòng)錐閥芯2開啟，使油口從到或從到均能接通；當(dāng)液控油口K油壓為零時(shí)，與普通單向閥功能一樣，油口到導(dǎo)通，到不通，L為泄漏孔。圖5-45（b）為液控單向閥的職能符號(hào)。圖5-45普通液控單向閥a）結(jié)構(gòu)剖面圖b）職能符號(hào)1-閥體2-閥芯3-彈簧4-上蓋5-控制活塞6-活塞頂桿7-下蓋圖5-46帶卸荷閥芯的液控單向閥1-單向閥芯2-卸荷閥芯3-微動(dòng)活塞圖5-46為帶卸荷閥芯的液控單向閥，其卸荷過程為：活塞3首先頂起卸菏閥芯2，使高壓油首先通過卸荷閥芯卸荷，然后再打開單向閥芯1，使油口正向或反向?qū)ā?）單向閥的應(yīng)用①圖5-47是采用液控單向閥的鎖緊回路；在垂直放置液壓缸的下腔管路上安置液控單向閥，就可將液壓缸（負(fù)載）較長時(shí)間保持（鎖定）在任意位置上，并可防止由于換向閥的內(nèi)部泄露而引起帶有負(fù)載的活塞桿下落。圖5-47采用液控單向閥的鎖緊回路11圖5-48雙向液壓鎖的鎖緊回路②圖5-48是采用2個(gè)液控單向閥（又稱雙向液壓鎖）的鎖緊回路：當(dāng)三位換向閥處于左位機(jī)能時(shí)，液壓泵輸出的壓力油正向通過液控單向閥1進(jìn)入液壓缸左腔，同時(shí)由控制油路將液控單向閥2打開，使液壓缸右腔原來封閉的油液流回油箱，活塞向右運(yùn)動(dòng)。反之，當(dāng)三位換向閥處于右位機(jī)能時(shí)，正向打開液控單向閥2，同時(shí)打開液控單向閥1，使液壓缸右腔進(jìn)油，左腔回油，活塞向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)三位換向閥處中位時(shí)，由于2個(gè)液控單向閥的進(jìn)油口都和油箱相通，使液控單向閥都處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓缸兩腔的油液均不能流出，液壓缸的活塞便鎖緊在停止的位置上。這種回路鎖緊的可靠性及鎖定位置精度僅受液壓缸本身泄漏的影響。③若單出桿液壓缸的兩腔有效工作面積相差很大，當(dāng)有桿腔進(jìn)油無桿腔回油得到快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，無桿腔的回油量很大。如果換向閥的規(guī)格是按進(jìn)入液壓缸有桿腔所需流量選擇的，那么液壓缸無桿腔排出的流量就要超過換向閥的額定流量，這就有可能造成過大的壓力損失，并產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)等現(xiàn)象。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，可在回路中增設(shè)一液控單向閥旁通排油，如圖5-49所示。圖5-49采用液控單向閥的旁通排油回路④圖5-50為采用液控單向閥雙速回路：當(dāng)三位四通換向閥1右位起作用（同時(shí)二位三通閥2的右位也起作用）時(shí)，來自油泵（進(jìn)油路）的油液經(jīng)閥1的右位進(jìn)入液壓缸5的無桿腔，同時(shí)控制油路經(jīng)閥2的右位接通液控單向閥4將閥4打開，從而使液壓缸5的活塞向左運(yùn)動(dòng)，其排油經(jīng)閥4、閥1右位流回油箱。液壓缸得到快速?？焖俚揭欢ㄎ恢?，閥2的左位起作用，致使液控單向閥的控制油路接通油箱，液控單向閥關(guān)閉，這時(shí)液壓缸的回油只有經(jīng)過流量閥3（圖中為節(jié)流閥）再經(jīng)閥1流回油箱，液壓缸獲得了由閥3調(diào)節(jié)、控制的工進(jìn)、慢速（慢速結(jié)束后，閥1左位起作用，泵的來油經(jīng)閥1左位。液控單向閥4的正向進(jìn)入液壓缸5有桿腔，液壓缸回油經(jīng)閥1左位流回油箱，活塞向右運(yùn)動(dòng)，液壓缸復(fù)位）。圖5-50采用液控單向閥的雙速回路圖5-51采用液控單向閥的自動(dòng)補(bǔ)油保壓回路⑤圖5-51是采用液控單向閥的保壓回路。在圖示位置，液壓泵卸荷。當(dāng)閥3的右位機(jī)能起作用時(shí)，泵1經(jīng)液控單向閥4向液壓缸6上腔供油，活塞自初始位置快速前進(jìn)，接近物件。當(dāng)活塞觸及物件后，液壓缸上腔壓力上升，并達(dá)到預(yù)定壓力值時(shí)，電接觸式壓力表5發(fā)出信號(hào)，將閥3移至中位，使泵1卸荷，液壓缸上腔由液控單向閥4保壓。當(dāng)液壓缸上腔的壓力下降到某一規(guī)定值時(shí)，電接觸式壓力表5又發(fā)出信號(hào)，使閥3右位又起作用，泵1再次重新向液壓缸6的上腔供油，使壓力回升。如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)油保壓，當(dāng)閥3的左位機(jī)能起作用時(shí)，活塞快速退回原位。上述保壓回路能在20的工作壓力下保壓10，壓力下降不超過2。它的保壓時(shí)間長，壓力穩(wěn)定性也好。5.4.3換向閥換向閥是利用閥芯與閥體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)切換油路中液流的方向的液壓元件。從而使液壓執(zhí)行元件啟動(dòng)，停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。對(duì)換向閥的主要要求是：（1）油液流經(jīng)閥時(shí)的壓力損失要??；（2）互不相通的油口間的泄漏要??；（3）換向平穩(wěn)、迅速且可靠。換向閥應(yīng)用廣泛，品種繁多。按閥芯運(yùn)動(dòng)的方式，可分為滑閥與轉(zhuǎn)閥兩類；按操縱方式可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、電液動(dòng)等；按閥芯在閥體內(nèi)占據(jù)的工作位置可分為二位、三位、多位等；按閥體上主油路的數(shù)量可分為二通、三通、四通、五通、多通等；按閥的安裝方式可分為管式、板式、法蘭式。在此重點(diǎn)介紹換向閥的工作原理、典型結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)、職能符號(hào)及主要應(yīng)用。1．滑閥式換向閥的工作原理圖5-52為滑閥式換向閥工作原理圖，閥芯是具有若干個(gè)環(huán)槽的圓柱體，閥體孔內(nèi)開有5個(gè)沉割槽，每個(gè)沉割槽都通過相應(yīng)的孔道與主油路連通。其中P為進(jìn)油口，T為回油口，A和B分別與油缸的左右兩腔連通。當(dāng)閥芯處于圖5-52（a）位置時(shí)，P與B、A與T相通，活塞向左運(yùn)動(dòng)；當(dāng)閥芯處于圖5-52（b）位置時(shí)，P與A、B與T相通，活塞向右運(yùn)動(dòng)。圖5-52滑閥式換向閥工作原理圖a）閥芯處于左位時(shí)b）閥芯處于右位時(shí)2．滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)和職能符號(hào)1）主體結(jié)構(gòu)閥體和滑動(dòng)閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。表5-2所示是其最常見的結(jié)構(gòu)型式。由表可見，閥體上開有多個(gè)通口，閥芯相對(duì)于閥體移動(dòng)后可以停留在不同的工作位置上。以表中末行的三位五通閥為例，閥體上有P、A、B、T1、T2五個(gè)通口，閥芯有左、中、右三個(gè)工作位置。當(dāng)閥芯處在圖示中間位置時(shí)，五個(gè)通口都關(guān)閉；當(dāng)閥芯移向左端時(shí)，通口T2關(guān)閉，通口P和B相通。通口A和T1相通；當(dāng)閥芯移向右端時(shí)，通口T1關(guān)閉，通口P和A相通、通口B和T2相通。這種結(jié)構(gòu)形式由于具有使五個(gè)通口都關(guān)閉的工作狀態(tài)，故可使受它控制的執(zhí)行元件在任意位置上停止運(yùn)動(dòng)。且有兩個(gè)回油口，可得到不同的回油方式。表5-2滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)型式2）換向閥的“位”和“通”“位”和“通”是換向閥的重要概念。不同的“位”和“通”構(gòu)成了不同類型的換向閥。通常所說的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個(gè)或三個(gè)不同的工作位置。所謂“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)各不相通且可與系統(tǒng)中不同油管相連的油道接口，不同油道之間只能通過閥芯移位時(shí)閥口的開關(guān)來溝通。幾種不同的“位”和“通”滑閥式換向閥的主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號(hào)如表5-2所示。表5-2中圖形符號(hào)的含義如下：①用方框表示閥的工作位置，有幾個(gè)方框就表示有幾“位”；②方框內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，但箭頭方向不一定表示液流的實(shí)際方向；③方框內(nèi)符號(hào)“┷”或“┳”表示該通路不通；④方框外部連接的接口數(shù)有幾個(gè)，就表示幾“通”；⑤一般情況，閥與系統(tǒng)供油路連接的進(jìn)油口用字母P表示，閥與系統(tǒng)回油路連接的回路口用T（有時(shí)用O）表示；而閥與執(zhí)行元件連接的油口用A、B等表示。有時(shí)在圖形符號(hào)上用L表示泄油口；⑥換向閥都有兩個(gè)或兩個(gè)以上的工作位置，其中一個(gè)為常態(tài)位，即閥芯未受到操縱力作用時(shí)所處的位置。圖形符號(hào)中的中位是三位閥的常態(tài)位。利用彈簧復(fù)位的二位閥則以靠近彈簧的方框內(nèi)的通路狀態(tài)為其常態(tài)位。繪制系統(tǒng)圖時(shí)，油路一般應(yīng)連接在換向閥的常態(tài)位上。3）滑閥式換向閥的機(jī)能①二位二通換向閥常態(tài)機(jī)能二位二通換向閥[圖5-53（b）]其兩個(gè)油口之間的狀態(tài)只有兩種：通或斷，如圖5-53（a）所示。自動(dòng)復(fù)位式（如彈簧復(fù)位）的二位二通換向閥滑閥機(jī)能，有常閉式（O型）和常開式（H型）兩種，如圖5-53（c）所示。圖5-53二通換向閥的滑閥機(jī)能②三位換向閥的中位機(jī)能三位四通換向閥的滑閥機(jī)能（又稱中位機(jī)能）有很多種，各通口間不同的連通方式，可滿足不同的使用要求。三位四通換向閥常見的中位機(jī)能、型號(hào)、符號(hào)及其特點(diǎn)，如表5-3所示。為表示和分析的方便，常將各種不同的中位機(jī)能用一個(gè)字母來表示。不同的中位機(jī)能可通過改變閥芯的形狀和尺寸得到的。三位五通換向閥的情況與此相仿。表5.3三位四通換向閥的中位機(jī)能在分析和選擇閥的中位機(jī)能時(shí)，通常考慮以下幾點(diǎn)：a.系統(tǒng)保壓當(dāng)P口被堵塞，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P口不太通暢地與T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；b.系統(tǒng)卸荷P口通暢地與T口接通時(shí)，系統(tǒng)卸荷；c.換向平穩(wěn)性和精度當(dāng)通液壓缸的A、B兩口都堵塞時(shí)，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，A、B兩口都通T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；d.啟動(dòng)平穩(wěn)性閥在中位時(shí)，液壓缸某腔如通油箱，則啟動(dòng)時(shí)該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動(dòng)不太平穩(wěn)。e.液壓缸“浮動(dòng)”和在任意位置上的停止閥在中位，當(dāng)A、B兩口互通時(shí)，臥式液壓缸呈“浮動(dòng)”狀態(tài)，可利用其他機(jī)構(gòu)移動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整其位置。當(dāng)A、B兩口堵塞或與P口連接（在非差動(dòng)情況下），則可使液壓缸在任意位置處停下來。3）換向閥的過渡機(jī)能除中位機(jī)能外，有的系統(tǒng)還對(duì)閥芯換向過程中各油口的連通方式，即過渡機(jī)能提出了要求。根據(jù)過渡位置各油口連通狀態(tài)及閥口節(jié)流形式尚可派生出其他滑閥機(jī)能，在液壓符號(hào)中，這種過渡機(jī)能被畫在各工位通路符號(hào)之間，并用虛線與之閣開。過渡過程雖只有一瞬間，且不能形成穩(wěn)定的油口連通狀態(tài)，但其作用不能忽視。如換位過程中，二位四通閥的四個(gè)油口若能半開啟，則可減小換向沖擊，同時(shí)使P口保持一定壓力，此即X型過渡機(jī)能，符號(hào)如圖5-54（a）所示，圖5-54（b）為具有HMH型過渡機(jī)能二位四通閥符號(hào)。換向閥的過渡機(jī)能加長了閥芯的行程，這對(duì)電磁換向閥尤為不利，因?yàn)檫^長的閥芯行程不僅影響到電磁換向閥動(dòng)作可靠性，而且還延長了它的動(dòng)作時(shí)間，所以電磁換向閥一般都是標(biāo)準(zhǔn)的換向機(jī)能而不設(shè)置過渡機(jī)能；只有液動(dòng)（或電液動(dòng)）換向閥才設(shè)計(jì)成不同的過渡機(jī)能。不同機(jī)能的滑閥，其閥體是通用件，區(qū)別僅在于閥芯臺(tái)肩結(jié)構(gòu)、軸向尺寸及閥芯上徑向通孔的個(gè)數(shù)。圖5-54換向閥的過渡機(jī)能a）X型過渡機(jī)能b）HMH型過渡機(jī)能4）滑閥式換向閥的操縱方式及典型結(jié)構(gòu)使換向閥芯移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力有多種方式，目前主要有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、電液幾種方式。下面介紹液壓閥的典型結(jié)構(gòu)。①手動(dòng)換向閥手動(dòng)換向閥是用控制手柄直接操縱閥芯的移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)油路切換的閥。圖5-55（a）為彈簧自動(dòng)復(fù)位的三位四通手動(dòng)換向閥。由圖可以看到：向右推動(dòng)手柄時(shí)，閥芯向左移動(dòng)，油口P與A相通，油口B通過閥芯中間的孔與油口T連通；當(dāng)松開手柄時(shí)，在彈簧作用下，閥芯處于中位，油口P、A、B、T全部封閉。當(dāng)向左推動(dòng)手柄時(shí)，閥芯處于右位，油口P與B相通，油口A與T相通。圖5-55（b）為鋼球定位的三位四通手動(dòng)換向閥，它與彈簧自動(dòng)復(fù)位的閥主要區(qū)別為：手柄可在三個(gè)位置上任意停止，不推動(dòng)手柄，閥芯不會(huì)自動(dòng)復(fù)位。②機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥又稱為行程閥，它是靠安裝在執(zhí)行元件上的擋塊5或凸輪推動(dòng)閥芯移動(dòng)，機(jī)動(dòng)換向閥通常是兩位閥。圖5-56（a）為二位三通機(jī)動(dòng)換向閥。在圖示位置，閥芯2在彈簧1作用下處于上位，油口P與A連通；當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件擋塊5壓下滾輪4時(shí)，閥芯向下移動(dòng)，油口P與T連通。圖5-56（b）為二位三通機(jī)動(dòng)換向閥的職能符號(hào)。圖5—55在閥芯上開徑向平槽圖5-56二位三通機(jī)動(dòng)換向閥（a）換向閥結(jié)構(gòu)圖（b）換向閥職能符號(hào)1-彈簧2-閥芯3-閥體4-滾輪5-擋塊機(jī)動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)簡單，換向平穩(wěn)可靠，但必須安裝在運(yùn)動(dòng)部件附近，油管較長，壓力損失較大。③電磁換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵的吸合力，控制閥芯運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)油路換向。電磁換向閥控制方便，應(yīng)用廣泛，但由于液壓油通過閥芯時(shí)所產(chǎn)生的液動(dòng)力使閥芯移動(dòng)受到阻礙，受到電磁吸合力限制，電磁換向閥只能用于控制較小流量的回路。a．電磁鐵電磁換向閥中的電磁鐵是驅(qū)動(dòng)閥芯遠(yuǎn)動(dòng)的動(dòng)力元件。按電源可分為直流電磁鐵和交流電磁鐵；按活動(dòng)銜鐵是否在液壓油充潤狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，可分為干式電磁鐵和濕式電磁鐵。交流電磁鐵可直接使用380V、220V、110V交流電源，具有電路簡單，無需特殊電源，吸合力較大等優(yōu)點(diǎn)，由于其鐵心材料由矽鋼片疊壓而成，體積大，電渦流造成的熱損耗和噪音無法消除，因而具有發(fā)熱大、噪聲大，且工作可靠性差、壽命短等缺點(diǎn)，用在設(shè)備換向精度要求不高的場合。直流電磁鐵需要一套變壓與整流設(shè)備，所使用的直流電流為12V、24V、36V或110V，由于其鐵心材料一般為整體工業(yè)純鐵制成，具有電渦流損耗小、無噪聲、體積小、工作可靠性好、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但直流電磁鐵需特殊電源，造價(jià)較高，加工精度也較高，一般用在換向精度要求較高的場合。圖5-57為干式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖。干式電磁鐵結(jié)構(gòu)簡單。造價(jià)低、品種多、應(yīng)用廣泛。但為了保證電磁鐵不進(jìn)油，在閥芯推動(dòng)桿4處設(shè)置了密封圈10，此密封圈所產(chǎn)生的摩擦力，消耗了部分電磁推力，同時(shí)也限制了電磁鐵的使用壽命。圖5-57干式電磁鐵結(jié)構(gòu)1-閥體2-閥芯3-密封圈4-推動(dòng)桿5-外殼6-分磁環(huán)7-銜鐵8-定鐵心9-線圈10-密封圈圖5-58所示為濕式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖。由圖可知，電磁閥推桿1上的密封圈被取消，換向閥端的壓力油直接進(jìn)入銜鐵4與導(dǎo)磁導(dǎo)套缸3之間的空隙處，使銜鐵在充分潤滑的條件下工作，工作條件得到改善。油槽a的作用是使銜鐵兩端油室互相連通，又存在一定的阻尼，使銜鐵運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。線圈2安放在導(dǎo)磁導(dǎo)套缸3的外面不與液壓油接觸，其壽命大大提高。當(dāng)然，濕式電磁鐵存在造價(jià)高，換向頻率受限等缺點(diǎn)。濕式電磁鐵也各有直流和交流電磁鐵之分。圖5-59濕式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖1-推桿2-線圈3-導(dǎo)磁導(dǎo)套缸4-銜鐵5-放氣螺釘6-插頭組件7-擋板b．二位二通電磁換向閥圖5-59（a）為二位二通電磁換向閥結(jié)構(gòu)圖，由圖5-59（a）可以看出，閥體上兩個(gè)沉割槽分別與開在閥體上的油口相連（由箭頭表示），閥體兩腔由通道a-b-c相連，當(dāng)電磁鐵未通電時(shí)，閥芯2被彈簧3壓向左端位置，頂在