第四章液壓控制閥

液壓與液力傳動

第四章液壓控制閥14.1.1液壓閥的基本結構與原理

液壓控制閥在液壓系統中被用來控制液流的壓力、流量和方向，保證執行元件按照要求進行工作。屬控制元件。液壓閥基本結構：包括閥芯、閥體和驅動閥芯在閥體內作相對運動的裝置。驅動裝置可以是手調機構，也可以是彈簧或電磁鐵，有時還作用有液壓力。液壓閥基本工作原理：利用閥芯在閥體內作相對運動來控制閥口的通斷及閥口的大小，實現壓力、流量和方向的控制。流經閥口的流量q與閥口前后壓力差Δp和閥口面積A

有關，始終滿足壓力流量方程；作用在閥芯上的力是否平衡則需要具體分析。4.1液壓控制閥概述24.1.2液壓閥的分類根據結構形式分類滑閥滑閥為間隙密封，閥芯與閥口存在一定的密封長度，因此滑閥運動存在一個死區。閥口的壓力流量方程q＝CdπDx(2Δp/ρ）1/23錐閥錐閥閥芯半錐角一般為12°～20°，閥口關閉時為線密封，密封性能好且動作靈敏。閥口的壓力流量方程

q＝Cdπd

xsinα(2Δp/ρ）1/24球閥性能與錐閥相同，閥口的壓力流量方程

q

＝Cdπd

h0

（x/R）(2Δp/ρ）1/25根據用途不同分類壓力控制閥用來控制和調節液壓系統液流壓力的閥類，如溢流閥、減壓閥、順序閥等。流量控制閥用來控制和調節液壓系統液流流量的閥類，如節流閥、調速閥、分流集流閥、比例流量閥等。方向控制閥用來控制和改變液壓系統液流方向的閥類，如單向閥、液控單向閥、換向閥等。6根據控制方式不同分類定值或開關控制閥被控制量為定值的閥類，包括普通控制閥、插裝閥、疊加閥。比例控制閥被控制量與輸入信號成比例連續變化的閥類，包括普通比例閥和帶內反饋的電液比例閥。伺服控制閥被控制量與（輸出與輸入之間的）偏差信號成比例連續變化的閥類，包括機液伺服閥和電液伺服閥。數字控制閥用數字信息直接控制閥口的啟閉，來控制液流的壓力、流量、方向的閥類，可直接與計算機接口，不需要D/A轉換器。7根據安裝連接形式不同分類管式連接閥體進出口由螺紋或法蘭與油管連接。安裝方便。疊加式是板式連接閥的一種發展形式。

板式連接閥體進出口通過連接板與油管連接。便于集成。插裝式將閥芯、閥套組成的組件插入專門設計的閥塊內實現不同功能。結構緊湊。84.1.3液壓閥的性能參數

公稱通徑

代表閥的通流能力的大小，對應于閥的額定流量。與閥的進出油口連接的油管應與閥的通徑相一致。閥工作時的實際流量應小于或等于它的額定流量，最大不得大于額定流量的1.1倍。額定壓力

閥長期工作所允許的最高壓力。對壓力控制閥，實際最高壓力有時還與閥的調壓范圍有關；對換向閥，實際最高壓力還可能受它的功率極限的限制。94.1.4對液壓閥的基本要求動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動要小。閥口全開時，液流壓力損失要??；閥口關閉時，密封性能要好。所控制的參數（壓力或流量）要穩定，受外屆干擾時變化量要小。結構緊湊，安裝、調試、維護方便，通用性要好。104.2方向控制閥11方向控制閥用在液壓系統中控制液流的方向。它包括單向閥和換向閥。單向閥有普通單向閥和液控單向閥。換向閥按操作閥芯運動的方式可分為手動、機動、電磁動、液動、電液動等。124.2.1普通單向閥

普通單向閥是只允許液流一個方向流動，反向則被截止的方向閥。要求正向液流通過時壓力損失小，反向截止時密封性能好。圖形符號

工作原理

左端進油，壓力油作用在閥芯左端，克服右端彈簧力使閥芯右移，閥口開啟，油液從右端流出；若右端進油，壓力油與彈簧同向作用，將閥芯緊壓在閥座孔上，閥口關閉，油液被截止不能通過。

正向開啟壓力只需（0.03～0.05）MPa，反向截止時為線密封，且密封能力隨壓力增高而增大，密封性能良好。開啟后進出口壓力差（壓力損失）為（0.2～0.3）MPa.。13普通單向閥的應用

常被安裝在泵的出口，一方面防止壓力沖擊影響泵的正常工作，另一方面防止泵不工作時系統油液倒流經泵回油箱。

被用來分隔油路以防止高低壓干擾。與其他的閥組成單向節流閥、單向減壓閥、單向順序閥等，使油液一個方向流經單向閥，另一個方向流經節流閥等。安裝在執行元件的回油路上，使回油具有一定背壓。作背壓閥的單向閥應更換剛度較大的彈簧，其正向開啟壓力為（0.3～0.5）MPa。144.2.2液控單向閥工作原理當控制油口不通壓力油時，油液只能從p1→p2；當控制油口通壓力油時，正、反向的油液均可自由通過。根據控制活塞上腔的泄油方式不同分為內泄式和外泄式。復式結構液控單向閥，單向閥芯內裝有卸載小閥芯?？刂苹钊闲袝r先頂開小閥芯使主油路卸壓，再頂開單向閥閥芯，其控制壓力僅為工作壓力的4.5％，沒有卸載小閥芯的液控單向閥的控制壓力為工作壓力的40％～50％。15

液控單向閥的應用用于保壓回路

用于鎖緊回路需要指出，控制壓力油油口不工作時，應使其通回油箱，否則控制活塞難以復位，單向閥反向不能截止液流。1625134圖中，用單向閥5將系統和泵隔斷，泵開機時泵排出的油可經單向閥5進入系統;泵停機時，單向閥5可阻止系統中的油倒流。

普通單向閥和液控單向閥的應用（1）用單向閥將系統和泵隔斷

17

(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排出的高壓油經過虛線表示的控制油路將閥3打開，使泵1排出的油經閥3回油箱，由高壓泵2單獨往系統供油，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。214318(3)用單向閥產生背壓

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。此種用途的單向閥也叫背壓閥。背壓閥pb19(4)用單向閥和其它閥組成復合閥

由單向閥和節流閥組成復合閥，叫單向節流閥。用單向閥組成的復合閥還有單向順序閥、單向減壓閥等。在單向節流閥中，單向閥和節流閥共用一閥體。當液流沿箭頭所示方向流動時，因單向閥關閉，液流只能經過節流閥從閥體流出。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流閥為小，所以液流經過單向閥流出閥體。此法常用來快速回油。從而可以改變缸的運動速度。20

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21

(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。12AB22

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。4.2.2換向閥換向閥的類型有

按閥的結構形式：滑閥式、轉閥式、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。

按閥的工作位置數和控制的通道數：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。

23

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。PTBA24PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB25PTABTPAB

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。26TPAB

下圖表示人向一側拉動控制手柄，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P、A到其它元件；從其它元件回來的油經B、閥芯中心孔，T回油箱。PTAB左位27PTABTPAB

下圖表示人向另一側拉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P、B

到其它元件。從其它元件回來的油經A、T回油箱。右位284.2.2.1換向機能一、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”構成了不同類型的換向閥。“位”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。

”通“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、四個可與系統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。29表5.1不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結構形式和圖形符號名稱結構原理圖圖形符號二位二通

二位三通

二位四通

三位四通

30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” 方框內的箭頭表示油路處于接通狀態，但箭頭方向不一定表示液流的實際方向方框內符號“┻”或“┳”表示該通路不通方框外部連接的接口數有幾個，就表示幾“通”31表5.1中圖形符號的含義如下：一般，閥與系統供油路連接的進油口用字母P表示；閥與系統回油路連通的回油口用T(有時用O)表示；而閥與執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位。利用彈簧復位的二位閥則以靠近彈簧的方框內的通路狀態為其常態位。繪制系統圖時，油路一般應連接在換向閥的常態位上。

32二、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常態位置時,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只介紹最常用的幾種。33（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

二位閥的常態位置：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。34

（2）三位四通換向閥

三位四通換向閥的滑閥機能有很多種。中間一個方框表示其常態位置，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35

②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的系統。當一個分支中的換向閥處于中位時,仍可保持系統壓力，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：362）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雖然閥芯已處于中位，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，也不會出現負壓。換向平穩無沖擊，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的系統。因一個分支的換向閥一旦處于中位，泵即卸荷，系統壓力為零，其它分支也就不能正常工作了。H型機能的特點如下：373）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的系統。PTABM型機能38

此種機能目的是構成差動連接油路，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39O型機能H型M型P型40選擇中位機能時通?？紤]：（1）系統保壓（p口堵住時）（2）系統卸荷（泵出口p=0)（3）液壓缸鎖緊或浮動(缸進回油口堵住或接油箱）（4）換向平穩性與精度（缸進回油口堵住時換向精度高但平穩性差）（5）啟動平穩性（缸某腔通油箱啟動時平穩性差)41Y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。4243一、手動換向閥手動換向閥分為手動和腳踏兩種。特點是工作可靠。根據閥芯的定位方式分為彈簧鋼球定位式彈簧自動復位式5.2.2.2換向閥的操縱方式44二、電磁換向閥閥芯運動是借助于電磁力和彈簧力的共同作用。電磁鐵不得電，閥芯在右端彈簧的作用下，處于左極端位置（右位），油口p與A通，B不通；電磁鐵得電產生一個電磁吸力，通過推桿推動閥芯右移，則閥左位工作，油口p與B通，A不通。電磁鐵可以是直流、交流或交本整流的。兩位電磁閥有彈簧復位式（一個電磁鐵）和鋼球定位式（兩個電磁鐵）。45如果將兩端電磁鐵與彈簧對中機構組合，又可組成三位的電磁換向閥，電磁鐵得電分別為左右位，不得電為中位（常位）。電磁吸力有限，電磁換向閥最大通流量小于100L/min。對液動力較大的大流量閥則應選用液動換向閥或電液換向閥。46三、電液換向閥

電液換向閥是由電磁換向閥與液動換向閥組合而成，液動換向閥實現主油路的換向，稱為主閥；電磁換向閥改變液動閥控制油路的方向，稱為先導閥。47電液換向閥工作原理要點為保證液動閥回復中位，電磁閥的中位必須是A、B、T油口互通?？刂朴涂梢匀∽灾饔吐返膒口（內控），也可以另設獨立油源（外控）。采用內控時，主油路必須保證最低控制壓力（0.3～0.5MPa)；采用外控時，獨立油源的流量不得小于主閥最大通流量的15％，以保證換向時間要求。電磁閥的回油可以單獨引出（外排），也可以在閥體內與主閥回油口溝通，一起排回油箱（內排）。液動閥兩端控制油路上的節流閥可以調節主閥的換向速度。48

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機動換向閥四、機動換向閥49五、電磁球式換向閥

密封性好，介質可以是水、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。501—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514.2.3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，由它控制一個可調式液動換向閥來實現工作臺的換向，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。一、簡單換向回路

二、復雜換向回路

簡單換向回路，只需在泵與執行元件之間采用標準的普通換向閥即可。

4.2.3.1換向回路

52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53圖5.25時間控制制動式換向回路

其制動時間可通過節流閥J1和J2的開口量得到調節；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性都有利。其主要缺點是換向精度不高。54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。

55小結

單向閥和換向閥是液壓系統中控制液流方向的元件。單向閥分成兩類：即普通單向閥（簡稱單向閥）和液控單向閥。單向閥只允許液流向一個方向通過；液控單向閥具有普通單向閥的功能，并且只要在控制口通以一定壓力的控制油液，油流反向也能通過。單向閥和液控單向閥用于回路需要單向導通的場合，也用于各種鎖緊回路。換向閥既可用來使執行元件換向，也可用來切換油路。換向閥的各種結構形式中，滑閥式用得較多。而各種操縱形式的換向閥中，則以電磁和電液換向閥用得較多，因為它易于實現自動化。換向閥的圖形符號明確地表示了閥的作用原理、工作位置數、通路數、通斷狀態以及操縱方式等，應予以足夠的重視，并能熟練掌握。564.3壓力控制閥57壓力控制閥是用來控制液壓系統中油液壓力或通過壓力信號實現控制的閥類。它包括溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器。壓力控制閥的基本工作原理通過液壓作用力與彈簧力進行比較來實現對油液壓力的控制。調節彈簧的預壓縮量即調節了閥芯的動作壓力，該彈簧是壓力控制閥的重要調節零件，稱為調壓彈簧。要掌握各種壓力閥的結構原理及其應用。58

4.3.1溢流閥按結構形式分直動型溢流閥、先導型溢流閥594.3.1.1直動型溢流閥結構原理直動型溢流閥由閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調節桿、調節螺母等零件組成。閥體上進油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始狀態，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進出油口隔斷。進口油液經閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當液壓力等于或大于彈簧力時，閥芯上移，閥口開啟，進口壓力油經閥口溢回油箱。此時閥芯受力平衡，閥口溢流滿足壓力流量方程。閥口剛開啟時閥芯受力平衡方程pkπD

2/4=K（xo+L）閥口開啟后閥芯受力平衡方程pπD2/4=K（xo+L+x）+Fs閥口開啟后溢流的壓力流量方程q=CπDx（2p/ρ）1/260直動型溢流閥工作原理要點(1)對應調壓彈簧一定的預壓縮量xo，閥的進口壓力p

基本為一定值。(2)由于閥開口大小x

和穩態液動力Fs的影響，閥的進口壓力隨流經閥口流量的增大而增大。當流量為額定流量時的閥的進口壓力ps

最大，ps稱為閥的調定壓力。(3)彈簧腔的泄漏油經閥內泄油通道至閥的出口引回油箱，若閥的出口壓力不為零，則背壓將作用在閥芯上端，使閥的進口壓力增大。(4)對于高壓大流量的壓力閥，要求調壓彈簧具有很大的彈簧力，這樣不僅使閥的調節性能變差，結構上也難以實現。614.3.1.2先導型溢流閥

結構組成它由先導閥和主閥組成。先導閥實際上是一個小流量直動型溢流閥，其閥芯為錐閥。主閥芯上有一阻尼孔，且上腔作用面積略大于下腔作用面積，其彈簧只在閥口關閉時起復位作用。圖形符號

動作原理動畫62先導型溢流閥工作原理要點(1)先導閥和主閥閥芯分別處于受力平衡，其閥口都滿足壓力流量方程。閥的進口壓力由兩次比較得到，壓力值主要由先導閥調壓彈簧的預壓縮量確定，主閥彈簧起復位作用。(2)通過先導閥的流量很小，是主閥額定流量的1％，因此其尺寸很小，即使是高壓閥，其彈簧剛度也不大。這樣一來閥的調節性能有很大改善。(3)主閥芯開啟是利用液流流經阻尼孔形成的壓力差。阻尼孔一般為細長孔，孔徑很小φ=0.8~1.2mm，孔長l=8~12mm，因此工作時易堵塞，一旦堵塞則導致主閥口常開無法調壓。(4)先導閥前腔有一控制口，用于卸荷和遙控。63先導型溢流閥遙控口接法遠程調壓閥實際上是一個獨立的壓力先導閥，旁接在先導型溢流閥遙控口起遠程調壓作用，其調定壓力必須低于先導閥的調定壓力。無論哪個起作用，泵的溢流量始終經主閥閥口回油箱。先導閥前腔有一遙控口，在該控制口接遠程調壓閥可實現遠控，接電磁閥通回油箱可實現卸載。64

溢流閥的功用溢流閥旁接在泵的出口，用來保證系統壓力恒定，稱為定壓閥。溢流閥旁接在泵的出口，用來限制系統壓力的最大值，對系統起保護作用，稱為安全閥。電磁溢流閥還可以在執行機構不工作時使泵卸載。65溢流閥的性能調壓范圍：在規定的范圍內調節時，閥的輸出壓力能平穩的升降，無突跳或遲滯現象。為改善高壓溢流閥的調節性能，往往通過更換四根剛度不同的彈簧0.6～8、4～16、8～20、16～32MPa實現四級調壓。壓力流量特性：溢流閥的進口壓力隨流量變化而波動的性能；又稱為啟閉特性。（ps-pk）、（ps-pb）稱為調壓偏差，調壓偏差小好

nk=pk/ps

稱為開啟壓力比，

nb=pb/ps

稱為閉合壓力比，nk

、nb大好,

nk=0.9~0.95。66溢流閥的性能壓力損失：當調壓彈簧預壓縮量等于零時流經閥的流量為額定值時，溢流閥的進口壓力。

卸荷壓力：主閥上腔經遙控口直接接回油箱時，流經閥的流量為額定值時，溢流閥的進口壓力。這兩種情況，溢流閥進口壓力因只需克服主閥復位彈簧力和閥口液動力，故其值很小，一般小于0.5Mp壓力損失略高于卸荷壓力。

674.3.2減壓閥減壓閥是利用液流流過縫隙產生壓力損失，使其出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。按調節要求不同，有定值減壓閥，定差減壓閥，定比減壓閥。其中定值減壓閥應用最廣，又簡稱減壓閥。68定值減壓閥的結構原理減壓閥由壓力先導閥和減壓主閥組成。出口壓力油引至主閥芯上腔和先導閥前腔，當出口壓力大于減壓閥的調定壓力時，先導閥開啟，主閥芯上移，減壓縫隙關小，減壓閥才起減壓作用且保證出口壓力為定值。圖形符號69

減壓閥的特點與功用與先導型溢流閥比較：(1)減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；溢流閥是進口壓力控制，保證進口壓力為定值。(2)減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉。(3)減壓閥有單獨的泄油口；溢流閥彈簧腔的泄漏油經閥體內流道內泄至出口。(4)減壓閥與溢流閥一樣有遙控口。減壓閥用在液壓系統中獲得壓力低于系統壓力的二次油路上，如夾緊回路、潤滑回路和控制回路。70必須說明:減壓閥出口壓力還與出口負載有關，若負載壓力低于調定壓力時，出口壓力由負載決定，此時減壓閥不起減壓作用。如圖溢流閥調定壓力為5MPa，減壓閥調定壓力為2MPa，單向閥壓力損失為0.3MPa，求油缸在運動時和到達終點時泵出口、減壓閥出口和油缸進口的壓力值（油缸運動時負載為零）714.3.3順序閥順序閥是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥。按控制油來源不同分內控和外控，按彈簧腔泄漏油引出方式不同分內泄和外泄。內控內泄內控外泄外控內泄外控外泄72

順序閥的四種結構形式及其圖形符號通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內控外泄、內控內泄、外控外泄、外控內泄四種結構類型。73

順序閥的功用

內控外泄順序閥與溢流閥非常相象：閥口常閉，進口壓力控制，但是該閥出口油液要去工作，所以有單獨的泄油口。內控外泄順序閥用于多個執行元件順序動作。其進口壓力先要達到閥的調定壓力，而出口壓力取決于負載。當負載壓力高于閥的調定壓力時，進口壓力等于出口壓力，閥口全開；當負載壓力低于調定壓力時，進口壓力等于調定壓力，閥的開口一定。74內控內泄順序閥的圖形符號和工作原理與溢流閥相同。多串聯在執行元件的回油路上，使回油具有一定壓力，保證執行元件運動平穩。如圖示閥3作背壓閥。

外控內泄順序閥等同于二位二通閥，可作卸載閥，如雙泵供油回路中閥3是泵1的卸載閥。

外控外泄順序閥可作液動開關和限速鎖。如遠控平衡閥可限制重物下降的速度。75圖示液壓系統，液壓缸的有效面積A1=A2=100cm2，缸I負載F=35000N，缸II運動時負載為零。不計摩擦阻力、慣性力和管路損失。溢流閥，順序閥和減壓閥的調定壓力分別為py＝4MPa、px＝3MPa、pj＝2MPa，求在下列三種工況下A、B、C處的壓力。

1）液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位；2）1DT得電，液壓缸I活塞運動時及活塞運動到終點停止運動時；3）1DT失電，2DT得電，液壓缸II活塞運動時及碰到擋塊停止運動時76774.3.4壓力繼電器壓力繼電器是一種將液壓系統的壓力信號轉換為電信號輸出的元件。其作用是實現執行元件的順序控制或安全保護。按結構特點分為柱塞式、彈簧管式和膜片式。圖示為柱塞式壓力繼電器。78主要零件包括柱塞1、調節螺帽2和電氣微動開關3。壓力油作用在柱塞下端，液壓力直接與彈簧力比較。當液壓力大于或等于彈簧力時，柱塞向上移壓微動開關觸頭，接通或斷開電氣線路。反之，微動開關觸頭復位。79

壓力繼電器的功用如圖所示，壓力繼電器用在順序動作回路中。當執行元件工作壓力達到壓力繼電器調定壓力時，壓力繼電器將發出電信號，使電磁鐵得電，換向閥換向，從而實現兩液壓缸的順序動作。804.4流量控制閥81流量控制閥是通過改變閥口大小來改變液阻實現流量調節的閥。普通流量控制閥包括節流閥、調速閥、溢流節流閥和分流集流閥。節流閥調速閥824.4.1流量控制原理流經薄壁小孔的流量

q=cdA(2Δp/ρ)1/2流經細長孔的流量

q=(πd4/128μl)Δp綜合兩式得通用節流方程

q=KLAΔpm孔口前后壓力降與穩態流量的比值為液阻，即在穩態下，它與流量變化所需要的壓差變化成正比。液阻:R=d(Δp)/dq=Δp1-m/KLAm83液阻R=d(Δp)/dq=Δp1-m/KLAm將過流面積可調的節流口稱為可變液阻。由流量方程知，當壓力差一定時，改變開口面積即改變液阻就可改變流量。節流元件的節流口結構有錐形、三角槽形、矩形、三角形、針閥、偏心式等。84

(1)直角凸肩節流口h≤B；B—閥體沉割槽的寬度。直角凸肩節流口DBh

本結構的特點是過流面積和開口量呈線性結構關系，結構簡單，工藝性好。但流量的調節范圍較小，小流量時流量不穩定，一般節流閥較少使用。

節流口是流量閥的關鍵部位，節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。

85(2)針閥式（錐形凸肩）節流口針閥（錐形）節流口Dh(a)θ

特點：結構簡單，可當截止閥用。調節范圍較大。由于過流斷面仍是同心環狀間隙，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。86(3)偏心式節流口

節流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉角時，節流口過流斷面面積即產生變化。本結構的特點是，小流量調節容易。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。87(4)軸向三角槽式節流口

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。

本節流口結構簡單，水力半徑大，調節范圍較大。小流量時穩定性好，最低對流量的穩定流量為50ml/min。因小流量穩定性好，是目前應用最廣的一種節流口。φlDhα三角槽式節流口88bhaφαφlDhα89周向縫隙式節流口(5)周向縫隙式節流口

閥芯上開有狹縫，旋轉閥芯可以改變縫隙的通流面積大小。這種節流口可以作成薄刃結構，從而獲得較小的穩定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，只適于低壓節流閥中。

90影響流量穩定性的因素：流經薄壁小孔的流量

q=cdA(2Δp/ρ)1/2流經細長孔的流量

q=(πd

4/128μl)Δp（1）壓差對流量的影響（2）溫度對流量的影響(細長孔影響顯著，薄壁孔影響較?。?）節流口的堵塞的影響最小穩定流量：一般流量控制閥的最小穩定流量為0.05L/min.914.4.2節流閥結構原理主要零件有閥芯、閥體和螺母。閥體上開有進油口和出油口。閥芯一端開有三角尖槽，另一端加工有螺紋，旋轉閥芯即可軸向移動改變閥口過流面積。為平衡液壓徑向力，三角槽須對稱布置。92

節流閥的應用當節流閥前后Δp一定時，改變A可改變流經閥的流量——起節流調速作用，如閥3。當q一定時，改變A可改變閥前后壓力差Δp——起負載阻尼作用，如閥1。當q＝0時，安裝節流元件可延緩壓力突變的影響——起壓力緩沖作用，如閥2。934.4.3調速閥結構原理調速閥是由定差減壓閥與節流閥串連而成。壓力油p1先經定差減壓閥，然后經節流閥流出。節流閥進、出口壓力油p2、p3經閥體流道被引至定差減壓閥閥芯的兩端，(p2-p3)與定差減壓閥的彈簧力進行比較，因定差減壓閥閥口的壓力補償作用，使得(p2-p3)基本不變。94調速閥可以是定差減壓閥在前，節流閥在后，也可以是節流閥在前，定差減壓閥在后。調速閥工作時的靜態方程定差減壓閥受力平衡方程p2A=p3A+Ft-Fs定差減壓閥壓力流量方程q1=Cd1πd

x[2（p1-p2）/ρ]1/2節流閥壓力流量方程q2=Cd2Aj

[2（p2-p3）/ρ]1/2通過調速閥的流量q1=q2=q95流量穩定性分析調速閥用于調節執行元件運動速度，并保證其速度的穩定。這是因為節流閥既是調節元件，又是檢測元件。當閥口面積調定后，它一方面控制流量的大小，一方面檢測流量信號并轉換為閥口前后壓力差反饋作用到定差減壓閥閥芯的兩端面，與彈簧力相比較，當檢測的壓力差偏離預定值時，定差減壓閥閥芯產生相應位移，改變減壓縫隙進行壓力補償，保證節流閥前后的壓力差基本不變。但是閥芯位移勢必引起彈簧力和液動力波動，因此流經調速閥的流量只能基本穩定。調速閥的速度剛性可近似為∞。96為保證定差減壓閥的壓力補償作用，調速閥的進出口壓力差應大于彈簧力Ft和液動力Fs所確定的最小壓力差。否則無法保證流量穩定。因此調速閥正常工作時，一般最少應保證閥進出口有0.4~0.5MPa的壓力差。974.4.3旁通型調速閥結構原理

該閥又稱為溢流節流閥，由節流閥與差壓式溢流閥并連而成，閥體上有一個進油口，一個出油口，一個回油口。這里節流閥既是調節元件，又是檢測元件；差壓式溢流閥是壓力補償元件，它保證了節流閥前后壓力差Δp基本不變。旁通型調速閥旁通型調速閥用于調節執行元件運動速度只能安裝在執行元件的進油路上，其速度剛性較調速閥小，但因此時的系統壓力為（負載壓力＋節流閥前后壓差Δp

），是變壓系統，與調速閥調速回路相比，回路效率較高。984.4.4分流集流閥分流集流閥是用來保證多個執行元件速度同步的流量控制閥，又稱為同步閥。它包括分流閥、集流閥和分流集流閥三種控制類型。動作原理動畫994.4.4分流集流閥分流閥結構原理：它由兩個固定節流孔1、2、閥體、閥芯和兩個對中彈簧等組成。閥芯兩端臺肩與閥體沉割槽組成兩個可變節流口3、4。固定節流孔起檢測流量的作用，可變節流口起壓力補償作用，其過流面積通過壓力p1和p2的反饋作用進行控制。無論負載壓力p3、p4如何變化，都能保證q1≈q2。動作原理動畫1004.5插裝閥和疊加閥1014.5.1插裝閥二通插裝閥是插裝閥基本組件（閥芯、閥套、彈簧和密封圈）插到特別設計加工的閥體內，配以蓋板、先導閥組成的一種多功能的復合閥。因每個插裝閥基本組件有且只有兩個油口，故被稱為二通插裝閥，早期又稱為邏輯閥。特點：閥芯為錐閥，密封性能好，且動作靈敏；通流能力大，抗污染；一閥多用，易組成各式系統，結構緊湊。特別對大流量及非礦物油介質的場合，優點更為突出。102

4.5.1.1插裝閥基本組件

組件由閥芯、閥套、彈簧和密封圈組成。根據用途不同分為方向閥組件、壓力閥組件和流量閥組件。同一通徑的三種組件安裝尺寸相同，但閥芯的結構形式和閥套座直徑不同。三種組件均有兩個主油口A

和B、一個控制口x。103

插裝閥單元的工作狀態

記油口A、B、x的壓力分別為pA、pB、px，

作用面積分別為AA、AB、Ax，

閥芯上端復位彈簧力為Ft，當

pxAx+Ft＞pAAA

+pBAB

時閥口關閉；當pxAx+Ft≤pAAA+pBAB

時閥口開啟。實際工作時，閥芯的受力狀況是通過油口x的通油方式控制的。X通回油箱，閥口開啟；x與進油口相通，閥口關閉。改變油口通油方式的閥稱為先導閥。1044.5.1.2先導閥與蓋板

先導閥與蓋板用來控制插裝閥控制腔的通油方式，從而控制閥口的開啟和關閉。方向閥組件的先導閥可以是電磁滑閥，也可以是電磁球閥。有時還設置防止壓力沖擊的緩沖閥和選擇壓力的梭閥。壓力閥組件的先導閥包括遠程調壓閥、電磁滑閥等。流量閥組件的先導閥除電磁滑閥外，還需在蓋板上裝閥芯行程調節桿，以限制、調節閥口開度的大小。1054.5.1.3插裝閥的應用

單向閥將方向閥組件的控制口通過閥塊和蓋板上的通道與油口A或B直接溝通，可組成單向閥。二通閥由一個二位三通電磁滑閥控制方向閥組件控制腔的通油方式，可組成二位二通閥。1064.5.1.3插裝閥的應用三通閥

由兩個方向閥組件并聯而成，對外形成一個壓力油口、一個工作油口和一個回油口。三通插裝閥的工作狀態數取決于先導換向閥的工作位置數。

四通閥由兩個三通閥并聯而成先導閥可以是一個三位四通換向閥，見動畫。先導閥也可以是兩個二位四通換向閥或四個二位三通換向閥，見動畫。四通插裝閥的工作狀態數取決于先導換向閥的工作位置數。107

4.5.1.3插裝閥的應用——復合控制閥閥1、2、3、4與三位四通電磁閥組成三位四通換向回路，用于液壓缸的換向。閥1、2組成單向節流閥，與溢流閥共同作用用于調節液壓缸的工作速度。閥3、4與遠程調壓閥組成單向順序閥，用作單向背壓閥。閥5與二位三通電磁閥和遠程調壓閥組成電磁溢流閥，用于系統的調壓和卸載。1084.5.2疊加閥疊加閥以板式閥為基礎，每個疊加閥不僅起到單個