1、共 14 页第 1 页第一章 换向阀一、概述1、 结构：阀体、阀芯、电磁铁、复位弹簧等。2、 位数和通道数：阀芯可能实现的工作位置数目 位数；阀所控制的油路通道数目（不包括控制油） 。3、阀的通径：阀上油口的直径称为换向阀的通径。二、工作原理：1、 锥阀式：见插装阀；2、 转阀式：通过控制旋转阀芯中的沟来实现各油口的通断；3、 滑阀式：通过控制阀体上沉割与阀芯上台肩的开口长度和阀体内孔与阀芯台肩的遮盖长度来实现各油口的通断。三、换向阀的机能：1、 定义：当阀芯没有被操纵而处于原始位置时，各个油口的通断关系。不同的机能对应不同的功能。2、 二位二通：常开式 常闭式 3、二位三通：4、二位四通：正
2、向安装机能反向安装机能 5、三位四通：中位机能常用：O 型即力士乐 E 型 Y 型即力士乐 J 型H 型即力士乐 J 型P 型即力士乐 J 型M过渡机能：以 O 型阀为例说明a、零对零特性：对 A、B 口在阀芯换向和复位过程中同时开放，同时封闭；b、A 口提前打开：回油管路没有沟通前，进油管路已沟通；符号：共 14 页第 2 页电 磁 铁 须 单 独 回 油 箱复 位 弹 簧A 口遮盖台肩右侧减少一定长度a B 口提前打开：使原来 B 口压力油瞬间卸满；符号：差动系统中，采用此过渡机能，将无杆腔与 B 口相连，可减小执行元件换向时，由于无杆腔瞬间排出的流量过大而引起系统管路的震动与冲击。b 组
3、合：阀芯左右换向时的过渡机能四、直动式换向阀1、 电磁换向阀：1) 二位二通：一般使用干式电磁铁，因此通过阀芯与阀体配合间隙泄漏到弹簧的压力油必而单独接回油箱。2) 二位三通：只有 P、A、B 口 3）二位四通：单电磁铁弹簧复位式；双电磁铁无复位弹簧式；必须始终保持一个电磁铁得电。4）三位四通：三槽式：回油口与弹簧相连换向速度不可调节；五槽式：阀芯上有 4 个台肩，阀内有五个油腔，弹簧腔与回油口被隔开，通过在弹簧腔油通道中增加固定阻尼或可调阻尼来调节阀芯的换向速度，使阀的切换更平滑。5）手动换向阀：不涉及。五、 先导式换向阀：由于阀芯上存在各种阻力，直动式换向阀只适用于流量不大的场合（通径 1
4、0 以下） ，若需大流量时，必须用光导式换向阀。1、 液动换向阀：2、 电液换向阀：1） 三位四通弹簧对中式电液换向阀a P 油道有无喉塞，可改变控制油是外供（X 口入）还是内供（P 口入） ；T 油道中有无喉塞，可改变先导阀排油是外排（Y 口出）还是内排（T 口出） ；共 14 页第 3 页详 细 符 号 简 化 符 号b 将控制油和排油选为外控和外排，使得换向阀的切换不受系统油路中负载变化的影响，但增加了管路布置的复杂性；c 先导阀处中位机能一般选 Y 型（力士乐丁型）即先导阀处中位时，主阀两端通油箱，主阀心在复位弹簧作用下处于中位。 （外控时可以为 H 型）2)三位四通液压对中式电液换向
5、阀。a 先导阀采用 P 型机能的三位四通电磁换向阀，即当先导阀两个电磁铁都不通电时，主阀芯两端控制腔却通压力油；b 主阀两端控制腔结构与弹簧复位式不同，依靠等积差实现液压对中。3、 先导换向阀的可选部件：1） 换向速度的控制：在先导阀和主阀之间增加一块节流阀板，通过调节阻尼阀口的大小，可改变进入的控制油量，来改变阀心的换向速度。2） 行程限制：在阀芯两端增加行程限制螺钉，通过调节螺钉，可以控制主阀芯开口量，实现对流过阀口流量的控制。3） 等积差控制换向和复位时间：在需要加快阀的换向动作的场合，可以在主阀两端的控制通道里增加一个小柱塞，压力油首先推动小柱塞，然后推动主阀芯，因为小柱塞截等积小于主
6、阀心的等积，因此可减少主阀的换向时间。六、 电磁铁（电一机械转换器）1、开关型电磁铁：通过线圈电流的“通” ， “断”使衔铁吸合或释放来实现阀芯的运动。1） 普通开关电磁铁：功率大，工作频率低，用于普通换向阀。a、 干式电磁铁：电磁铁与阀体间有密封膜，电磁铁内部无工作油；b、 湿式电磁铁：电磁铁内部有工作油液。干式电磁铁线圈绝缘性能不受油液影响，但推杆上受密封磨擦力的作用会影响换向可靠性。湿式电磁铁由于取消推杆上密封而提高了可靠性，衔铁工作时处于润滑状态并受到油液的阻尼作共 14 页第 4 页用而使冲击减弱，因此逐渐取代干式。2） 高速开关电磁铁：a、 功率小，用于脉宽调制（PWM）式数字阀，
7、工作频率高（可达几千 HZ） ；b、 结构与湿式普通开关电磁类似，只是体积更小，结构更简单；c、 输入高电平时带动阀芯动作，低电平时通过弹簧复位。3） 比例电磁铁：1、 功能：将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或位移信号输出简单易维护，对油质要求不高，耐高压，有单向和双向两种，常用单向。电液比例阀应用广泛的电一机械转换器是电液比例控制技术关键部件之一。2、 技术要求：a、 水平的位移-力特性，即在比例电磁铁有效行程内，线圈电流一定时，输出力保持恒定，与位移无关；b、 稳态电流-力特性具有良好的线性度，较小的死区及滞环。3）单向比例电磁铁的结构与工作原理：a、 结构：由衔铁、导套、极靴、壳体
8、、同心螺线管式控制线圈、推杆及后端的调零机构，通常为湿式直流控制，与普通电磁比较，由于有特殊的磁路，故吸力特性有本质区别。b、 工作原理：由其特殊的磁路来保证水平的力一位移特性。4）单向比例电磁铁的分类：（根据使用情况和调节参数分类）a、 力控制型：直接输出力，工作行程较短，常用于比例阀的先导级；b、 行程控制型：由力控制型比例电磁铁和负载弹簧共同工作而形成，其输出力通过弹簧转换成输出位移，实现了电流一力一位移的线性转换。工作行程较大，多用于直接控制比例阀上；c、 位置调节型：在衔铁一端接一位移传感器，故它的衔铁位置，即阀芯位置，通过此闭环回路进行调节，只要电磁铁运行在允许的工作区域内，衔铁就
9、保持与输入电信号相对应的位置不变，而与其所受压力无关，即它的负载刚度很大。常用于控制精度要求较高的直接控制式比例阀；d、 不耐高压的比例电磁铁：结构简单，一般只能承受阀的回油腔压力。比例电磁铁的控制特性： a、 稳态控制特性：位移一力特性和电流一力特性。对力控制型和行程控制型需用颤振信号来减小它的滞环；而对位置调节型由于是由一闭环回路调节，具有很高定位精度，负载刚度高，抗干扰力强，控制性能大幅提高；共 14 页第 5 页b、 动态响应特性：由线圈电流、电磁吸力及衔铁位移的过渡过程决定。可用线圈电流动态特性输出力动态特性（电磁滞环，磨擦滞环，纯时间延迟）和位移动态特性来表示。动态控制特性的改善：
10、a、 采用较少的线圈匝数和圈较大的电流值。b、 采用带电流负反馈的恒流型比例控制放大器。2、 动铁式力短马达（前述电磁铁可称为动铁式力马达）输入电信号输出力短，中产生微小转角运动，常用于电液伺服阀。七、 滑阀阀芯的受力分析1、 换向推力：1） 对于液动阀：为保证换向可靠，控制油压不能低于某一是低值（一般为 0.51.5Mpa）,当采用内控油且主阀中位机能有卸荷功能时需设置背压阀；2） 对电磁阀：工作行程越大，电磁吸力越小，宜选工作行程较小的，一般以 3-6mm；2、 换向阻力：1） 液动力：FS=pquvVcosx；2） 弹簧力：保证复位可靠的同时尽量减小弹簧力；3） 卡紧力：电滑阀径向液压分
11、布不均形成，可在滑阀表面开若干条均压槽（一般不少于 3 条）来解决；4） 磨擦力 L八、 换向阀的主要性能：1、 手动换向阀（不讨论）2、 电磁换向阀：1） 工作可靠性：取决于阀的设计和制造；2） 压力损失：由流动损失和节流损失组成，由于开口量小，故节流损失较大；3） 内泄漏量：在额定条件下，从高压腔到低压腔的泄漏量，主要与阀体孔与阀芯的配合间隙，封油长度及阀前后的工作压质有关；4） 换向和复位时间：由滞位时间和运动时间两部分组成，换向时间和复位时间大致相等，交流电磁铁的换向时间约为 0.010.03s,直流电磁铁的换向时间为 0.020.07s；5） 换向频率：a、 主要受电磁铁的特性限制；
12、b、 交流电磁铁由于受起动电流限制，一般为 60 次/min；c、 直流电磁铁一般可达 250300 次/min；共 14 页第 6 页6） 使用寿命：主要取决于电磁铁的使用寿命。3、 电液换向阀的性能：1） 工作可靠性：先导阀的工作可靠性；2） 压力损失和内泄漏量：流道等积大，行程长，压力损失小，内泄漏量小；3） 最低控制压力：使阀正常换向的情况下，越小越好，控制压力必须大于最低控制压力；4） 换向和复位时间：大于电磁换向阀，一般为数百毫秒；5） 换向冲击：减小换向冲击的方法a、 控制油路上设置可调单向节流阀；b、 在阀芯的台肩上设置制动锥（斜槽） ；c、 选用合适的过渡机能。6） 最大过流
13、能力：a、 由于液动力的存在，最大过流能力受到限制；b、 与不同的阀芯机能有关。7）额定流量：流量特性曲线（无严格规定）第二章 压力控制阀一、 定义：以压力为控制输入量或输出量的阀类1）以压力为输入量的阀：顺序阀、卸荷阀、平衡阀、压力继电器，通过改变与输入液压力相平衡的弹簧力来调节所需输入；2）以压力为输出量的阀，溢流阀、减压阀、溢流型减压阀通过改变输入量（弹簧力、电磁力）对输出压进行调节。二、 分类：（不讲）三、 溢流阀：1、控制输入量为调压弹簧的预压缩量，输出量是阀的进口受控压力2、结构原理特性直动式:1）滑阀：a、主要用于低压小流量场合。共 14 页第 7 页b、动态阻尼孔在于提高阀的稳
14、定性，稳定时不起作用。c、采用内泄时，回油路上的背压起作用，外泄时，无背压。d、阀芯上的液动力及位置变化，将使受控压力变化从而产生调偏差，阀芯非零遮盖使动态响应变慢及增加压力超调。e、寿命及稳定性伏于座阀式2）座阀式（锥阀、球阀）a、结构简单，动作灵敏，动态响应快，阀芯与阀座直接接触稳定性比滑阀式差且寿命短而产生嗓声。b、 锥阀型直动式溢流阀用于溢流阀的光导阀和远程控制调压阀。c、 动态阻尼孔用于提高稳定性且对阀的稳态性能有影响d、 流量小。3）具有阻尼活塞和偏流盘的直动式溢流阀a、使阀口出流作用在与阀芯相连的偏流盘上，产生的对流力补偿或抵消液动力变化的影响，实现在流量变化时受控压力能更好地保
15、持恒定。b、 在高压大流量时具有水平的压力一流量特性曲线c、 锥阀型：通径 6-30mm，最大压力可达 31.5-40Ma 最大流量可达 300次/mm球阀型:通径 10mm Pamax63MPa qv120 次/mm先导式溢动阀:主要用于高压大流量场合1)光导阀为直动式溢流阀。2)阀的输入量为先导阀调压弹簧的预压缩量。3)控制原理：通过先导阀口可变液阻和连接主阀芯上腔及下腔（即进油口）间的固定液阻组成的液阻半桥的作用，控制主阀节流口的通流等积大小，共 14 页第 8 页1BPqAC11CAqP从而在油液在流过主阀时产生相应的受控压力。4)主要性能：a、 稳定性：即压力一流量特性或启闭特性A：
16、阀的开启压力A1：阀的关闭压力C：阀的调定压力（即通过额定流量 qvn 时的压力）B：主阀的开启压力B1：主阀的关闭压力启闭曲线不重合是由于摩力方向改变；先导式的曲线比直动式的要平坦，一是由于选导式主阀芯受压等积大液动力的影响，二是由于调压弹簧高度影响直动式的高度远大于先导式的b、动态特性：反映其工况发生突变时受控压力变化的过程优良的溢流阀应具有：受控压力的阶跃响应特性应具有较小的压力超调；较少的压力振荡；达到稳态时较短的调态时间。动态性能不仅反映阀本质的性能，还与系统参数如阀前容腔和油液、管道等的当量弹性模量等有关。3、主要应用：1）用作空压阀：与空量系的组合为节流调速系统提供恒压源；共 1
17、4 页第 9 页2）用作安全阀：3）背压阀：用于进油路节流调速回路中，使执行元件回油腔产生空背压，提高执行元件的平稳性，同时可防止回油腔排空和空气渗入；4）用作远程调后阀；5）与电磁阀组合控制系统卸荷。四、 减压阀：注意事项：a) 先导式减压阀的先导阀为一直动式溢流阀；b) 减压阀是常开的，负载压力未达到调定压力值时阀口全开，达到时，阀口关小，实现减压；c) 减压阀的泄漏油和先导油必须外泄；d) 稳态特性：当负载流量或一次压力变化时二次压力保持恒定；动态特性：当负载流量阶跃变化而二次压力恢复时的动态响应和反向通流时的溢流特性；e) 常用于夹紧、控制、润滑等液压回路中；f) 常在减压阀与所控制的
18、回路间设一单向阀，当主油路压力低于减压阀调定压力时防止油液倒流，起短时保压作用；g) 最低调态压力不能低于 0.5MPa,最高调态压力至少比系统压力小0.5MPa。五、 顺序阀、卸荷阀及平衡阀工作原理和结构紧密相关，但功能各不相同在液压回路中讲述。第三章 流量控制阀一、 概述：共 14 页第 10 页通过改变节流阀口开度来调节通过节流阀的流量，以此实现对系统某负载流量的控制，常设置在执行元件的进油路、出油路或旁油路，来调节执行元件的运动速度（或转速） ，即流量阀的控制量为节流口通流等积二、 分类：1、节流阀2、调速阀：具压力补偿功能负载高度大即通过的流量不受阀口前，后压差的干忧3、单路稳流阀4
19、、分流集流阀：速度同步控制5、限速切断阀流量方程: )21(PCqAv由上式看出：节流口前后压差会影响流量，因此流量控制阀又可分为两类：无压力补偿的流量控制阀没有抗负载变化能力如节流阀；有压力补偿，如调速阀。三、 节流阀：1、最小稳定流量：节流阀流量控制的下限，因为当开口度微小时，流量会出现不稳定异常现象。2、应用中应注意的几点：1）节流阀串联于主油路执行元件进口前即进油路调速回路和节流阀串联于执行元件出口后，即回油路调速回路时必须在油泵出口的主油路并联溢流阀。2）节流阀并联于主油路执行元件进口前即旁路调速回路必须在油泵出口主油路上并联安全阀。四、 调速阀：1）是由定差减压阀与节流阀串联而成。
20、2）主要性能：a、流量压差特性曲线越水平越好，即调速阀调定流量的抗负载干忧能力越好。b、负载压力阶跃特性，通常要求响应时间要快，流量超调率要小。 3）由于调速阀具有压力补偿功能，因此可用于负载变化较大且对速度稳定性要求高的场合。五、 分流集流阀：1）功能：能按一定比例同时向两个液压缸或液压马达供油，或按一定比例同时接受两个液压缸或液压马达回油。2）分流集流阀只是在稳态工况能保持两路流量相等，适用于对执行元件的速度同步控制；在瞬态过程，两路流量不等，两执行元件存在位置误差，但分流集流阀没有纠正此位置误差的功能，即对位置同步控制，分流集阀是一种开环控制。共 14 页第 11 页XACBAPAB第四
21、章 插装阀一、 功能特点：1） 通过组合插件占阀盖，可构成方向、流量及压力等多种控制功能；2） 其构件标准化，通用模块化程度；3） 绝大部分为锥阀结构，内部泄漏非常小，无卡死现象，有良好的响应性，能实现高速转换；4） 适合用于压力损失小的高压，大流量场合；5） 直接装于集成块的内腔中，减少了漏油、振动、噪声和配管引起的故障，提高了可靠性；6） 集成化高，成本低。二、 主要构件功能：1）插装件：由阀套、锥阀、弹簧及密封件构成，控制主油路的油流方向，压力和流量；2）控制盖板：占控油道里的节流螺丝（或节流子） ，先导控制阀组合来控制插装件的工作状态；3）先导控制阀：采用小通径（6mm 或 10mm）
22、电磁换向阀，控制插装阀的启用。三、 结构特点：1） 主阀芯带或不带缓冲头；2） 主阀芯有不同的等积比；3） 主阀芯有锥阀式还有滑阀式；4） 不同的弹刚度对应不同的启闭压力；5） 可以是带开或常闭插件；6） 多种行程调装置；7） 内部可以嵌套单向阀、梭阀、节流器。四、 工作原理：如右图所示，阀芯受力分析如下： 阀芯上腔：Fx=Fs+PxAc+Fy下腔：Fw=Pa.Aa+PbAb其中：Fs 为复位弹簧力；Fy 为阀芯所受稳态动力；若 Fx Fw 插装阀关闭；共 14 页第 12 页若 Fx Fw 插装阀开启。注意事项：1）若采用外控，则 Px 是可控的，控制压力不受系统负载干扰；2）若采用内控，则
23、需考虑系统负载变化对控制压力的干扰。五、 插装阀的面积比：1） 滑阀式：等积为 1：1；2） 锥阀式：定义等积比为 X=AC/AA，一般保持 AC 不变，通过改变 AA 来得到不同的等积比；3） 等积经，流向与开启压力：a、 滑阀只能单向流动；b、 锥阀可实现双向通流，若 AA：AC=1：2 则 A-B 插装阀两种流向的开启压力不同。D=AC/AA Da=AA/AC Db=AB/AC AA:AC AA:AB1.07 0.935 0.065 1:1.07 14.3:11.5 0.67 0.333 1:1.5 1:24)弹簧会影响阀的稳态与动态性能，用开启压力表示其不同；5）不带缓冲头的阀芯，具有
24、高速换向功能；带缓冲头的阀芯，可实现无冲击换向功能，作为方向，流量阀时，必须选用带有缓冲头的主阀芯。6）盖板与先导的主阀芯：a、改变先导油路节流孔（固定液阻）直径，可以调整响应时间各冲击程度；c、 路路通问题：若插装阀控制油路的电磁阀动作不协调或因换向冲击等原因，可能造成进加油阀瞬时全通的情况，对于要求保压或蓄能器系统是不允许的。解决方法是充分注意使用梭阀或单向阀，加上开关速度的调整及电控信号的控制。第五章 比例控制阀一、定义：采用比例电磁铁作为电一机械转换器，比电磁铁将给定的电信号转化为与其成比例的电磁力，实现对输出液压信号比例控制的一种电液控制阀。二、 分类；三、 先导级的结构型式及特点：
25、1、 喷嘴挡板式：a、 优点：体积小，运动部件惯量小，无磨擦，所需驱动力小，灵敏度高等；b、 缺点：中位泄漏量大，负载刚性差，输出流量小，节流孔及喷嘴的间隙小而易堵塞，抗污染能共 14 页第 13 页力差；c、 应用：适用于小信号工作，常用作二级伺用阀的前置放大级。2、 射流管式：1） 优点：喷嘴与接受孔间距较大，不易堵塞；抗污染能力强，喷嘴有失效对中能力；2） 缺点：结构复杂，调试难，运动件惯量大，对流管的引压管刚性差，易振动，性能不易计算，特性难预计；3） 应用：常用于伺服阀的前置放大级。3、 锥阀先导级：1） 优点：关闭时密封性好，效率高，抗污染能力强，加工方便；2） 缺点：锥阀阀芯的导
26、向和阻尼差；3） 应用：现有比例控制阀大多数采用锥阀作先导级；4） 滑阀式行导级：常用于先导级式电液比例方向控制阀和插装式电液比例流量阀的先导级。四、 电液比例溢流阀；1、间接检测式电液比例溢流阀，将传统溢流阀的手调机构孜成位置调节型比例电磁铁，压力控制精度不高，压力超调大；2、直接检测式电液比例溢流阀：所控制的系统压力直接与输入控制信号相比较即阀的进口压力直接作用在先导阀的检测阀芯上。流量变化对设压力的干扰基本被抑制，动态特性较好，运行稳定性提高，消除 J 溢流阀常见的啸叫现象。3、使用特点：1） 控制油流量一般为 1-2 次 /min2） 不同压力等级是通过改变先导阀座上阀口孔径来实现，而
27、不是依靠更换调压弹簧来实现；3） 先导控制油回油一般须单独引回油箱；4） 最大控制压力就略低于但应尽量接近最大输入信号所对应的压力值，以提高系统控制分辩率和系统运行的可靠性。5） 有大约总调节范围 10%20%的零位死区。五、电液比例流量阀：1、电液比例节流阀：流量怀节流口度有关且与节流口二端压差有关。1）直接作用式；一般用于 6 和 10 通径，适用于低压小流量系统。2）先导式：位移力反馈型；位移电反馈型：控制性能较好；共 14 页第 14 页三级控制型：适用于 32 通径以上的阀。2、电液比例调速阀：1）电液比例节流阀+定差减压阀；2）流量位移力反馈=通比例调速阀：电流量传感器直接检测受控流量，再将流量变化转换为传感器的位移，通过弹簧转化为作用在先导阀芯上的力与输入的电磁力比较，形成流量位移力闭环控制；3）三通型电液比例调速阀。3、电液比例压力流量复合控制阀（PQ 阀）电定差溢流节流型电液比例三通流量阀加一个电液比例压力先导控制级而成。1）在进行压力调节时，应保证有一定的溢流时；2）采用 PQ 阀系统，可不必单独设置大流量规格的系统溢流阀（手动先限压阀） 。六、 电液比例方向阀
