汽车机械基础：第五节液压控制阀的方向与压力控制

第五节　液压控制阀

一、方向控制阀

方向控制阀是用来改变液压系统中某个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。单向阀有普通单向阀和液控单向阀。

1.单向阀

（1）普通单向阀

如图5-13所示，普通单向阀的作用是使液体只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。对单向阀的要求主要有：①通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好；②动作灵敏，工作时无撞击和噪声。

当液流从P1流入时，克服弹簧力将阀芯顶开，流向P2。当液流反向流入时，阀芯在液压力和弹簧力的作用下关闭阀口，使液流截止。一般单向阀的开启压力为0.03～0.05Mpa。当单向阀作背压阀时，应换上较硬的弹簧，使阀的开启压力达到0.2～0.6Mpa。

图5-13　普通单向阀

（2）液控单向阀

有时为了工作需要，要求单向阀在特定情况下也能反向通油，这种单向阀称为液控单向阀。如图5-14所示，液控单向阀主要由阀体、阀芯和控制活塞等组成。在通常情况下，油液只允许从进油口A进入，顶开阀芯1，自出油口B流出。当需要反向流动时，则在控制油口通入压力油时，推动控制活塞3和顶杆顶开阀芯2，油就可通过。当控制油进口的控制油路切断后，恢复单向流动。职能符号如下：

图5-14　液控单向阀

图5-15　用液控单向阀的锁紧回路

2.换向阀

换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使之与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。按结构可分为滑阀和转阀两类。对换向阀的基本要求是：①液流通过阀时压力损失小；②互不相通的液流间的泄漏小；③换向可靠、迅速且平稳无冲击。

（1）滑阀式换向阀的结构形式

常用的滑阀式换向阀主体部分的结构形式如下：

按阀的结构形式分：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式（即逻辑换向阀）。

按阀的操纵方式分：手动、机动、电磁、液动、电液动、气动。

按阀的工作位置数和控制的通道数来分：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。

（2）滑阀机能

三位四通和三位五通换向阀，滑阀在中位时各油口的连通方式称为滑阀机能。不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。不同机能的滑阀，其阀体是通用件，而区别仅在于阀芯台肩结构、轴向尺寸及阀芯上径向通孔的个数。

（3）滑阀式换向阀操纵方式

①手动换向阀（包括脚踏、按钮、推杆、拉杆、手轮、手把等）

图5-16所示旋转移动式手动换向阀，旋转手柄可通过螺杆推动阀芯改变工作位置。这种结构具有体积小、调节方便等优点。由于这种阀的手柄带有锁，不打开锁不能调节，因此使用安全。

图5-16　手动控制换向阀

②机动换向阀（又称行程阀，常采用撞块、凸轮结构）

机动换向阀用来控制机械运动部件的行程。它利用挡铁或凸轮推动阀芯实现换向。当挡铁（或凸轮）运动速度一定时，可通过改变挡铁斜面角度来改变换向时阀芯移动速度，调节换向过程的快慢。

③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。由于它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以易于实现动作转换的自动化。(www.xing528.com)

图5-17　机动换向阀

二、压力控制阀

在液压系统中，凡是用来控制最高压力，或保持某一部分的压力值，以及利用油液的压力来控制油路的通断等等的阀通称为压力阀。这类阀的共同特点是利用油液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。

按功能和用途可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。

1.溢流阀

溢流阀通常安装在液压泵的出口处，与系统并联。系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力），此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启，进行过载保护，使系统压力不再增加）。

溢流阀按结构分为直动式和先导式两种。如图5—18所示，直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺钉等组成。压力油从进油口P作用于阀芯底面，当阀芯底部受到向上的液压作用力P大于阀芯上端向下的弹簧力F作用时，阀芯上移，阀口开启，多余的油从出油口O流回油箱。当系统压力 P<F时，阀芯仍处于底部，关闭出油口。直至系统压力使P=F时，阀芯就被平衡在某一位置上，系统压力也被稳定在P=F/A。调压螺钉可以改变弹簧的预紧力，从而调节系统的压力。直动式溢流阀主要用于低压或小流量场合。

图5-18　直动式溢流阀的工作原理

1-阻尼孔　2-阀体　3-阀芯　4-阀盖　5-阀压螺钉6-弹簧座　7-弹簧

图5-19　减压阀工作原理

2.减压阀

减压阀的出口压力低于进口压力，作用是降低液压系统中某一局部的油液压力，还有稳定出口压力的作用。

减压阀有直动式和先导式两种。如图所示为直动式减压阀，与弹簧力相平衡的控制压力来自出口一侧，且阀口为常开式。当减压阀的出口压力未达到设定值时，阀芯处于左侧，阀口A全开。当出口压力逐渐上升并达到设定值时，阀芯右移，开口量减小，压力损失增加，使出口压力低于设定压力，达到减压的目的。

3.顺序阀

顺序阀的功用是以系统压力为信号使多个执行元件自动按先后顺序动作。如图所示，其中1为阀泄油口，2为阀芯，3为阀芯端头。顺序阀按结构的不同可分为直动式和先导式两种。

二、流量控制阀

图5-20　顺序阀工作原理

流量控制阀是通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制。流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件。在定量泵供油的节流调速系统中，必须将流量控制阀与溢流阀配合使用，以便将多余的流量流回油箱。

流量控制阀包括节流阀、调速阀等。

1.节流阀的工作原理

如图5-21所示，具有螺旋曲线开口的阀芯2与阀套3上的窗口匹配后，构成了具有某种形状的棱边型节流孔。转动手轮1（此手轮可用顶部的钥匙来锁定），螺旋曲线相对套筒窗口升高或降低，从而调节节流口面积的大小，即可实现对流量的控制。

2.调速阀的工作原理

图5-21　节流阀工作原理

1—手轮 2—阀芯 3—阀套 4—阀体

如图所示调速阀是进行了压力补偿的节流阀。它由定差减压阀和节流阀串联而成。节流阀前、后的压力P2和P3分别引到减压阀阀芯右、左两端，当负载压力P3增大，作用在减压阀芯左端的液压力增大，阀芯右移，减压口加大，压降减小，使P2也增大，从而使节流阀的压差（P2-P3）保持不变；反之亦然。这样就使调速阀的流量恒定不变。

图5-22　调速阀工作原理