1、第四章第四章 控制元件控制元件4.1 的概述4.2 的结构和性能 4.3 常用4.4 常用 4.5 、和4.6 电液伺服 主要内容主要内容:第四章第四章 控制元件控制元件 1.1.了解液压与气压传动中各种控制元件的功用、了解液压与气压传动中各种控制元件的功用、工作原理、结构形式和性能特点；工作原理、结构形式和性能特点；2.2.掌握主要控制元件的控制机制及其特性分析方掌握主要控制元件的控制机制及其特性分析方法。法。1.1.换向阀的位、通、滑阀机能的概念；换向阀的位、通、滑阀机能的概念；2.2.先导式溢流阀的结构、工作原理、特性；先导式溢流阀的结构、工作原理、特性；3.3.减压阀、溢流阀的区别；减
2、压阀、溢流阀的区别；4.4.调速阀的结构、工作原理、特性；调速阀的结构、工作原理、特性；5.5.各种控制阀符号的含义。各种控制阀符号的含义。第四章第四章 控制元件控制元件单向阀单向阀先导式溢流阀先导式溢流阀节流阀节流阀换向阀换向阀 第四章第四章 控制元件控制元件第一节概述有三大类：有三大类：、和和。和和利用通流截面的节流作用利用通流截面的节流作用控制系统的压力和流量。控制系统的压力和流量。则利用通流通道的更换控制流体的则利用通流通道的更换控制流体的流动方向。流动方向。是用来控制系统中流体的流动方向或调节是用来控制系统中流体的流动方向或调节其压力和流量的其压力和流量的 一、阀的功用一、阀的功用
3、二、阀的分类二、阀的分类 第四章第四章 控制元件控制元件 在结构上，所有的阀都由在结构上，所有的阀都由、（座（座阀或滑阀）和阀或滑阀）和（如（如弹簧、电磁铁）组成。弹簧、电磁铁）组成。在工作原理上，所有阀的开口大小，进、在工作原理上，所有阀的开口大小，进、出口间的出口间的以及流过阀的以及流过阀的之间的关系之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。数各不相同而已。可按不同的特征进行分类可按不同的特征进行分类第四章第四章 控制元件控制元件表表4-1 4-1 阀的分类阀的分类分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按机能分类按机能分
4、类压力控制阀压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器等阀、压力继电器等流量控制阀流量控制阀节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、比例流量控制阀、排气节流阀等比例流量控制阀、排气节流阀等方向控制阀方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀、比例方向控制阀、快速排气阀、脉液阀、梭阀、比例方向控制阀、快速排气阀、脉冲阀等冲阀等按结构分类按结
5、构分类滑阀滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀座阀座阀锥阀、球阀锥阀、球阀射流管阀射流管阀喷嘴挡板阀喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀第四章第四章 控制元件控制元件分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按操纵按操纵方法分类方法分类手动阀手动阀手把及手轮、踏板、杠杆手把及手轮、踏板、杠杆机动阀机动阀挡块及碰块、弹簧挡块及碰块、弹簧液液/气动阀气动阀液动阀、气动阀液动阀、气动阀电液电液/气动阀气动阀电液动阀、电气动阀电液动阀、电气动阀电动阀电动阀普通普通/比例电磁铁控制、力马达比例电磁铁控制、力马达/力矩马达力矩马达/步进步进电动机电动机/
6、伺服电动机控制伺服电动机控制按连接按连接方法分类方法分类管式连接管式连接螺纹式连接、法兰式连接螺纹式连接、法兰式连接板式板式/叠加式连叠加式连接接单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、叠加阀、多路阀叠加阀、多路阀插装式连接插装式连接螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、盖板式插螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、盖板式插装（二通插装阀）装（二通插装阀）第四章第四章 控制元件控制元件分类方法分类方法种种 类类详详 细细 分分 类类按控制按控制方法分类方法分类比例阀比例阀电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向阀、
7、电液比例复合阀、电液比例多路阀；换向阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀；气动比例压力阀、气动比例流量阀气动比例压力阀、气动比例流量阀伺服阀伺服阀单、两级（喷嘴挡板式、滑阀式）电液流量伺单、两级（喷嘴挡板式、滑阀式）电液流量伺服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀、气动伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀、气动伺服阀数字控制阀数字控制阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀按输出参按输出参数可调节数可调节性分类性分类开关控制阀开关控制阀方向控制阀、顺序阀、限速切断阀、逻辑元件方向控制阀、顺序阀、限速
8、切断阀、逻辑元件输出参数连输出参数连续可调的阀续可调的阀溢流阀、减压阀、节流阀、调速阀、各类电液溢流阀、减压阀、节流阀、调速阀、各类电液控制阀（比例阀、伺服阀）控制阀（比例阀、伺服阀）第四章第四章 控制元件控制元件三、动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪声小，寿命长。小，噪声小，寿命长。流体流过时压力损失小。流体流过时压力损失小。密封性能好。密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。通用性大。第四章第四章 控制元件控制元件DxA )()()arccos(22222222xxRxRRxRRA表表4-
9、2 4-2 阀口的形式及其通流截面的计算公式阀口的形式及其通流截面的计算公式类 型阀 口 形 式通流截面计算公式滑阀式滑阀式 A=nwx n为槽数错位孔式第二节阀心的结构和性能第二节阀心的结构和性能 一、阀口形式一、阀口形式 第四章第四章 控制元件控制元件 222tanxnA 222xRxxRRxRnRA )(arccos)sin(22RnA xwwxA222 tan,ReRRex cos222或或；类类 型型阀阀 口口 形形 式式通流截面计算公式通流截面计算公式三角槽式三角槽式 n为槽数弓形孔式弓形孔式 n为孔数偏心槽式偏心槽式以弧度计以弧度计第四章第四章 控制元件控制元件很多很多采用采用结
10、构。滑阀的结构。滑阀的移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制了液流，同时也产生着了液流，同时也产生着。有有和和两种。两种。对液压阀的对液压阀的起着重大的影响。起着重大的影响。二、液动力二、液动力 第四章第四章 控制元件控制元件（一）稳态液动力（一）稳态液动力 稳态液动力是阀心移动完毕，开稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定之后，液流流过阀口时因动量口固定之后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀心上的力。变化而作用在阀心上的力。图图4-l所示为油液流过阀口的两所示为油液流过阀口的两种情况。取阀心两凸肩间的容腔中的种情况。取阀心两凸肩间的容腔中的液体作为控制体，对它
11、列写动量方程液体作为控制体，对它列写动量方程 F=q(2v21v1)设向左为正设向左为正图图a:轴向液动力轴向液动力Fbs=qvcos，其方向是促使，其方向是促使阀口关闭的。阀口关闭的。图图b:轴向液动力轴向液动力Fbs=qvcos，其方向是促使，其方向是促使阀口关闭的。阀口关闭的。第四章第四章 控制元件控制元件根据薄壁小孔的流量和速度公式根据薄壁小孔的流量和速度公式pCve2=pACqd2=0220+=vrxcAcos+2=22pxcCCFvrvdbs（4-1）稳态液动力对滑阀性能的稳态液动力对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的影响是加大了操纵滑阀所需的力。力。同时，稳态液动力要使阀同时，
12、稳态液动力要使阀口关闭，相当于一个复位力，口关闭，相当于一个复位力，故它对滑阀性能的另一影响是故它对滑阀性能的另一影响是使滑阀的工作趋于稳定。使滑阀的工作趋于稳定。第四章第四章 控制元件控制元件 瞬态液动力瞬态液动力a a）开口加大，液流流出阀口）开口加大，液流流出阀口 b b）开口加大，液流流入阀口）开口加大，液流流入阀口是滑阀在是滑阀在移动过程中（即开口移动过程中（即开口大小发生变化时）阀大小发生变化时）阀腔中液流因腔中液流因而而上的上的力力 。只只（即与阀（即与阀口开度的变化率有关），口开度的变化率有关），第四章第四章 控制元件控制元件 瞬态液动力瞬态液动力a a）开口加大，液流流出阀口
13、）开口加大，液流流出阀口 b b）开口加大，液流流入阀口）开口加大，液流流入阀口所示为阀心移动所示为阀心移动时出现瞬态液动力的情时出现瞬态液动力的情况。当阀口开度发生变况。当阀口开度发生变化时，阀腔内长度为化时，阀腔内长度为l 那部分油液的轴向速度那部分油液的轴向速度亦发生变化，也就是出亦发生变化，也就是出现了加速或减速，于是现了加速或减速，于是阀心就受到了一个轴向阀心就受到了一个轴向的反作用力的反作用力Fbt，这就是，这就是。很明显，若流过阀很明显，若流过阀腔的瞬时流量为腔的瞬时流量为q，阀腔的截面积为阀腔的截面积为As，阀腔内加速或减速阀腔内加速或减速部分油液的质量为部分油液的质量为m0，
14、阀心移动的速，阀心移动的速度为度为v，则有，则有第四章第四章 控制元件控制元件 瞬态液动力瞬态液动力a a）开口加大，液流流出阀口）开口加大，液流流出阀口 b b）开口加大，液流流入阀口）开口加大，液流流入阀口tqltvAltvlAtvmFddd)d(ddddss0bt 根据薄壁小孔的流量公式根据薄壁小孔的流量公式pACqd2=0A0=xv 当阀口前后的压当阀口前后的压差不变或变化不大差不变或变化不大时，流量的变化率时，流量的变化率 dtdxpCpdtdACdtdqvdd2=2=0)34(2=dtdxplCFvdbt第四章第四章 控制元件控制元件中油液流出阀腔，则阀口开度加大时长度为中油液流出
15、阀腔，则阀口开度加大时长度为的那部分油液加速，开度减小时油液减速，两种情况的那部分油液加速，开度减小时油液减速，两种情况下瞬态液动力作用方向都与阀心的移动方向相反，起着下瞬态液动力作用方向都与阀心的移动方向相反，起着阻止阀心移动的作用，相当于一个阻尼力。这时式（阻止阀心移动的作用，相当于一个阻尼力。这时式（4-4-3 3）中的）中的 取正值，并称之为滑阀的取正值，并称之为滑阀的“”。反之，反之，中油液流入阀腔，阀口开度变化时引起液中油液流入阀腔，阀口开度变化时引起液流流速变化的结果，都是使瞬态液动力的作用方向与阀流流速变化的结果，都是使瞬态液动力的作用方向与阀心移动方向相同，起着帮助阀心移动的
16、作用，相当于一心移动方向相同，起着帮助阀心移动的作用，相当于一个负的阻尼力。这种情况下式（个负的阻尼力。这种情况下式（4-34-3）中的）中的 取负值，并取负值，并称之为滑阀的称之为滑阀的“”。瞬态液动力瞬态液动力a a）开口加大，液流流出阀口）开口加大，液流流出阀口 b b）开口加大，液流流入阀口）开口加大，液流流入阀口第四章第四章 控制元件控制元件三、卡紧力三、卡紧力 一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝隙中有油液时，移动阀心所需的力只须克服粘性摩擦隙中有油液时，移动阀心所需的力只须克服粘性摩擦力，数值应该是相当小的。可是实际情况并非如此，力
17、，数值应该是相当小的。可是实际情况并非如此，特别在中、高压系统中，当阀心停止运动一段时间后特别在中、高压系统中，当阀心停止运动一段时间后（一般约（一般约5min左右），这个阻力可以大到几百左右），这个阻力可以大到几百N，使，使阀心重新移动十分费力。这就是所谓阀心重新移动十分费力。这就是所谓滑阀的液压卡紧滑阀的液压卡紧现象。现象。引起液压卡紧的原因引起液压卡紧的原因 脏物进人缝隙而使阀心移动困难脏物进人缝隙而使阀心移动困难 缝隙过小在油温升高时阀心膨胀而卡死缝隙过小在油温升高时阀心膨胀而卡死 滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力，即液压卡紧力
18、。的径向不平衡液压力，即液压卡紧力。第四章第四章 控制元件控制元件四、阀的泄漏特性四、阀的泄漏特性 锥阀锥阀不产生泄漏，不产生泄漏，滑阀滑阀则由于阀则由于阀心和阀孔间有一定的间隙，在压力作心和阀孔间有一定的间隙，在压力作用下要产生泄漏。滑阀用于压力阀或用下要产生泄漏。滑阀用于压力阀或方向阀时，压力油通过径向缝隙泄漏方向阀时，压力油通过径向缝隙泄漏量的大小，是阀的性能指标之一。滑量的大小，是阀的性能指标之一。滑阀的泄漏量可按环形缝隙的流量公式阀的泄漏量可按环形缝隙的流量公式计算。为了减小泄漏，应尽量使阀心计算。为了减小泄漏，应尽量使阀心和阀孔同心，另外应提高制造精度。和阀孔同心，另外应提高制造精
19、度。第四章第四章 控制元件控制元件第三节第三节 常用的常用的分为三大类分为三大类和和 第四章第四章 控制元件控制元件第三节第三节表表4-4 4-4 方向控制阀的类型方向控制阀的类型第四章第四章 控制元件控制元件一、方向控制阀一、方向控制阀（一）单向阀（一）单向阀 液压系统中常用的单向阀有液压系统中常用的单向阀有普通单向阀普通单向阀和和液液控单向阀控单向阀两种两种 1普通单向阀普通单向阀 普通单向阀普通单向阀的作用，是使油的作用，是使油液只能沿一个方液只能沿一个方向流动，不许它向流动，不许它反向倒流。反向倒流。第四章第四章 控制元件控制元件2液控单向阀液控单向阀 液控单向阀有液控单向阀有普通型和
20、带卸荷阀心普通型和带卸荷阀心型型两种，每种又按其控制活塞的泄油腔两种，每种又按其控制活塞的泄油腔的连接方式分为内泄式和外泄式两种的连接方式分为内泄式和外泄式两种 第四章第四章 控制元件控制元件 液控单向阀液控单向阀的一般性能与普通单向阀相同，但的一般性能与普通单向阀相同，但有反向开启最小控制压力要求有反向开启最小控制压力要求。当。当P1口压力为零时，口压力为零时，反向开启最小控制压力，普通型的为（反向开启最小控制压力，普通型的为（0405）p2，而带卸荷阀心的为，而带卸荷阀心的为005 p2，两者相差近，两者相差近10倍。倍。必须指出，其反向流动时的压力损失比正向流动时必须指出，其反向流动时的
21、压力损失比正向流动时小，因为在正向流动时，除克服流道损失外，还须小，因为在正向流动时，除克服流道损失外，还须克服阀心上的液动力和弹簧力。克服阀心上的液动力和弹簧力。一般在反向出油口压力较低时采用内泄一般在反向出油口压力较低时采用内泄式，高压系统采用外泄式式，高压系统采用外泄式液控单向阀的主要用途液控单向阀的主要用途1）对液压缸进行锁闭）对液压缸进行锁闭 2）作立式液压缸的支承阀）作立式液压缸的支承阀 3）某些情况下起保压作用）某些情况下起保压作用 第四章第四章 控制元件控制元件.换向阀换向阀是利用是利用在在中的相对运动，使液流的中的相对运动，使液流的通路通路、，或，或，从而使执行元，从而使执行
22、元件件、或或。对对的主要要求的主要要求：流体流经阀时的压力损失要小。流体流经阀时的压力损失要小。互不相通的通口间的泄漏要小。互不相通的通口间的泄漏要小。换向要平稳、迅速且可靠。换向要平稳、迅速且可靠。换向阀的工作原理：换向阀的工作原理：第四章第四章 控制元件控制元件 滑阀式换向阀工作原理滑阀式换向阀工作原理和图形符号和图形符号a a）示意图）示意图 b b）图形符号）图形符号所示为所示为的的。阀心在中。阀心在中间位置时，流体的全部通间位置时，流体的全部通路均被切断，活塞不运动。路均被切断，活塞不运动。当阀心移到左端时，泵的当阀心移到左端时，泵的流量流向流量流向A口，使活塞向口，使活塞向右运动，
23、活塞右腔的油液右运动，活塞右腔的油液流经流经B口和阀流回油箱；口和阀流回油箱；反之，当阀心移到右端时，反之，当阀心移到右端时，活塞便向左运动。因而通活塞便向左运动。因而通过阀心移动可实现过阀心移动可实现的的或或。换向阀的工作原理：换向阀的工作原理：第四章第四章 控制元件控制元件换向阀的结构形式：换向阀的结构形式：的的主要由其控制的主要由其控制的及及所所决定。决定。所示的换向阀有三个工作位置和四条所示的换向阀有三个工作位置和四条通路（通路（P、A、B、T），称为），称为。和和是是的的。列出了常见列出了常见主体部分的结构原理、主体部分的结构原理、图形符号和使用场合。以表中末行的图形符号和使用场合。
24、以表中末行的为例，阀体为例，阀体上有上有P、A、B、T1、T2五个通口，阀心有左、中、右三个工五个通口，阀心有左、中、右三个工作位置。当阀心处在图示中间位置时，五个通口都关闭；当作位置。当阀心处在图示中间位置时，五个通口都关闭；当阀心移向左端时，通口阀心移向左端时，通口T2关闭，通口关闭，通口P和和B相通，通口相通，通口A和和T1相通；当阀心移向右端时，通口相通；当阀心移向右端时，通口T1关闭，通口关闭，通口P和和A相通，相通，通口通口B和和T2相通。这种结构型式由于具有使五个通口都关闭相通。这种结构型式由于具有使五个通口都关闭的工作状态，故可使受它控制的执行元件在任意位置上停止的工作状态，故
25、可使受它控制的执行元件在任意位置上停止运动。运动。第四章第四章 控制元件控制元件滑阀式换向阀主体部分的结构形式滑阀式换向阀主体部分的结构形式名 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切断（相当于一个开关）二位三通阀控制液流方向（从一个方向变换成另一个方向）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可以得到不同的回油方式三位五通阀能使执行元件在任一位置上停止运动第四章第四章 控制元件控制元件（2）滑阀的操纵方式）滑阀的操纵方式
26、 1)人力控制人力控制用手或脚踏去控制阀的切换用手或脚踏去控制阀的切换2)机动控制机动控制用凸轮、撞块或其它机械外力实现阀的切换用凸轮、撞块或其它机械外力实现阀的切换3)电磁控制电磁控制利用电磁铁的电磁力实现阀的切换利用电磁铁的电磁力实现阀的切换4)电液控制电液控制由直动式电磁阀操纵控制液流，推动主阀（液控由直动式电磁阀操纵控制液流，推动主阀（液控阀）阀心，阀）阀心，实现主阀通路的切换。而主阀控制主油路。实现主阀通路的切换。而主阀控制主油路。5)液压控制液压控制用液体压力控制阀心的切换。用液体压力控制阀心的切换。都有两个或两个以上的都有两个或两个以上的，其中，其中一个是常位，即一个是常位，即未
27、受外部操纵时所处的位置。未受外部操纵时所处的位置。绘制绘制时，油路一般应连接在常位上。时，油路一般应连接在常位上。第四章第四章 控制元件控制元件 手动换向阀（三位四通）手动换向阀（三位四通）a a）弹簧自动复位结构）弹簧自动复位结构 b b）弹簧钢球定位结构）弹簧钢球定位结构第四章第四章 控制元件控制元件 机动换向阀机动换向阀1-1-滚轮滚轮 2-2-阀心阀心 3-3-弹簧弹簧第四章第四章 控制元件控制元件 交流二位三通电磁换向阀及其干式电磁铁交流二位三通电磁换向阀及其干式电磁铁结构图结构图1-1-衔铁衔铁 2-2-线圈线圈 3-3-密封圈密封圈 4-4-推杆推杆 5-5-阀心阀心 6-6-弹
28、弹簧簧 7-7-阀体阀体第四章第四章 控制元件控制元件 直流三位四通电磁换向阀及其湿式电磁铁结构图直流三位四通电磁换向阀及其湿式电磁铁结构图1-1-阀体阀体 2-2-阀心阀心 3-3-弹簧座弹簧座 4-4-弹簧弹簧 5-5-挡块挡块 6-6-导磁套导磁套7-7-推杆推杆 8-8-街铁街铁 9-9-线圈线圈第四章第四章 控制元件控制元件。液动换向阀是利用控制油路的压力油来改。液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀心位置的换向阀。变阀心位置的换向阀。所示为所示为及及图形符号。当控制油路的压力油从控制油口图形符号。当控制油路的压力油从控制油口K1进入滑阀左腔进入滑阀左腔、滑阀右腔经控制油口、滑阀右
29、腔经控制油口K2接通回油时，阀心在其两端压差作接通回油时，阀心在其两端压差作用下右移，使压力油口用下右移，使压力油口P与与A相通、相通、B与与T相通；当相通；当K2接压力接压力油、油、K1接回油时，阀心左移，使接回油时，阀心左移，使P与与B相通、相通、A与与T相通；当相通；当K1和和K2都通回油时，阀心在两端弹簧和定位套作用下处于中都通回油时，阀心在两端弹簧和定位套作用下处于中位，位，P、A、B、T相互均不通。必须指出，液动换向阀还需相互均不通。必须指出，液动换向阀还需另一个阀来操纵其控制油路的方向。另一个阀来操纵其控制油路的方向。三位四通液动换向阀三位四通液动换向阀第四章第四章 控制元件控制
30、元件 电液换向阀电液换向阀1 1、7-7-单向阀单向阀 2 2、6-6-节流阀节流阀 3 3、5-5-电磁铁电磁铁 4-4-电磁阀阀心电磁阀阀心 8-8-液液动阀阀心（主阀心）动阀阀心（主阀心）第四章第四章 控制元件控制元件4滑阀机能滑阀机能 三位换向阀的阀心在中间位置时，各通口间有不同的连三位换向阀的阀心在中间位置时，各通口间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀通方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。的中位机能。三位四通换向阀常见的滑阀机能、符号及其特三位四通换向阀常见的滑阀机能、符号及其特点，示于表点，示于表48中。三位五通换向阀的情况与此
31、相仿。中。三位五通换向阀的情况与此相仿。不同不同的中位机能，是在阀体的尺寸不变情况下，通过改变阀心的的中位机能，是在阀体的尺寸不变情况下，通过改变阀心的形状和尺寸得到的。形状和尺寸得到的。的的分为分为和和，前者是指滑阀处于某个工作位置时，其各个油口的连通关系；前者是指滑阀处于某个工作位置时，其各个油口的连通关系；后者则指滑阀从一个工作位置变换到另一个工作位置的过渡后者则指滑阀从一个工作位置变换到另一个工作位置的过渡过程中，它的各个油口的瞬时连通关系。不同的过程中，它的各个油口的瞬时连通关系。不同的对对应有不同的功能。应有不同的功能。对对的的和和的的有着重要的影响。有着重要的影响。第四章第四章
32、控制元件控制元件几种常用换向阀的滑阀机能见表几种常用换向阀的滑阀机能见表4-7表表4-9。二位换向阀滑阀工作位置机能二位换向阀滑阀工作位置机能通路数通路数滑阀机能代号滑阀机能代号图形符号图形符号通路数通路数滑阀机能代号滑阀机能代号图形符号图形符号二通O四四通通HH三通OY四通I1KI2PI3J4滑阀机能滑阀机能 第四章第四章 控制元件控制元件 三位换向阀滑阀工作位置机能三位换向阀滑阀工作位置机能滑阀性能滑阀性能代号代号滑阀中位状态滑阀中位状态图形符号图形符号中位特点中位特点O各油口全封闭，系统不卸载，缸封各油口全封闭，系统不卸载，缸封闭闭H各油口全连通，系统卸载各油口全连通，系统卸载Y系统不卸
33、载，缸两腔与回油连通系统不卸载，缸两腔与回油连通J系统不卸载，缸一腔封闭，另一腔系统不卸载，缸一腔封闭，另一腔与回油连通与回油连通C压力油与缸一腔连通，另一腔及回压力油与缸一腔连通，另一腔及回油皆封闭油皆封闭第四章第四章 控制元件控制元件P压力油与缸两腔连通，回油封闭K压力油与缸一腔及回油连通，另一腔封闭，系统可卸载X压力油与各油口半开启连通，系统保持一定压力M系统卸载，缸两腔封闭U系统不卸载，缸两腔连通，回油封闭N系统不卸载，缸一腔与回油连通，另一腔封闭第四章第四章 控制元件控制元件当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P口不太通畅地与T口接通时（如X型），系统能保持一定的压力供控
34、制油路使用。P口通畅地与T口接通，系统卸荷，既节约能量，又防止油液发热。当液压缸的A、B两口都封闭时，换向过程不平稳，易产生液压冲击，但换向精度高。反之，A、B两口都通T口时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小。阀在中位时，液压缸某腔若通油箱，则起动时该腔因无油液起缓冲作用，起动不太平稳。阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动，调整位置。当A、B两口封闭或与P口连接（非差动情况），则可使液压缸在任意位置停下来。第四章第四章 控制元件控制元件5主要性能主要性能（1）工作可靠性）工作可靠性 （2）压力损失）压力损失 （3）内泄漏量）内泄漏量 （
35、4）换向和复位时间）换向和复位时间 （5）换向频率）换向频率 （6）使用寿命）使用寿命 第四章第四章 控制元件控制元件二二、表表4-10 压力控制阀的分类压力控制阀的分类第四章第四章 控制元件控制元件（一）溢流阀（一）溢流阀 1功用和要求功用和要求 功用：功用：溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压实现稳压、调压或限压作用。或限压作用。主要要求：主要要求：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。动作灵敏，过流能力大，噪声小。2工作原理和结构形
36、式工作原理和结构形式（1）直动式溢流阀）直动式溢流阀 图图 4-19中中L为泄漏油口。为泄漏油口。图示回油口图示回油口 T与泄漏与泄漏油流经的弹簧腔相通，油流经的弹簧腔相通，L口堵塞，称为内泄。口堵塞，称为内泄。内泄内泄时回油口时回油口T的背压将作用在阀心上端面，这时与弹的背压将作用在阀心上端面，这时与弹簧力相平衡的将是进出油口压差。簧力相平衡的将是进出油口压差。若将泄漏油腔与若将泄漏油腔与T口的连接通道口的连接通道e堵塞，将堵塞，将L口打开，直接将泄漏油口打开，直接将泄漏油引回油箱，这种连接方式称外泄。引回油箱，这种连接方式称外泄。第四章第四章 控制元件控制元件 图图4-20所示为直动式所示
37、为直动式锥阀型和球阀型溢流阀的锥阀型和球阀型溢流阀的结构。结构。节流口密封性能好，节流口密封性能好，不需重叠量，可直接用于不需重叠量，可直接用于高压大流量场合。高压大流量场合。图图4-20a所示锥阀型结构的所示锥阀型结构的溢流阀的最高压力、流量分别溢流阀的最高压力、流量分别可达可达40MPa和和300Lmin 图图4-20b所示的球阀型所示的球阀型结构的最高压力、流量可达结构的最高压力、流量可达63MPa和和 120Lmin。4-23第四章第四章 控制元件控制元件（2）先导式溢流阀）先导式溢流阀 第四章第四章 控制元件控制元件3特性特性 以直动式溢流阀为例以直动式溢流阀为例 如令如令p为进口处
38、的压力（稳态下它就是阀心底端的压为进口处的压力（稳态下它就是阀心底端的压力），力），A为阀心承压面积，为阀心承压面积，Fs为弹簧作用力，为弹簧作用力，Fg为阀心重为阀心重力，力，Fbs为作用在阀心上的轴向稳态液动力，为作用在阀心上的轴向稳态液动力，Ff为摩擦力，为摩擦力，则当阀垂直安放时，阀心上的受力平衡方程为则当阀垂直安放时，阀心上的受力平衡方程为pA=Fs FgFbs Ff 在一般情况下，略去阀心自重和摩擦力在一般情况下，略去阀心自重和摩擦力 作用在阀心上的轴向稳态液动力作用在阀心上的轴向稳态液动力pxcWCCFVrvdbscos+2=22令令xR表示溢流阀的开度，略去表示溢流阀的开度，略
39、去Cr不计，且取不计，且取Cv=1，则有，则有 WxCAFpRdscos2=第四章第四章 控制元件控制元件 令令xc为弹簧调整时的预压缩量，为弹簧调整时的预压缩量，ks为弹簧刚度，则为弹簧刚度，则 WxCAxxkpRdRcscos2)+(=当溢流阀开始溢流时（即阀口将开未开时），当溢流阀开始溢流时（即阀口将开未开时），xR=0，这，这时进口处的压力时进口处的压力pc称为溢流阀的开启压力，其值为称为溢流阀的开启压力，其值为cscxAkp=当溢流量增加时，阀心上升，阀口开度加大，当溢流量增加时，阀心上升，阀口开度加大，p值亦加大。值亦加大。当溢流阀通过额定流量当溢流阀通过额定流量qn时，阀心上升到
40、相应位置，这时进时，阀心上升到相应位置，这时进口处的压力口处的压力pT称为溢流阀的调定压力或全流压力。称为溢流阀的调定压力或全流压力。全流压力全流压力与开启压力之差称为静态调压偏差与开启压力之差称为静态调压偏差，而，而开启压力与全流压力开启压力与全流压力之比称为开启比。之比称为开启比。溢流阀的开启比越大，它的静态调压偏差溢流阀的开启比越大，它的静态调压偏差就越小，所控制的系统压力便越稳定。就越小，所控制的系统压力便越稳定。第四章第四章 控制元件控制元件溢流阀溢流时通过阀口的流量溢流阀溢流时通过阀口的流量q 我们知道，流经小孔的流量为我们知道，流经小孔的流量为pACqd2=0Cd 流量系数流量系
41、数A0小孔的截面积小孔的截面积A0=wxR根据上边推导的公式根据上边推导的公式WxCAxxkpRdRcscos2)+(=sdcsRkWpCxkpAx+cos2=又根据又根据cscxAkp=scckApx=第四章第四章 控制元件控制元件并考虑到溢流阀的回油口接通油箱，并考虑到溢流阀的回油口接通油箱，p=p，则，则 ppppCkACqcdd2)(cos2+=s直动式溢流阀的直动式溢流阀的“压力一流量压力一流量”特性方程特性方程 根据它画出来的曲线称为溢流特根据它画出来的曲线称为溢流特性曲线性曲线，如图，如图422所示。溢流阀的理所示。溢流阀的理想溢流特性曲线最好是一条在想溢流特性曲线最好是一条在p
42、T处平处平行于流量坐标的直线，即仅在行于流量坐标的直线，即仅在p达到达到pT时才溢流，且不管溢流量多少，压力时才溢流，且不管溢流量多少，压力始终保持在始终保持在pT值上。实际溢流阀的特值上。实际溢流阀的特性不可能是这样的。而只能要求它的性不可能是这样的。而只能要求它的特性曲线尽可能接近这条理想曲线。特性曲线尽可能接近这条理想曲线。第四章第四章 控制元件控制元件对先导式溢流阀来说对先导式溢流阀来说 溢流阀进口处的压力为溢流阀进口处的压力为xCAApFpRdscos2+=式中，式中，p为主阀心上端的压力，为主阀心上端的压力，其值由导阀弹簧的压紧力决定；其值由导阀弹簧的压紧力决定；其余符号意义同前。
43、其余符号意义同前。当导阀弹簧调整好之后，在溢流时主阀心上端的当导阀弹簧调整好之后，在溢流时主阀心上端的压力压力p便基本上是个定值，此值与便基本上是个定值，此值与p值很接近（两者间值很接近（两者间之差值为油液通过阻尼孔的压降），所以主阀弹簧力之差值为油液通过阻尼孔的压降），所以主阀弹簧力Fs只要能克服阀心的摩擦力就行，主阀弹簧可以做得较软。只要能克服阀心的摩擦力就行，主阀弹簧可以做得较软。当溢流量变化引起主阀阀心位置变化时，当溢流量变化引起主阀阀心位置变化时，Fs值变化较小，值变化较小，因而因而p的变化也较小。为此的变化也较小。为此先导式溢流阀的开启比通常先导式溢流阀的开启比通常都比直动式的大，
44、即静态调压偏差比直动式的小。都比直动式的大，即静态调压偏差比直动式的小。第四章第四章 控制元件控制元件 溢流阀的阀心在工作中受到摩溢流阀的阀心在工作中受到摩擦力的作用，阀口开大和关小时的擦力的作用，阀口开大和关小时的摩擦力方向刚好相反，因此阀在工摩擦力方向刚好相反，因此阀在工作时不可避免地会出现粘滞现象，作时不可避免地会出现粘滞现象，使阀开启时的特性和闭合时的特性使阀开启时的特性和闭合时的特性产生差异。如以直动式溢流阀为例，产生差异。如以直动式溢流阀为例，图图4-22中的实线表示其开启特性，中的实线表示其开启特性，而虚线则表示其闭合特性。在某一而虚线则表示其闭合特性。在某一溢流流量时，这两曲线
45、纵坐标（即溢流流量时，这两曲线纵坐标（即压力）的差值，即是不灵敏区（压压力）的差值，即是不灵敏区（压力在此差值范围内变动时，阀心不力在此差值范围内变动时，阀心不起调节作用）。不灵敏区使受溢流起调节作用）。不灵敏区使受溢流阀控制的系统的压力波动范围增大。阀控制的系统的压力波动范围增大。先导式溢流阀的不灵敏区比直动式先导式溢流阀的不灵敏区比直动式溢流阀的小。溢流阀的小。第四章第四章 控制元件控制元件关于溢流阀的启闭特性，目前有如下规定：关于溢流阀的启闭特性，目前有如下规定：先把溢流阀调到全流量时的额定压力，在开启过程中，先把溢流阀调到全流量时的额定压力，在开启过程中，当溢流量加大到额定流量的当溢流
46、量加大到额定流量的1时，系统的压力称为阀的开时，系统的压力称为阀的开启压力。启压力。在闭合过程中，当溢流量减小到额定流量的在闭合过程中，当溢流量减小到额定流量的1时，时，系统的压力称为阀的闭合压力。系统的压力称为阀的闭合压力。为了保证溢流阀具有良好的为了保证溢流阀具有良好的静态特性，一般说来，阀的开启压力和闭合压力对额定压力静态特性，一般说来，阀的开启压力和闭合压力对额定压力之比分别不应低于之比分别不应低于85和和80 当溢流阀的溢流量由零到额定流量发生阶跃变化时，其进当溢流阀的溢流量由零到额定流量发生阶跃变化时，其进口压力将如图口压力将如图4-23所示迅速升高并超过其调定压力值，然后逐所示迅
47、速升高并超过其调定压力值，然后逐步衰减并稳定在调定压力值上。这过程即为溢流阀的动态特性。步衰减并稳定在调定压力值上。这过程即为溢流阀的动态特性。第四章第四章 控制元件控制元件评价溢流阀阶跃响应指标主要有评价溢流阀阶跃响应指标主要有 1）压力超调量）压力超调量 系最大峰值压力和调定压力之差系最大峰值压力和调定压力之差p与阀的调与阀的调定压力定压力pT比的百分值，即比的百分值，即ppT100。性能良好的溢流。性能良好的溢流阀的压力超调量一般应小于阀的压力超调量一般应小于30。2）压力上升时间）压力上升时间 压力开始上升第一次达到调定压力值所压力开始上升第一次达到调定压力值所需时间需时间t1，它反映
48、阀的快速性。，它反映阀的快速性。3）过渡过程时间）过渡过程时间 压力开始上升到最后稳压力开始上升到最后稳定在调定压力定在调定压力pT士士5pT所需时间所需时间t2。4）压力卸荷时间）压力卸荷时间 压力由调定压力降到卸压力由调定压力降到卸荷压力所需的时间面荷压力所需的时间面t3。第四章第四章 控制元件控制元件4应用应用 l）作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持阀进）作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持阀进口亦即系统压力恒定。口亦即系统压力恒定。2）作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，）作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用，而平时溢流阀是关对系统起过载保护作用，而平时溢流阀是关闭的。闭
49、的。3）作背压阀，溢流阀（一般为直动式的）作背压阀，溢流阀（一般为直动式的）装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。以改善执行元件的运动平稳性。4）用先导式溢流阀对系统实现远程调压或）用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使系统卸荷。使系统卸荷。第四章第四章 控制元件控制元件（二）减压阀（二）减压阀 1功用和要求功用和要求 在同一系统中，往往有一个泵要向几个执在同一系统中，往往有一个泵要向几个执行元件供油，而各执行元件所需的工作压力行元件供油，而各执行元件所需的工作压力不尽相同的情况。若某执行元件所需的工作不尽相同的情况。若某执行
50、元件所需的工作压力较泵的供油压力低时，可在该分支油路压力较泵的供油压力低时，可在该分支油路中串联一减压阀。油液流经减压阀后，压力中串联一减压阀。油液流经减压阀后，压力降低，且使其出口处相接的某一回路的压力降低，且使其出口处相接的某一回路的压力保持恒定。这种减压阀称为定值减压阀。保持恒定。这种减压阀称为定值减压阀。对对减压阀的要求是减压阀的要求是：出口压力维持恒定，不受进口压：出口压力维持恒定，不受进口压力、通过流量大小的影响。力、通过流量大小的影响。第四章第四章 控制元件控制元件（二）减压阀（二）减压阀 2工作原理和结构工作原理和结构 先导式减压阀和先导式溢流阀不同之处：先导式减压阀和先导式溢
