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第五章方向控制阀

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方向控制阀工作原理

方向控制阀工作原理

方向控制阀工作原理
方向控制阀属于气动执行元件，主要用于控制气动系统中的气流方向。

它采用了先进的阀门结构设计，能够根据系统需求来控制气流的进出口。

方向控制阀一般由阀体、阀芯和驱动元件组成。

阀体是方向控制阀的主要外壳，用来固定和支撑其他组件。

阀芯是阀体内部移动的部分，它能够通过被驱动元件的作用产生运动，从而改变气流的路径和方向。

驱动元件一般是气动元件，如气缸、电磁阀等，它们能够根据输入的信号输出合适的力来驱动阀芯的运动。

方向控制阀的工作原理是通过驱动元件对阀芯的控制来改变气流的方向。

当驱动元件受到激励时，它能够对阀芯施加力，使得阀芯发生位移。

阀芯的位移可以让气流从一个通道进入另一个通道，从而改变气流的方向。

当驱动元件的激励结束时，阀芯会返回到初始位置，恢复气流的原来方向。

方向控制阀通常具有多个通道，每个通道都有一个入口和一个出口。

通过控制阀芯的位置，可以使气流从不同的入口流向不同的出口。

这样，方向控制阀能够实现在气动系统中的流向切换和控制，从而实现对执行元件的控制。

总之，方向控制阀工作原理是通过驱动元件对阀芯的控制来改变气流的方向，从而实现对气动系统中气流路径的切换和控制。

它是气动系统中重要的控制元件，广泛应用于工业自动化、机械制造等领域。

第五章 液压控制阀(方向阀)

第五章 液压控制阀(方向阀)


二、液压阀的基本共同点及要求
尽管各类液压控制阀的功能和作用不同，
但结构和原理上均具有以下共同点： 1）在结构上都有阀体、阀芯、和操纵机构 组成； 2）在原理上都是依靠阀的启闭来限制、改 变液体的流动或停止，从而实现对系统的 控制和调节作用； 3）只要液体经过阀孔流动，均会产生压力 降低和温度升高等现象，通过阀孔的流量 与通流截面积及阀孔前后压力差有关，即 符合液体流经小孔的流量公式；
第二节 方向控制阀



方向控制阀用以控制液压系统中油液流动的方向或液流 的通与断，可分为单向阀和换向阀两类。 A B 一、单向阀 单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。 单向阀的职能符号 1、普通单向阀 普通单向阀通常简称单向阀，又叫止回阀或逆止阀，只 允许油液正向流动，不允许倒流。
高、中、低压单向阀的工作原理完全一样，
图4-5 双向液压锁结构图 1-弹簧，2-阀芯，3-阀座，4-控制活塞

当压力油从A口流入，对于左侧液控单向阀为正 向流动，同时液压力作用于控制活塞使之向右移 动并推开右侧液控单向阀的阀芯，允许液体反方 向从D口→B口流动；同理，当压力油从B口流入 时，左侧液控单向阀同样允许液体反向流动；当 A口和B口都不通压力油时，相当于两个液压控 单向阀的控制压力同时消失，液控单向阀此时从 功能上等同于普通单向阀，这时无论C口还是D 口的油液存在压力而试图反方向流动都是不允许 的，且阀口的锥形面密封良好，这样与C口和D 口相连接的执行元件的两个容腔被封闭，由于液 体不可压缩，执行元件在正常情况（无泄漏）下 即使受外负载力的作用也可停留在规定的位置上。
2、用箭头符号“↑”表示指向的两油口相
通，但不一定表示液流的实际方向；用截 止符号“⊥”表示相应油口在阀内被封闭。
第五章 方向控制阀

第五章 方向控制阀

第五章方向控制阀方向控制阀（方向阀）是控制液压系统中的液流方向的阀，用来对系统中各个支路的液流进行通、断的切换，以适应工作的要求。

一个液压系统所应用的各个控制阀中，方向阀占的数量相当多。

§5-1 方向阀的功能及分类常规方向阀的基本作用是对液流进行通、断（开、关）切换。

因此，工作原理比较简单，它的结构也并不复杂。

但是，为了满足不同液压系统对液流方向的控制要求，方向阀的品种规格名目繁多。

一、分类方向阀按其功能，大致可分成以下几种类型：有时把压力表开关也归到方向控制阀中。

除了上述一般的方向控制阀外，还有可以进行阀芯位置连续控制的电液比例方向阀。

从阀芯的结构特征来区分，又有锥阀式、球阀式、滑阀式和转阀式等。

（一）单向阀单向阀类似于电路中的二极管。

在液压系统中单向阀只允许液流沿一个方向通过，反方向流动则被截止。

它是一种结构最简单的控制阀。

图5-1（图5-1省略p89）分别是钢球式直通单向阀和锥阀式直通单向阀。

液流从1P流入时，克服弹簧力而将阀芯顶开，再从2P流出。

当液流反向流入时，由于阀芯被压紧在阀座密封面上，所以流动被截止。

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，所以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，虽然加工要求较钢球式高一些，但是它的导向性好，密封可靠。

图5-1所示单向阀是管式结构，尺寸小巧紧凑，可以直接安装在管路中。

此外还有板式结构的单向阀（图5-2）（图5-2省略p90），它的装拆维修比较方便，不过需要另行设置安装底板。

此外，由于板式单向阀内的流道有转弯，所以流动阻力损失较管式结构大。

单向阀中的弹簧主要是用来克服摩擦力、阀芯的重力和惯性力，使阀芯在液流反方向流动时能迅速关闭。

但弹簧过硬会影响阀的开启压力并造成过大的流动损失。

一般单向阀的开启压力大约0.03~0.05MPa，并可根据需要更换弹簧。

例如，单向阀作为背压阀使用时，需要具有与系统工作相适应的开启压力，因此采用较硬的弹簧。

第五章 控制阀

第五章 控制阀

处于差动状态，系统不能卸荷。
Y
A 、 B 两个油口与 T 口相通， P 口封闭，执
行元件处于浮动状态，系统不能卸荷。
四个油口互相连通，执行元件处于浮动状 态，系统卸荷。
H
工程机械液压与液力传动
工程机械液压与液力传动
1．系统卸荷。 当阀处于中间位置时，P口能够通畅地与T口连通，使系统处 于卸荷状态，既节约能量，又防止油液发热，如M和H型； 2．执行机构浮动。 当阀处于中间位置时，如果A、B两油口互通，执行机构处于浮 动状态，可通过其他机构移动调整其位置，如Y和H型； 3．执行机构在任意位置停止。 当阀处于中间位置时，如果A、B两油口封闭，则可使执行机构 在任意位置停止，如O和M型； 4．系统保压。 当P口被封闭时，系统保压，液压泵能够用于多缸系统，如O和 Y型； 5．制动和锁紧要求。 执行元件采用了液压锁、制动器等时，要求中位时两腔与油 箱相通，保证锁紧和制动的可靠性，如O和M型。
换向阀
两位四通 换向阀 控制执 行元件 不能使执行元件在 任意位置停止运动 执行元件 正反向运
三位四通
换向阀
换向
能使执行元件在任
意位置停止运动
动时回油
方表示一个工作位置（若由虚线构成的方框则表示过 渡位置），有几个方框表示几位。 •一个方框中的箭头↑↓↗↙或堵塞符号⊥和┬与方框上边和下边 的交点数为油口通路数，有几个交点表示几通。箭头表示两油口连 通，但不表示流动方向，┬表示该油口堵死。 •将阀与系统供油路连通的油口用字母P表示，将阀与系统回油路连 通的油口用字母O或T表示，将阀与执行元件连通的油口用字母A和B 表示。 •换向阀都有两个以上的工作位置，其中一个是常位（即在不对换 向阀施加外力的情况下阀芯所处的位置），绘制液压系统图时，油 路一般应该连接在常位上。
液压控制阀 方向控制阀

液压控制阀 方向控制阀


液动换向阀
特征 分类 组成 工作原理 举例
液动换向阀特征
利用压力油改变滑阀位置以控制流向
液动换向阀分类
二位、 二位、三位等
液动换向阀组成
液动换向阀工作原理
图示位置： 图示位置： p、A、B、均 → T 、 、 、 k1通压力油：p→A，B→T 通压力油： ， k2通压力油：p→B，A→T 通压力油： ，
二位三通电磁换向阀
组成： 组成：
工作原理：图示位置： 工作原理：图示位置： P → A 、 B ┴ 电磁铁通电： 电磁铁通电：P → B 、 A ┴
电磁铁分类
交流（ ） 交流（D） 按电源分〈 直流（ ） 按电源分〈 直流（E） 本整形
电磁铁分类
干式
按内部有无油液〈 按内部有无油液〈
湿式
寿命长
结构原理
滑阀式换向阀基本概念
阀芯相对于阀体的工作位置数。 位: 阀芯相对于阀体的工作位置数。 通：阀体对外连接的主要油口数
不包括控制油口和泄漏油口） （不包括控制油口和泄漏油口）。
图形符号含义
1 位—用方格表示，几位即几个方格 用方格表示， 用方格表示 2 通—↑ ↑ 不通—┴ 不通 ┴ 、┬ 箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即 为几通. 为几通 3 p.A.B.T有固定方位，p—进油口，T—回油口 有固定方位， 进油口， 有固定方位 进油口 回油口 A.B—与执行元件连接的工作油口 与执行元件连接的工作油口 4 弹簧 弹簧—W、M，画在方格两侧。 、 ，画在方格两侧。 二位阀，靠弹簧的一格。 二位阀，靠弹簧的一格。 5 常态位置 常态位置< (原理图中，油路应该连接在常态位置 原理图中， 原理图中 油路应该连接在常态位置) 三位阀，中间一格。 三位阀，中间一格。
第五章 气动控制元件

第五章 气动控制元件


滚珠
2 流量控制阀
单向节流阀的应用
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2 流量控制阀
单向节流阀：利用单向节流阀控制气缸的速度方式有进气节流 （meter-in）和排气节流（meter-out）两种方式。 图（a）为进气节流控制，它是控制进入气缸的流量以调节活塞 的运动速度。仅用于单作用气缸、小型气缸或短行程气缸的 速度控制。 图（b）为排气节流控制，它是控制气缸排气量的大小，而进气 是满流的。 单向节流阀用于气动执行元件的速度调节时应尽可能直接 安装在气缸上。
气液动技术
第五章 气动控制元件
1
第五章 气动控制元件
内容： 方向控制阀的分类 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 重点：方向控制阀的结构特点及工作原理 难点：流量控制阀
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绪论
气动控制元件：控制和调节压缩空气的压力、流量、流 动方向和发送信号的重要元件。 按控制元件功能和用途分为： 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 此外，还有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能 的气动逻辑元件。 阀门的基本功能是，为达到检测、信号处理和控制的目 的而改变、产生和消除信号。另外，阀门也可作为驱 动阀，供给执行机构所需的压缩空气。
“几位几通”的概念
对于换向阀来说，所谓的“位”指的是为了改变流体方向， 阀芯对于阀体所具有的不同工作位置，表现在图形符号中，即图 形中有几个方格就有几位； 所谓的“通”指的是换向阀与系统相连的接口（包括输入口、 输出口和排气口），有几个接口即为几通。 ★ 每个换向阀都有一个常态位（即阀芯在未受到外力作用时的位 置）
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1 方向控制阀－气压控制
用气压力来获得轴向力使阀心迅速移动 换向的操作方式叫做气压控制。 气压控制又可分为单气控和双气控。
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第五章 液压控制元件

第五章 液压控制元件


单向阀结构
单向阀都采用图示的座阀式结构, 这有利于保 证良好的反向密封性能。
符号
单向阀外形
单向阀的工作原理
(a) 钢球式直通单向阀
(b) 锥阀式直通单向阀
点我
(c)
详细符号
(d) 简化符号
直动式单向阀
动画演示
2、液控单向阀
如图6-2所示液控单向阀的结构，当控制口K不通压力油时， 此阀的作用与单向阀相同；但当控制口通以压力油时，阀就保持开 启状态，液流双向都能自由通过。图上半部与一般单向阀相同，下 半部有一控制活塞1，控制油口K通以一定压力的压力油时，推动活 塞1并通过推杆2使锥阀芯3抬起，阀就保持开启状态。
当进口压力不高时：液压力不能克服先导阀的弹簧阻力，先导阀口关 闭，阀内无油液流动。主阀心因前后腔油压相同，故被主阀弹簧压在阀座 上，主阀口亦关闭。 系统油压升高到先导阀弹簧的预调压力时：先导阀口打开，主阀弹簧 腔的油液流过先导阀口并经阀体上的通道和回油口T流回油箱。这时，油液 流过阻尼小孔，产生压力损失，使主阀心两端形成了压力差。主阀心在此 压差作用下克服弹簧阻力向上移动，使进、回油口连通，达到溢流稳压的 目的。
◆ （2） 先导式溢流阀
3、溢流阀的应用 ◆ 溢流阀应用
三、减压阀
减压阀是用来减压、稳压，将较高的进口油压降 为较低的出口油压 。
1、减压阀的工作原理
◆ 工作原理
2、减压阀应用 ◆ 减压阀应用 3、减压阀与溢流阀的区别 ◆ 区别
四、顺序阀
利用液压系统压力变化来控制油路的通断，从而 实现某些液压元件按一定顺序动作。
先 导 式 溢
调压螺钉
外形图
符号
安装孔
流
溢流出口 压力油入口
阀
方向阀的工作原理

方向阀的工作原理

方向阀的工作原理
方向阀是一种用于控制液体或气体流动方向的阀门。

方向阀的工作原理基于阀门内部的阀芯或阀片来控制流体的通断和流动方向。

当阀芯或阀片处于关闭位置时，流体无法通过阀门，阀门处于关闭状态。

而当阀芯或阀片处于开启位置时，流体可以顺畅地通过阀门。

在方向阀中，阀芯或阀片通常通过手动操作、电动控制或压力控制来改变位置。

当手动操作时，通过旋转或移动手柄来改变阀芯或阀片的位置。

而在电动控制下，通过电动装置来驱动阀芯或阀片的运动。

在压力控制下，通过不同的压力信号来控制阀芯或阀片的位置。

方向阀通常具有多个出口和入口，可以将流体导流到不同的管道或系统中。

通过改变阀芯或阀片的位置，方向阀可以实现液体或气体的正向流动、反向流动或者阻止流动。

这种工作原理使得方向阀在液压和气动系统中得到广泛应用，用于控制流体的流向和流量。

液压传动与气动技术课程教案-液压控制阀

液压传动与气动技术课程教案-液压控制阀

液压传动与气动技术课程教案-液压控制阀第一章：液压控制阀概述1.1 教学目标1. 了解液压控制阀的基本概念和作用2. 掌握液压控制阀的分类和基本结构3. 理解液压控制阀的工作原理1.2 教学内容1. 液压控制阀的定义和作用2. 液压控制阀的分类2.1 方向控制阀2.2 压力控制阀2.3 流量控制阀3. 液压控制阀的基本结构3.1 滑阀3.2 球阀3.3 锥阀4. 液压控制阀的工作原理1.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的基本概念、分类和结构2. 通过实物展示和示意图解释液压控制阀的工作原理3. 进行课堂讨论，解答学生疑问1.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第二章：液压控制阀的性能参数2.1 教学目标1. 掌握液压控制阀的主要性能参数2. 理解液压控制阀的选型依据2.2 教学内容1. 液压控制阀的主要性能参数1.1 流量1.2 压力1.3 方向2. 液压控制阀的选型依据2.1 系统压力2.2 系统流量2.3 控制精度2.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的性能参数和选型依据2. 分析实际案例，解释选型过程2.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第三章：液压控制阀的设计与计算1. 掌握液压控制阀的设计原则2. 学会液压控制阀的计算方法3.2 教学内容1. 液压控制阀的设计原则1.1 结构设计1.2 材料选择1.3 制造工艺2. 液压控制阀的计算方法2.1 流量计算2.2 压力计算2.3 功率计算3.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的设计原则和计算方法2. 分析实际案例，演示计算过程3.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第四章：液压控制阀的应用与维护4.1 教学目标1. 学会液压控制阀的应用方法2. 了解液压控制阀的维护保养知识1. 液压控制阀的应用方法1.1 安装与调试2.1 使用与维护2. 液压控制阀的维护保养知识2.1 清洁2.2 检查2.3 更换密封件4.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的应用方法和维护保养知识2. 观看实际操作视频，了解操作细节4.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第五章：液压控制阀的故障诊断与维修5.1 教学目标1. 学会液压控制阀的故障诊断方法2. 掌握液压控制阀的维修技巧5.2 教学内容1. 液压控制阀的故障诊断方法1.1 外观检查1.2 性能测试2. 液压控制阀的维修技巧2.1 维修工具与设备2.2 维修步骤与注意事项5.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的故障诊断方法和维修技巧2. 分析实际案例，演示维修过程5.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第六章：典型液压控制阀的分析与应用6.1 教学目标1. 熟悉典型液压控制阀的结构与工作原理2. 掌握典型液压控制阀的应用案例6.2 教学内容1. 方向控制阀的分析与应用1.1 单向阀1.2 换向阀2. 压力控制阀的分析与应用2.1 溢流阀2.2 减压阀3. 流量控制阀的分析与应用3.1 节流阀3.2 调速阀6.3 教学方法1. 采用PPT讲解典型液压控制阀的结构、工作原理和应用案例2. 分析实际案例，解释应用过程6.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第七章：液压控制阀的现代设计方法7.1 教学目标1. 了解液压控制阀的现代设计方法2. 学会运用计算机辅助设计（CAD）进行液压控制阀设计7.2 教学内容1. 液压控制阀的现代设计方法1.1 有限元分析1.2 计算机辅助设计（CAD）2. 运用CAD进行液压控制阀设计的过程2.1 建立三维模型2.2 进行强度与稳定性分析3. 确定设计参数与优化方案7.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的现代设计方法和CAD应用过程2. 实际操作演示，让学生了解设计过程7.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第八章：液压控制阀的仿真与实验8.1 教学目标1. 学会使用液压控制阀仿真软件2. 了解液压控制阀的实验方法8.2 教学内容1. 液压控制阀仿真软件的使用1.1 软件介绍与操作界面1.2 建立仿真模型2. 液压控制阀的实验方法2.1 实验设备与仪器2.2 实验步骤与数据处理8.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀仿真软件的使用和实验方法2. 实际操作演示，让学生熟悉实验过程8.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第九章：液压控制阀在工程应用中的案例分析9.1 教学目标1. 熟悉液压控制阀在工程应用中的实际案例2. 学会分析液压控制阀在工程应用中的优缺点9.2 教学内容1. 液压控制阀在工程机械中的应用案例1.1 挖掘机2.1 装载机2. 液压控制阀在航空航天中的应用案例2.1 飞行器控制系统3. 液压控制阀在工业自动化中的应用案例3.19.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀在工程应用中的实际案例2. 分析案例中液压控制阀的优缺点，进行讨论9.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业第十章：液压控制阀的发展趋势与展望10.1 教学目标1. 了解液压控制阀的发展趋势2. 展望液压控制阀的未来发展前景10.2 教学内容1. 液压控制阀的发展趋势1.1 微型化2.1 智能化3. 环保型2. 液压控制阀的未来发展前景2.1 新材料的应用2.2 新型控制技术的融合10.3 教学方法1. 采用PPT讲解液压控制阀的发展趋势和未来发展前景2. 进行课堂讨论，激发学生的创新思维10.4 教学评估1. 课堂问答2. 课后作业重点和难点解析一、教案结构的完整性确保教案包含课程概述、教学目标、教学内容、教学方法、教学评估等基本部分，以保证教学的系统性和连贯性。

方向控制阀

方向控制阀

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液压控制阀的特点（共性）
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（将阀口看成是小孔），仅是各种阀 控制的参数各不相同而已。
q cq A0 2p /
A P1
B P2
A
B
1—阀体； 2—阀芯；3 —弹簧；
上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口 可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支
承，因此阀的体积不能太大太重。
13
直角式单向阀的进出油口 A(P1) 、 B(P2) 的轴 线均和阀体轴线垂直。
A
B
A
B
图 5.11(a) 所示的阀属于板式连接阀，阀体用螺钉 固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合， 阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O” 形密封圈使它们密封。
5
(3) 板式连接 阀的各油口均布置在同一安装平面上，并留有 连接螺钉孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多 为板式阀。将板式阀用螺钉固定在与阀有对应油口 的平板式或阀块式连接体上。
(4) 叠加式连接 由阀（方向阀、压力阀、流量阀等）及底板 块组成。每个阀同时起单个阀和通道孔的作用。 (5) 插装式连接 将阀按标准参数做成圆筒形专用元件，然后将 这些元件插入不同的阀体（或集成块），得到不同 组合的一种集成形式。
此类阀不带卸荷阀芯， (1)简式外泄型液控单向阀 有专门的泄油口，外泄油口 P1—正向进油口; P2 —正向出 通油箱，故可用于较高压力 油口 K —控制口 系统。
1 —控制活塞； 2 —顶杆；3 —阀芯。
泄油口
图5.13 简式外泄型液控单向阀
液压知识学习

液压知识学习

第五章 液压控制阀
本章提要
液压控制阀按其作用可分为方向控制阀、压 力控制阀和流量控制阀三大类。
本部分提要
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。
•阀口特性与阀芯的运动阻力， 节流边与液压桥路
•单向阀 •换向阀 •换向回路与锁紧回路 •液压阀的连接方式
稳态液动力指向 阀口关闭的方向 图5.7 作用在带平衡活塞的滑阀上的稳态液动力
（2）作用在锥阀上的稳态液动力 ①外流式锥阀 Fs Qv2 cos (5.9) Fs CqCvdm xps sin 2
此力指向阀口关闭方向
②内流式锥阀 Fs Qv2 cos (5.10) Fs CqCvdm xps sin 2
运动； 锥阀——阀芯为锥柱体，阀芯相对阀体作轴向运动； 转阀——阀芯为带圆周方向槽的圆柱体，阀芯相对阀
体转动；
3. 按控制方式: 有手动操作、电磁铁控制、比例电磁铁控制、液压 控制等。
4. 按安装方式: 有板式阀、管式阀、叠加阀、插装阀等。
5.2 阀口特性与阀芯的运动阻力
5.2.1 阀口流量公式及流量系数
5.1概述
可用于控制液流的压力、方向和流量的元件或装 置称为液压控制阀。
液压控制阀的分类:
1. 按功能:
方 向 控 制 阀——用于控制液流的流动方向； 压 力 控 制 阀——用于控制液流的压力大小； 流 量 控 制 阀——用于控制液流的流量大小；
2. 按阀芯结构: 滑阀——阀芯为多端圆柱体，阀芯相对阀体作轴向
液压全桥有两种布置方案。
第一种：将A、B通道布置在阀体环形槽中，将O1、P、 O2布置在阀芯环形槽中（四台肩四通阀）；
第二种：将阀芯槽与阀体槽所对应的油口对换，让A、

方向控制阀知识

方向控制阀知识方向控制阀简称方向阀，主要用来通断油路或切换油流的方向，以满足对执行元件的启、停和运动方向的要求。

按其用途可分为两大类：单向阀和换向阀。

（1）单向阀单向阀又称止回阀，它的功用是使油液只能单向流过。

根据阀芯结构不同，单向阀可分为球阀式和锥阀式两种。

图5—1所示出为两种单向阀的结构及单向阀的符号。

球阀式阀芯结构简单，但容易因摩擦而使密封性变差，只用于低压场合。

锥阀式应用较多，且密封性较好。

根据阀中通道情况，又可分为直通式和直角式。

直通式液流阻力小，更换弹簧也较方便，一般采用管式连接；而直角式则即可采用管式连接。

又可采用板式连接或法兰连接。

单向阀中弹簧的主要作用是在没有油流通过或油液倒流时可帮助阀迅速关闭。

但它同时也增加阀开启时的阻力，并成为油液流过单向阀时产生压力损失的主要部分。

在不影响阀灵敏可靠的同时，就应把弹簧做得软些。

’一般单向阀开启压力是0．035～0．05MPa，全部流量通过时的压力损失大约是0．1～0．3MPa。

图5—1单向阀1—阀体；2—弹簧；3—阀芯；4—阀座（要求：动画显示两种单向阀正向导通，反向截至的工作过程，动画可参见第五章动画资源“5-1直通式单向阀（动画按钮可去掉）及5-2直角式单向阀”）在某些场合，需要单向阀允许油流反向通过，这时即采用液控式单向阀。

液控式单向阀结构和符号如图5—2所示。

它主要由直角单向阀和控制活塞两部分组成。

当下盖7上的控制油口元压力油时，它仅是一个普通单向阀，只允许油液从A流向B；当控制油口通人压力油时，则控制活塞就被顶起，通过顶杆使阀芯1强制打开，允许油液由B向A反向流过。

图5—2液控单向阀1—单向阀阀芯；2—弹簧；3—上盖；4—阀体；5—单向阀阀座；6—控制活塞；7—下盖（二）换向阀换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动来接通、关闭油路或变换油液通向执行元件的流动方向，以使执行元件启动、停止或变换运动方向。

（1）换向阀分类换向阀按结构分有转阀式和滑阀式；按阀芯工作位置数分有二位、三位和多位等；按进出口通道数分有二通、三通、四通和五通等；按操纵和控制方式分有手动、机动、电动、液动和电液动等；按安装方式分有管式、板式和法兰式等。

第五章液压控制阀ppt课件

随着工作压力的提高，直动式溢流阀上的弹簧力 要增加，弹簧刚度要相应增大，这使溢流量变化时溢 流压力的波动加大，所以直动式溢流阀只宜用在低压 系统。
（2）先导式溢流阀
调节螺钉 阀盖 调压弹簧 锥阀芯阀座 遥控口K
1）结构和工作原理
结构组成： 动画 主阀：圆柱阀芯
先导阀：锥形阀芯
工作原理： 动画
阀体 主阀芯 主阀座
控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算
机接口，不需要D/A转换器。
▪ 根据安装连接形式不同分类
管式连接 阀体进出口由螺纹或法 兰与油管连接。安装方便。
板式连接 阀体进出口通过连成的组件 插入专门设计的阀块内实现不同功
能。结构紧凑。
叠加式 是板式连接阀的一种发展 形式。
§5-2 压力控制阀
分类 按用途： 溢流阀 减压阀 顺序阀 压力继电器
按阀芯结构：滑阀 球阀 锥阀
按工作原理：直动式 先导式
工作原理：利用液压力与阀内弹簧力相平衡原 理工作的。
一、 溢流阀
1．溢流阀的功能 功能：利用阀芯上的液压作用力和弹簧力保持平衡，
使阀的进口压力不超过或保持调定值； 保持系统压力恒定，即溢流定压； 防止系统过载，即安全保护。
二、液压阀的分类
• 根据结构形式分类
• 滑阀 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定 的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。阀 口的压力流量方程 q＝ CdπD x (2Δp/ρ）1/2 • 锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为12 °～20 °，阀 口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。 阀口的压力流量方程
二、换向阀
• 换向阀是利用阀芯与阀体间的相对运动而切换油 路中液流的方向的液压元件。
• 其作用是通过改变阀芯和阀套之间的相对位置， 来控制系统的启动、停止或换向。

第五章 液压控制阀

20
二、滑阀机能
滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，
阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。 两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于原始位 置时,阀各油口的通断情况。 三位阀的机能是指阀芯处于中位时,阀各油口
的通断情况。三位阀有多种机能现只介绍最常用
的几种。
21
（l）二位二通换向阀 二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通 或断。 二位二通换向阀的滑阀机能有：常闭式（O型）、常 开式（H型） 。
19
表5.1中图形符号的含义如下： • 一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀
与系统回油路连通的回油口用T(有时用O)表示；而阀
与执行元件连接的油口用A、B等表示。有时在图形符 号上用 L 表示泄漏油口。
• 换向阀都有两个或两个以上的工作位置，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 制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。
图5.18
机动换向阀
29
二、电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工 作位置。 （1）直流电磁铁和交流电磁铁 阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： ①交流电磁铁。寿命较短。 ②直流电磁铁。需要专用直流电源，使用寿命较长。 ③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。 （2）干式、油浸式、湿式电磁铁 不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式的。 湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。
A B
P T
A
B
T
P
14
下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯 处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它 元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T 回油箱。

液压与气压传动第五章液压与气压传动控制调节元件


二、控制阀的性能参数
阀的性能参数是对阀进行评价和选用的依据。它反 映了阀的规格大小和工作特性。
阀的规格大小用通径Dg(单位mm)表示。通径Dg是阀 进、出口的名义尺寸，它和油口的实际尺寸不一定相 等。
阀主要有两个参数，即额定压力和额定流量。
第二节、方向控制阀
方向控制阀是用来改变系统中各油路之间流体通断关系的阀 类。它是通过控制流体流动的方向来操纵执行元件的运动， 如缸的前进、后退与停止，马达的正反转与停止等。方向控 制阀可分为单向阀和换向阀两大类。
减压阀的主要性能 （1）调压范围 调压范围是指减压阀输出压力的可调范围。
pAx ks (x0 x)
调压螺钉
ks x0
当：pAx ksx0 阀口关闭
p0
ks x0 Ax
pAx ksx0
开启压力
p 导通 T
p ks (x0 x) Ax
T
p Ax
直动式溢流阀结构
p ks (x0 x) Ax
当阀心处于不同位置时，溢流压力是变化的。然而由于弹簧
x 的附加压缩量 相对于预压缩量X0来说是较小的，所以可认
所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上 有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的 油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来 沟通。
表5．1 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．
表5.1中图形符号的含义如下：
•用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”; •方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一 定表示液流的实际方向;
图5. 5 二位二通换向阀的滑阀机能
（2）三位四通换向阀
三位四通换向阀的滑阀机能有很多种，常见的有 表5.2中所列的几种。中间一个方框表示其原始位置， 左右方框表示两个换向位。其左位和右位各油口的连 通方式均为直通或交叉相通，所以只用一个字母来表 示中位的型式。

液压与气动技术 第6版 第五章 液压控制阀


2.液控单向阀
K
P1
P
组成：普通单向阀+小活塞缸 2
特点：a. 无控制油时，与普通单向阀一样，
b. 通控制油时，正反向都可以流动。
K
职能符号：
P1
P2
二、换向阀
1.换向阀的工作原理 变换阀芯在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控
制执行元件的换向或启停。
三位四通换向阀
职能符号：
结构图
• 闭合压力比ｎｂ＝ｐｂ／ｐｓ。 • ｎｋ＝0.9～0.95。
直动式特点：反应快，波动大（0.2-0.4 MPa). 先导式特点：反应慢，稳定性好，波动小。
5.3.1 溢流阀4
２．溢流阀的应用
（1）作溢流阀用 如图5-12（a）所示的溢流阀1； （2）作安全阀用 图5-12（b）； （3）作卸荷阀用 如图5-12（c）所示； （4）作背压阀用 如图5-12（a）所示的溢流阀2 。
力的大小，其应与阀进、出油口连接油管的规格一致。 • 2.额定压力 • 液压阀连续工作所允许的最高压力称为额定压力。
第二节 方向控制阀
作用 控制液流方向，从而改变执
行元件的运动方向。 分类
单向阀 换向阀
一、 单向阀
1.普通单向阀 一种只允许液流沿
一个方向通过，而反向 液流被截止的方向阀； 结构： 阀体、阀芯、弹簧等
一、溢流阀 1.结构原理 溢流阀按结构型式可分为直动型和先导型。 旁接在液压泵的出口，保证系统压力恒定或限制其最高压力； 旁接在执行元件的进口，对执行元件起安全保护作用。
（１）直动型溢流阀 作用：防止系统过载，保持系统压力恒定。 1.溢流阀的结构和工作原理
工作原理：pA <Fs ,阀口不开； pA >Fs ,溢流。
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32
普通单向阀和 液控单向阀的应用
（1）用单向阀 将系统和泵隔断 图中，用单向阀 5将系统和泵隔 断，泵开机时泵 排出的油可经单 向阀5进入系统; 泵停机时，单向 阀5可阻止系统 中的油倒流。 1 4 2 3
5
33
(2)用单向阀将两个泵隔断 在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低 压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单 向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油 经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀 3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。 这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。 3 4
A
4
内 泄 式 5 6
K 2-主阀芯;3-卸荷阀芯; 5-控制活塞 图5.14(a) 带卸荷阀的内泄式液控单向阀
31
1 2 3
A B
(4)液控单向阀符号
A
B 4 L
K
〈b〉外泄式
A
B
5 6
A
B
K
K
〈a〉内泄式
K
图5.14(b) 带卸荷阀的液控单向阀(外泄式) 2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞 A-正向进油口;B-正向出油口;K-控制口
1
2
34
(3) 用单向阀产生背压
在右图中，高压油进入缸 的无杆腔，活塞右行，有杆腔 中的低压油经单向阀后回油箱。 单向阀有一定压力降，故在单 向阀上游总保持一定压力，此 压力也就是有杆腔中的压力， 叫做背压，其数值不高一般约 为0.5MPa。在缸的回油路上保 持一定背压，可防止活塞的冲 击，使活塞运动平稳。此种用 背 压 阀 pb
36
G
(5) 用液控单向阀使立式缸活塞悬浮 在右图中，通过液控单 向阀往立式缸的下腔供袖， 活塞上行。停止供油时，因 有液控单向阀，活塞靠自重 不能下行，于是可在任一位 置悬浮。将液控单向阀的控 制口加压后，活塞即可靠自 重下行。 若此立式缸下行为 工作行程，可同时往缸的上 腔和液控单向阀的控制口加 压，则活塞下行，完成工作 行程。
第二种：将阀芯槽与阀体槽所对应的油口对换，让A、
B通道布置在阀芯环形槽中，O1、P、O2布置在阀体环形槽 中（三台肩式四通阀）
工作油口 工作油口 工作油口 工作油口
进油口
进油口
回油口
回油口
回油口
回油口
14
将A、B通道布置在阀体
将A、B通道布置在阀
环形槽中，将O1、P、
O2布置在阀芯环形槽中
芯环形槽中，O1、P、
A
B
A
B
1—阀 体； 2—阀芯；3 —弹簧；
上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管
接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积 不能太大太重。
23
直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀 体轴线垂直。
A
B
A
B
图5.11(a)所示的阀属于板式连接阀，阀体用螺钉固 定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体 上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密封 圈使它们密封。
在阀芯环形槽中[如图（C）]。
12
（3）液压全桥与四通阀
工作油口
A腔进、回油阀口
工作油口
B腔进、回油阀口
回油口
进油口
回油口
全桥应该有Ol、A、P、T、O2等5个通道。相应地，阀 芯和阀体应共有5个环形槽。
13
液压全桥有两种布置方案。
第一种：将A、B通道布置在阀体环形槽中，将O1、P、 O2布置在阀芯环形槽中（四台肩四通阀）
此类阀不带卸荷阀芯，有专 门的泄油口，外泄油口通油箱， 故可用于较高压力系统。
1 —控制活塞； 2 —顶杆；3 —阀芯。
泄油口
图5.13 简式外泄型液控单向阀
30
1 2 3 B (3)带卸荷阀的液控单向阀 若在控制口K加控 制压力，先顶开卸荷阀 芯3，B腔压力降低， 活塞5继续上升并顶开 主阀芯2，大量液流自 B腔流向A腔，完成反 向导通。此阀适用于反 向压力很高的场合。
5.1.2 节流边与液压桥路
（1）阀口与节流边
阀体节流边
阀体节流边
阀中的可变节流口可以看成是由两条作相对运动的 边线构成，故一个可变节流口可以看成是一对节流边。 其中固定不动的节流边在阀体上，可以移动的节流边则 在阀芯上。这一对节流边之间的距离就是阀的开度Δx。
8
5.1.2 节流边与液压桥路
（1）阀口与节流边
24
直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀 体轴线垂直。
A
B
A
B
不但单向阀有管式连接和板式连接之分，其它阀类也 有管式连接和板式连接之分。大多数液压系统都采用板式 连接阀。
25
1一阀体； 2一阔芯； 3一弹簧；
A一进油口；
B一出油口。
直通式
管式阀
图5.11 普通单向阀
直角式
板式阀
进油口
回油口
进油口
回油口
液压半桥只有一个控制油口A（或B），只能用于控制 有一个工作腔的单作用缸或单向马达。三通阀就是液压半桥。 由于液压半桥有三个通道，因此必须在阀芯和阀体上共 开出三个环形槽，让P、O、A分别与三个环形槽相通，并且 受控压力A要放在P和O的中间，以便于A能分别与P和O接通。
11
液压半桥有两种布置方案： • 第一种方案是将A放在阀芯环形槽中，而将P、O两腔放 在阀体环形槽中[如图（b）]； • 另一种方案是将A放在阀体环形槽中，而将P、O两腔放
17
(3)、作用在滑阀上的液压卡紧力
Ft 0.27 Kfld ( p1 p 2 )
(5.13)
开一条均压槽时，K＝0.4；开三条等距槽时，K＝0.063；开七条槽时，K＝0.027。
侧向力指 向阀芯卡 紧方向
侧向力指 向阀芯对 中方向
18
(a)倒锥
(b)顺锥
(c)倾斜
5.2 单向阀
单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，而不许
26
(2)对单向阀的要求 ①开启压力要小。
②能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。
③正向导通时，阀的阻力损失要小。 ④阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。 (3)单向阀的符号 单向阀和其它阀组合后， 成为组合阀，例如单向顺序阀、 单向节流阀等。
图5.10（C） 单向阀的职能符号
27
A
B
5.1.2 液控单向阀
Fs qv2 cos
(5.9)
Fs Cq Cvd m xps sin 2
此力指向阀口关闭方向
②内流式锥阀
Fs qv2 cos (5.10) Fs Cq Cvd m xps sin 2
此力指向阀口开启方向 图5.8 作用在锥阀上的稳态液动力 (a)外流式； (b)内流式
A B
P T
A
B
T
P
42
下图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯 处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它 元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，T 回油箱。
AB
左位
PT
A
B
T
P
43
下图表示人向另一侧搬动控制手柄阀芯右移， 或者说 阀芯处于右位时的情况。此时，从P口进来的压力油经P、 B 到其它元件。从其它元件回来的油经A、T回油箱。
39
换向阀的工作原理
如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 P、A、B、T。 换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义
如下：
P—压力油口； A、B—工作油口； T——回油口。 A
A
B
B
P
T
T
P
40
AB PT
A
B
T A
AB
P A B B
P
PT
T
T
P
AB
PT
A
B
T
P
41
下图表示阀芯处于中位时的情况, 此时从P 口进来的压力 油没有通路。 A 、B 两个油口也不和T口相通。
若进油道与阀芯环形槽相通，那 么出油道必须与阀体的环形槽相 通，阀口正好将两个通道隔开。
阀芯节流边
阀体节流边
阀口
阀体的节流边是在阀体孔中挖一个环形槽（或方孔、圆 孔）后形成的，阀芯的节流边也是在阀芯中间挖出一个环形 槽后形成的。阀芯环形槽与阀体环形槽相配合就可以形成一 个可变节流口（即阀口）。
9
阀芯节流边
1
本章提要
液压控制阀按其作用可分为方向控制阀、压 力控制阀和流量控制阀三大类。本章介绍方向控 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。本章主要介绍方向控制阀和方向控
制回路。
2
本章提要
本章主要内容为 ： • 阀口特性与阀芯的运动阻力， 节流边与液压桥路 • 单向
O2布置在阀体环形槽中
15
5.1.3 阀芯驱动与阀芯运动阻力
（1）作用在圆柱滑阀上的稳态液动力
Fs q(v2 cos v1 cos90) qv2 cos
(5.5)
稳态液动力指向 阀口关闭的方向
图5.7
作用在带平衡活塞的滑阀上的稳态液动力
16
（2）作用在锥阀上的稳态液动力 ①外流式锥阀
反向流动。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。
5.2.1 普通单向阀
正向导通， 反向不通
(b)
图5.10
普通单向阀
19
单向阀的工作原理
A-B导通，B-A不通
B-A导通，A-B不通
不能作单向阀
20
A-B导通，B-A不通
B-A导通，A-B不通