第五章液压控制阀 第一节概述 液压阀的作用 液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的,因此它可分为 方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀,可以因为作用机制的不同,而具有 不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量,而方向 阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。这就是说,尽管液压阀存在着各种各样 不同的类型,它们之间还是保持着一些基本共同之点的。例如: 1)在结构上,所有的阀都有阀体、阀芯(转阀或滑阀)和驱使阀芯动作的元、部件 (如弹簧、电磁铁)组成 (2)在工作原理上,所有阀的开口大小,阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的 关系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 液压阀的分类 液压阀可按不同的特征进行分类,如表5-1所示。 表5-1液压阌的分类 「分类方法种类 详细分类 溢流阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、减压 压力控制阀阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止 阀、限压切断阀、压力继电器 按机能分类 节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、 流量控制阀 集流阀、比例流量控制阀 方向控制阀 单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速 阀、充液阀、梭阀、比例方向阀 滑阀 圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀 座阀 椎阀、球阀、喷嘴挡板阀 按结构分类 射流管阀 射流阀 手动阀 手把及手轮、踏板、杠杆 按操作方法分类 机动阀 挡块及碰块、弹簧、液压、气动 电磁铁控制、伺服电动机和步进电动机控 电动阀 按连接方式分类|板式及叠加式连嫠|单层连接板式、双层连接板式、整体连接 板式、叠加阀 螺纹式插装(二、三、四通插装阀)、法兰 插装式连接 式插装(二通插装阀) 按其他方式分类开关或定值控制阀压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 电液比例压力阀、电源比例流量阀、电液 电液比例阀 比例换向阀、电流比例复合阀、电流比例 多路阀三级电液流量伺服 按控制方式分类 伺服阀 单、两级(喷嘴挡板式、动圈式)电液流 量伺服阀、三级电液流量伺服
第五章 液压控制阀 第一节 概述 一、液压阀的作用 液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可分为 方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有 不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向 阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样 不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。例如： （1）在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀或滑阀）和驱使阀芯动作的元、部件 （如弹簧、电磁铁）组成 。 （2）在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间压差以及流过阀的流量之间的 关系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。 二、液压阀的分类 液压阀可按不同的特征进行分类，如表 5—1 所示。 表 5—1 液压阀的分类 分类方法 种类 详细分类 按机能分类 压力控制阀 溢流阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、减压 阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止 阀、限压切断阀、压力继电器 流量控制阀 节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、 集流阀、比例流量控制阀 方向控制阀 单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速 阀、充液阀、梭阀、比例方向阀 按结构分类 滑阀 圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀 座阀 椎阀、球阀、喷嘴挡板阀 射流管阀 射流阀 按操作方法分类 手动阀 手把及手轮、踏板、杠杆 机动阀 挡块及碰块、弹簧、液压、气动 电动阀 电磁铁控制、伺服电动机和步进电动机控 制 按连接方式分类 管式连接 螺纹式连接、法兰式连接 板式及叠加式连接 单层连接板式、双层连接板式、整体连接 板式、叠加阀 插装式连接 螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、法兰 式插装（二通插装阀） 按其他方式分类 开关或定值控制阀 压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 按控制方式分类 电液比例阀 电液比例压力阀、电源比例流量阀、电液 比例换向阀、电流比例复合阀、电流比例 多路阀三级电液流量伺服 伺服阀 单、两级（喷嘴挡板式、动圈式）电液流 量伺服阀、三级电液流量伺服
。数字控制阀。「数字控制压力控制流量阀与方向阀 三、对液压阀的基本要求 (1)动作灵敏,使用可靠,工作时冲击和振动小 (2)油液流过的压力损失小 (3)密封性能好 (4)结构紧凑,安装、调整、使用、维护方便,通用性大。 第二节方向控制阀 方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类,如单向阀、换向阀 及压力表开关等。 单向阀 液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 1.普通单向阌普通单向阀的作用,是使油液只能沿一个方向流动,不许它反向倒流 图5-1(a)所示是一种管式普通单向阀的结构。压力油从阀体左端的通口P流入时,克服 弹簧3作用在阀芯2上的力,使阀芯向右移动,打开阀口,并通过阀芯2上的径向孔a、轴 向孔b从阀体右端的通口流出。但是压力油从阀体右端的通口P2流入时,它和弹簧力一起 使阀芯锥面压紧在阀座上,使阀口关闭,油液无法通过。图5-1(b)所示是单向阀的职能 符号图 图5-1单向阀 (a)结构图(b)职能符号图1—阀体2一阀芯3—弹簧 2液控单向阀图5-2(a)所示是液控单向阀的结构。当控制口K处无压力油通入 时,它的工作机制和普通单向阀一样:压力油只能从通口P1流向通口P2,不能反向倒流。 当控制口K有控制压力油时,因控制活塞1右侧a腔通泄油口,活塞1右移,推动顶杆2 顶开阀芯3,使通口P1和P2接通,油液就可在两个方向自由通流。图5-2(b)所示是液 控单向阀的职能符号 符号 (a) 图5-2液控单向阀
数字控制阀 数字控制压力控制流量阀与方向阀 三、对液压阀的基本要求 （1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。 （2）油液流过的压力损失小。 （3）密封性能好。 （4）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。 第二节 方向控制阀 方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类，如单向阀、换向阀 及压力表开关等。 一、单向阀 液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 1.普通单向阀 普通单向阀的作用，是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。 图 5—1（a）所示是一种管式普通单向阀的结构。压力油从阀体左端的通口 P1 流入时，克服 弹簧 3 作用在阀芯 2 上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯 2 上的径向孔 a、轴 向孔 b 从阀体右端的通口流出。但是压力油从阀体右端的通口 P2 流入时，它和弹簧力一起 使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。图 5—1（b）所示是单向阀的职能 符号图。 图 5-1 单向阀 (a)结构图(b)职能符号图 1—阀体 2—阀芯 3—弹簧 2.液控单向阀 图 5—2（a）所示是液控单向阀的结构。当控制口 K 处无压力油通入 时，它的工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口 P1 流向通口 P2，不能反向倒流。 当控制口 K 有控制压力油时，因控制活塞 1 右侧 a 腔通泄油口，活塞 1 右移，推动顶杆 2 顶开阀芯 3，使通口 P1 和 P2 接通，油液就可在两个方向自由通流。图 5—2（b）所示是液 控单向阀的职能符号。 图 5-2 液控单向阀
(a)结构图(b)职能符号图1—活塞2—顶杆3一阀芯 换向阀 换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动,使油路接通、关断,或变换油流的方向,从而 使液压执行元件启动、停止或变换运动方向 1.对换向阅的主要要求换向阀应满足: (1)油液流经换向阀时的压力损失要小。 (2)互不相通的油口间的泄露要小。 换向要平稳、迅速且可靠。 2.转阀图5-3(a)所示为转动式换向阀(简称转阀)的工作原理图。 左止右 止右 ,时区 图 该阀由阀体1、阀芯2和使阀芯转动的操作手柄3组成,在图示位置,通口P和A相通 和T相通:当操作手柄转换到“止”位置时,通口P、A、B和T均不相通,当操作手柄 转换到另一位置时,则通口P和B相通,A和T相通。5-3(b)所示是它的职能符号。 3.滑阀式换向阀换向阀在按阀芯形状分类时,有滑阀式和转阀式两种,滑阀式换向阀 在液压系统中远比转阀式用得广泛。 (1)结构主体。阀体和滑动阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。表5-3所示是其最常见 的结构形式。由表可见,阀体上开有多个通口,阀芯移动后可以停留在不同的工作位置上
(a)结构图(b)职能符号图 1—活塞 2—顶杆 3—阀芯 二、换向阀 换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而 使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。 1. 对换向阀的主要要求 换向阀应满足： （1）油液流经换向阀时的压力损失要小。 （2）互不相通的油口间的泄露要小。 （3）换向要平稳、迅速且可靠。 2. 转阀 图 5—3（a）所示为转动式换向阀（简称转阀）的工作原理图。 图 5—3 转阀 该阀由阀体 1、阀芯 2 和使阀芯转动的操作手柄 3 组成，在图示位置，通口 P 和 A 相通、 B 和 T 相通；当操作手柄转换到“止”位置时，通口 P、A、B 和 T 均不相通，当操作手柄 转换到另一位置时，则通口 P 和 B 相通，A 和 T 相通。5—3（b）所示是它的职能符号。 3.滑阀式换向阀 换向阀在按阀芯形状分类时，有滑阀式和转阀式两种，滑阀式换向阀 在液压系统中远比转阀式用得广泛。 （1） 结构主体。 阀体和滑动阀芯是滑阀式换向阀的结构主体。表 5—3 所示是其最常见 的结构形式。由表可见，阀体上开有多个通口，阀芯移动后可以停留在不同的工作位置上
位二通阀 位三通阀 位四通 表5—3 滑阀式换向阀主体结构形式 表5-3 滑阀式换向阀主体部分的结构型式 结构原理图 队能符号 使用场合 控制油路的接通与切断(相当于 位二通阀 个开关) 控制液流方向(从一个方向变换 位三通阀
。 表 5—3 滑阀式换向阀主体结构形式
续表 结构原理图 职能符号 使用场合 不能使执行 位四通阀 置上停止运动执行元件 正反向运动 时回油方式 B 控能使执行元相同 位四通阀 制件在任一位置 执上停止运动 行 件不能使执行 二位五通阀 换元件在江一位 执行元件 时可以得到 能使我行元不同的回油 国■ 件在任一位置 上停止运动 当阀芯处在图示中间位置时,五个通口都关闭;当阀芯移向左端时,通口02关闭 通口P和B相通,通口A和01相通:当阀芯移向右端时,通口01关闭,通口P和A 相通,通口B和02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。 2)滑阀的操纵方式。常见的滑阀操纵方式示于图5-4中 M 图5-4滑阀操纵方式 (a)手动式(b)机动式(c)电磁动(d)弹簧控制(e)液动(f)液压先导控制(g)电液控制
当阀芯处在图示中间位置时，五个通口都关闭；当阀芯移向左端时，通口 O 2 关闭， 通口 P 和 B 相通，通口 A 和 O 1 相通；当阀芯移向右端时，通口 O 1 关闭，通口 P 和 A 相通，通口 B 和 O 2 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。 (2)滑阀的操纵方式。常见的滑阀操纵方式示于图 5-4 中。 图 5-4 滑阀操纵方式 (a)手动式(b)机动式(c)电磁动(d)弹簧控制(e)液动(f)液压先导控制(g)电液控制
三、换向阀的结构 在液压传动系统中广泛采用的是滑阀式换向阀,在这里主要介绍这种换向阀的几种典型 结构 ①手动换向阀。图5-5(b)为自动复位式手动换向阀,放开手柄1、阀芯2在弹簧3的作 用下自动回复中位,该阀适用于动作频繁、工作持续时间短的场合,操作比较完全,常用于 工程机械的液压传动系统中。 如果将该阀阀芯右端弹簧3的部位改为可自动定位的结构形式,即成为可在三个位置定 位的手动换向阀。图5-5(a)为职能符号图 符号 A B (a) (b) 图5-5手动换向阀 (a)职能符号图(b)结构图 手柄2一阀芯3—弹簧 ②机动换向阌。机动换向阀又称行程阀,它主要用来控制机械运动部件的行程,它是 借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动,从而控制油液的流动方向,机动换向 阀通常是二位的,有二通、三通、四通和五通几种,其中二位二通机动阀又分常闭和常开两 种。图5-6(a)为滚轮式二位三通常闭式机动换向阀,在图示位置阀芯2被弹簧1压向上端, 油腔P和A通,B口关闭。当挡铁或凸轮压住滚轮4,使阀芯2移动到下端时,就使油腔P 和A断开,P和B接通,A口关闭。图5-6(b)所示为其职能符号。 图5-6机动换向阀
三、换向阀的结构 在液压传动系统中广泛采用的是滑阀式换向阀，在这里主要介绍这种换向阀的几种典型 结构。 ①手动换向阀。图 5-5(b)为自动复位式手动换向阀，放开手柄 1、阀芯 2 在弹簧 3 的作 用下自动回复中位，该阀适用于动作频繁、工作持续时间短的场合，操作比较完全，常用于 工程机械的液压传动系统中。 如果将该阀阀芯右端弹簧 3 的部位改为可自动定位的结构形式，即成为可在三个位置定 位的手动换向阀。图 5-5(a)为职能符号图。 图 5-5 手动换向阀 (a)职能符号图(b) 结构图 1—手柄 2—阀芯 3—弹簧 ②机动换向阀。机动换向阀又称行程阀，它主要用来控制机械运动部件的行程，它是 借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向，机动换向 阀通常是二位的，有二通、三通、四通和五通几种，其中二位二通机动阀又分常闭和常开两 种。图 5-6(a)为滚轮式二位三通常闭式机动换向阀，在图示位置阀芯 2 被弹簧 1 压向上端， 油腔 P 和 A 通，B 口关闭。当挡铁或凸轮压住滚轮 4，使阀芯 2 移动到下端时，就使油腔 P 和 A 断开，P 和 B 接通，A 口关闭。图 5-6(b)所示为其职能符号。 图 5-6 机动换向阀
⑧电磁换向阀。电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯 来控制液流方向的。它是电气系统与液压系统之件发出,从间的信号转换元件,它的电气信 号由液压设备结构图(b)职能符号图中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元1一滚轮 2一阀芯3一弹簧而可以使液压系统方便地实现各种操作及自动顺序动作 电磁铁按使用电源的不同,可分为交流和直流两种。按衔铁工作腔是否有油液又可分为 干式”和“湿式”。交流电磁铁起动力较大,不需要专门的电源,吸合、释放快,动作时 间约为0.01~0.03s,其缺点是若电源电压下降15%以上,则电磁铁吸力明显减小,若衔铁 不动作,干式电磁铁会在10~15min后烧坏线圈(湿式电磁铁为1~1.5h),且冲击及噪声较 大,寿命低,因而在实际使用中交流电磁铁允许的切换频率一般为10次/min,不得超过30 次/min。直流电磁铁工作较可靠,吸合、释放动作时间约为0.05~0.08s,允许使用的切换 频率较高,一般可达120次/min,最高可达300次/min,且冲击小、体积小、寿命长。但需 有专门的直流电源,成本较高。此外,还有一种整体电磁铁,其电磁铁是直流的,但电磁铁 本身带有整流器,通入的交流电经整流后再供给直流电磁铁。目前,国外新发展了一种油浸 式电磁铁,不但衔铁,而且激磁线圈也都浸在油液中工作,它具有寿命更长,工作更平稳可 靠等特点,但由于造价较高,应用面不广 图5-7(a)所示为二位三通交流电磁换向阀结构,在图示位置,油口P和A相通,油口 B断开;当电磁铁通电吸合时,推杆1将阀芯2推向右端,这时油口P和A断开,而与B相 通。而当磁铁断电释放时,弹簧3推动阀芯复位。图5-7(b)所示为其职能符号。 图5-7二位三通电磁换向阀 (a)结构图(b)职能符号图1一推杆2—阀芯3—弹簧 如前所述,电磁换向阀就其工作位置来说,有二位和三位等。二位电磁阀有一个电磁铁靠 弹簧复位;三位电磁阀有两个电磁铁,如图5-8所示为一种三位五通电磁换向阀的结构和职 能符号。 图5-8三位五通电磁换向阀(a)结构图(b)职能符号图
③电磁换向阀。电磁换向阀是利用电磁铁的通 电吸合与断电释放而直接推动阀芯 来控制液流方向的。它是电气系统与液压系统之件发出，从间的信号转换元件，它的电气信 号由液压设备结构图(b)职能符号图中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元 1—滚轮 2—阀芯 3—弹簧而可以使液压系统方便地实现各种操作及自动顺序动作。 电磁铁按使用电源的不同，可分为交流和直流两种。按衔铁工作腔是否有油液又可分为 “干式”和“湿式”。交流电磁铁起动力较大，不需要专门的电源，吸合、释放快，动作时 间约为 0.01～0.03s，其缺点是若电源电压下降 15%以上，则电磁铁吸力明显减小，若衔铁 不动作，干式电磁铁会在 10～15min 后烧坏线圈(湿式电磁铁为 1～1.5h)，且冲击及噪声较 大，寿命低，因而在实际使用中交流电磁铁允许的切换频率一般为 10 次/min，不得超过 30 次/min。直流电磁铁工作较可靠，吸合、释放动作时间约为 0.05～0.08s，允许使用的切换 频率较高，一般可达 120 次/min，最高可达 300 次/min，且冲击小、体积小、寿命长。但需 有专门的直流电源，成本较高。此外，还有一种整体电磁铁，其电磁铁是直流的，但电磁铁 本身带有整流器，通入的交流电经整流后再供给直流电磁铁。目前，国外新发展了一种油浸 式电磁铁，不但衔铁，而且激磁线圈也都浸在油液中工作，它具有寿命更长，工作更平稳可 靠等特点，但由于造价较高，应用面不广。 图 5-7(a)所示为二位三通交流电磁换向阀结构，在图示位置，油口 P 和 A 相通，油口 B 断开；当电磁铁通电吸合时，推杆 1 将阀芯 2 推向右端，这时油口 P 和 A 断开，而与 B 相 通。而当磁铁断电释放时，弹簧 3 推动阀芯复位。 图 5-7(b)所示为其职能符号。 图 5-7 二位三通电磁换向阀 (a)结构图(b)职能符号图 1—推杆 2—阀芯 3—弹簧 如前所述，电磁换向阀就其工作位置来说，有二位和三位等。二位电磁阀有一个电磁铁靠 弹簧复位；三位电磁阀有两个电磁铁，如图 5-8 所示为一种三位五通电磁换向阀的结构和职 能符号。 图 5-8 三位五通电磁换向阀 (a)结构图(b)职能符号图
④液动换向阀。液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀,图5-9 为三位四通液动换向阀的结构和职能符号。阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的, 当控制油路的压力油从阀右边的控制油口K进入滑阀右腔时,K接通回油,阀芯向左移动, 使压力油口P与B相通,A与T相通:当K接通压 力油,K接通回油时,阀芯向右移动,使得P与A相通,B与T相通;当K、K2都通回油时 阀芯在两端弹簧和定位套作用下回到中间位置。 图5—9三位四通液动换向阀 (a)结构图(b)职能符号图 ⑤电液换向阀。在大中型液压设备中,当通过阀的流量较大时,作用在滑阀上的摩擦力 和液动力较大,此时电磁换向阀的电磁铁推力相对地太小,需要用电液换向阀来代替电磁换 向阀。电液换向阀是由电磁滑阀和液动滑阀组合而成。电磁滑阀起先导作用,它可以改变控 制液流的方向,从而改变液动滑阀阀芯的位置。由于操纵液动滑阀的液压推力可以很大,所 以主阀芯的尺寸可以做得很大,允许有较大的油液流量通过。这样用较小的电磁铁就能控制 较大的液流 世x P T(b 图5-10电液换向阀 (a)结构图(b)职能符号(c)简化职能符号 1,6-节流阀2,7-单向阀3,5-电磁铁4-电磁阀阀芯8-主阀阀芯
④液动换向阀。液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀，图 5-9 为三位四通液动换向阀的结构和职能符号。阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的， 当控制油路的压力油从阀右边的控制油口 K2 进入滑阀右腔时，K1 接通回油，阀芯向左移动， 使压力油口 P 与 B 相通，A 与 T 相通；当 K1 接通压 力油，K2 接通回油时，阀芯向右移动，使得 P 与 A 相通，B 与 T 相通；当 K1、K2 都通回油时， 阀芯在两端弹簧和定位套作用下回到中间位置。 图 5—9 三位四通液动换向阀 （a）结构图 （b）职能符号图 ⑤电液换向阀。在大中型液压设备中，当通过阀的流量较大时，作用在滑阀上的摩擦力 和液动力较大，此时电磁换向阀的电磁铁推力相对地太小，需要用电液换向阀来代替电磁换 向阀。电液换向阀是由电磁滑阀和液动滑阀组合而成。电磁滑阀起先导作用，它可以改变控 制液流的方向，从而改变液动滑阀阀芯的位置。由于操纵液动滑阀的液压推力可以很大，所 以主阀芯的尺寸可以做得很大，允许有较大的油液流量通过。这样用较小的电磁铁就能控制 较大的液流。 图 5-10 电液换向阀 (a)结构图(b)职能符号(c)简化职能符号 1，6-节流阀 2，7-单向阀 3，5-电磁铁 4-电磁阀阀芯 8-主阀阀芯
图5-10所示为弹簧对中型三位四通电液换向阀的结构和职能符号,当先导电磁阀左边 的电磁铁通电后使其阀芯向右边位置移动,来自主阀P口或外接油口的控制压力油可经先导 电磁阀的A′口和左单向阀进入主阀左端容腔,并推动主阀阀芯向右移动,这时主阀阀芯右 端容腔中的控制油液可通过右边的节流阀经先导电磁阀的B′口和T′口,再从主阀的T口 或外接油口流回油箱(主阀阀芯的移动速度可由右边的节流阀调节),使主阀P与A、B和T 的油路相通:反之,由先导电磁阀右边的电磁铁通电,可使P与B、A与T的油路相通;当 先导电磁阀的两个电磁铁均不带电时,先导电磁阀阀芯在其对中弹簧作用下回到中位,此时 来自主阀P口或外接油口的控制压力油不再进入主阀芯的左、右两容腔,主阀芯左右两腔的 油液通过先导电磁阀中间位置的A′、B′两油口与先导电磁阀T′口相通(如图5-10b所示), 再从主阀的T口或外接油口流回油箱。主阀阀芯在两端对中弹簧的预压力的推动下,依靠阀 体定位,准确地回到中位,此时主阀的P、A、B和T油口均不通。电液换向阀除了上述的弹 簧对中以外还有液压对中的,在液压对中的电液换向阀中,先导式电磁阀在中位时,A′、B 两油口均与油口P连通,而T′则封闭,其他方面与弹簧对中的电液换向阀基本相似。 四、换向阀的中位机能分析 三位换向阀的阀芯在中间位置时,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的中位机能。三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特 点,示于表5-4中。三位五通换向阀的情况与此相仿。不同的中位机能是通过改变阀芯的形 状和尺寸得到的。 表5-4 三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特点 滑阀机能 符 号 中位油口状况特点及应用 O型 ∏HⅩ P、ABT四油口全封闭;液压泵不卸荷液压缸闭锁;可用于多个换向阀的 并联工作 DH区会神活激处于动快态在外力用下可事动课解 Y型 IHⅩ P口封闭,ABT三油口相通;活塞浮动在外力作用下可移动;泵不卸佝 K旧冈|PAr三油口相通B口封阴括塞处于做状态泵卸荷 M型 PT口相通,A与B口均封闭;活塞不动;泵卸荷,也可用多个M型换向阀 并联工作 國袖处于*开启状都泵基本,恒仍弹持压力 PH冈PAa油口相日紫用课与两激相可组数动圆路 画 P与A口封闭,B与T口相通;活塞停止,外力作用下可向一边移动;泵不卸 P与A口相通B与T口皆封闭;活塞处于停止位置 P和B口皆封闭,A与T口相通;与J型换向阀机能相似,只是A与B日互 换了,功能也类似 U型 HH|P和T口都封用,A与B口相遥活激浮动,在外力作用下可移动;泵不御育 在分析和选择阀的中位机能时,通常考虑以下几点: ①系统保压。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制油路使用。 ②系统卸荷。P口通畅地与T口接通时,系统卸荷 ③启动平稳性。阀在中位时,液压缸某腔如通油箱,则启动时该腔内因无油液起缓冲作
图 5-10 所示为弹簧对中型三位四通电液换向阀的结构和职能符号，当先导电磁阀左边 的电磁铁通电后使其阀芯向右边位置移动，来自主阀 P 口或外接油口的控制压力油可经先导 电磁阀的 A′口和左单向阀进入主阀左端容腔，并推动主阀阀芯向右移动，这时主阀阀芯右 端容腔中的控制油液可通过右边的节流阀经先导电磁阀的 B′口和 T′口，再从主阀的 T 口 或外接油口流回油箱(主阀阀芯的移动速度可由右边的节流阀调节)，使主阀 P 与 A、B 和 T 的油路相通；反之，由先导电磁阀右边的电磁铁通电，可使 P 与 B、A 与 T 的油路相通；当 先导电磁阀的两个电磁铁均不带电时，先导电磁阀阀芯在其对中弹簧作用下回到中位，此时 来自主阀 P 口或外接油口的控制压力油不再进入主阀芯的左、右两容腔，主阀芯左右两腔的 油液通过先导电磁阀中间位置的A′、B′两油口与先导电磁阀T′口相通(如图5-10b所示)， 再从主阀的 T 口或外接油口流回油箱。主阀阀芯在两端对中弹簧的预压力的推动下，依靠阀 体定位，准确地回到中位，此时主阀的 P、A、B 和 T 油口均不通。电液换向阀除了上述的弹 簧对中以外还有液压对中的，在液压对中的电液换向阀中，先导式电磁阀在中位时，A′、B′ 两油口均与油口 P 连通，而 T′则封闭，其他方面与弹簧对中的电液换向阀基本相似。 四、换向阀的中位机能分析 三位换向阀的阀芯在中间位置时，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的中位机能。三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特 点，示于表 5-4 中。三位五通换向阀的情况与此相仿。不同的中位机能是通过改变阀芯的形 状和尺寸得到的。 表 5-4 三位四通换向阀常见的中位机能、型号、符号及其特点 在分析和选择阀的中位机能时，通常考虑以下几点： ①系统保压。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制油路使用。 ②系统卸荷。P 口通畅地与 T 口接通时，系统卸荷。 ③启动平稳性。阀在中位时，液压缸某腔如通油箱，则启动时该腔内因无油液起缓冲作
用,启动不太平稳 ④液压缸“浮动”和在任意位置上的停止。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工作台,调整其位置。当A、B两口堵塞或与 P口连接(在非差动情况下),则可使液压缸在任意位置处停下来。三位五通换向阀的机能 与上述相仿。 (5)主要性能。换向阀的主要性能,以电磁阀的项目为最多,它主要包括下面几项: ①工作可靠性。工作可靠性指电磁铁通电后能否可靠地换向,而断电后能否可靠地复位。 工作可靠性主要取决于设计和制造,且和使用也有关系。液动力和液压卡紧力的大小对工作 可靠性影响很大,而这两个力是与通过阀的流量和压力有关。所以电磁阀也只有在一定的流 量和压力范围内才能正常工作。这个工作范围的极限称为换向界限,如图5-11所示。 ②压力损失。由于电磁阀的开口很小,故液流流过阀口时产生较大的压力损失。图5-12 所示为某电磁阀的压力损失曲线。一般阀体铸造流道中的压力损失比机械加工流道中的损失 ③内泄漏量。在各个不同的工作位置,在规定的工作压力下,从高压腔漏到低压腔的泄 漏量为内泄漏量。过大的内泄漏量不仅会降低系统的效率,引起过热,而且还会影响执行机 构的正常工作。 最大允许压力 换向界限 最大允 许流量 60 流量q 流量q/Lmm 图5-11电磁阀的换向界限 ④换向和复位时间。换向时间指从电磁铁通电到阀芯换向终止的时间;复位时间指从电 磁铁断电到阀芯回复到初始位置的时间。减小换向和复位时间可提高机构的工作效率,但会 引起液压冲击。交流电磁阀的换向时间一般约为0.03~0.05s,换向冲击较大:而直流电 磁阀的换向时间约为0.1~0.3s,换向冲击较小。通常复位时间比换向时间稍长 ⑤换向频率。换向频率是在单位时间内阀所允许的换向次数。目前单电磁铁的电磁阀的 换向频率一般为60次/min ⑥使用寿命使用寿命指使用到电磁阀某一零件损坏,不能进行正常的换向或复位动作, 或使用到电磁阀的主要性能指标超过规定指标时所经历的换向次数 电磁阀的使用寿命主要决定于电磁铁。湿式电磁铁的寿命比干式的长,直流电磁铁的寿 命比交流的长。 ⑦滑阀的液压卡紧现象。一般滑阀的阀孔和阀芯之间有很小的间隙,当缝隙均匀且缝隙 中有油液时,移动阀芯所需的力只需克服粘性摩擦力,数值是相当小的。但在实际使用中 特别是在中、高压系统中,当阀芯停止运动一段时间后(一般约5min以后),这个阻力可以 大到几百牛顿,使阀芯很难重新移动。这就是所谓的液压卡紧现象 引起液压卡紧的原因,有的是由于脏物进入缝隙而使阀芯移动困难,有的是由于缝隙过 小在油温升高时阀芯膨胀而卡死,但是主要原因是来自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。如图5-13(a)所示,当阀芯和阀体孔之间无几何形状误差,且轴 心线平行但不重合时,阀芯周围间隙内的压力分布是线性的(图中A1和A2线所示),且各向 相等,阀芯上不会出现不平衡的径向力:当阀芯因加工误差而带有倒锥(锥部大端朝向高压 腔)且轴心线平行而不重合时,阀芯周围间隙内的压力分布如图5-13(b)中曲线A和A2所示, 这时阀芯将受到径向不平衡力(图中阴影部分)的作用而使偏心距越来越大,直到两者表面接 触为止,这时径向不平衡力达到最大值;但是,如阀芯带有顺锥(锥部大端朝向低压腔)时 产生的径向不平衡力将使阀芯和阀孔间的偏心距减小;图5-13(c)所示为阀芯表面有局部凸
用，启动不太平稳。 ④液压缸“浮动”和在任意位置上的停止。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工作台，调整其位置。当 A、B 两口堵塞或与 P 口连接(在非差动情况下)，则可使液压缸在任意位置处停下来。 三位五通换向阀的机能 与上述相仿。 (5)主要性能。换向阀的主要性能，以电磁阀的项目为最多，它主要包括下面几项： ①工作可靠性。工作可靠性指电磁铁通电后能否可靠地换向，而断电后能否可靠地复位。 工作可靠性主要取决于设计和制造，且和使用也有关系。液动力和液压卡紧力的大小对工作 可靠性影响很大，而这两个力是与通过阀的流量和压力有关。所以电磁阀也只有在一定的流 量和压力范围内才能正常工作。这个工作范围的极限称为换向界限，如图 5-11 所示。 ②压力损失。由于电磁阀的开口很小，故液流流过阀口时产生较大的压力损失。图 5-12 所示为某电磁阀的压力损失曲线。一般阀体铸造流道中的压力损失比机械加工流道中的损失 小。 ③内泄漏量。在各个不同的工作位置，在规定的工作压力下，从高压腔漏到低压腔的泄 漏量为内泄漏量。过大的内泄漏量不仅会降低系统的效率，引起过热，而且还会影响执行机 构的正常工作。 图 5-11 电磁阀的换向界限 ④换向和复位时间。换向时间指从电磁铁通电到阀芯换向终止的时间；复位时间指从电 磁铁断电到阀芯回复到初始位置的时间。减小换向和复位时间可提高机构的工作效率，但会 引起液压冲击。交流电磁阀的换向时间一般约为 0.03～0.05 s，换向冲击较大；而直流电 磁阀的换向时间约为 0.1～0.3s，换向冲击较小。通常复位时间比换向时间稍长。 ⑤换向频率。换向频率是在单位时间内阀所允许的换向次数。目前单电磁铁的电磁阀的 换向频率一般为 60 次/min。 ⑥使用寿命。使用寿命指使用到电磁阀某一零件损坏，不能进行正常的换向或复位动作， 或使用到电磁阀的主要性能指标超过规定指标时所经历的换向次数。 电磁阀的使用寿命主要决定于电磁铁。湿式电磁铁的寿命比干式的长，直流电磁铁的寿 命比交流的长。 ⑦滑阀的液压卡紧现象。一般滑阀的阀孔和阀芯之间有很小的间隙，当缝隙均匀且缝隙 中有油液时，移动阀芯所需的力只需克服粘性摩擦力，数值是相当小的。但在实际使用中， 特别是在中、高压系统中，当阀芯停止运动一段时间后(一般约 5min 以后)，这个阻力可以 大到几百牛顿，使阀芯很难重新移动。这就是所谓的液压卡紧现象。 引起液压卡紧的原因，有的是由于脏物进入缝隙而使阀芯移动困难，有的是由于缝隙过 小在油温升高时阀芯膨胀而卡死，但是主要原因是来自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。如图 5-13(a)所示，当阀芯和阀体孔之间无几何形状误差，且轴 心线平行但不重合时，阀芯周围间隙内的压力分布是线性的(图中 A1 和 A2 线所示)，且各向 相等，阀芯上不会出现不平衡的径向力；当阀芯因加工误差而带有倒锥(锥部大端朝向高压 腔)且轴心线平行而不重合时，阀芯周围间隙内的压力分布如图 5-13(b)中曲线 A1和 A2 所示， 这时阀芯将受到径向不平衡力(图中阴影部分)的作用而使偏心距越来越大，直到两者表面接 触为止，这时径向不平衡力达到最大值；但是，如阀芯带有顺锥(锥部大端朝向低压腔)时， 产生的径向不平衡力将使阀芯和阀孔间的偏心距减小；图 5-13(c)所示为阀芯表面有局部凸
