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
l10 液压传动 之分。图5.3(a)为内泄式,其控制活塞的背压腔与进油口P1相通。图53(b)为外泄式,其控 制活塞的背压腔直接通油箱,这样反向开启时就可减小P腔压力对控制压力的影响,从而 可减小控制压力。故一般在液控单向阀反向工作时,如出油口压力P1较低,可采用内泄式 高压系统则采用外泄式 (c)详细符号 控制油口 (a)简式液控单向阀 (b)卸载式液控单向阀 (d)简化符号 图53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较长时间保压、锁紧等情 况,也用于防止立式液压缸停止时自动下滑及速度换接等回路中。如图54所示采用两个 液控单向阀(又称双向液压锁)的锁紧回路。当换向阀左位接通时,压力油经换向阀打开液 控单向阀1(此时单向阀1的控制油口通油箱,其性能与普通单向阀相同)进入液压缸的左腔, 与此同时,压力油进入液控单向阀2的控制油口,将阀2的阀芯顶开。液压缸右腔的油液 经液控单向阀2、换向阀与油箱连通。此时,活塞在压力油的作用下向右运动。反之亦然。 当换向阀处于中位时,液压缸处于自锁状态。 图5.5是采用液控单向阀的锁紧回路。在垂直设置的液压缸下腔管路上安装有一液控 单向阀,可将液压缸(即负载)较长时间锁定在任意位置上,并可防止由于换向阀的内部泄 漏引起带有负载的活塞杆落下 图54双向液压锁的锁紧回路 图55采用液控单向阀的锁紧回路 液控单向阀
·110· 液压传动 ·110· 之分。图 5.3(a)为内泄式，其控制活塞的背压腔与进油口 Pl相通。图 5.3(b)为外泄式，其控 制活塞的背压腔直接通油箱，这样反向开启时就可减小 Pl腔压力对控制压力的影响，从而 可减小控制压力。故一般在液控单向阀反向工作时，如出油口压力 P1较低，可采用内泄式， 高压系统则采用外泄式。 (a) 简式液控单向阀 (b) 卸载式液控单向阀 (d) 简化符号 图 5.3 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较长时间保压、锁紧等情 况，也用于防止立式液压缸停止时自动下滑及速度换接等回路中。如图 5.4 所示采用两个 液控单向阀(又称双向液压锁)的锁紧回路。当换向阀左位接通时，压力油经换向阀打开液 控单向阀1(此时单向阀1的控制油口通油箱，其性能与普通单向阀相同)进入液压缸的左腔， 与此同时，压力油进入液控单向阀 2 的控制油口，将阀 2 的阀芯顶开。液压缸右腔的油液 经液控单向阀 2、换向阀与油箱连通。此时，活塞在压力油的作用下向右运动。反之亦然。 当换向阀处于中位时，液压缸处于自锁状态。 图 5.5 是采用液控单向阀的锁紧回路。在垂直设置的液压缸下腔管路上安装有一液控 单向阀，可将液压缸(即负载)较长时间锁定在任意位置上，并可防止由于换向阀的内部泄 漏引起带有负载的活塞杆落下。 图 5.4 双向液压锁的锁紧回路 图 5.5 采用液控单向阀的锁紧回路 1，2—液控单向阀 (c) 详细符号
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
第5章液压控制阀 图56换向阀工作原理 2)滑阀式换向阀的操纵方式 (1)手动换向阀 手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置,从而实现换向的阀 类。阀芯定位靠钢球、弹簧,使其保持确定的位置。图5.7(b)所示为弹簧自动复位式三位 四通手动换向阀的结构及图形符号。 向左或向右操纵手柄1,通过杠杆使阀芯3在阀体2内自图示位置向右或向左移动, 以改变油路的连通形式或液压油流动的方向。松开操作手柄后,阀芯在弹簧4的作用下恢 复到中位。这种换向阀的阀芯不能在两端工作位置上定位,故称自动复位式手动换向阀 此阀操作比较安全,常用于动作频繁、工作持续时间较短的工程机械液压系统中。 如果将图57(b)所示手动换向阀的左端结构改为图57(a)所示的结构,当阀芯向左或向 右移动后,就可借助钢球5使阀芯保持在左端或右端的工作位置上,故称弹簧钢球定位式 手动换向阀,适用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的液压系统中。 (a)钢球定位式的结构及符号 (b)弹簧自动复位式的结构及符号 图57三位四通手动换向阀 手柄:2一阀体;3—阀芯:4一弹簧:5—钢球
第 5 章 液压控制阀 ·113· ·113· 图 5.6 换向阀工作原理 2) 滑阀式换向阀的操纵方式 (1) 手动换向阀 手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而实现换向的阀 类。阀芯定位靠钢球、弹簧，使其保持确定的位置。图 5.7(b)所示为弹簧自动复位式三位 四通手动换向阀的结构及图形符号。 向左或向右操纵手柄 1，通过杠杆使阀芯 3 在阀体 2 内自图示位置向右或向左移动， 以改变油路的连通形式或液压油流动的方向。松开操作手柄后，阀芯在弹簧 4 的作用下恢 复到中位。这种换向阀的阀芯不能在两端工作位置上定位，故称自动复位式手动换向阀。 此阀操作比较安全，常用于动作频繁、工作持续时间较短的工程机械液压系统中。 如果将图 5.7(b)所示手动换向阀的左端结构改为图 5.7(a)所示的结构，当阀芯向左或向 右移动后，就可借助钢球 5 使阀芯保持在左端或右端的工作位置上，故称弹簧钢球定位式 手动换向阀，适用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的液压系统中。 (a) 钢球定位式的结构及符号 (b) 弹簧自动复位式的结构及符号 图 5.7 三位四通手动换向阀 1—手柄；2—阀体；3—阀芯；4—弹簧；5—钢球
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 图59交流干式二位三通电磁换向阀 1一阀体:2一阀芯:3,7一弹簧:4,8—弹簧座:5—推杆:6-O形圈:9—后盖 CMXFILN P T 图510直流湿式三位四通电磁换向阀 1一电磁铁:2一推杆:3一阀芯:;4一弹簧: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001s~003s: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~008s,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
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
