第8章液压系统控制元件资料

第4章液压控制元件在液压系统中，除需要液压泵供油和液压执行元件来驱动工作装置外，还要配备一定数量的液压控制元件，液压控制阀就是用来对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行预期的控制，以满足负载的工作要求的控制元件。

因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。

在液压系统中，液压控制阀（简称液压阀）是用来控制系统中油液的流动方向、调节系统压力和流量的控制元件。

借助于不同的液压阀，经过适当的组合，可以达到控制液压系统的执行元件（液压缸与液压马达）的输出力或力矩、速度与运动方向等的目的。

4.1 液压控制阀概述4.1.1液压阀的分类液压阀的分类方法很多，根据不同的用途和结构，液压阀主要分为以下几类：（1）按用途可以分为：压力控制阀（如溢流阀、顺序阀、减压阀等）、流量控制阀（如节流阀、调速阀等）、方向控制阀（如单向阀、换向阀等）三大类。

（2）按控制方式可以分为：定值或开关控制阀、比例控制阀、伺服控制阀。

（3）按操纵方式可以分为：手动阀、机动阀、电动阀、液动阀、电液动阀等。

（4）按安装形式可以分为：管式连接、板式连接、集成连接等。

为了减少液压系统中元件的数目和缩短管道长度尺寸，有时常将两个或两个以上的阀类元件安装在一个阀体内，制成结构紧凑的独立单元，这样的阀称为组合阀，如单向顺序阀、单向节流阀等。

4.1.2 对液压阀的基本要求1. 液压阀的共同点各类液压阀虽然形式不同，控制的功能各异，但各类液压阀之间总还是保持着一些基本的共同点：（1）在结构上，所有的阀都是由阀芯、阀体和驱动阀芯动作的元部件组成；（2）在工作原理上，所有的阀都是通过改变阀芯与阀体的相对位置来控制和调节液流的压力、流量及流动方向的；（3）所有阀中，通过阀口的流量与阀口通流面积的大小、阀口前后的压差有关，它们之间的关系都符合流体力学中的孔口流量公式（)q∆=），只是各种阀控制的参数各pKa(m不相同而已。

可以说，各类阀在本质上是相同的，仅仅是由于某一特点得到了特殊的发展，才演变出了各种不同类型的阀来。

液压元件介绍
液压元件是指组成液压系统的各类部件，通常可以分为四大类：
1. 动力元件：如液压泵，其作用是将原动机（通常是电动机或内燃机）提供的机械能转换为流体的液压能。

液压泵是液压系统中的动力源，负责提供压力和流量以驱动整个系统。

2. 执行元件：包括油缸和液压马达，它们是将液压能转换回机械能的元件，实现直线运动或旋转运动，完成各种动作和工作循环。

3. 控制元件：主要是各种阀门，如溢流阀、方向控制阀、速度控制阀等，用于调节和控制液压系统中的压力、流量和流向，从而实现对执行元件运动的精确控制。

4. 辅助元件：如油箱、过滤器、管路和接头等，这些元件虽然不直接参与能量转换，但在整个系统中起到连接、保护和支撑的作用，保证液压系统稳定可靠地运行。

此外，还有工作介质，通常是液压油，它作为传递能量的介质，在液压系统中流动，承受压力并传递动力。

综上所述，液压系统通过这些元件的协同工作，实现了能量的转换和控制，广泛应用于工业机械、工程机械等领域。

根据不同的应用需求，液压元件的种类和设计也会有所不同，以满足特定的功能和性能要求。

第八章液压基本回路§1 概论一、液压回路的组成一般液压回路的主要元件的动力传递关系为：原动机液压泵液压阀液动机负载。

原动机将机械能输入液压系统,由液压动力元件—-液压泵转变为液压能，通过控制元件——液压阀调整控制压力油的方向、流量和压力的大小,然后传递给执行元件——液动机，使其按照一定的方向、速度和出力带动负荷运动和工作，构成液压回路。

原动机主要有交流电动机、直流电动机和内燃机等。

液压阀、液压泵和液动机等互相配合构成三种基本类型的控制回路，即压力控制回路，方向控制回路和速度控制回路。

此外，还有由此派生出来的位置控制回路和时间控制回路。

有时，一个回路可同时兼有几种职能。

二、液压回路的表示方法液压回路可用以下几种表示方法。

1.外观图它能直观地表示出各液压元件的形状、位置和管路的联接走向，不能表示出元件的内部结构和液压系统的工作原理，一般仅用于装配工作。

2.截面图它直接表现出各元件的内部结构和系统的工作原理，便于理解和查找故障，但因制图较麻烦，一般仅用于教学。

3.符号图它用简单的符号把复杂的液压系统表现出来，它既能表现出各元件之间管路的联接方法,又可以说明它的工作原理,制图也很简单.但是事先必须对各种元件的符号,工作原理和职能有充分的了解，否则看不懂符号图.这种方法被国内外广泛应用。

4.混和图为了特别说明某元件的工作原理或不便于用符号表示液压元件时，可在符号图中采用局部截面图.三、开式回路和闭式回路液压系统按照油液的循环情况可分开式回路和闭式回路.开式回路中液动机的回油流到一个大气压条件下的开式油箱，液压泵靠自吸能力将油箱中的油液输入液压工作系统。

闭式回路中液动机的回油直接输入液压泵的吸油口，形成封闭的回路。

开式回路结构简单，油液散热条件好,但是它的油箱体积较大，空气与油液的接触机会较多，因而容易混入空气，使系统工作不够稳定。

开式回路要求液压泵有较好的自吸能力，对于自吸能力较差的柱塞泵等，需设置辅助液压泵.闭式回路比开式回路效率高。

8．1 液压回路在设计和分析上与气动回路主要有以下不同点：（1）液压油的粘性远远的高于压缩空气，所以不适合远距离传递能量，所以一般每台液压设备都应单独配备液压泵进行供能。

为避免造成过大的压力损失和保证较高响应速度，液压控制回路也不宜过于复杂，或尽量采用电气控制。

（2）液压系统的工作压力要远远大于气动系统的工作压力，对元件和回路安全性的要求也应更加严格。

（3）气动系统中的排气可以直接排入大气，液压系统的回油则必须通过管路接回油箱，管路数量也相应增加。

所以回路设计时应尽量简化，避免管路过于复杂。

例如：气动系统中控制双作用气缸常用五通换向阀，一个换向阀有两个排气口，这样可以根据需要分别安装排气节流阀，方便对气缸运动速度的调节。

而在液压系统中则基本上都采用四通换向阀，以减少回油管的数量，降低配管的复杂程度。

（4）液压油在中、低压下一般可以认为是不可压缩的，所以液压系统中对执行元件的定位准确性、速度稳定性等各方面的要求一般较高。

对于回路中出现的气蚀、冲击、噪声等现象也不能忽略不计。

（5）液压油与压缩空气不同，它的粘度受温度的影响很大，这一点在液压系统设计时也是不能不考虑的。

（6）气动系统的压缩空气通过贮气罐输出，压力波动小，在分析时我们可以将其看作为恒压源；在定量泵作为供能部件的液压系统中，由于液压泵输出流量恒定，则可以将其看作恒流源。

两者的区别在进行回路分析和设计时是必须要注意的。

8．2座阀式结构的液压控制阀其阀芯大于管路直径，是从端面上对液流进行控制的；滑阀式结构的液压控制阀和气动系统中的滑阀一样是通过圆柱形阀芯在阀套内作轴向运动来实现控制作用的。

座阀式结构可以保证关闭时的严密性，但由于背压的存在使得让阀芯运动所需的操作力也相应提高；滑阀的阀芯和阀套间都存在着很小的间隙，当间隙均匀且充满油液时，阀芯运动只要克服磨擦力和弹簧力（如果有的话）即可，操作力是很小的。

但由于有间隙的存在，在高压时会造成油液的泄漏加剧，严重影响系统性能，所以滑阀式结构的液压控制阀不适合用于高压系统。

第八章流量控制阀和节流调速回路液压系统中执行元件运动速度的大小,由输入执行元件的油液流量的大小来确定。

流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀类。

常用的流量控制阀有普通节流阀、压力补偿和温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。

一、流量控制原理及节流口形式图5-28节流阀特性曲线一、流量控制原理及节流口形式节流阀节流口通常有三种基本形式:薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔,但无论节流口采用何种形式,通过节流口的流量q及其前后压力差Δp的关系均可用式(2-63)q=KAΔp m来表示，三种节流口的流量特性曲线如图5-28所示,由图可知:(1)压差对流量的影响。

节流阀两端压差Δp变化时,通过它的流量要发生变化,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。

(2)温度对流量的影响。

油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也会随之改变,对于薄壁小孔粘度对流量几乎没有影响,故油温变化时,流量基本不变。

(3)节流口的堵塞。

节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等而局部堵塞,这就改变了原来节流口通流面积的大小,使流量发生变化,尤其是当开口较小时,这一影响更为突出,严重时会完全堵塞而出现断流现象。

因此节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素,尤其会影响流量阀的最小稳定流量。

一般节流口通流面积越大,节流通道越短和水力直径越大,越不容易堵塞,当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。

一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。

综上所述,为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。

图5-29所示为几种常用的节流口形式。

图5-29(a)所示为针阀式节流口,它通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响较大，一般用于对性能要求不高的场合;图5-29(b)所示为偏心槽式节流口,其性能与针阀式节流口相同,但容易制造,其缺点是阀芯上的径向力不平衡,旋转阀芯时较费力,一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合;图5-29(c)所示为轴向三角槽式节流口,其结构简单,水力直径中等,可得到较小的稳定流量,且调节范围较大,但节流通道有一定的长度,油温变化对流量有一定的影响,目前被广泛应用,图5-29(d)所示为周向缝隙式节流口,沿阀芯周向开有一条宽度不等的狭槽,转动阀芯就可改变开口大小。

液压系统的介绍
液压系统是一种利用油液作为工作介质，通过油液的压力能来驱动液压执行机构工作的系统。

其主要由五个部分组成：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

1．动力元件：主要是各种油泵，它的作用是将原动机（如电动机）的机械能转换成液体的压力能，从而向整个液压系统提供动力。

2．执行元件：如液压缸和液压马达，它们的作用是将液体的压力能转换为机械能，从而驱动负载做直线往复运动或回转运动。

3．控制元件：即各种液压阀，它们在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。

液压阀的种类繁多，根据功能不同，可分为压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等）、流量控制阀（如节流阀、调整阀、分流集流阀等）和方向控制阀（如单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等）。

根据控制方式的不同，液压阀还可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

4．辅助元件：包括油箱、滤油器、冷却器、加热器、蓄能器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位计、油温计等，它们在整个液压系统中起到保障系统正常运行和提供必要辅助功能的作用。

5．液压油：是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

液压油的选择对于液压系统的性能和寿命有着至关重要的影响。

液压系统的工作原理基于流体静力学中的帕斯卡定律，即利用油
液或其他液体在不可压缩的静止液体中，任何一点受到外力产生的效果会瞬间传递到流体的各点。

这使得我们可以通过较小的力产生较大的力，实现力的放大。

回答完毕。

【慧讲堂】液压系统之常用控制元件介绍慧讲堂今天周五又来到了湖南慧盟重工的【慧讲堂】，今天有请吴总为大家讲解“液压系统之常用控制元件介绍”小板凳准备好，开始认真听讲了！液压系统之常用控制元件介绍众所周知：液压系统是由动力元件（油泵）、执行元件（油缸或马达）、控制元件（各种阀类）、辅助元件（胶管、接头、密封件等）和工作介质等五部分组成。

前几期已就动力元件油泵进行了重点介绍，下面就液压系统之控制元件进行介绍：1恒功率阀1、闭式恒功率阀：该恒功率阀由一个直动式溢流阀和一个阶梯阀芯组成，仅用于闭式回路，当回路工作压力HD（系统反馈压力) 超过设定压力时，阶梯柱塞移动，减小直动式溢流阀进口压力 Pst（控制压力），降低排量，进而保持功率的恒定。

2、开式恒功率阀：三者优先级别：先压力切断，再恒功率控制，后流量控制。

2冲洗阀仅用于闭式液压回路，用于实现闭式回路油液的热交换。

它是由一个三位三通液动换向阀和一个背压阀（溢流阀）串联组成。

补油泵对主泵送油路进行补油，多余油液经下图中 A 或 B 工作油口进入冲洗阀实现油液的换热。

冲洗阀的设定压力为3.0 Mpa，一般在自动泵送时进行调定，且与补油泵压力存在一定的压差。

3减压阀使其出口压力低于进口压力，并使出口压力可以调节，减压阀用于降低或调节系统某一支路的压力，以满足某些执行元件的需要。

分类：直动式、先导式。

用途：提供分支油路所需的低于油泵供油压力、电液换向阀等控制压力用。

常态时，进出口油路相通。

电磁比例减压阀，仅用于闭式液压回路，其出口压力接主油泵远程控制口，控制油泵排量。

出口压力受比例电流及恒功率阀的控制。

遥控器或电控柜面板上油泵排量旋钮由小变大范围内调节时，主油泵排量在 0～Vmax 范围内变化。

4溢流阀当系统的压力达到其调定值时，开始溢流，将系统的压力基本稳定在某一调定的数值上，实现稳压、调压、限压。

分类：直动式、先导式（插装式）、叠加式。

用途：安全阀：系统超载时，阀打开，对系统起过载保护。