液壓-第05章液壓控制元件課件

第五章液壓控制元件

液壓與氣壓傳動1本章提要

液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類。本章介紹方向控制閥。

方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流通斷關系的閥類。如單向閥、換向閥及壓力表開關等。本章主要介紹方向控制閥和方向控制回路。2本章提要

壓力控制閥簡稱壓力閥。壓力閥包括：（1）用來控制液壓系統(tǒng)壓力的閥類。（2）利用壓力變化作為信號來控制其它元件動作的閥類。按其功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。3本章提要

流量控制閥簡稱流量閥，它通過改變節(jié)流口通流面積或通流通道的長短來改變局部阻力的大小，從而實現(xiàn)對流量的控制，進而改變執(zhí)行機構(gòu)的運動速度。流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流集流閥等。本章除討論普通的流量閥之外，還要簡要介紹插裝閥、電液比例閥和電液伺服閥。4本章提要閥口特性與閥芯的運動阻力，節(jié)流邊與液壓橋路單向閥換向閥換向回路與鎖緊回路液壓閥的連接方式本章主要內(nèi)容為：5本章提要調(diào)壓和穩(wěn)壓的基本原理溢流閥減壓閥順序閥壓力繼電器調(diào)壓與減壓回路本章的重點是壓力負反饋、溢流閥的工作原理和性能、減壓閥的工作原理以及調(diào)壓回路。其中先導式溢流閥的工作原理尤為重要。學習時應從液壓橋路和壓力負反饋等基本概念著手理解這些閥的工作原理。本章主要內(nèi)容為：6本章提要節(jié)流口的流量特性；流量負反饋；節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥等三種流量控制閥的原理、結(jié)構(gòu)、主要性能和應用；其它液壓閥，如插裝閥、電液比例閥、電液伺服閥的工作原理及應用。

本章主要內(nèi)容為：本章重點是節(jié)流口的流量特性、流量負反饋、調(diào)速閥的工作原理和性能。學習時應從液壓橋路和流量負反饋等基本概念著手理解這些閥的工作原理。75.1閥口特性與閥芯的運動阻力對于各種滑閥、錐閥、球閥、節(jié)流孔口，通過閥口的流量均可用下式表示：5.1.1

閥口流量公式及流量系數(shù)

式中:閥口通流面積；閥口前、后壓差；流量系數(shù)；液體密度。（5-1）81、滑閥的流量系數(shù)

流量系數(shù)Cq與雷諾數(shù)Re有關。對于滑閥，若閥口為銳邊，可取Cq＝0.6～0.65。

錐閥閥口流量系數(shù)約為Cq=0.77~0.82。2、錐閥的流量系數(shù)95.1.2節(jié)流邊與液壓橋路

（1）閥口與節(jié)流邊閥體節(jié)流邊閥體節(jié)流邊閥中的可變節(jié)流口可以看成是由兩條作相對運動的邊線構(gòu)成，故一個可變節(jié)流口可以看成是一對節(jié)流邊。其中固定不動的節(jié)流邊在閥體上，可以移動的節(jié)流邊則在閥芯上。這一對節(jié)流邊之間的距離就是閥的開度Δx。105.1.2節(jié)流邊與液壓橋路

（1）閥口與節(jié)流邊

閥體的節(jié)流邊是在閥體孔中挖一個環(huán)形槽（或方孔、圓孔）后形成的，閥芯的節(jié)流邊也是在閥芯中間挖出一個環(huán)形槽后形成的。閥芯環(huán)形槽與閥體環(huán)形槽相配合就可以形成一個可變節(jié)流口（即閥口）。閥體節(jié)流邊閥芯節(jié)流邊閥口若進油道與閥芯環(huán)形槽相通，那么出油道必須與閥體的環(huán)形槽相通，閥口正好將兩個通道隔開。11

如果在閥芯上不開環(huán)形槽，而是直接利用閥芯的軸端面作為閥芯節(jié)流邊[圖（a）]，則閥芯受到液壓力的作用后不能平衡，會給控制帶來困難。通過在閥芯上開設環(huán)形槽，形成圖（b）所示平衡活塞，則閥芯上所承受的液壓力大部分可以得到平衡，施以較小的軸向力即可驅(qū)動閥芯。

閥芯節(jié)流邊平衡活塞12（2）液壓半橋與三通閥由于液壓半橋有三個通道，因此必須在閥芯和閥體上共開出三個環(huán)形槽，讓P、O、A分別與三個環(huán)形槽相通，并且受控壓力A要放在P和O的中間，以便于A能分別與P和O接通。進油口回油口工作油口進油口回油口工作油口液壓半橋只有一個控制油口A（或B），只能用于控制有一個工作腔的單作用缸或單向馬達。三通閥就是液壓半橋。13液壓半橋有兩種布置方案：

第一種方案是將A放在閥芯環(huán)形槽中，而將P、O兩腔放在閥體環(huán)形槽中[如圖（b）]；

另一種方案是將A放在閥體環(huán)形槽中，而將P、O兩腔放在閥芯環(huán)形槽中[如圖（C）]。

14進油口回油口回油口工作油口工作油口A腔進、回油閥口B腔進、回油閥口（3）液壓全橋與四通閥

全橋應該有Ol、A、P、T、O2等5個通道。相應地，閥芯和閥體應共有5個環(huán)形槽。15回油口回油口回油口回油口進油口進油口工作油口工作油口工作油口工作油口

液壓全橋有兩種布置方案。

第一種：將A、B通道布置在閥體環(huán)形槽中，將O1、P、O2布置在閥芯環(huán)形槽中（四臺肩四通閥）

第二種：將閥芯槽與閥體槽所對應的油口對換，讓A、B通道布置在閥芯環(huán)形槽中，O1、P、O2布置在閥體環(huán)形槽中（三臺肩式四通閥）16將A、B通道布置在閥體環(huán)形槽中，將O1、P、O2布置在閥芯環(huán)形槽中將A、B通道布置在閥芯環(huán)形槽中，O1、P、O2布置在閥體環(huán)形槽中17（1）作用在圓柱滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動力

5.1.3閥芯驅(qū)動與閥芯運動阻力

圖5.7作用在帶平衡活塞的滑閥上的穩(wěn)態(tài)液動力

(5.5)

穩(wěn)態(tài)液動力指向閥口關閉的方向18圖5.8作用在錐閥上的穩(wěn)態(tài)液動力

(a)外流式；(b)內(nèi)流式

(5.9)

（2）作用在錐閥上的穩(wěn)態(tài)液動力①外流式錐閥②內(nèi)流式錐閥(5.10)

此力指向閥口關閉方向此力指向閥口開啟方向19(3)、作用在滑閥上的液壓卡緊力(5.13)

開一條均壓槽時，K＝0.4；開三條等距槽時，K＝0.063；開七條槽時，K＝0.027。

側(cè)向力指向閥芯卡緊方向側(cè)向力指向閥芯對中方向(c)傾斜

(b)順錐(a)倒錐20

單向閥只允許經(jīng)過閥的液流單方向流動，而不許反向流動。單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。

5.2單向閥5.2.1普通單向閥

圖5.10普通單向閥(b)正向?qū)ǎ聪虿煌?1單向閥的工作原理

A-B導通，B-A不通不能作單向閥B-A導通，A-B不通22A-B導通，B-A不通B-A導通，A-B不通23不能作單向閥24上圖所示的閥屬于管式連接閥，此類閥的油口可通過管接頭和油管相連，閥體的重量靠管路支承，因此閥的體積不能太大太重。321ABAB3211—閥體；2—閥芯；3—彈簧；直通式單向閥中的油流方向和閥的軸線方向相同。25

直角式單向閥的進出油口A(P1)、B(P2)的軸線均和閥體軸線垂直。ABAB圖5.11(a)所示的閥屬于板式連接閥，閥體用螺釘固定在機體上，閥體的平面和機體的平面緊密貼合，閥體上各油孔分別和機體上相對應的孔對接，用“O”形密封圈使它們密封。26

直角式單向閥的進出油口A(P1)、B(P2)的軸線均和閥體軸線垂直。ABAB

不但單向閥有管式連接和板式連接之分，其它閥類也有管式連接和板式連接之分。大多數(shù)液壓系統(tǒng)都采用板式連接閥。271一閥體；2一闊芯；3一彈簧；A一進油口；B一出油口。管式閥板式閥圖5.11普通單向閥直通式直角式28(2)對單向閥的要求

①開啟壓力要小。

②能產(chǎn)生較高的反向壓力，反向的泄漏要小。

③正向?qū)〞r，閥的阻力損失要小。 ④閥芯運動平穩(wěn)，無振動、沖擊或噪聲。(3)單向閥的符號單向閥和其它閥組合后，成為組合閥，例如單向順序閥、單向節(jié)流閥等。AB圖5.10（C）單向閥的職能符號295.1.2液控單向閥(1)液控單向閥的工作原理和圖形符號30(1)簡式內(nèi)泄型液控單向閥

此類閥不帶卸荷閥芯，無專門的泄油口。

簡式內(nèi)泄型液控單向閥1—閥體；2—閥芯；3—彈簧；4—閥蓋；5—閥座；6—控制活塞；7—下蓋。A—正向進油口;B—正向出油口K—控制口31圖5.13簡式外泄型液控單向閥1—控制活塞；2—頂桿；3—閥芯。(1)簡式外泄型液控單向閥

此類閥不帶卸荷閥芯，有專門的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于較高壓力系統(tǒng)。P1—正向進油口;P2—正向出油口K—控制口泄油口32內(nèi)泄式圖5.14(a)帶卸荷閥的內(nèi)泄式液控單向閥2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞123456ABK(3)帶卸荷閥的液控單向閥若在控制口K加控制壓力，先頂開卸荷閥芯3，B腔壓力降低，活塞5繼續(xù)上升并頂開主閥芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向?qū)?。此閥適用于反向壓力很高的場合。33圖5.14(b)帶卸荷閥的液控單向閥(外泄式)2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞A-正向進油口;B-正向出油口;K-控制口ABKKL123456AB

(4)液控單向閥符號

ABK〈a〉內(nèi)泄式ABK〈b〉外泄式3425134圖中，用單向閥5將系統(tǒng)和泵隔斷，泵開機時泵排出的油可經(jīng)單向閥5進入系統(tǒng);泵停機時，單向閥5可阻止系統(tǒng)中的油倒流。普通單向閥和液控單向閥的應用（1）用單向閥將系統(tǒng)和泵隔斷

35

(2)用單向閥將兩個泵隔斷在下圖中，1是低壓大流量泵，2是高壓小流量泵。低壓時兩個泵排出的油合流，共同向系統(tǒng)供油。高壓時，單向閥的反向壓力為高壓，單向閥關閉，泵2排出的高壓油經(jīng)過虛線表示的控制油路將閥3打開，使泵1排出的油經(jīng)閥3回油箱，由高壓泵2單獨往系統(tǒng)供油，其壓力決定于閥4。這樣，單向閥將兩個壓力不同的泵隔斷，不互相影響。214336(3)用單向閥產(chǎn)生背壓在右圖中，高壓油進入缸的無桿腔，活塞右行，有桿腔中的低壓油經(jīng)單向閥后回油箱。單向閥有一定壓力降，故在單向閥上游總保持一定壓力，此壓力也就是有桿腔中的壓力，叫做背壓，其數(shù)值不高一般約為0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背壓，可防止活塞的沖擊，使活塞運動平穩(wěn)。此種用途的單向閥也叫背壓閥。背壓閥pb37(4)用單向閥和其它閥組成復合閥由單向閥和節(jié)流閥組成復合閥，叫單向節(jié)流閥。用單向閥組成的復合閥還有單向順序閥、單向減壓閥等。在單向節(jié)流閥中，單向閥和節(jié)流閥共用一閥體。當液流沿箭頭所示方向流動時，因單向閥關閉，液流只能經(jīng)過節(jié)流閥從閥體流出。若液流沿箭頭所示相反的方向流動時，因單向閥的阻力遠比節(jié)流閥為小，所以液流經(jīng)過單向閥流出閥體。此法常用來快速回油。從而可以改變缸的運動速度。38在右圖中，通過液控單向閥往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油時，因有液控單向閥，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置懸浮。將液控單向閥的控制口加壓后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行為工作行程，可同時往缸的上腔和液控單向閥的控制口加壓，則活塞下行，完成工作行程。ABKG(5)用液控單向閥使立式缸活塞懸浮39(6)用兩個液控單向閥使液壓缸雙向閉鎖將高壓管A中的壓力作為控制壓力加在液控單向閥2的控制口上，液控單向閥2也構(gòu)成通路。此時高壓油自A管進入缸，活塞右行，低壓油自B管排出，缸的工作和不加液控單向閥時相同。同理，若B管為高壓，A管為低壓時，則活塞左行。若A、B管均不通油時，液控單向閥的控制口均無壓力，閥1和閥2均閉鎖。這樣，利用兩個液控單向閥，既不影響缸的正常動作，又可完成缸的雙向閉鎖。鎖緊缸的辦法雖有多種，用液控單向閥的方法是最可靠的一種。12AB40換向閥能改變液流方向，將換向閥與缸連接可以很方便地使缸的活塞改變運動方向。5.3換向閥換向閥的類型有

按閥的結(jié)構(gòu)形式：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。

按閥的操縱方式：手動式、機動式、電磁式、液動式、電液動式、氣動式。

按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。41換向閥的工作原理

TPAB

如下圖，換向閥閥體2上開有4個通油口P、A、B、T。換向閥的通油口永遠用固定的字母表示，它所表示的意義如下：P—壓力油口；A、B—工作油口；T——回油口。PTBA42PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB43PTABTPAB下圖表示閥芯處于中位時的情況,此時從P口進來的壓力油沒有通路。A、B兩個油口也不和T口相通。44TPAB下圖表示人向一側(cè)搬動控制手柄，閥芯左移，或者說閥芯處于左位的情況。此時P口和A口相通，壓力油經(jīng)P、A到其它元件；從其它元件回來的油經(jīng)B、閥芯中心孔，T回油箱。PTAB左位45PTABTPAB下圖表示人向另一側(cè)搬動控制手柄閥芯右移，或者說閥芯處于右位時的情況。此時，從P口進來的壓力油經(jīng)P、B到其它元件。從其它元件回來的油經(jīng)A、T回油箱。右位465.3.1換向機能5.3.1.1換向閥的“通”和“位”“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?！拔弧?Position)一指閥芯的位置，通常所說的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個或三個不同的工作位置，“位”在符號圖中用方框表示。所謂“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個、三個、四個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閥口的開關來溝通。47表5.1不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號名稱結(jié)構(gòu)原理圖圖形符號二位二通

二位三通

二位四通

三位四通

48表5.1中圖形符號的含義如下：用方框表示閥的工作位置，有幾個方框就表示有幾“位” 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際方向方框內(nèi)符號“┻”或“┳”表示該通路不通方框外部連接的接口數(shù)有幾個，就表示幾“通”49表5.1中圖形符號的含義如下：一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進油口用字母P表示；閥與系統(tǒng)回油路連通的回油口用T(有時用O)表示；而閥與執(zhí)行元件連接的油口用A、B等表示。有時在圖形符號上用L表示泄漏油口。換向閥都有兩個或兩個以上的工作位置，其中一個為常態(tài)位，即閥芯未受到操縱力時所處的位置，圖形符號中的中位是三位閥的常態(tài)位。利用彈簧復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，油路一般應連接在換向閥的常態(tài)位上。505.3.1.2滑閥機能

滑閥式換向閥處于中間位置或原始位置時，閥中各油口的連通方式稱為換向閥的滑閥機能。

兩位閥和多位閥的機能是指閥芯處于原始位置時,閥各油口的通斷情況。

三位閥的機能是指閥芯處于中位時,閥各油口的通斷情況。三位閥有多種機能現(xiàn)只介紹最常用的幾種。51（l）二位二通換向閥

二位二通換向閥其兩個油口之間的狀態(tài)只有兩種：通或斷。二位二通換向閥的滑閥機能有：常閉式（O型）、常開式（H型）。圖5.15二位二通換向閥的滑閥機能

二位閥的原始位置：若為手動控制，則是指控制手柄沒有動作的位置；若為液壓控制則是指失壓的位置若為電磁控制則是指失電的位置。52

（2）三位四通換向閥

三位四通換向閥的滑閥機能有很多種，常見的有表5.1中所列的幾種。中間一個方框表示其原始位置，左右方框表示兩個換向位。其左位和右位各油口的連通方式均為直通或交叉相通，所以只用一個字母來表示中位的型式。PTABO型機能53②因P口封閉，泵不能卸荷，泵排出的壓力油只能從溢流閥排回油箱。③可用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。當一個分支中的換向閥處于中位時,仍可保持系統(tǒng)壓力，不致影響其它分支的正常工作。PTABO型機能①缸的兩腔被封閉,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向負載和反向負載。1）O型機能

閥芯處于中位時,P,A,B,T四個油口均被封閉，其特點是：542）H型機能

閥芯處于中位時,P,A,B,T四個油口互通。PTABH型機能①雖然閥芯已除于中位，但缸的活塞無法停住。中位時油缸不能承受負載。②不管活塞原來是左行還是右行，缸的各腔均無壓力沖擊，也不會出現(xiàn)負壓。換向平穩(wěn)無沖擊，換向時無精度可言③泵可卸荷。④不能用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。因一個分支的換向閥一旦處于中位，泵即卸荷，系統(tǒng)壓力為零，其它分支也就不能正常工作了。H型機能的特點如下：553）M型機能閥芯處于中位時,A、B油口被封閉，P、T油口互通。M型機能是取O型機能的上半部，H型機能的下半部組成的，故兼有二者的特點。M型機能如下：①活塞可停在任一位置上，用能承受雙向負載。②缸的兩腔會出現(xiàn)壓力沖擊或負壓，依活塞原來的運動方向而定?；钊星皼_。③泵能卸荷。④不宜用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。PTABM型機能56此種機能目的是構(gòu)成差動連接油路，使單活塞桿缸的活塞增速。4）P型機能

閥芯處于中位時，P、A、B油口互通，油口T被封閉。PTABP型機能57O型機能H型M型P型58Y型機能――Ｐ封閉，Ａ、Ｂ、Ｔ互通。Ｋ型機能――Ｐ、Ａ、Ｔ互通，Ｂ封閉。Ｘ型機能――Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ之間只有很小的縫隙連通。Ｊ型機能――Ｐ、Ａ封閉，Ｂ、Ｔ互通。Ｃ型機能――Ｐ、Ａ相通，Ｂ、Ｔ封閉。Ｎ型機能――Ｐ、Ｂ封閉，Ａ、Ｔ互通。Ｕ型機能――Ｐ、Ｔ封閉，Ａ、Ｂ互通。除上述四種常用的機能外，根據(jù)油口通斷情況不同尚可組合成多種機能，不過這些機能多用在特殊場合。這些機能是：（見書p57）59圖5.17三位四通手動換向閥彈簧復位方式鋼珠定位方式手動換向閥主要有彈簧復位和鋼珠定位兩種型式。圖5.17(a)所示為鋼球定位式三位四通手動換向閥。圖5.17(b)則為彈簧自動復位式三位四通手動換向閥。5.3.2換向閥的操縱方式5.3.2.1手動換向閥60圖5.17三位四通手動換向閥中位手柄閥芯復位彈簧61圖5.17三位四通手動換向閥左位手柄閥芯復位彈簧62圖5.17三位四通手動換向閥右位手柄閥芯復位彈簧63旋轉(zhuǎn)移動式手動換向閥

圖5.17(c)所示為旋轉(zhuǎn)移動式手動換向閥，旋轉(zhuǎn)手柄可通過螺桿推動閥芯改變工作位置。這種結(jié)構(gòu)具有體積小、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。由于這種閥的手柄帶有鎖，不打開鎖不能調(diào)節(jié)，因此使用安全。64此類控制方式的“信號源”是缸的運動件。例如將擋塊固定在運動的活塞桿上，當擋塊觸壓閥推桿2的滾滾輪1時，推桿2即推動閥芯3換向。擋塊和推桿2端部的滾輪脫離接觸后，閥芯即可靠彈簧復位。此種閥的控制方式因和缸的行程有關，也有管此類閥叫“行程閥”。1—滾輪2—推桿3—閥芯圖5.18機動換向閥5.3.2.2機動換向閥65

電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。（1）直流電磁鐵和交流電磁鐵5.3.2.3電磁換向閥閥用電磁鐵根據(jù)所用電源的不同，有以下三種：①交流電磁鐵。壽命較短。②直流電磁鐵。需要專用直流電源，使用壽命較長。③本整型電磁鐵。本整型指交流本機整流型。（2）干式、油浸式、濕式電磁鐵

不管是直流還是交流電磁，都可做成干式和濕式的。濕式電磁鐵具有吸著聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點。66圖5.19三位四通電磁換向閥右電磁鐵通電換向左、右電磁鐵斷電（復中位）左電磁鐵通電換向（3）電磁換向閥的工作原理67

圖5.20所示為交流式二位三通電磁換向閥。當電磁鐵斷電時，閥芯2被彈簧7推向左端，P和A接通；當電磁鐵通電時，鐵芯通過推桿3將閥芯2推向右端，使P和B接通。

（4）電磁換向閥的典型結(jié)構(gòu)圖5.20交流式二位三通電磁換向閥

68

圖5.21為直流濕式三位四通電磁換向閥。當兩邊電磁鐵都不通電時，閥芯2在兩邊對中彈簧4的作用下處于中位，P、T、A、B口互不相通；當右邊電磁鐵通電時，推桿6將閥芯2推向左端，P與A通，B與T通；當左邊電磁鐵通電時，P與B通，A與T通。圖5.21直流濕式三位四通電磁換向閥

695.3.2.4液動換向閥液動換向閥是利用控制壓力油來改變閥芯位置的換向閥。對三位閥而言，按閥芯的對中形式，分為彈簧對中型和液壓對中型兩種。70閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。當對液動滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時，還應在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝阻尼調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)器節(jié)流口大小即可調(diào)整閥芯的動作時間。圖5.22彈簧對中型三位四通液動換向閥

71p1p21、5—對中彈簧；2、4—定位套筒；3—閥芯；k1、k2—控制油口圖5.22彈簧對中型三位四通液動換向閥

72電磁換向閥起先導作用，控制液動換向閥的動作；液動換向閥作為主閥，用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。5.3.2.5電液動換向閥圖5.23外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥

電液換向閥是電磁換向閥和液動換向閥的組合。電液換向閥用在大流量的液壓系統(tǒng)中。73圖5.23內(nèi)部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥

電液換向閥有彈簧對中和液壓對中兩種型式。若按控制壓力油及其回油方式進行分類則有：外部控制、外部回油；外部控制、內(nèi)部回油；內(nèi)部控制、外部回油；內(nèi)部控制、內(nèi)部回油等四種類型。745.3.3電磁球式換向閥

密封性好，介質(zhì)可以是水、乳化液和礦物油；工作壓力可高達63MPa。圖5.24常開型二位三通電磁球式換向閥。751—電磁鐵；2—杠桿；3—左推桿；4—左閥座；5—鋼球；6—右閥座；7—右推桿；8—彈簧圖5.24電磁球式換向閥原理765.4方向閥在換向與鎖緊回路中的應用

對于換向要求高的主機（如各類磨床），若用手動換向閥就不能實現(xiàn)自動往復運動，一般采用特殊設計的機液換向閥，以行程擋塊推動機動先導閥，由它控制一個可調(diào)式液動換向閥來實現(xiàn)工作臺的換向，既可避免“換向死點”，又可消除換向沖擊。這種換向回路，按換向要求不同可分為時間控制制動式和行程控制制動式兩種。5.4.1.1簡單換向回路

5.4.1.2復雜換向回路

簡單換向回路，只需在泵與執(zhí)行元件之間采用標準的普通換向閥即可。5.4.1換向回路

77圖5.25時間控制制動式換向回路（1）時間控制制動式換向回路78圖5.25時間控制制動式換向回路

其制動時間可通過節(jié)流閥J1和J2的開口量得到調(diào)節(jié)；此外，換向閥中位機能采用H型，對減小沖擊量和提高換向平穩(wěn)性都有利。其主要缺點是換向精度不高。79圖5.26行程間控制制動式換向回路（2）行程控制制動式換向回路換向精度較高，沖出量較??；但制動時間的長短不可調(diào)。80

鎖緊回路可使活塞在任一位置停止，可防其竄動。鎖緊的簡單的方法是利用三位換向閥的M、O型中位機能封閉液壓缸兩腔。但由于換向閥有泄漏，這種鎖緊方法不夠可靠，只適用于鎖緊要求不高的回路中。最常用的方法是采用雙液控單向閥，由于液控單向閥有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使執(zhí)行元件長期鎖緊。

圖5.27鎖緊回路5.4.2鎖緊回路

81液壓閥的連接方式有五種。（1）螺紋連接

閥體油口上帶螺紋的閥稱為管式閥。將管式閥的油口用螺紋管接頭和管道連接，并由此固定在管路上。（2）法蘭連接

它是通過閥體上的螺釘孔（每油口多為4個螺釘孔）與管件端部的法蘭，用螺釘連接在一起。(3)板式連接

閥的各油口均布置在同一安裝平面上，并留有連接螺釘孔，這種閥稱為板式閥，如電磁換向閥多為板式閥。將板式閥用螺釘固定在與閥有對應油口的平板式或閥塊式連接體上。(4)疊加式連接(5)插裝式連接5.4液壓閥的連接方式

82圖5.29疊加閥式液壓裝置圖5.28集成塊式液壓裝置835.5壓力的調(diào)節(jié)與控制

在壓力閥控制壓力的過程中，需要解決壓力可調(diào)和壓力反饋兩個方面的問題。5.5.1調(diào)壓原理

調(diào)壓是指以負載為對象，通過調(diào)節(jié)控制閥口的大小，使系統(tǒng)輸給負載的壓力大小可調(diào)。溢流式調(diào)節(jié)84（1）流量型油源并聯(lián)溢流式調(diào)壓

溢流式調(diào)節(jié)

顯然，只有改變負載流量QL的大小才能調(diào)節(jié)負載壓力PL。將控制閥口RX與負載Z并聯(lián)，通過閥口的溢流作用，能使負載流量QL發(fā)生變化，最終達到調(diào)節(jié)負載壓力之目的。

85（2）壓力型油源串聯(lián)減壓式調(diào)壓

如果油源換成恒壓源PS，并聯(lián)式調(diào)節(jié)不能改變負載壓力。這時可將控制閥口Rx串聯(lián)在壓力源PS和負載Z之間，通過閥口的減壓作用即可調(diào)節(jié)負載壓力PL。減壓式調(diào)節(jié)86（3）半橋回路分壓式調(diào)壓

液壓半橋?qū)嵸|(zhì)上是由進、回油節(jié)流口串聯(lián)而成的分壓回路。為了簡化加工，進油節(jié)流口多采用固定節(jié)流孔來代替，回油節(jié)流口是由錐閥或滑閥構(gòu)成可調(diào)節(jié)流口。這種調(diào)壓方式主要用于液壓閥的先導級中。圖6.2875.5.2壓力負反饋

壓力的大小能夠調(diào)節(jié)，并不等于能夠穩(wěn)壓。當負載因擾動而發(fā)生變化時，負載壓力會隨之變化。壓力的穩(wěn)定必須通過壓力負反饋來實現(xiàn)。構(gòu)造壓力反饋系統(tǒng)必須研究以下問題：

①代表期望壓力的指令信號如何產(chǎn)生？

②怎樣構(gòu)造在實際結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)的比較器？

③受控壓力PL如何測量？轉(zhuǎn)換成什么信號才便于比較？，怎樣反饋到比較器上去？壓力負反饋控制的核心是要構(gòu)造一個壓力比較器。

力信號的比較最容易實現(xiàn)。88圖5.3直動型并聯(lián)溢流式壓力負反饋控制

-指令力通過調(diào)壓彈簧產(chǎn)生

壓力通過微型測量油缸測量反饋不要形成正反饋！負反饋部分開環(huán)調(diào)壓回路89圖5.5圖6.4負反饋部分負反饋部分半橋分壓式壓力負反饋控制

直動型串聯(lián)減壓式壓力負反饋控制

905.5.3先導控制

直動型壓力控制中，由力比較器直接驅(qū)動主控制閥芯，驅(qū)動力遠小于彈簧力，因此驅(qū)動能力十分有限。這種控制方式導致主閥芯不能做得太大，不適合用于高壓大流量系統(tǒng)中。

所謂先導型壓力控制，是指控制系統(tǒng)中有大、小兩個閥芯，小閥芯為先導閥芯，大閥芯為主閥芯，并相應形成先導級和主級兩個壓力調(diào)節(jié)回路。在高壓大流量系統(tǒng)中一般應采用先導控制。91圖5.6半橋式先導控制部分主閥的指令信號

主閥的反饋壓力

導閥比較：主閥比較：主級為并聯(lián)溢流式壓力負反饋控制

92半橋式先導控制部分圖5.6主閥的指令信號

主閥的反饋壓力

導閥比較：主閥比較：主級為串聯(lián)減壓式壓力負反饋控制

93上述先導型壓力壓力負反饋控制的共同特點如下：先導型壓力負反饋控制中有兩個壓力負反饋回路。（先導級負責主級指令信號的穩(wěn)壓和調(diào)壓；主級則負責系統(tǒng)的穩(wěn)壓。）主閥芯既構(gòu)成主調(diào)壓回路的閥口，又作為主級壓力反饋的力比較器。（主級的測壓容腔設在主閥芯的一端，另一端作用有主級的指令力P2A。）主級所需要的指令信號由先導級負責輸出。（先導級通過半橋回路向主級的力比較器輸出一個壓力P2，該壓力稱為主級的指令壓力，然后通過主閥芯端部的受壓面積轉(zhuǎn)化為主級的指令力P2A

。）先導閥芯既構(gòu)成先導調(diào)壓回路的閥口，又作為先導級壓力反饋的力比較器。（先導級的測壓容腔設在先導閥芯的一端，另一端安裝有作為先導級指令元件的調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄。）主閥和先導閥均有滑閥式和錐閥式兩種典型結(jié)構(gòu)。945.6溢流閥

根據(jù)“并聯(lián)溢流式壓力負反饋”原理設計而成的液壓閥稱為溢流閥。溢流閥的主要用途有以下兩點：1）調(diào)壓和穩(wěn)壓。如用在由定量泵構(gòu)成的液壓源中，用以調(diào)節(jié)泵的出口壓力，保持該壓力恒定。2）限壓。如用作安全閥，當系統(tǒng)正常工作時，溢流閥處于關閉狀態(tài)，僅在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)定壓力時才開啟溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。

溢流閥的特征是：閥與負載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進口壓力負反饋，不工作時閥口常開。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動型和先導型兩類。

95圖5.7滑閥式溢流口，端面測壓

5.6.1直動型溢流閥

直動型溢流閥因閥口和測壓面結(jié)構(gòu)型式不同，形成了三種基本結(jié)構(gòu)。無論何種結(jié)構(gòu)，均是由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄、溢流閥口、測壓面等三個部分構(gòu)成。

錐閥式溢流口，端面測壓

錐閥式溢流口，錐面測壓

直動式溢流閥是作用在閥芯上的主油路液壓力與調(diào)壓彈簧力直接相平衡的溢流閥。96圖6.7錐閥式直動型溢流閥

溢流閥的符號

直動型溢流閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但因壓力直接與調(diào)壓彈簧力平衡，不適于在高壓、大流量下工作。

錐閥芯與面測壓

調(diào)壓手柄調(diào)壓彈簧97直動型溢流閥與符號的對應關系

溢流閥的符號閥口閥口比較：測壓面測壓孔98直動型溢流閥與符號的對應關系

溢流閥的符號測壓孔閥口閥口測壓面995.6.2先導型溢流閥

先導型溢流閥的主要特點：由主閥芯負責控制系統(tǒng)的壓力，先導級負責向主閥提供指令力，作用在主閥芯上的主油路液壓力與先導級所輸出的“指令壓力”相平衡。（1）三節(jié)同芯先導型溢流閥

閥口處同芯活塞處同芯導向處同芯100出油口P2進油口P1主閥芯主閥口導閥芯先導級固定節(jié)流孔調(diào)壓手柄調(diào)壓彈簧主閥彈簧101圖6.10YF型先導式溢流閥原理圖閥口主級測壓面主級指令導閥比較主閥比較：半橋式先導控制部分102圖5.9YF型先導式溢流閥主級測壓面主級指令閥口黑三角代表先導型液壓控制103圖5.11二節(jié)同芯先導式溢流閥（2）二節(jié)同芯先導型溢流閥

閥口處同芯導向處同芯104圖5.10YF型先導式溢流閥原理圖主級測壓面主級指令導閥比較主閥比較：半橋式先導控制部分節(jié)流孔2、4串聯(lián)等價于1個孔節(jié)流孔3構(gòu)成動態(tài)阻尼，穩(wěn)定主閥105圖5.11二節(jié)同芯型先導式溢流閥主級測壓面導閥芯閥口固定節(jié)流孔106圖5.12電磁溢流閥5.6.3電磁溢流閥

電磁溢流閥是電磁換向閥與先導式溢流閥的組合，用于系統(tǒng)的多級壓力控制或卸荷。電磁閥部分先導式溢流閥部分107電磁溢流閥原理圖電磁閥通電卸壓先導式溢流閥部分PT符號108T遠程調(diào)壓原理先導式溢流閥部分P先導式溢流閥部分遠程調(diào)壓閥遠程調(diào)壓閥25MPa25MPa32MPa32MPa輸出25MPa1095.6.4溢流閥靜態(tài)特性與動態(tài)持性

靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)態(tài)工況時的特性，動態(tài)特性是指閥在瞬態(tài)工況時的特性。圖5.13（1）靜態(tài)特性

溢流閥期望壓力P指溢流閥壓力隨流量變化曲線因開啟和閉合時，閥芯摩擦力方向不同，導致開啟曲線與閉合曲線不重合要求P開>85%Pn110②先導式溢流閥的啟閉特性優(yōu)于直動式溢流閥。也就是說，先導式溢流閥的調(diào)壓偏差比直動式溢流閥的調(diào)壓偏差小，調(diào)壓精度更高。

先導式溢流閥的啟閉特性比直動式溢流閥更好

①對同一個溢流閥.其開啟特性總是優(yōu)于閉合特性。這主要是由于在開啟和閉合兩種運動過程中，摩擦力的作用方向相反所致。1115.7減壓閥

根據(jù)“串聯(lián)減壓式壓力負反饋”原理設計而成的液壓閥稱為減壓閥。減壓閥主要用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。

減壓閥也有直動型和先導型之分，直動型減壓閥的工作原理如圖6.4所示，但直動型減壓閥較少單獨使用。在先導型減壓閥中，根據(jù)先導級供油的引入方式不同，有“先導級由減壓出口供油式”和“先導級由減壓進口供油式”兩種結(jié)構(gòu)形式。減壓閥的特征是：閥與負載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負反饋，不工作時閥口常閉。112

溢流閥的動態(tài)特性是指流量階躍時的壓力響應特性，如圖6.14。其衡量指標主要有壓力超調(diào)量、響應時間等。圖5.13（2）動態(tài)特性

響應時間t1過渡過程時間t21135.7.1先導級由減壓出口供油的減壓閥

圖5.16圖5.17114泄油口L（在側(cè)面，圖中看不見）泄油口L出油口P2出油口P2進油口P1進油口P1115圖5.17先導式減壓閥原理圖主級測壓面主級指令半橋式先導控制部分主閥比較：導閥比較116直動型溢流閥與符號的對應關系

減壓閥符號閥口閥口測壓孔測壓面測壓面117先導型減壓閥與符號的對應關系

減壓閥符號半橋式先導控制部分代表液壓先導控制118圖5.16先導式減壓閥黑三角代表先導型液壓控制阻尼孔主級測壓面主級指令測壓孔閥口1195.7.2先導級由減壓進口供油的減壓閥

圖5.18圖5.19120泄油口L出油口P2進油口P1主閥芯先導級可變節(jié)流口主閥口導閥芯先導級固定節(jié)流孔121泄油口L出油口P2進油口P1主閥芯主閥口導閥芯先導級可變節(jié)流口先導級固定節(jié)流孔122圖6.18先導式減壓閥原理圖主級測壓面主級指令先導級恒流器Q123由于減壓閥進口壓力P1波動較大，會引起導閥流量Q波動，進而使主閥指令壓力P3波動。先導級采用恒流器后，Q基本不波動，因此先導級輸出壓力P3能夠穩(wěn)定。Q作為流量傳感器作為流量調(diào)節(jié)器124先導級恒流器主閥減壓口導閥導閥1255.8順序閥

順序閥的作用是利用油液壓力作為控制信號，控制油路通斷。順序閥也有直動型和先導型之分，根據(jù)控制壓力來源不同，它還有內(nèi)控式和外控式之分。通過改變控制方式、泄油方式以及二次油路的連接方式，順序閥還可用作背壓閥、卸荷閥和平衡閥等。順序閥的特征是：閥的出口一般接負載（串聯(lián)），調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用進口測壓，不工作時閥口常開。126圖5.205.8.1直動型順序閥

直動式順序閥是作用在閥芯上的主油路液壓力與調(diào)壓彈簧力直接相平衡的順序閥。127順序閥的符號調(diào)壓手柄測壓柱塞閥芯泄油口泄油口測壓孔測壓孔調(diào)壓彈簧調(diào)壓彈簧進油口進油口出油口出油口128順序閥的符號直動型順序閥與符號的對應關系

閥口測壓孔測壓孔測壓面測壓面泄油口泄油口進油口進油口出油口出油口129直動型順序閥與直動式溢流閥的比較

順序閥在油路中相當于一個以油液壓力作為信號來控制油路通斷的液壓開關。它與溢流閥的工作原理基本相同，主要差別為：①出口接負載；②動作時閥口不是微開而是全開；③有外泄口。

閥口常閉彈簧指令力指向閥口關閉進油口測壓進油口測壓閥口常閉彈簧指令力指向閥口關閉內(nèi)泄外泄出口壓力較高出口回油箱順序閥溢流閥130順序閥的符號調(diào)壓手柄測壓柱塞閥芯測壓孔測壓孔調(diào)壓彈簧調(diào)壓彈簧進油口進油口出油口出油口泄油口泄油口泄油孔131圖5.21外泄量較大的一種先導式順序閥

5.8.2先導型順壓閥

如果在直動型順序閥在基礎上，將主閥芯上腔的調(diào)壓彈簧用半橋式先導調(diào)壓回路代替，且將先導閥調(diào)壓彈簧腔引至外泄口L，就可以構(gòu)成圖6.21所示先導式順序閥。將主閥芯上腔的調(diào)壓彈簧用半橋式先導調(diào)壓回路代替132泄油口L泄油口L出油口P2出油口P2進油口P1133圖5.21先導式順序閥原理圖主級測壓面開關指令半橋式先導控制部分導閥比較

這種先導式順序閥的原理與先導式溢流閥相似，所不同的是二次油路即出口不接回油箱，泄漏油口L必須單獨接回油箱。但這種順序閥的缺點是外泄漏量過大。

134先導式順序閥與符號的對應關系

先導式順序閥符號閥口閥口測壓孔測壓孔測壓面測壓面開關指令135圖6.21先導式順序閥黑三角代表先導型液壓控制阻尼孔主級指令主級測壓面測壓孔閥口136

為減少導閥處的外泄量，可將導閥設計成滑閥式，令導閥的測壓面與導閥閥口的節(jié)流邊分離。先導級設計為：

導閥的測壓面與主油路進口一次壓力P1相通，由先導閥的調(diào)壓彈簧直接與P1相比較；圖5.22DZ型先導式順序閥

137導閥閥口回油接出口二次壓力P2，這樣可不致產(chǎn)生大量外泄流量；導閥彈簧腔接外泄口，使導閥芯彈簧側(cè)不形成背壓；先導級仍采用帶進油固定節(jié)流口的半橋回路，固定節(jié)流口的進油壓力為P1，先導閥閥口仍然作為先導級的回油閥口，但回油壓力為P2。圖5.22DZ型先導式順序閥

138圖5.22DZ型先導式順序閥

先導級為帶固定節(jié)流孔的半橋回路，進油壓力為P1，但回油壓力為P2導閥的測壓面與主油路進口P1相通，導閥的調(diào)壓彈簧直接與P1相比較導閥閥口回油接出口二次壓力P2，減少外泄量導閥彈簧腔接外泄口，使導閥芯彈簧側(cè)不形成背壓139P3導閥直接與進口壓力比較開關指令進口A測壓140圖5.22DZ型先導式順序閥

141調(diào)壓彈簧出油口P2測壓孔外泄時此孔堵住進油口P1泄油口L導閥芯主閥芯測壓面調(diào)壓螺絲142圖6.21先導式順序閥原理圖

這種先導式順序閥在先導閥上直接測壓導閥比較143表5.1順序閥的職能符號

單向順序閥有內(nèi)外控之分。若將出油口接通油箱，且將外泄改為內(nèi)泄，即可作平衡閥用，使垂直放置的液壓缸不因自重而下落。把外控式順序閥的出油口接通油箱，且將外泄改為內(nèi)泄，即可構(gòu)成卸荷閥。外控順序閥(外控外泄)

順序閥(內(nèi)控外泄)

背壓閥(內(nèi)控內(nèi)泄)

卸荷閥(外控內(nèi)泄)

外控單向順序閥

內(nèi)控平衡閥

外控平衡閥

內(nèi)控單向順序閥

1445.9壓力繼電器

壓力繼電器是利用油液的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。壓力繼電器在壓力達到調(diào)定值時，發(fā)出電信號，控制電氣元件動作。壓力繼電器有柱塞式、膜片式、彈簧管式和波紋管式四種結(jié)構(gòu)形式。

柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖6.23所示，當進油口P處油液壓力達到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，作用在柱塞1上的液壓力通過頂桿2的推動，合上微動電器開關4，發(fā)出電信號。圖中，L為泄油口。改變彈簧的壓縮量，可以調(diào)節(jié)繼電器的動作壓力。

145圖5.23壓力繼電器壓力繼電器符號進油口電器開關原理測壓面調(diào)壓彈簧電器開關調(diào)壓螺絲柱塞146進油口調(diào)壓彈簧電器開關調(diào)壓螺絲柱塞電器開關原理壓力繼電器符號當壓力超過彈簧力時，頂桿推動電器開關，發(fā)出電信號測壓面147對于節(jié)流孔口來說，可將流量公式寫成下列形式:（7.1）5.11節(jié)流口的流量特性5.11.1

節(jié)流口流量公式

式中:閥口通流面積；閥口前、后壓差；由節(jié)流口形狀和結(jié)構(gòu)決定的指數(shù)，0.5＜m＜l；節(jié)流系數(shù)。QΔp圖7.1節(jié)流口的流量-壓力特性細長孔m=1簿壁口m=0.5148關于薄壁節(jié)流口的流量公式，在流體力學中已然推導和證明過，我們只引用其結(jié)論即可。令,m=0.5流過薄壁小孔的流量公式由式（7.1）變?yōu)?式中:Cd—流量系數(shù)；ρ—油液密度。在流體力學中，我們遇到過兩大類節(jié)流口。一類是細長孔，m=1。在液壓工程中，往往把這類節(jié)流口當作固定(不可調(diào))節(jié)流器使用。QΔp細長孔m=1簿壁口m=0.5另一類是薄壁節(jié)流口,m=0.5。用紊流計算這一類節(jié)流口的流量。常常把它們作為節(jié)流閥閥口使用。149上式也可寫成在上式中若m為常數(shù)，且也是常數(shù)，調(diào)節(jié)A，則可調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥的流量Q。需要說明的是流量系數(shù)Cd并不是常數(shù)，節(jié)流口的結(jié)構(gòu)、形狀、壓力差、油溫都對Cd有影響。精確的Cd值需靠試驗確定。一般Cd=0.6~0.8。m值也受多種因素影響，一般m=0.5~1。一般薄壁節(jié)流口的m為0.5左右。盡管式（7-1）包含著一些非確定因素，但它畢竟給我們提供了一個對流量進行概略計算的簡明表達式。150液壓系統(tǒng)在工作時，希望節(jié)流口大小調(diào)節(jié)好后，流量Q穩(wěn)定不變。但實際上流量總會有變化，特別是小流量時，影響流量穩(wěn)定性與節(jié)流口形狀、節(jié)流壓差以及油液溫度等因素有關。

5.11.2影響流量穩(wěn)定性的因素

（1）壓差變化對流量穩(wěn)定性的影響

當節(jié)流口前后壓差變化時，通過節(jié)流口的流量將隨之改變，節(jié)流口的這種特性可用流量剛度T來表征。

（7.2）

151m=0.5QΔp細長孔m=1123Δp1Δp2123簿壁口剛度的物理意義如下：當△p有某一增量時，Q值相應的也有某一增量，Q的增量值越大，說明流量的變化也就越大，從（7.2）式看，剛度就越小。反之，則剛度大。152由式（7.2）可知：流量剛度與節(jié)流口壓差成正比，壓差越大，剛度越大；壓差一定時，剛度與流量成反比，流量越小，剛度越大；系數(shù)m越小，剛度越大。薄壁孔（m＝0.5）比細長孔（m＝1）的流量穩(wěn)定性受ΔP變化的影響要小。因此，為了獲得較小的系數(shù)m，應盡量避免采用細長孔節(jié)流口，應使節(jié)流口形式接近于薄壁孔口，以獲得較好的流量穩(wěn)定性。

153（2）油溫變化對流量穩(wěn)定性的影響

油溫升高，油液粘度降低。對于細長孔，當油溫升高使油的粘度降低時，流量Q就會增加。所以節(jié)流通道長時溫度對流量的穩(wěn)定性影響大。對于薄壁孔，油的溫度對流量的影響是較小的，這是由于流體流過薄刃式節(jié)流口時為紊流狀態(tài)，其流量與雷諾數(shù)無關，即不受油液粘度變化的影響；節(jié)流口形式越接近于薄壁孔，流量穩(wěn)定性就越好。

154節(jié)流閥的阻塞現(xiàn)象

一般節(jié)流閥，只要保持油足夠清潔，不會出現(xiàn)阻塞。有的系統(tǒng)要求缸的運動速度極慢，節(jié)流閥的開口只能很小,于是導致阻塞現(xiàn)象的出現(xiàn)。此時，通過節(jié)流閥的流量時大時小，甚至斷流。（3）阻塞對流量穩(wěn)定性的影響

流量小時，流量穩(wěn)定性與油液的性質(zhì)和節(jié)流口的結(jié)構(gòu)都有關。155產(chǎn)生堵塞的主要原因是：①油液中的雜質(zhì)或因氧化析出的膠質(zhì)等污物堆積在節(jié)流縫隙處；②由于油液老化或受到擠壓后產(chǎn)生帶電的極化分子，被吸附到縫隙表面，形成牢固的邊界吸附層，因而影響了節(jié)流縫隙的大小。以上堆積、吸附物增長到一定厚度時，會被液流沖刷掉，隨后又重新附在閥口上。這樣周而復始，就形成流量的脈動;③閥口壓差較大時容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。156減輕堵塞現(xiàn)象的措施有：

·適當選擇節(jié)流口前后的壓差,用多個節(jié)流口串聯(lián)。一般取ΔP＝0.2～0.3MPa。·精密過濾并定期更換油液。在節(jié)流閥前設置單獨的精濾裝置，為了除去鐵屑和磨料，可采用磁性過濾器?！す?jié)流口零件的材料應盡量選用電位差較小的金屬，以減小吸附層的厚度。·采用大水力半徑的薄刃式節(jié)流口。一般通流面積越大、節(jié)流通道越短、以及水力半徑越大時，節(jié)流口越不易堵塞。1575.11.3 節(jié)流口的形式與特征

(1)直角凸肩節(jié)流口h≤B；B—閥體沉割槽的寬度。直角凸肩節(jié)流口DBh本結(jié)構(gòu)的特點是過流面積和開口量呈線性結(jié)構(gòu)關系，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好。但流量的調(diào)節(jié)范圍較小，小流量時流量不穩(wěn)定，一般節(jié)流閥較少使用。

節(jié)流口是流量閥的關鍵部位，節(jié)流口形式及其特性在很大程度上決定著流量控制閥的性能。

158(2)針閥式（錐形凸肩）節(jié)流口圖5.2(a)針閥（錐形）節(jié)流口Dh(a)θ特點：結(jié)構(gòu)簡單，可當截止閥用。調(diào)節(jié)范圍較大。由于過流斷面仍是同心環(huán)狀間隙，水力半徑較小，小流量時易堵塞，溫度對流量的影響較大。一般用于要求較低的場合。159(3)偏心式節(jié)流口節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉(zhuǎn)角時，節(jié)流口過流斷面面積即產(chǎn)生變化。本結(jié)構(gòu)的特點是，小流量調(diào)節(jié)容易。但制造略顯得麻煩、閥芯所受的徑向力不平衡，只宜用在低壓場合。160(4)軸向三角槽式節(jié)流口沿閥芯的軸向開若干個三角槽。閥芯做軸向運動，即可改變開口量h，從而改變過流斷面面積。本節(jié)流口結(jié)構(gòu)簡單，水力半徑大，調(diào)節(jié)范圍較大。小流量時穩(wěn)定性好，最低對流量的穩(wěn)定流量為50ml/min。因小流量穩(wěn)定性好，是目前應用最廣的一種節(jié)流口。φlDhα圖5.2(c)三角槽式節(jié)流口161bhaφαφlDhα162圖5.2(d)周向縫隙式節(jié)流口(5)周向縫隙式節(jié)流口閥芯上開有狹縫，旋轉(zhuǎn)閥芯可以改變縫隙的通流面積大小。這種節(jié)流口可以作成薄刃結(jié)構(gòu)，從而獲得較小的穩(wěn)定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，只適于低壓節(jié)流閥中。

163本結(jié)構(gòu)為薄壁節(jié)流口，壁厚約0.07~0.09mm，流量受溫度的影響小、不易堵塞、最低穩(wěn)定流量約20ml/min。閥芯的軸向位移可改變節(jié)流口過流斷面的面積。節(jié)流口易變形，工藝復雜是本結(jié)構(gòu)的缺點。(6)軸向縫隙式節(jié)流口圖5.2(e)軸向縫隙式節(jié)流口1645.12 流量負反饋

負載變化引起的流量波動可以通過流量負反饋來加以控制。與壓力負反饋一樣，流量負反饋控制的核心是要構(gòu)造一個流量比較器和流量測量傳感器。流量閥的流量測量方法主要有“壓差法”和“位移法”兩種。165（1）流量測量原理5.12.1 流量的“壓差法”測量在主油路中串聯(lián)一個節(jié)流面積A0已調(diào)定的液阻RQ作為流量一次傳感器，其壓力差ΔPq代表流量QL；Q流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx166Q流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx再設置一個作為流量二次傳感的測壓油缸A，將一次傳感器輸出的壓差PQ引入該測壓油缸A的兩腔，即可將流量轉(zhuǎn)化成與之相關的活塞推力FQ，F(xiàn)Q即為反饋信號。液阻RQ和壓差測量缸A一起構(gòu)成“壓差法”流量傳感器。167流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口RxQ與壓力負反饋相類似，可用彈簧預壓力F指作為指令信號，并與流量傳感器的反饋力FQ共同作用在力比較器上，構(gòu)成“流量-壓差-力負反饋”，利用比較信號驅(qū)動流量調(diào)節(jié)器閥芯（液阻Rx），最終達到流量自動穩(wěn)定控制之目的。代表流量大小的壓差力指令力168流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx流量大?。▔翰盍Γ┲噶盍169流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx代表流量大小的壓差力指令力（2）串聯(lián)減壓式流量負反饋控制

所謂“壓力源串聯(lián)減壓式調(diào)節(jié)”是指系統(tǒng)采用壓力源供油，流量調(diào)節(jié)閥口Rx與負載Z相串聯(lián)，此時閥口Rx稱為減壓閥口。170

當負載流量QL變化時，流量傳感器RQ上的壓力差PQ也會發(fā)生變化，以此為控制依據(jù)，調(diào)節(jié)減壓閥口Rx開口度，使流量朝著誤差減小的方向變化，從而維持負載流量QL基本恒定。據(jù)此原理設計而成的流量閥稱為“調(diào)速閥”。171流量傳感器RQ流量調(diào)節(jié)閥口Rx代表流量大小的壓差力指令力（2）串聯(lián)減壓式流量負反饋控制

172流量傳感器RQ（3）并聯(lián)溢流式流量負反饋控制

指令力代表流量大小的壓差力流量調(diào)節(jié)閥口Rx

“流量源并聯(lián)溢流式調(diào)節(jié)”則是指系統(tǒng)用流量源供油，流量調(diào)節(jié)閥口Rx與負載Z相并聯(lián)。173此時閥口Rx稱為溢流閥口。當流量QL變化時，流量傳感器RQ上的壓力差PQ也會發(fā)生變化，以此作為控制信號，調(diào)節(jié)溢流閥口Rx的開口度，使流量朝著誤差減小的方向變化，從而維持負載負載流量QL基本恒定。據(jù)此原理設計而成的流量閥稱為“溢流節(jié)流閥”。174圖5.3（4）串聯(lián)與并聯(lián)式對比175

與“壓差法”相反，本方法是在主油路中串聯(lián)一個壓差PQ基本恒定，但節(jié)流面積A0可變的節(jié)流口RQ作為流量的一次傳感器。因傳感器的壓差恒定，故液阻RQ及傳感器閥芯位移xQ將隨負載流量QL而變化。5.12.1 流量的“位移法”測量根據(jù)節(jié)流口流量公式，有：1765.12.1 流量的“位移法”測量通過定壓差的可變液阻RQ和位移測量彈簧一起構(gòu)成了具有“流量-位移-力負反饋”的所謂“位移法”流量傳感器。

為了將一次傳感器的位移信號轉(zhuǎn)換成便于比較的力信號，再設置一個傳感彈簧KQ作為位移-力轉(zhuǎn)換的二次傳感器，流量QL轉(zhuǎn)換成彈簧力FQ。177QL通過彈簧油缸使壓差基本恒定傳感器的開口（位移x）與流量Q成比例通過另一彈簧將位移轉(zhuǎn)化為力流量-位移傳感器178圖5.4流量的“位移法”測量與反饋

通過彈簧將位移轉(zhuǎn)化為反饋力流量一次傳感器流量調(diào)節(jié)主閥口比例電磁鐵產(chǎn)生流量指令先導閥179圖5.41805.13 節(jié)流閥5.13.1 節(jié)流閥液流從進油口流入經(jīng)節(jié)流口后，從閥的出油口流出。本閥的閥芯3的錐臺上開有三角形槽。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手輪1，閥芯3產(chǎn)生軸向位移，節(jié)流口的開口量即發(fā)生變化。閥芯越上移開口量就越大。閥芯調(diào)節(jié)手輪螺帽閥體(a)181

當節(jié)流閥的進出口壓力差為定值時，改變節(jié)流口的開口量，即可改變流過節(jié)流閥的流量。節(jié)流閥和其它閥，例如單向閥、定差減壓閥、溢流閥，可構(gòu)成組合節(jié)流閥。圖5.5182圖7.6本節(jié)流閥具有螺旋曲線開口和薄刃式結(jié)構(gòu)的精密節(jié)流閥。轉(zhuǎn)動手輪和節(jié)流閥芯后，螺旋曲線相對套筒窗口升高或降低，改變節(jié)流面積，即可實現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)。

1835.13.2 單向節(jié)流閥流體正向流動時，與節(jié)流閥一樣，節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進行調(diào)節(jié)；當流體反向流動時，靠油液的壓力把閥芯4壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實現(xiàn)流體反向自由流動。

節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。184圖5.7單向節(jié)流閥5.13.2 單向節(jié)流閥185根據(jù)“流量負反饋”原理設計而成的流量閥稱為調(diào)速閥。根據(jù)“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)分流式”之差別，又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥2種主要類型，調(diào)速閥中又有普通調(diào)速閥和溫度補償型調(diào)速閥兩種結(jié)構(gòu)。調(diào)速閥和節(jié)流閥在液壓系統(tǒng)中的應用基本相同，主要與定量泵、溢流閥組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥適用于一般的系統(tǒng)，而調(diào)速閥適用于執(zhí)行元件負載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。

5.14

調(diào)速閥186串聯(lián)減壓式調(diào)速閥是由定差減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)而成的組合閥。節(jié)流閥1充當流量傳感器，節(jié)流閥口不變時，定差減壓閥2作為流量補償閥口，通過流量負反饋，自動穩(wěn)定節(jié)流閥前后的壓差，保持其流量不變。因節(jié)流閥（傳感器）前后壓差基本不變，調(diào)節(jié)節(jié)流閥口面積時，又可以人為地改變流量的大小。

5.14.1串聯(lián)減壓式調(diào)速閥的工作原理

圖5.8(a)187p1p3(c)簡化符號(b)符號原理p1p3p2圖5.8調(diào)速閥工作原理1-減壓閥芯；2-節(jié)流閥芯acd1A2eb2ghp1(a)p2A2結(jié)構(gòu)原理188圖7.8189(b)詳細符號p1p3(c)簡化符號p1p3p2(a)結(jié)構(gòu)原理p1p3p2節(jié)流閥減壓閥acdA2eb2ghA11A3k190節(jié)流閥芯桿2由熱膨脹系數(shù)較大的材料制成，當油溫升高時，芯桿熱膨脹使節(jié)流閥口關小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影響。5.14.2溫度補償調(diào)速閥（節(jié)流閥）

圖5.9溫度補償調(diào)速閥減壓閥部分的原理和普通調(diào)速閥相同。1915.14.2溢流節(jié)流閥

先不考慮安全閥192目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種：

(1)節(jié)流調(diào)速回路采用定量泵供油，通過改變回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。

(2)容積調(diào)速回路通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。

(3)容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）下面主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路有進油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。193進油路節(jié)流調(diào)速回路圖8.3進油路節(jié)流調(diào)速回路

進油節(jié)流調(diào)速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并保持定值。注意節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間194回油路節(jié)流調(diào)速回路

圖8.5回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方法可以得到與進油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負載特性.

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，195

旁油路節(jié)流調(diào)速回路

圖8.6旁油路節(jié)流調(diào)速回路

節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負載。

196容積調(diào)速回路

容積調(diào)速回路有泵-缸式回路和泵-馬達式回路。這里主要介紹泵-馬達式容積調(diào)速回路。

變量泵-定量馬達式容積調(diào)速回路

馬達為定量,改變泵排量VP可使馬達轉(zhuǎn)速nM隨之成比例地變化.197

變量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路

。

198分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個油源向兩個以上執(zhí)行元件供應相同的流量(等量分流)，或按一定比例向兩個執(zhí)行元件供應流量(比例分流)，以實現(xiàn)兩個執(zhí)行元件的速度保持同步或定比關系。集流閥的作用，則是從兩個執(zhí)行元件收集等流量或按比例的回油量，以實現(xiàn)其間的速度同步或定比關系。分流集流閥則兼有分流閥和集流閥的功能。它們的圖形符號如圖7.11所示。5.15 分流閥分流閥又稱為同步閥，它是分流閥、集流閥和分流集流閥的總稱。199圖7.11分流集流閥符號(a)分流閥；(b)集流閥；(c)分流集流閥2005.15.1 分流閥201代表兩路負載流量Q1和Q2大小的壓差值ΔP1和ΔP2同時反饋到公共的減壓閥芯6上，相互比較后驅(qū)動減壓閥芯來調(diào)節(jié)Q1和Q2大小，使之趨于相等。

分流閥可以看作是由兩個串聯(lián)減壓式流量控制閥結(jié)合為一體構(gòu)成的。5.15.1 分流閥該閥采用“流量-壓差-力”負反饋，用兩個面積相等的固定節(jié)流孔1、2作為流量一次傳感器，作用是將兩路負載流量Q1、Q2分別轉(zhuǎn)化為對應的壓差值ΔP1和ΔP2。2025.15.2 集流閥與集流閥與分流閥的不同處為：只能保證執(zhí)行元件回油時同步。集流閥裝在兩執(zhí)行元件的回油路上，將兩路負載的回油流量匯集在一起回油；兩流量傳感器共出口O，流量傳感器的通過流量Q1（或Q2）越大，其進口壓力P1（或P2）則越高。因此集流閥的壓力反饋方向正好與分流閥相反；2035.15.3 分流集流閥分流集流閥又稱同步閥，它同時具有分流閥和集流閥兩者的