第五章 液压控制阀 第一节 方向控制阀 第二节 压力控制阀 第三节 流量控制阀 第四节 其他类型的液压控制阀

第一节 方向控制阀 方向控制阀的工作原理较简单。从本质上讲，它是利用阀心和阀体间相对位置的改变来 实现阀内部某些油路的接通和断开，以满足液压系统中各换向功能的要求。 方向控制阀可分为单向阀和换向阀两类。 一、单向阀 二、换向阀 三、其他类型的换向阀

1.普通单向阀 液压系统中常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。

2.液控单向阀 液控单向阀具有良好 的单向密封性能，常用于 执行元件需要长时间保压、 锁紧的情况，也用于防止 立式液压缸在自重作用下 下滑等。

内泄式液控单向阀

1－阀体 2－控制活塞 3－卸荷阀心 4－锥阀(主阀心) 双向液压锁 a)结构图 b)原理图 1－阀体 2－控制活塞 3－卸荷阀心 4－锥阀(主阀心)

二、换向阀 换向阀是利用阀心相对于阀体的相对运动，达到特定的工作 位置，使不同的油路接通、关闭，从而变换液压油流动的方向， 改变执行元件的运动方向。 换向阀类型 分类方式 类型 按阀的结构 转阀式、滑阀式 按阀的操纵方式 手动、机动(行程)、电磁、液动、电液动 按阀的位置和通路数 二位二通、二位三通……三位四通、 三位五通……

1.转阀式换向阀(转阀) a)工作原理图 b)应用 1－阀心 2－阀体

2.滑阀式换向阀(滑阀) 滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用得广泛，所以本章 主要以滑阀式换向阀为主介绍换向阀的各项工作性能。

换向阀图形符号 1）用方框表示换向阀的工作位置； 2）一个方框的上边和下边与外部连接的接口数即为通路数； 3）方框内的箭头表示此位置上油路的 通断状态，但箭头的方向并不一定代表 油液实际流动的方向； 4）一般用P表示进油口，T或O表示回 油口，A、B、C等表示与执行元件连接 的油口，用K表示控制油口； 5）方框内的“┯”“┷”表示此通路 被阀心封闭，即该路不通。

换向阀主体部分的结构型式 名称 结构原理图 图形符号 使用场合 二位二通阀 控制油路的接通与断开(相当于一个开关) 二位三通阀 图3 控制液流方向(从一个方向换成另一个方向) 二位四通阀 控制执行元件换向 不能使执行元件在任一位置上停止运动 执行元件正反向运动时回油方式相同 三位四通阀 能使执行元件在任一位置上停止运动 二位五通阀 执行元件正反向运动时回油方式不同 三位五通阀 图11

换向阀操纵形式 操纵方式 图形符号 简要说明 手动 手动操纵，弹簧复位，中间位置时阀口互不相通 机动 挡块操纵，弹簧复位，通口常闭 电磁 电磁铁操纵，弹簧复位 液动 液压操纵，弹簧复位，中间位置时四口互通 电液动 电磁铁先导控制，液压驱动，阀心移动速度可分别由两端的节流阀调节，使系统中执行元件能实现平稳的换向

1－阀体 2－阀心 3－定位套 4－对中弹簧 5－挡圈 6－推杆 换向阀结构 以三位四通换向阀为例说明其结构 a)结构原理图 b)图形符号 1－阀体 2－阀心 3－定位套 4－对中弹簧 5－挡圈 6－推杆 7－环 8－线圈 9－衔铁 10－导套 11－插头组件

二位三通电磁换向阀

三位四通电液换向阀

三位四通手动换向阀

三位四通换向阀中位机能 型式 符号 中位通路状况、特点及应用 O型 H型 Y型 K型 M型 X型 P型 四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的并联工作。液压缸充满油，从静止到起动平稳；制动时运动惯性引起液压冲击较大；换向位置精度高 H型 四口全接通，泵卸荷，液压缸处于浮动状态，在外力作用下可移动。液压缸从静止到起动有冲击；制动比O型平稳；换向位置变动大 Y型 P口封闭，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液压缸浮动，在外力作用下可移动。液压缸从静止到起动有冲击；制动性能介于O型和H型之间 K型 P 、A、B相通，B口封闭，泵卸荷，液压缸处于闭锁状态。两个方向换向时性能不同 M型 P 、 T相通，A 、B 口封闭，泵卸荷，液压缸闭锁，从静止到起动较平稳；制动性与O 型相同；可用于泵卸荷液压缸锁紧的系统中 X型 四口处于半开启状态，泵基本卸荷，但仍保持一定的压力。换向性能介于O 型和H型之间 P型 P 、A 、B 相通， T封闭，泵与液压缸两腔相通，可组成差动连接。从静止到起动平稳；制动平稳；换向位置变动比 H型的小，应用广泛

1.电磁球阀

2.手动阀 手动阀是汽车自动变速器液压控制系统中使用的一种换向阀， 其相当于油路的总开关，由驾驶室内的换挡手柄控制。 1－主油路 2－倒挡油路 3、7－泄油孔 4－阀心 5－前进挡油路 6－前进低挡油路

3.换挡阀 在自动变速器的换挡操纵手柄位于前进挡位或闭锁挡位(S、L 或2、1)时，可根据车辆行驶的不同工况自动地调节挡位。它是 通过主油路的压力油作用于换挡阀，在换挡阀的控制下进入不 同的挡位油路来得到不同的挡位 。

1－换挡电磁阀 2－换挡阀 3－主油路压力油 4－至换挡执行机构 换挡阀工作原理 a)电磁阀断开 b)电磁阀接通 1－换挡电磁阀 2－换挡阀 3－主油路压力油 4－至换挡执行机构

第二节 压力控制阀 在液压系统中，用来控制液压油压力和利用液压油压力来控制其他液压元 件动作的阀统称为压力控制阀。此类阀的工作是利用液压力和弹簧力相平衡 的原理。 按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 一、溢流阀 二、减压阀 三、顺序阀 四、压力继电器

一、溢流阀 溢流阀是通过对油液的溢流，使液压系统的压力维持恒定，从 而实现系统的稳压、调压和限压。根据结构不同，溢流阀可分为直 动式和先导式两类。

先导式溢流阀（二级同心）

先导式溢流阀（三级同心）

溢流阀的压力—流量特性 当溢流阀开启后，随着阀口开度的增大，其压力、流量也随之变 化，压力和流量之间的变化关系称为压力—流量特性。

二、减压阀 减压阀是利用液体流过缝隙产生压降的原理，使出口压力低 于进口压力的压力控制阀。按调节要求的不同，减压阀可分为 定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀三种。 其中，定差减压阀应用较广，简称减压阀。

减压阀

三、顺序阀 顺序阀是利用油液压力作为控制信号来控制油路通断，保 证液压系统中多个执行元件的动作有一定的先后顺序。

四、压力继电器 压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压电气转换 元件，它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气 元件动作。

第三节 流量控制阀 流量控制阀(简称流量阀)是在一定的压差下通过改变节流口通流面积的大小，改变通过 阀口流量的阀。 第三节 流量控制阀 流量控制阀(简称流量阀)是在一定的压差下通过改变节流口通流面积的大小，改变通过 阀口流量的阀。 在液压系统中，控制流量的目的是对执行元件的运动速度进行控制，因此液压系统流量 控制回路又常称为速度控制回路或调速回路。 常见的流量控制阀有节流阀、调速阀等。 一、节流阀 节流阀主要起节流调速、负载阻尼和压力缓冲作用。 二、调速阀

⒈流量控制原理

⒉节流口的节流特性 节流口的节流特性是指液体流经节流口时，通过节流口的流量受 到的影响因素与流量之间的关系，以及分析提高流量的稳定性的措施。 节流口的流量取决于节流口的结构形式。节流口对流量稳定性的控制 质量影响极大。 节流方程

⒊影响节流口流量稳定的因素 ⑴节流口前后的压差 为进一步分析压差对流量的影响 可引入节流刚度。节流刚度是节流口前、后压力差的变化量与 通过阀流量变化量之比，即

节流口的节流特性曲线 结论：T越大，β越小，节流阀性能越好。即节流口通流面积越小，节流口两端的压差越大，越有利于提高节流阀刚度；但太大，造成压力损失也越大，而且可能造成阀口太小而堵塞，一般压差为0.15～0.4MPa。

LOREM IPSUM DOLOR ⑵液压油温度 油的粘度随液压油的温度发生变化，节 流阀的流量受到影响。 ⑵液压油温度 油的粘度随液压油的温度发生变化，节 流阀的流量受到影响。 油液粘度对细长孔式节流口的流量影响较大，对薄壁孔 式节流口的流量几乎没有影响。因此，性能好的节流阀一 般采用薄壁孔类的节流口。

LOREM IPSUM DOLOR ⑶节流口的形状 流量阀在工作时，节流口的通流断面通常是 很小的，当系统速度较低时更是这样。因此节流口很容易被油 液中所含的机械杂质、胶质沉淀物和氧化物等杂质堵塞，另外 油液中的极化分子和金属表面吸附作用会破坏节流口的形状、 大小。 在节流口被堵塞的瞬间，油液断流，压力很快升高，直到把 堵塞的小孔冲开，流量又突然加大。该过程不断重复，造成了 时多时少的流量脉动，严重时完全断流，使节流阀丧失工作能 力。上述现象称为节流阀的堵塞现象。

4.节流口的形式 序号 节流口名称 特 点 结构形式 1 针阀式节流口 特 点 结构形式 1 针阀式节流口 结构简单，针阀作轴向移动，但水力半径小，易堵塞，受油温影响较大，流量稳定性差，适用于对节流性能要求不高的系统 2 偏心槽式节流口 在阀心上开有截面为三角槽的周向偏心槽，通过转动阀心改变通流面积。流量稳定性较好，但在阀心上有径向不平衡力，使阀心转动费力，易堵塞。一般用于低压、大流量和对流量稳定性要求不高的系统中 3 轴向三角槽式节流口 工艺性好，结构简单，径向力平衡，水利半径较合适，调节范围大，稳定流量较小，但油温变化对流量有一定影响，广泛应用于各种流量阀中 4 周向缝隙式节流口 节流口接近于薄壁孔，通道短，水力半径大，不易堵塞，受油温影响小，用于低压小流量（约30mL/min）场合，其流量稳定特性也较好 5 轴向缝隙式节流口 节流口更接近于薄壁孔，流量对温度变化不敏感，通流性能较好，这种节流口为目前最好的节流口之一，用于性能要求较高、低压（≤7MPa）小流量（约20mL/min）的流量阀上

5.节流阀的典型结构 （1）普通节流阀 a)结构图 b)职能符号 1－阀体 2－阀心 3－调节手轮

（2）单向节流阀 a)结构图 b)职能符号 1－弹簧 2－阀心 3－阀体 4－顶杆 5－螺母

6.最小稳定流量及其物理意义 节流阀的最小稳定流量是指在不发生节流口堵塞现象的条件 下又能正常工作的最小流量。如果稳定流量的值越小，就说明 节流阀节流口的通流性越好，允许系统的执行元件工作的最低 速度就越小。 实际回路中，节流阀的最小稳定流量必须比系统执行元件工 作的最低速度所决定的流量值（一般流量控制阀最小稳定流量 为0.05L/min）小，这样执行元件在低速工作时，才能保证速度 的稳定性。这就是节流阀最小稳定流量的物理意义，这也是选 用节流阀的一个主要原则。

二、调速阀 节流阀的刚性较差，当节流调速回路的负载变化时，节流阀 压差随之变化，流量也发生变化，即流量受负载变化影响，从 而不能使执行元件速度保持稳定。 必须采取压力补偿的办法使节流阀前后的压差保持在一个稳 定的值上，使流量不变。这种带压力补偿的流量阀称为调速阀。 有两种具体结构：其一是将减压阀串联在节流阀之前，称为 调速阀；其二是将定压溢流阀与节流阀并联，称为溢流节流阀。

⒈调速阀的工作原理 a)工作原理图 b)职能符号 c)简化职能符号

⒉调速阀的静态特性分析 调速阀能保持流量稳定，主要是由于在节流阀之前串联了减压 阀，而减压阀具有压力补偿作用，这样就使节流阀口前后的压差保 持近似不变，而使流量保持近似恒定。

3.溢流节流阀 溢流节流阀是节流阀与压差式溢流阀并联组成的，它也能补 偿阀两端的压差变化，使通过溢流节流阀的流量基本不受负载变 化的影响。 a)原理图 b)职能符号 c)简化职能符号 1－溢流阀心 2－节流阀心 3-溢流阀

4.调速阀与溢流节流阀的比较 1）调速阀应用范围较广。调速阀可安装在执行元件的进、 回油路和旁油路上，而溢流节流阀只能安装在节流调速回路的 进油路上组成进油路节流调速回路。 2）采用溢流节流阀的系统效率较高。 3）调速阀较溢流节流阀流量稳定性好。

第四节 其他类型的液压控制阀 一、插装阀 二、叠加阀 三、电液伺服阀 四、电液比例控制阀

一、插装阀 插装阀又称为二通插装阀、逻辑阀、锥阀， 是一种以二通型单向元件为主体、采用不同的 盖板组成的插装阀系统。 1－插装件 2－控制盖板 3－先导控制阀 4－集成块 5－弹簧 6－密封圈

1.插装方向控制阀 （1）插装单向阀

（2）液控单向阀

（3）二位二通换向阀

(4)二位三通插装换向阀

(5) 二位四通插装换向阀

2.插装压力控制阀

3.插装流量控制阀

l－推杆 2、5－弹簧 3－锥阀心 4－锥阀座 6－主阀心 二、叠加阀 l－推杆 2、5－弹簧 3－锥阀心 4－锥阀座 6－主阀心

三、电液伺服阀 伺服阀是为闭环控制使用设计的。电液伺服阀是一种将电信 号变为液压能以实现流量或压力控制的转换装置，电液伺服阀 既是电液转换元件，又是功率放大元件。输入的小功率电信号 与输出的大功率液压能（压力和流量）保持对应关系，从而实 现对执行元件的位移、速度、加速度及力的控制。应用领域广。 根据输出液压量的不同，电液伺服阀可以分为流量伺服阀和 压力伺服阀两大类。

1.电液伺服阀工作原理

2.电液伺服阀的应用 由于电液伺服阀的控制精度高、响应速度快，所以应用范围 很广，常被用来实现电液位置、速度、加速度和力的控制。电 液伺服阀的正确使用将会直接影响到系统的性能、工作可靠性 及使用寿命。

四、电液比例控制阀 电液比例控制阀用于开环控制（闭环控制时需用内反馈元 件），可根据输入的电信号成正比连续地对液压系统的参量 （压力、流量及方向）实现远距离计算机控制，并可以防止液 压冲击。 电液比例控制阀是一种性能介于普通液压控制阀和电液伺服 阀之间的新阀种，在制造成本和抗污染等方面优于电液伺服阀。

1.电液比例压力阀

2.电液比例流量阀

3.电液比例方向阀

直接控制式电液比例方向节流阀 1－位移传感器 2、5－比例电磁铁 3－阀体 4－阀心 6－比较放大器 7、8－对中弹簧