《液压传动》课程教学资源（讲义）第5章液压控制阀.pdf_大学文库

第5章液压控制阀液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制元件,用来控制液压系统中流体的压力流量及流动方向,以满足液压缸、液压马达等执行元件不同的动作要求,它是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元器件。 5.1液压阀概述 511液压阀的基本结构及工作原理液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀;阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外,还有外接油管的进、出油口和泄油口;驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置可以是手调机构, 也可以是弹簧或电磁铁,有些场合还采用液压力驱动。在工作原理上,液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小,以实现压力、流量和方向控制。液压阀工作时,所有阀的阀口大小、阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式(q=KA·△p),只是各种阀控制的参数各不相同而已 51.2液压阀的分类液压阀的分类方法很多,以至于同一种阀在不同的场合,因其着眼点不同而有不同的名称。下面介绍几种不同的分类方法 (1)根据在液压系统中的功用可分为:方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀关A、(2)根据液压阀的控制方式分为:定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数控制阀 (3)根据阀芯的结构形式分为:滑阀(或转阀)类、锥阀类、球阀类。此外,还有喷嘴挡板阀类和射流管阀,这两类阀将在本书第10章中介绍 (4)根据连接和安装形式不同分为:管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。 51.3液压阀的性能参数各种不同的液压阀有不同的性能参数,其共同的性能参数如下 1.公称通径公称通径代表阀的通流能力的大小,对应于阀的额定流量。与阀进、出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量,最大不得大于额定流量的1.1倍

第 5 章液压控制阀液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，以满足液压缸、液压马达等执行元件不同的动作要求，它是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元器件。 5.1 液压阀概述 5.1.1 液压阀的基本结构及工作原理液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进、出油口和泄油口；驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还采用液压力驱动。在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。液压阀工作时，所有阀的阀口大小、阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式(q＝KA·Δpm)，只是各种阀控制的参数各不相同而已。 5.1.2 液压阀的分类液压阀的分类方法很多，以至于同一种阀在不同的场合，因其着眼点不同而有不同的名称。下面介绍几种不同的分类方法。 (1) 根据在液压系统中的功用可分为：方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 (2) 根据液压阀的控制方式分为：定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。 (3) 根据阀芯的结构形式分为：滑阀(或转阀)类、锥阀类、球阀类。此外，还有喷嘴挡板阀类和射流管阀，这两类阀将在本书第 10 章中介绍。 (4) 根据连接和安装形式不同分为：管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。 5.1.3 液压阀的性能参数各种不同的液压阀有不同的性能参数，其共同的性能参数如下： 1. 公称通径公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀进、出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量，最大不得大于额定流量的 1.1 倍

液压传动 2.额定压力额定压力是液压阀长期工作所允许的最高工作压力。对于压力控制阀,实际最高工作压力有时还与阀的调压范围有关;对于换向阀,实际最高工作压力还可能受其功率极限的限制。 514对液压阀的基本要求液压系统对液压阀的基本要求如下 (1)动作灵敏、使用可靠,工作时冲击和振动小、噪声小、使用寿命长 (2)流体通过液压阀时,压力损失小:阀口关闭时,密封性能好,内泄漏小,无外泄漏。 (3)所控制的参量(压力或流量)稳定,受外部干扰时变化量小 (4)结构紧凑,安装、调整、使用、维护方便,通用性好。 52方向控制阀方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改变油液的流动方向,从而控制液压执行元件的启动或停止,改变其运动方向的阀类。如单向阀、换向阀、压力表开关等。 521单向阀单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类 1.普通单向阀(简称单向阀) 单向阀又称止回阀,它只允许液流沿一个方向通过,而反向液流被截止。对单向阀的主要性能要求是:正向液流通过时压力损失要小;反向截止时密封性要好;动作灵敏,工作时撞击和噪声小按进、出口流道的布置形式,单向阀可分为直通式和直角式两种。直通式单向阀进口和出口流道在同一轴线上;而直角式单向阀进、出口流道则成直角布置。图5.1(a)、(b)所示为管式连接的钢球式直通单向阀和锥阀式直通单向阀。液流从P流入,克服弹簧力而将阀芯顶开,再从P2流出。当液流反向流入时,由于阀芯被压紧在阀座密封面上,所以液流被截止。钢球式单向阀的结构简单,但密封性不如锥阀式,并且由于钢球没有导向部分,工作时容易产生振动,一般用在流量较小的场合。锥阀式应用最多,虽然结构比钢球式复杂些,但其导向性好,密封可靠图52为板式连接的直角式单向阀。在该阀中,液流从P1口流入,顶开阀芯后,直接经阀体的铸造流道从P2口流出,压力损失小,而且只要打开端部螺塞即可对内部进行维修,十分方便

·108· 液压传动 ·108· 2. 额定压力额定压力是液压阀长期工作所允许的最高工作压力。对于压力控制阀，实际最高工作压力有时还与阀的调压范围有关；对于换向阀，实际最高工作压力还可能受其功率极限的限制。 5.1.4 对液压阀的基本要求液压系统对液压阀的基本要求如下： (1) 动作灵敏、使用可靠，工作时冲击和振动小、噪声小、使用寿命长。 (2) 流体通过液压阀时，压力损失小；阀口关闭时，密封性能好，内泄漏小，无外泄漏。 (3) 所控制的参量(压力或流量)稳定，受外部干扰时变化量小。 (4) 结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。 5.2 方向控制阀方向控制阀是用来使液压系统中的油路通断或改变油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动或停止，改变其运动方向的阀类。如单向阀、换向阀、压力表开关等。 5.2.1 单向阀单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类。 1. 普通单向阀(简称单向阀) 单向阀又称止回阀，它只允许液流沿一个方向通过，而反向液流被截止。对单向阀的主要性能要求是：正向液流通过时压力损失要小；反向截止时密封性要好；动作灵敏，工作时撞击和噪声小。按进、出口流道的布置形式，单向阀可分为直通式和直角式两种。直通式单向阀进口和出口流道在同一轴线上；而直角式单向阀进、出口流道则成直角布置。图 5.1(a)、(b)所示为管式连接的钢球式直通单向阀和锥阀式直通单向阀。液流从 Pl流入，克服弹簧力而将阀芯顶开，再从 P2 流出。当液流反向流入时，由于阀芯被压紧在阀座密封面上，所以液流被截止。钢球式单向阀的结构简单，但密封性不如锥阀式，并且由于钢球没有导向部分，工作时容易产生振动，一般用在流量较小的场合。锥阀式应用最多，虽然结构比钢球式复杂一些，但其导向性好，密封可靠。图 5.2 为板式连接的直角式单向阀。在该阀中，液流从 P1口流入，顶开阀芯后，直接经阀体的铸造流道从 P2 口流出，压力损失小，而且只要打开端部螺塞即可对内部进行维修，十分方便

第5章液压控制阀进油口出油口 (a)钢球式直通单向阀 b)锥阀式直通单向阀 (c)详细符号 (d)简化符号图5.1直通式单向阀单向阀中的弹簧,主要用来克服摩擦力、阀芯的重力和惯性力,使阀芯在反向流动时能迅速关闭,所以单向阀中的弹簧较软。单向阀的开启压力一般为0.03MPa~005MPa,并可根据需要更换弹簧。如将单向阀中的软弹簧更换成合适的硬弹簧, 就成为背压阀,这种阀通常安装在液压系统的回油路上,用以产生0.3MPa~0.5MPa的背压所谓背压是在液压回路的回油侧或压力作用面的相反方向所作用的压力。单向阀常被安装在泵的出口,一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作;另一方面在泵不工作时防止系统的油液倒图52直角式单向阀流经泵回油箱。单向阀还被用来分隔油路以防止干扰,并与其他阀并联组成复合阀,如单向顺序阀、单向节流阀等 2.液控单向阀液控单向阀是可以用来实现逆向流动的单向阀。液控单向阀有不带卸荷阀芯的简式液控单向阀和带卸荷阀芯的卸载式液控单向阀两种结构形式,如图5.3所示。图53(a所示为简式液控单向阀的结构。当控制口K无压力油时,其工作原理与普通单向阀一样,压力油只能从进油口P1流向出油口P2,反向流动被截止。当控制口K有控制压力P作用时,在液压力作用下,控制活塞1向上移动,顶开阀芯2,使油口P2和P1相通, 油液就可以从P2口流向P1口。在图示形式的液控单向阀中,控制压力p最小须为主油路压力的30%~50% 图53(b所示为带卸荷阀芯的卸载式液控单向阀。当控制油口通入压力油p2,控制活塞Ⅰ上移,先顶开卸荷阀芯3,使主油路卸压,然后再顶开单向阀芯2。这样可大大减小控制压力,使其控制压力约为主油路工作压力的5%,因此可用于压力较高的场合。同时可避免简式液控单向阀中当控制活塞推开单向阀芯时,高压封闭回路内油液的压力突然释放从而产生较大的冲击和噪声。上述两种结构形式的液控单向阀,按其控制活塞处的泄油方式又均有内泄式和外泄式

第 5 章液压控制阀 ·109· ·109· (a) 钢球式直通单向阀 (b) 锥阀式直通单向阀 (c) 详细符号 (d) 简化符号图 5.1 直通式单向阀单向阀中的弹簧，主要用来克服摩擦力、阀芯的重力和惯性力，使阀芯在反向流动时能迅速关闭，所以单向阀中的弹簧较软。单向阀的开启压力一般为 0.03 MPa～0.05MPa，并可根据需要更换弹簧。如将单向阀中的软弹簧更换成合适的硬弹簧，就成为背压阀，这种阀通常安装在液压系统的回油路上，用以产生 0.3 MPa～0.5 MPa 的背压。所谓背压是在液压回路的回油侧或压力作用面的相反方向所作用的压力。单向阀常被安装在泵的出口，一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作；另一方面在泵不工作时防止系统的油液倒流经泵回油箱。单向阀还被用来分隔油路以防止干扰，并与其他阀并联组成复合阀，如单向顺序阀、单向节流阀等。 2. 液控单向阀液控单向阀是可以用来实现逆向流动的单向阀。液控单向阀有不带卸荷阀芯的简式液控单向阀和带卸荷阀芯的卸载式液控单向阀两种结构形式，如图 5.3 所示。图 5.3(a)所示为简式液控单向阀的结构。当控制口 K 无压力油时，其工作原理与普通单向阀一样，压力油只能从进油口 Pl流向出油口 P2，反向流动被截止。当控制口 K 有控制压力 c p 作用时，在液压力作用下，控制活塞 l 向上移动，顶开阀芯 2，使油口 P2和 P1相通，油液就可以从 P2 口流向 P1 口。在图示形式的液控单向阀中，控制压力 c p 最小须为主油路压力的 30%～50%。图 5.3(b)所示为带卸荷阀芯的卸载式液控单向阀。当控制油口通入压力油 c p ，控制活塞 l 上移，先顶开卸荷阀芯 3，使主油路卸压，然后再顶开单向阀芯 2。这样可大大减小控制压力，使其控制压力约为主油路工作压力的 5%，因此可用于压力较高的场合。同时可避免简式液控单向阀中当控制活塞推开单向阀芯时，高压封闭回路内油液的压力突然释放，从而产生较大的冲击和噪声。上述两种结构形式的液控单向阀，按其控制活塞处的泄油方式又均有内泄式和外泄式图 5.2 直角式单向阀

第5章液压控制阀 522换向阀换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通断关系,实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀类。换向阀的分类如下: 按照换向阀的结构形式,可分为滑阀式、转阀式、球阀式和锥阀式。按照换向阀的操纵方式,可分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动和气动按照换向阀的工作位置和控制的通道数,分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等按照换向阀的阀芯在阀体中的定位方式,又可分为钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。 1.滑阀式换向阀滑阀式换向阀是液压系统中用量最大,品种、名称最复杂的一类阀。它主要由阀体阀芯以及操纵和定位机构组成 l)滑阀式换向阀的结构主体及工作原理阀体和滑阀阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。阀体内孔有多个沉割槽,每个槽通过相应的孔道与外部相通。阀体上与外部连接的主油口,称为“通”,具有二个、三个、四个或五个主油口的换向阀称为“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”或“五通阀” 滑阀阀芯相对于阀体有二个、三个等不同的稳定工作位置,该稳定的工作位置称为 “位”。所谓“二位阀”或“三位阀”是指换向滑阀的阀芯相对于阀体有二个或三个稳定的工作位置。当滑阀阀芯在阀体中从一个“位”移动到另一个“位”时,阀体上各主油口的连通形式立即发生了变化。 “通”和“位”是换向阀的重要概念,不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。几种不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号见表5-1 表5-1中图形符号的含义如下 (1)用方框表示阀的工作位置,有几个方框就表示几“位”。 (2)一个方框上与外部相连接的主油口数有几个,就表示几“通” 表5-1滑阀式换向阀主体部分的结构形式结构原理图图形符号使用场合二位二通阀方控制油路的接通与切断(相当于一个开关) 控制液流方向(从一个方向变换成另一个

第 5 章液压控制阀 ·111· ·111· 5.2.2 换向阀换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通断关系，实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀类。换向阀的分类如下：按照换向阀的结构形式，可分为滑阀式、转阀式、球阀式和锥阀式。按照换向阀的操纵方式，可分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动和气动。按照换向阀的工作位置和控制的通道数，分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。按照换向阀的阀芯在阀体中的定位方式，又可分为钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。 1. 滑阀式换向阀滑阀式换向阀是液压系统中用量最大，品种、名称最复杂的一类阀。它主要由阀体、阀芯以及操纵和定位机构组成。 1) 滑阀式换向阀的结构主体及工作原理阀体和滑阀阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。阀体内孔有多个沉割槽，每个槽通过相应的孔道与外部相通。阀体上与外部连接的主油口，称为“通”，具有二个、三个、四个或五个主油口的换向阀称为“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”或“五通阀”。滑阀阀芯相对于阀体有二个、三个等不同的稳定工作位置，该稳定的工作位置称为 “位”。所谓“二位阀”或“三位阀”是指换向滑阀的阀芯相对于阀体有二个或三个稳定的工作位置。当滑阀阀芯在阀体中从一个“位”移动到另一个“位”时，阀体上各主油口的连通形式立即发生了变化。 “通”和“位”是换向阀的重要概念，不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。几种不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号见表 5-1。表 5-1 中图形符号的含义如下： (1) 用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。 (2) 一个方框上与外部相连接的主油口数有几个，就表示几“通”。表 5-1 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)

液压传动 (续结构原理图不能使执行元二位四通阀件在任一位置处停止运动执行元件正反向控运动时回油方式 [冈制|能使执行元件相同三位四通阀执|在任一位置处行停止运动元不能使执行二位五通阀件件在任一位置 TI P T 换处停止运动执行元件正反向运动时可以得到能使执行元件不同的回油方式三位五通阀防团在任一位置处 TIP T: 停止运动 (3)用方框内的箭头表示该位置上油路处于接通状态,但箭头方向不一定表示液流的实际流向。 (4)方框内的符号“T”或“⊥”表示此通路被阀芯封闭,即不通。 (5)通常换向阀与系统供油路连接的油口用P表示,与回油路连接的回油口用T表示而与执行元件相连接的工作油口用字母A、B表示 (6)换向阀都有二个或二个以上的工作位置,其中一个为常态位,即阀芯未受到操纵力作用时所处的位置。图形符号中的中位是三位阀的常态位,利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制液压系统图时,油路一般应连接在换向阀常态位上。二位四通滑阀式换向阀的工作原理如图56所示。它是靠阀芯在阀体内作轴向运动从而使相应的油路接通或断开。阀体上有四个通口,其中P为进油口,T为回油口,A和 B口通执行元件的两腔。阀芯在阀体中有左、右两个稳定的工作位置。当阀芯在左位时通油口P和B相连,A和T相连,液压缸有杆腔进油,活塞向左运动;当阀芯移到右位时通油口P和A接通,B和T接通,液压缸无杆腔进油,活塞右移。三位换向阀的工作原理可以用表5-1中末行的三位五通阀为例来说明。阀体上有P、A B、T1、T2五个通油口,阀芯在阀体中有左、中、右三个工作位置。当阀芯处在图示中间(中位)位置时,五个通口都关闭:当阀芯移到左端时,通口T2关闭,油口P和B相通,A和 T1相通:当阀芯移到右端时,通口T1关闭,油口P和A相通,B和T2相通:这种结构形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

·112· 液压传动 ·112· (续) 名称结构原理图图形符号使用场合二位四通阀不能使执行元件在任一位置处停止运动三位四通阀能使执行元件在任一位置处停止运动执行元件正反向运动时回油方式相同二位五通阀不能使执行元件在任一位置处停止运动三位五通阀控制执行元件换向能使执行元件在任一位置处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 (3) 用方框内的箭头表示该位置上油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际流向。 (4) 方框内的符号“ ”或“⊥”表示此通路被阀芯封闭，即不通。 (5) 通常换向阀与系统供油路连接的油口用 P 表示，与回油路连接的回油口用 T 表示，而与执行元件相连接的工作油口用字母 A、B 表示。 (6) 换向阀都有二个或二个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力作用时所处的位置。图形符号中的中位是三位阀的常态位，利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制液压系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。二位四通滑阀式换向阀的工作原理如图 5.6 所示。它是靠阀芯在阀体内作轴向运动，从而使相应的油路接通或断开。阀体上有四个通口，其中 P 为进油口，T 为回油口，A 和 B 口通执行元件的两腔。阀芯在阀体中有左、右两个稳定的工作位置。当阀芯在左位时，通油口 P 和 B 相连，A 和 T 相连，液压缸有杆腔进油，活塞向左运动；当阀芯移到右位时，通油口 P 和 A 接通，B 和 T 接通，液压缸无杆腔进油，活塞右移。三位换向阀的工作原理可以用表 5-1 中末行的三位五通阀为例来说明。阀体上有 P、A、 B、T1、T2 五个通油口，阀芯在阀体中有左、中、右三个工作位置。当阀芯处在图示中间(中位)位置时，五个通口都关闭；当阀芯移到左端时，通口 T2 关闭，油口 P 和 B 相通，A 和 T1相通；当阀芯移到右端时，通口 T1关闭，油口 P 和 A 相通，B 和 T2相通；这种结构形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运动

液压传动 (2)机动换向阀机动式换向阀是依靠安装在运动部件上的液压行程挡块或凸轮推动阀芯从而实现换向的阀类,常用来控制机械运动部件的行程,故又称行程换向阀。图58(a)、(b)是二位二通机动换向阀的结构图和图形符号。阀芯2在弹簧4的推动作用下,处在最上端位置,把进油口P与出油口A切断。当行程挡块将滚轮压下时,P、A 口接通:当行程挡块脱开滚轮时,阀芯在其底部弹簧的作用下又恢复初始位置。通过改变挡块斜面的角度α,可改变阀芯移动速度,调节油液换向过程的快慢进油口P A 出油口A 图58二位二通机动换向阀 1一滚轮:2一阀芯;3一阀体:4一弹簧机动换向阀除这里介绍的二位二通外,还有二位三通、二位四通等形式。由于换向阀要放在其操纵件旁,因此常用于要求换向性能好,布置方便的场合。 (3)电动换向阀电动换向阀又称为电磁换向阀,它是利用电磁铁通电吸合后产生的吸力推动阀芯动作来改变阀的工作位置电磁换向阀的电磁铁按所使用电源不同可分为交流型和直流型;按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”电磁铁。图59所示为交流式二位三通电磁换向阀,阀的左部也可安装直流型或交流本整型电磁铁。右部是滑阀,推杆5处设置了动密封,铁芯与轭铁间隙中的介质为空气,电磁铁为 “干式”电磁铁。当电磁铁断电无电磁吸力时,阀芯2在右端弹簧7的作用下处于左端位置,使油口P与A接通,与B不通。当电磁铁通电产生一个向右的电磁吸力并通过推杆5 将阀芯2推向右端时,油口P和A的通道被关闭,而油口P和B接通。图5.10所式为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时,阀芯2在两边对中弹簧4的作用下处于中位,P、T、A、B油口都不相通:当右边电磁铁通电时,推杆将阀芯2推向左端,P与A通,T与B通;当左边电磁铁通电时,P与B相通,T与A相通

·114· 液压传动 ·114· (2) 机动换向阀机动式换向阀是依靠安装在运动部件上的液压行程挡块或凸轮推动阀芯从而实现换向的阀类，常用来控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。图 5.8(a)、(b)是二位二通机动换向阀的结构图和图形符号。阀芯 2 在弹簧 4 的推动作用下，处在最上端位置，把进油口 P 与出油口 A 切断。当行程挡块将滚轮压下时，P、A 口接通；当行程挡块脱开滚轮时，阀芯在其底部弹簧的作用下又恢复初始位置。通过改变挡块斜面的角度α ，可改变阀芯移动速度，调节油液换向过程的快慢。图 5.8 二位二通机动换向阀 1—滚轮；2—阀芯；3—阀体；4—弹簧机动换向阀除这里介绍的二位二通外，还有二位三通、二位四通等形式。由于换向阀要放在其操纵件旁，因此常用于要求换向性能好，布置方便的场合。 (3) 电动换向阀电动换向阀又称为电磁换向阀，它是利用电磁铁通电吸合后产生的吸力推动阀芯动作来改变阀的工作位置。电磁换向阀的电磁铁按所使用电源不同可分为交流型和直流型；按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”电磁铁。图 5.9 所示为交流式二位三通电磁换向阀，阀的左部也可安装直流型或交流本整型电磁铁。右部是滑阀，推杆 5 处设置了动密封，铁芯与轭铁间隙中的介质为空气，电磁铁为 “干式”电磁铁。当电磁铁断电无电磁吸力时，阀芯 2 在右端弹簧 7 的作用下处于左端位置，使油口 P 与 A 接通，与 B 不通。当电磁铁通电产生一个向右的电磁吸力并通过推杆 5 将阀芯 2 推向右端时，油口 P 和 A 的通道被关闭，而油口 P 和 B 接通。图 5.10 所式为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯 2 在两边对中弹簧 4 的作用下处于中位，P、T、A、B 油口都不相通；当右边电磁铁通电时，推杆将阀芯 2 推向左端，P 与 A 通，T 与 B 通；当左边电磁铁通电时，P 与 B 相通，T 与 A 相通

第 5 章液压控制阀 ·115· ·115· (a) (b) 图 5.9 交流干式二位三通电磁换向阀 1—阀体；2—阀芯；3，7—弹簧；4，8—弹簧座；5—推杆；6—O 形圈；9—后盖 (a) (b) 图 5.10 直流湿式三位四通电磁换向阀 1—电磁铁；2—推杆；3—阀芯；4—弹簧；5—挡圈电磁换向阀中的电磁铁是电气控制系统与液压系统之间的信号转换元件。电磁铁可借助按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号通过控制电路进行控制，控制布局方便、灵活，易于实现动作转换的自动化。但由于受到磁铁吸力较小的限制，所以广泛用于流量小于 63L/min 的液压系统中。必须指出，交流电磁铁电源简单，使用电压一般为交流 110V、220V 和 380V 三种；其特点是启动力较大，吸合、释放速度快，换向时间短，约为 0.01s～0.03s；但其启动电流大，在阀芯被卡住、衔铁不动作时，会使电磁铁线圈烧毁；换向冲击大，寿命低，可靠性差。所允许切换频率一般为 10 次/min。直流电磁铁使用电压一般为 110V 和 24V。在工作过载情况下，其电流基本不变，所以不会因阀被卡住而烧毁电磁铁线圈，工作可靠，换向冲击小，噪声小。换向频率较高，一般允许为 120 次/min。但需要专门的直流电源，且启动力小，吸合、释放速度较慢，约为 0.05s～0.08s，换向时间长。此外，还有一种交流本整型电磁铁，电磁铁带有整流器，通入的交流电经整流后，直接供给直流电磁铁。干式电磁铁的线圈、铁芯与轭铁处于空气中，不和油液接触。电磁铁与阀连接时，在推杆的外周有密封圈，避免了油液进入电磁铁，装拆和更换方便。此外换向阀的回油压力不可太高，以防止回油进入干式电磁铁中。湿式电磁铁中的推杆与阀芯连成一体，取消了推杆的动密封，所以摩擦力较小，复位性能好，冷却润滑好，工作寿命长

液压传动 (4)液动换向阀液动换向阀是利用控制油路的压力在阀芯端部所产生的液压作用力来推动阀芯移动从而改变阀芯位置的换向阀。对于三位换向阀而言,按其换向时间的可调性,液动换向阀分为可调式和不可调式两种。图5.11a)为不可调式三位四通弹簧对中型液动换向阀结构原里图,阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当控制油口K1通压力油、K2回油时,阀芯右移, P与A相通,T与B相通;当K2通压力油,K1回油时,阀芯左移,P与B相通,T与A相通:当K1、K2都不通压力油时(在图示位置),阀芯在两端弹簧对中的作用下处于中间位置。 WITIXH (a)换向时间不可调式液动换向阀(b)换向时间可调式液动换向阀图511三位四通液动换向阀 1—单向阀钢球:2一节流阀阀芯如果对运动部件有较高的换向平稳性要求时,应采用可调式液动换向阀,如图5.1(b) 所示。此阀是在滑阀两端K1、K2控制油路中各安装由一个单向阀和一个节流阀并联组成的尼调节器。单向阀用于保证滑阀两端面进油通畅,而节流阀用于滑阀两端面回油的节流起到背压阀的作用,提高了换向过程中的运动平稳性,调节节流阀的开口大小可调整阀芯运动速度。由于液压动力可产生较大的推力,因此液动换向阀适用于高压、大流量的场合 (5)电液动换向阀电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中,液动换向阀实现主油路的换向称为主阀;电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路的方向,推动液动换向阀阀芯移动,称为先导阀。由于推动主阀芯的液压推力可以很大,所以主阀芯的尺寸可以做得很大,允许大流量通过。这样,用较小的电磁铁就能控制较大的流量电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种形式。图5.12所示为弹簧对中电液换向阀的结构原理和图形符号。当电磁铁线圈4、6都不通电时,电磁换向阀阀芯5处于中位,液动换向阀阀芯1两端都未接通控制油液,在其对中弹簧的作用下,也处于中位。当电磁铁线圈 4通电时,阀芯5移向右位,控制压力油经单向阀2流入主阀芯1的左端,推动主阀芯1 移向右端,主阀芯1右端的油液则经节流阀7和电磁换向阀流回油箱。主阀芯1运动的速度由节流阀7的开口大小决定。这时主油路状态是P和A通,B和T通。同理,当电磁铁

·116· 液压传动 ·116· (4) 液动换向阀液动换向阀是利用控制油路的压力在阀芯端部所产生的液压作用力来推动阀芯移动，从而改变阀芯位置的换向阀。对于三位换向阀而言，按其换向时间的可调性，液动换向阀分为可调式和不可调式两种。图 5.11(a)为不可调式三位四通弹簧对中型液动换向阀结构原理图，阀芯两端分别接通控制油口 K1和 K2。当控制油口 K1通压力油、K2回油时，阀芯右移， P 与 A 相通，T 与 B 相通；当 K2通压力油，K1回油时，阀芯左移，P 与 B 相通，T 与 A 相通；当 K1、K2都不通压力油时(在图示位置)，阀芯在两端弹簧对中的作用下处于中间位置。 (a) 换向时间不可调式液动换向阀 (b) 换向时间可调式液动换向阀图 5.11 三位四通液动换向阀 1—单向阀钢球；2—节流阀阀芯如果对运动部件有较高的换向平稳性要求时，应采用可调式液动换向阀，如图 5.11(b) 所示。此阀是在滑阀两端 K1、K2 控制油路中各安装由一个单向阀和一个节流阀并联组成的阻尼调节器。单向阀用于保证滑阀两端面进油通畅，而节流阀用于滑阀两端面回油的节流，起到背压阀的作用，提高了换向过程中的运动平稳性，调节节流阀的开口大小可调整阀芯运动速度。由于液压动力可产生较大的推力，因此液动换向阀适用于高压、大流量的场合。 (5) 电液动换向阀电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中，液动换向阀实现主油路的换向称为主阀；电磁换向阀用于改变液动换向阀的控制油路的方向，推动液动换向阀阀芯移动，称为先导阀。由于推动主阀芯的液压推力可以很大，所以主阀芯的尺寸可以做得很大，允许大流量通过。这样，用较小的电磁铁就能控制较大的流量。电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种形式。图 5.12 所示为弹簧对中电液换向阀的结构原理和图形符号。当电磁铁线圈 4、6 都不通电时，电磁换向阀阀芯 5 处于中位，液动换向阀阀芯 1 两端都未接通控制油液，在其对中弹簧的作用下，也处于中位。当电磁铁线圈 4 通电时，阀芯 5 移向右位，控制压力油经单向阀 2 流入主阀芯 1 的左端，推动主阀芯 1 移向右端，主阀芯 1 右端的油液则经节流阀 7 和电磁换向阀流回油箱。主阀芯 1 运动的速度由节流阀 7 的开口大小决定。这时主油路状态是 P 和 A 通，B 和 T 通。同理，当电磁铁

《液压传动》课程教学资源（讲义）第5章 液压控制阀

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