第5章 液压控制元件

在液压系统中，用于控制液体的流动方向、压力高低、流量大小的元件称为液压控制元件，简称液压阀。无论是简单的还是非常复杂的液压系统都少不了液压阀，液压阀的性能是否可靠，是关系到整个液压系统能否正常工作的问题。

5.1液压控制阀概述

液压控制阀是用来控制油液的压力、流量和流动方向，从而控制液压执行元件的启动、停止、运动方向、速度和作用力等，以满足液压设备对各工况的要求。

5.1.1 液压阀的分类

根据用途和工作特点的不同，液压阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。压力控制阀和流量控制阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向控制阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。

1）方向控制阀

方向控制阀简称方向阀，用于控制液体的通断和流动方向的阀类，以实现执行元件启停或运动方向变换的要求，如单向阀、换向阀、电液比例方向阀、插装式方向阀等。

2）压力控制阀

压力控制阀简称压力阀，用于限制和调节液压系统工作压力的阀类，以实现对执行元件提出的作用力和转矩的要求，如溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器、电液比例压力阀、插装式压力阀。

3）流量控制阀

流量控制阀简称流量阀，用于控制和调节液压系统中流量大小的阀类，以实现执行元件运动速度变化的要求，如节流阀、调速阀、电液比例流量阀、插装式流量阀等。

5.1.2 液压阀的基本结构及共同要求

液压阀的品种与规格特别繁多，但各类液压阀之间总是保持着一些基本的共同点：

① 在结构上，所有的阀都由阀体、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，所有的阀都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；

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孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。

液压阀作为液压系统中的控制元件，它们对外并不做功，只是组成液压基本回路，以满足不同的液压设备的工作要求。液压阀是液压系统的一个重要组成部分，通过它才能使液压系统按需要去完成各种动作。液压阀质量的优劣，直接影响到液压系统的工作性能。对各种阀的共同要求是：

① 动作准确、灵敏、使用可靠、工作平稳，冲击和振动小；

② 油液流过的压力损失小；

③ 密封性能好，内泄漏小；

④ 结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性强。

5.1.3 液压阀的性能参数

选择和使用液压阀要根据它的性能参数，评价液压阀的质量优劣也要根据它的性能参数。液压阀的规格大小、工作压力范围、允许通过的流量是液压阀的基本参数。

1．公称压力

公称压力是标志液压阀承载能力大小的参数。液压阀的公称压力表示液压阀在额定工作状态时的压力，以单位MPa表示。

2．与流量有关的参数

流量是标志液压阀通流性能的参数，与流量有关的参数主要有公称流量和公称通径。

1）公称流量

中低压阀一般用公称流量表示液压阀的通流能力。公称流量是指液压阀在额定工作状态下通过的流量，以符号qn（单位L/min）表示。国标规定的液压阀公称流量标准有：2、36、10、25、40、50、63、80、100、125、160、200、320、400、500、630、800、1000、1250、1600（L/min）。

公称流量参数对于液压阀没有实际使用意义，仅供市场选购时便于与动力元件配套时参考。在实际情况下，液压元件厂商在样本上给出液压阀的各种流量值时的特性曲线，此曲线对于元件的选择，了解元件在各种工作参数下的工作状态，具有更直接的实用价值。

2）公称通径

高压阀大多用公称通径表示液压阀的规格大小。公称通径采用管路公称通径的系列参数来表示液压阀的通流能力，以符号Dn（单位为mm）表示。

液压阀的公称通径一旦确定之后，所配套的管道规格也就选定了。需要说明的是，液压阀的公称通径仅表明该阀的通流能力和所配管道的尺寸规格，并不表示该阀的实际进出口尺寸。

5.2方向控制阀

方向控制阀的作用是控制流体的流动方向，它利用阀芯和阀体之间的相对运动来实现油路的接通或断开，以满足系统的要求。主要包括单向阀和换向阀两大类。

5.2.1 单向阀

液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种，下面分别加以介绍。

1．普通单向阀

普通单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流，所以又称为止回阀。对普通单向阀的基本要求是：油液向一个方向通过时压力损失要小；反向不通时密封性要好；动作灵敏，工作时无撞击和噪声。

1）工作原理与图形符号

如图5-1（a）所示是一种管式普通单向阀的结构图，主要由阀体、阀芯和弹簧等零件组成。图5-1（b）所示是单向阀的图形符号。压力油从阀体左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯2上的4个径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。当压力油从阀体右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。

普通单向阀的弹簧主要用来克服阀芯复位时的摩擦力和惯性力，使其抵住阀座，并使普通单向阀关闭迅速可靠，弹簧刚度一般很小，以避免液流通过时产生过大的压力损失。一般普通单向阀开启压力为0.035～0.05MPa，全流量通过时压力损失不应超过0.1～0.3MPa。普通单向阀用做背压普通阀时，要将软弹簧更换成合适的硬弹簧，这种阀常安装在液压系统的回油路上，用以产生0.2～0.6MPa的背压力。

2）普通单向阀的应用

① 安装在液压泵出口，防止系统压力突然升高而损坏液压泵，或防止系统中的油液在泵停机时倒流回油箱，如图5-2所示。

③ 与其他阀组合成单向控制阀。

2．液控单向阀

液控单向阀允许液流向一个方向流动，反向开启则必须通过液压控制来实现。液控单向阀有普通型和带卸荷阀芯型两种。

1）普通型液控单向阀

如图5-4所示为液控单向阀的工作原理图和图形符号。当控制口K处无控制压力油通入时，其作用和普通单向阀一样，压力油只能从通口P1流向P2，不能反向倒流。当控制口K有控制压力油，且其作用在控制活塞1上的液压力超过P2腔压力和弹簧力在阀芯3上的合力时（控制活塞上腔通外泄油口 a），控制活塞推动推杆2使阀芯右移开启，通油口P1和P2接通，油液可在两个方向自由流通。液控单向阀的最小控制压力为主油路压力的30%～50%。

2）带卸荷阀芯型液控单向阀

如图5-5所示为带卸荷阀芯型液控单向阀。在高压系统中，液控单向阀反向开启前P2口的压力很高，所以使之反向开启的控制压力也较高，且当控制活塞推开单向阀芯时，高压封闭回路油液的压力突然释放，会产生很大冲击。为了减小控制压力，可在锥阀阀芯中心处增设卸荷阀芯。锥阀开启之前，控制活塞上移时先顶开卸荷阀芯，使P2腔的油液通过卸荷阀芯上的缺口与P1腔沟通，相应P2腔的压力油泄到P1腔，在P2腔压力降到一定值后，控制活塞将锥阀阀芯顶起，使P2与P1完全接通。

如图5-7（b）所示为弹簧钢球定位结构，阀芯右端有定位钢球和小弹簧，利用钢球嵌入凹槽而起定位作用。扳动手柄时阀芯移动，松开手柄后阀芯通过弹簧钢球定位而保持其位置，适用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的情况，也可用脚踏操纵。

2）机动换向阀

机动换向阀又称行程阀，它借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动从而控制油液的流动方向，机动换向阀通常是二位的，有二通、三通、四通和五通几种，其中二位二通机动阀又分常闭（常态位置两油口不相通）和常开（常态位置两油口相通）两种。

如图5-8（a）所示为滚轮式二位二通常闭式机动换向阀，在图示位置阀芯3被弹簧4压向左端，油腔P和A不通。当挡铁压住滚轮2，使阀芯3移动到右端时，就使油腔P和A接通。图5-8（b）所示为其职能符号。

3）电磁换向阀

电磁换向阀利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向。由于它可以借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出电信号进行控制，故这类阀操纵方便，布置灵活，易实现动作转换的自动化，因此应用最广泛。但由于受到电磁铁尺寸大小和推力的限制，电磁换向阀允许通过的流量较小，其通径不大于10mm。

如图5-9所示为三位四通电磁换向阀的工作原理图。阀体1内有3个环形沉割槽，中间为进油腔P，与其相邻的是工作油腔A和B。两端还有两个互相连通的回油腔T。阀芯两端分别装有弹簧座3、复位弹簧4和推杆5，阀体两端各装一个电磁铁。

当两端电磁铁都断电时（见图5-9（a）），阀芯处于中间位置，此时P、A、B、T各油腔互不相通。当左端电磁铁通电时（见图5-9（b）），该电磁铁吸合，并推动阀芯向右移动，使P和B连通，A和T连通。当其断电后，右端复位弹簧的作用力可使阀芯回到中间位置，恢复原来四个油腔相互封闭的状态。当右端电磁铁通电时（见图5-9（c）），其衔铁将通过推杆推动阀芯向左移动，P和A相通、B和T相通。电磁铁断电后，阀芯则在左弹簧的作用下回到中间位置。

必须指出，由于电磁铁的吸力有限（120 N），因此电磁换向阀只适用于流量不太大的场合。当流量较大时，需采用液动或电液换向阀。

4）液动换向阀

电磁阀是由电气信号操纵的，无论位置远近，控制都非常方便，因此易于实现自动化控制。但对于换向时间需要调节、流量大、行程长、移动阀芯的作用力大的场合，采用电磁操作是不合适的。液动换向阀利用控制油路的压力油推动阀芯移动，来实现油路的换向。液动式操作给阀芯的推力是很大的，因此适用于压力高、流量大、阀芯移动行程长的场合。

如图5-10（a）所示为弹簧对中型三位四通液动换向阀，阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当K1通压力油时，阀芯右移，P与A通，B与T通；当K2通压力油时，阀芯左移，P与B通，A与T通；当K1和K2都不通压力油时，阀芯在两端对中弹簧的作用下处于中位。当对液动滑阀换向平稳性要求较高时，还应在滑阀两端K1、K2控制油路中加装阻尼调节器（见图5-10（c））。阻尼调节器由一个单向阀和一个节流阀并联组成，单向阀用来保证滑阀端面进油畅通，而节流阀用于滑阀端面回油的节流，调节节流阀开口大小即可调整阀芯的动作时间。

5）电液换向阀

电液换向阀是由电磁换向阀和液动换向阀组合而成的。电磁换向阀起先导作用，它通过电磁铁的通电和断电，改变控制油路方向，继而推动液动换向阀阀芯移动；液动换向阀为主阀，它可以改变主油路的方向。由于液压力的驱动，主阀芯的尺寸可以做得很大，允许大流量通过。因此，电液换向阀主要用在流量超过电磁换向阀额定流量的液压系统中，从而用较小的电磁铁就能控制较大的流量。

如图5-11所示为三位四通电液换向阀的结构图及图形符号。两个电磁线圈都不通电时，电磁阀阀芯4处于中间位置，其中位机能为“Y”型，这样主阀的阀芯两端的油腔均通过电磁阀与油箱连通，使这两油腔的压力接近于零，便于主阀芯恢复中位。当左边电磁铁线圈通电时，把电磁阀芯推向右端，控制油液顶开单向阀2进入液动阀的左腔，将液动阀芯推向右端，阀芯右腔的控制油液经节流阀6和电磁阀流回油箱。这时主阀进油口P和A相通，油口B和T相通。同理，右边电磁铁通电时，控制油路的压力油将主阀阀芯推向左端，使主油路换向。主阀阀芯向左或向右的运动速度可分别用两端的节流阀来调节，这样就调节了执行元件换向时间，使换向平稳而无冲击，所以电液阀的换向性能较好。

5.3压力控制阀

在液压传动系统中，控制油液压力高低的液压阀称为压力控制阀，简称压力阀。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作。压力控制阀主要有溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。

5.3.1 溢流阀

溢流阀的基本功能是当系统压力超过或等于溢流阀的调定压力时，系统的油液通过阀口溢出一部分回油箱，防止系统的压力过载，起安全保护作用。对溢流阀的基本要求是：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。

溢流阀主要有直动式溢流阀和先导式溢流阀两种，下面分别加以介绍。

1．直动式溢流阀

直动式溢流阀是指作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。

1）结构原理与图形符号

如图5-12所示是直动式溢流阀，P是进油口，T是回油口，进口压力油经阀芯3上阻尼孔a后作用在阀芯3的底面上，形成一个向上的液压力。当进油压力较小时，阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置，将P和T两油口隔开，阀不溢流。当进口油压力升高，在阀芯下端所产生的液压作用力足以克服弹簧对阀芯的作用力时，阀芯向上移动，压缩弹簧，此时阀口打开，将多余的油液排回油箱。此时，由于滥流阀起作用，在流量变化时进口压力能基本保持恒定。

阀芯上的阻尼孔a用来对阀芯的动作产生阻尼，以提高阀的工作平衡性。调整螺母1可以改变弹簧2预压缩量，这样也就调整了溢流阀进口处的油液压力p。

2）性能分析

当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯上的油液压力、弹簧的压紧力Fs、稳态轴向液动力Fbs、阀芯的自重G和摩擦力Ff是平衡的，阀芯受力的平衡方程式为

式中 p——进口处的压力（在稳定状态下，它就是阀芯底部的压力）；

A——阀芯底部的承压面积；

Fs——弹簧的作用力，Fs=k(x0+Δ x)。

若忽略液动力、阀芯的自重和摩擦力，则式（5-1）可写成

式中 k——调压弹簧的刚度；

x0——阀开口量为零时的弹簧预压缩量；

Δx——阀的开口量。

由式（5-2）可见，当作用在阀芯上的液压力和弹簧力平衡，而又有油液从溢流口溢出时，则溢流阀进油口处压力（即系统压力，或泵的供油压力）由调压弹簧力控制而基本恒定。实际上，当弹簧调整好后，溢流阀的进口压力还会发生微小的变化，因为阀芯的开口量Δx变化影响到弹簧的作用力和稳态液动力。

当溢流阀刚开始溢流时，Δ x=0，此时进口处的压力pc称为溢流阀开启压力，即

当溢流量增加时，阀芯上移，开口增大，这时必须进一步压缩弹簧，使弹簧力增大，所以液压力p值上升。当全部流量溢出时，阀芯上升到最高位置，这时的压力称为溢流阀的调整压力或全流压力。全流压力与开启压力之差称为静态调压偏差。启闭特性是指溢流阀从开启到闭合过程中，被控压力p与通过溢流阀的溢流量q之间的关系，它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标。如图5-13所示为溢流阀的启闭特性曲线。图中pn为溢流阀调定压力，pc和pc′分别为直动式溢流阀和先导式溢流阀的开启压力。

由图5-13可见，溢流阀理想的压力-流量特性曲线是一条在pn处平行于流量坐标的直线，即仅在进油腔压力达到pn时，溢流阀才溢流，并且不论溢流量是多少，进口压力始终保持不变。实际中溢流阀的特性不可能达到理想的情况，只能尽量接近这条理想曲线。

对溢流阀来说，希望阀的进口压力保持常数不变，从公式可以看出：选择的弹簧刚度越大，一定的开口变化量相对应的压力变化就大，而选用的弹簧刚度越小，一定的开口变化量对应的压力变化就小，这样阀的压力-流量特性就好。当流量q大，压力p大时，则k必然较大，手调困难，而且溢流阀口开度略有变化便引起较大的压力变化，因此，直动式溢流阀不适于在高压、大流量下工作。且在高压、大流量条件下，直动式溢流阀的阀芯摩擦力和液动力很大，不能忽略，故定压精度低，恒压特性不好。一般用于低压小流量场合，最大调整压力为2.5MPa，目前已较少应用。

2．先导式溢流阀

在中、高压大流量的情况下，一般采用先导式溢流阀。

1）工作原理

如图5-14所示是一种典型的三节同心先导式溢流阀结构图，它由先导阀和主阀两部分组成。锥阀1、主阀芯上的阻尼孔（固定节流孔）5及调压弹簧9一起构成先导级半桥分压式压力负反馈控制，负责向主阀芯6的上腔提供经过先导阀稳压后的指令压力p2。主阀芯是主控回路的比较器，上端面作用有主阀芯的指令力p2A2，下端面作为主回路的测压面，作用有反馈力p1A1，其合力可驱动阀芯，调节溢流口的大小，最后达到对进口压力p1进行调压和稳压的目的。

工作时，压力油从进油口P1进入，作用于主阀芯大直径台肩下部的圆环形面积上，并通过主阀芯中的阻尼孔5进入到主阀芯的上腔P2，又经过小孔a作用于先导调压阀的锥阀上。当进油压力较低，先导阀阀芯上的液压作用力小于先导阀调压弹簧9的预紧力，先导阀阀芯关闭，阻尼孔5中的油液不流动，所以主阀芯两端的油压力相等，在主阀弹簧8的作用下主阀芯处于最下端，将溢流口关闭。当进油压力增大到使先导阀打开时，液流通过主阀芯上的阻尼孔5、先导阀1流回油箱。由于阻尼孔的阻尼作用，所以主阀芯上部的液压力p2小于下部的液压力p1。当主阀芯6上下两端压力差所产生的作用力超过主阀弹簧的作用力时，打开主阀口，实现溢流，并维持压力基本稳定。调节先导阀的调压弹簧9，便可调整溢流压力。

先导式溢流阀因通过先导阀的流量很小，先导阀1的阀芯尺寸很小，调压弹簧9的结构尺寸小，调压弹簧9的刚度不必太大，因此调整比较轻便。另外，主阀弹簧8的作用只是使主阀阀芯复位，因此弹簧8可以选择刚性较小的弹簧，当溢流量变化而引起主阀芯6的位置变化时，弹簧力的变化较小，使进口压力比较稳定。

从图5-14可以看出，先导阀体上有一个远程控制口K，采用不同的控制方式，可以使先导式溢流阀实现不同的作用。例如，当K口通过二位二通阀接油箱时，先导级的控制压力p2≈0；主阀芯在很小的液压力（基本为零）作用下便可向上移动，打开阀口溢流，实现卸荷作用。另外，若K口接到一个远程调压阀上，并且远程调压阀的调节压力应小于主阀中先导阀的调节压力，那么，溢流阀的进口压力就由远程调压阀决定，实现远程调压。

2）性能分析

当阀芯重力、摩擦力和液动力忽略不计时，先导阀在稳态状况下的力平衡方程为

因先导阀的流量极小，仅为主阀流量的1%左右，先导阀开口量Δ xx很小，因此有

上两式中 p2——先导阀进口压力；

Ax——先导阀芯的有效承压面积；

Kxs——先导阀调压弹簧刚度；

xx0——先导阀弹簧预压缩量；

Δ xx——先导阀阀开口量。

由式（5-5）可以看出，只要在设计时保证Δ xx㊣xx0，则可使先导级向主级输出的压力p2=Kxsxx0Ax=常数。因此，先导级可以对主级的指令压力p2进行调压和稳压。

在主阀中，当主阀芯重力、摩擦力和液动力忽略不计时，主阀芯在稳态状况下的力平衡方程为

式中 p1——进口压力即系统压力；

A1——主阀芯下端面的有效承压面积；

A2——主阀芯上端面的有效承压面积；

Ks——主阀弹簧刚度；

x0——主阀弹簧预压缩量；

Δx——主阀阀开口量。

因主阀芯弹簧不起调压弹簧作用，因此弹簧极软，弹簧力基本为零，故有

将式（5-6）代入式（5-7）后，考虑到主阀芯上下端面的有效承压面积几乎相等，得

由式（5-8）可以看出，只要在设计时保证主阀弹簧很软，先导式溢流阀在溢流量发生大幅度变化时，被控压力p1只有很小的变化，即定压精度高。此外，由于先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的1%左右，因此先导阀阀座孔的面积和开口量、调压弹簧刚度都不必很大。所以，先导式溢流阀广泛用于高压、大流量场合。由图5-13所示溢流阀的启闭特性曲线可以看出：先导式溢流阀的启闭特性优于直动式溢流阀。

3．溢流阀的应用

1）作溢流调压用

在采用定量泵供油的液压系统中，若由流量控制阀调节进入执行元件的流量，定量泵输出的多余油液从溢流阀溢回油箱，如图5-15所示。在工作过程中溢流阀处于其调定压力下的溢流阀口常开状态，系统的工作压力由溢流阀调整，并保持基本恒定。

2）作安全保护用

如图5-16所示，执行元件速度由变量泵自身调节，系统中无多余油液需要溢去，系统工作压力随负载变化而变化。正常工作时，溢流阀口关闭。一旦过载，溢流阀口立即打开，使油液流回油箱，系统压力不再升高，以保障系统安全。一般安全阀的压力调整要比系统最高工作压力大5%～10%。

3）作远程调压阀用

图5-17所示为用先导式溢流阀调压的定量泵供油液压系统，将先导溢流阀远程控制口 K通过远程调压阀连接，此时系统压力由远程调压阀设定，要求主溢流阀的设定压力要大于远程调压阀的调定压力。

4）作背压阀用

将溢流阀接在回油路上，可对回油产生阻力，在回油腔形成背压，背压力可通过溢流阀调定，如图5-18所示。利用背压可以提高执行元件的运动平稳性。

5.3.2 减压阀

减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的压力控制阀。其作用是在液压系统中起减压作用，使液压系统某一支路获得较系统压力低的稳定压力，并使进口液压力出现波动时，仍保持阀出口压力基本恒定。减压阀在各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中应用较多。

减压阀包括直动式减压阀和先导式减压阀两种，下面分别加以介绍。

1．直动式减压阀

如图5-19所示为直动式减压阀原理图和图形符号。当阀不工作时，阀芯在弹簧作用下处于最下端位置，阀的进、出油口是相通的，即阀是常开的。这时若出口压力增大，则阀芯上移，关小阀口，阀口处阻力加大，压降增大，使出口压力下降到调定值。反之，出口压力减小，阀芯就下移，开大阀口，阀口处阻力减小，压降减小，使出口压力回升到调定值。若忽略其他阻力，仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件，则可以认为出口压力基本上维持在某一定值上。

2．先导式减压阀

如图5-20所示为先导式减压阀结构与图形符号，由先导阀和主阀两部分组成。压力油由阀的进油口P1流入，经主阀减压口f减压后由出口P2流出。工作时，若出口压力p2低于先导阀的调定压力，先导阀芯关闭，主阀芯上、下两腔压力相等，主阀芯在弹簧作用下处于最下端，减压口开度为最大，阀不起减压作用，p1≈ p2。当出口压力达到先导阀调定压力时，先导阀阀口打开，主阀弹簧腔的油液便由外泄口L流回油箱，由于油液在主阀芯阻尼孔内流动，使主阀芯两端产生压力差，主阀芯在压差作用下，克服弹簧力抬起，减压阀口减小，压降增大，使出口压力下降到调定的压力值。

如果忽略液动力、摩擦力、主阀芯自重，则主阀的力平衡方程式为

式中 p2——减压阀出口压力；

p3——先导阀的进口压力；

A——主阀的有效作用面积；

K——主阀弹簧刚度；

x0——主阀弹簧预压缩量；

Δx——主阀的阀开口量。

由于主阀芯弹簧不起调压弹簧作用，因此弹簧极软，Δx变化所引起弹簧力变化可忽略，且主阀芯的有效作用面积A较大，故有p2≈ p3，即减压阀出口压力由先导阀设定，并基本保持恒定。可见，在先导式减压阀工作情况下，其出口压力基本上为定值，不受进口压力的影响。应当指出，当减压阀出口处的油液不流动时，此时仍有少量油液通过减压阀口经先导阀和外泄口L流回油箱，阀处于工作状态，阀出口压力基本上保持在调定值上。

减压阀与溢流阀从结构和工作原理上看有很大的相似之处，但存在着以下不同之处：

① 减压阀利用出油口压力与弹簧力平衡，保持出口压力基本不变；而溢流阀利用进油口压力与弹簧力平衡，保持进口处压力基本不变。

② 在不工作时，减压阀进、出油口互通，减压阀口常开；而溢流阀进出油口不通，溢流阀口常闭。

③ 减压阀的进出油口均通压力油，所以泄油口要单独外接油箱；而溢流阀的出油口是通油箱的，所以溢流阀的泄漏油可通过阀体上的通道和出油口相通，不必单独外接油箱。

3．减压阀的应用

1）减压回路

在液压系统中，一个油液供多个支路工作时，由于各支路要求的压力大小不同，这需要减压阀去调节。如图5-21所示为减压回路，不管回路压力多高，A缸压力绝对不会超过3MPa。

2）减压阀用于系统夹紧

如图5-22所示，当活塞杆通过夹紧机构夹紧工件时，活塞的运动速度为零。因减压阀作用仍能使液压缸工作腔中的压力基本恒定，即保持恒定的夹紧力，等于减压阀调定值。必须指出，应用减压阀组成减压回路虽然可以方便地使某一分支油路压力减低，但油液流经减压阀将产生压力损失，这增加了功率损失并使油液发热。当分支油路的压力较主油路压力低得多，而需要的流量又很大时，为减少功率损耗，常采用高、低压液压泵分别供油，以提高系统的效率。

5.3.3 顺序阀

顺序阀用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。依控制压力的不同，顺序阀又可分为内控式和外控式两种，前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭，后者用外来的控制压力油控制阀芯的启闭（即液控顺序阀）。顺序阀也有直动式和先导式两种，前者一般用于低压系统，后者用于中高压系统。

1．直动式顺序阀

如图5-23所示为直动式顺序阀结构原理图。直动式顺序阀通常为滑阀结构，为减小调压弹簧刚度，不使控制油与阀芯直接接触，而是使它作用在阀芯下端处直径较小的控制活塞上，以减小油压对阀芯的作用力。

当工作时，压力油从进油口P1进入，经阀体上的孔道a和端盖上的阻尼孔b流到控制活塞的底部，当作用在控制活塞上的液压力能克服阀芯上的弹簧力时，阀芯上移，油液便从 P2流出。必须指出，当进油口一次油路压力p1低于调定压力时，顺序阀一直处于关闭状态；一旦超过调定压力，阀口便全开（溢流阀口则是微开），压力油进入二次油路（出口P2），驱动另一个执行元件。因此，顺序阀不是稳压阀，而是开关阀，它是一种利用压力的高低控制油路通断的“压控开关”，严格地说，顺序阀是一个二位二通液动换向阀。

若将图5-23（a）中的端盖旋转90°安装，切断进油口通向控制活塞下腔的通道，并打开外控口K，引入控制压力油，便成为外控式顺序阀，外控式顺序阀阀口开启与否，与阀的进口压力p1的大小没有关系，仅取决于控制压力的大小。

直动式顺序阀结构简单，动作灵敏，但由于弹簧和结构设计的限制，虽可采用小直径柱塞，弹簧刚度仍较大，因此调压偏差大且限制了压力的提高，调压范围一般小于8MPa，较高压力时宜采用先导式顺序阀。

2．先导式顺序阀

如图5-24所示为先导式顺序阀结构和图形符号，与先导式溢流阀相似，也是由先导阀和主阀两部分组成的。

主阀芯在原始位置将进、出油口切断。当工作时，压力油经阻尼孔进入主阀上腔并到达先导阀右端。当进口压力p1低于先导阀弹簧调定压力时，先导阀在弹簧力的作用下关闭，从而主阀上下两侧没有压差，主阀关闭，顺序阀无油流出。当进口压力p1大于先导阀弹簧调定压力时，先导阀在右端液压力作用下左移，先导阀油路接通。于是顺序阀进口压力油经阻尼孔、主阀上腔、先导阀流往出口。由于阻尼孔的存在，主阀上腔压力低于下端（即进口）压力p1，主阀芯开启，顺序阀进出油口接通（此时p1≈ p2）。先导式顺序阀的缺点是当阀的进口压力因负载压力增加而增大时，将使通过先导阀的流量随之增大，引起功率损失和油液发热。

将先导式顺序阀和先导式溢流阀进行比较，它们之间有以下不同之处：

① 溢流阀的进口压力在通流状态下基本不变，而顺序阀在通流状态下其进口压力由出口压力而定，如果出口压力p2比进口压力p1低得多时，p1基本不变，而当p2增大到一定程度，p1也随之增加，则p1= p2+Δp，Δp为顺序阀上的损失压力。

② 溢流阀为内泄漏，而顺序阀需单独引出泄漏通道，为外泄漏。

③ 溢流阀的出口必须回油箱，顺序阀出口可接负载。

3．顺序阀的应用

（1）控制多个执行元件顺序动作。如图5-25所示为一定位夹紧油路。当换向阀左位接入油路时，压力油首先进入定位缸下腔，完成定位动作碰到挡铁以后，系统压力升高，达到顺序阀调定压力（高于定位缸0.5～0.8MPa），顺序阀打开，压力油经顺序阀进入夹紧缸下腔，实现液压夹紧。当换向阀右位接入油路时，压力油同时进入定位缸和夹紧缸上腔，拔下定位销，松开工件。

（2）与单向阀组成平衡阀，保持垂直放置的液压缸不因自重而下落，见第7章中平衡回路。

（3）外控顺序阀可用在双泵供油系统中，当系统所需流量较小时，使大流量泵卸荷，如图5-26所示。

（4）用内控顺序阀接在液压缸回油路上，产生背压，以使活塞的运动速度稳定。

5.3.4 压力继电器

压力继电器是利用液体压力信号来启闭电气触点的液压电气转换元件。它的工作原理是当液压压力达到设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载或卸荷、执行元件的顺序动作或系统的安全保护和连锁等功能。

压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。柱塞式压力继电器的结构图和图形符号如图5-27所示，当进油口P处油液压力达到压力继电器的调定压力时，作用在柱塞1上的液压力通过顶杆2的推动，合上微动电气开关4，发出电信号。图5-27中，L为泄油口。改变弹簧的压缩量，可以调节继电器的动作压力。

5.4流量控制阀

在液压系统中，执行元件运动速度的大小是通过调节进入执行元件的流量多少来实现的，常用的流量控制阀有节流阀和调速阀。

5.4.1 流量控制原理

流量控制阀就是在一定压差下利用节流口通流截面的变化来调节液体流过阀的流量。下面首先介绍节流口的流量特性公式及其影响因素。

1．节流口的流量特性公式

根据流体力学的理论和试验，当流体流经细长孔时，液流做层流流动，流过的流量q和细长孔两端的压差Δp成线性关系，即

当流体流经薄壁孔口时，流量q与孔口两端压差Δp的平方根成正比

实际用的节流口介于薄壁孔和细长孔之间，故可变节流口的流量公式可写成

式中 K——由节流口形状、油液流动状态和油液黏度决定的系数，具体数值由试验得出，一般薄壁孔口，细长孔口；

A(x)——节流口通流面积，其中x表示节流口开口量；

Δp——节流口前后压差；

m——由节流口形状决定的指数，0.5≤m≤1，对于细长孔m=1，对于薄壁孔m=0.5。

由式（5-12）可知，当K、Δp、m不变的情况下，改变阀芯开口x可改变阀的通流面积A(x)，从而可改变通过阀的流量，流量控制阀就是利用该原理工作的。

2．影响节流口流量稳定的因素

液压系统在工作时，人们希望节流口大小调节好后流量稳定不变。但实际上流量总是变化的，特别是在小流量下。由式（5-12）可知，通过阀口的流量，和开口前后压差、油温及开口形状等因素密切相关。

1）压力差

在使用中，由于负载的变化会引起节流口前后压差变化，从而使流量不稳定。由式（5-12）可知，m越大，压差的变化对流量的影响越大，因此阀口制成薄壁孔（m=0.5）比制成细长孔（m=1）的好。

2）温度

油温的变化引起油液黏度的变化，从而对流量发生影响。对细长孔，当油温升高使液体的黏度下降时，流量会增大，所以节流通道长，温度对流量的影响大；对薄壁孔来说，流量受到油温变化较小，因而节流口应采用锐边或薄壁型的为好。

3）节流口的堵塞

从理论上讲，只要把节流口关得足够小，便能得到任意小的流量。实际上，当节流口开度很小时，通过节流口的流量会出现周期性的脉动，甚至造成断流，使节流阀完全失去工作能力，这种现象称为堵塞。发生堵塞的主要原因：一是由于油液污染造成节流口堵塞；二是油液中的极性分子与金属表面的吸附现象，使节流缝隙的表面形成一层牢固的边界吸附层，改变了节流缝隙的几何形状和大小，造成节流口堵塞。堵塞造成节流阀断流，当堵塞物被冲掉时，节流口的开口突然增大，通过节流口的流量突然增大，因此，当节流口开度很小时，通过节流口的流量会出现周期性的脉动。

由于节流口的堵塞现象，使每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制，这个限制值称为节流阀的最小稳定流量，它是指节流阀在最小的开口量和一定压差下能够长期保持的最小稳定流量值。

5.4.2 节流阀

下面介绍两种常用的节流阀：普通节流阀和单向节流阀。

1．普通节流阀

普通节流阀是流量控制阀中结构最简单、使用最普通的一种形式，它的结构和图形符号如图5-28所示。普通节流阀由节流口与用于调节开口大小的调节元件组成，即由调节螺母、阀体3、带轴向三角槽的阀芯4等组成。

这种节流口的形式为轴向三角沟槽式，压力油从进油口P1流入，经节流口从P2流出。进油口压力通过管道同时作用在阀芯4的上、下两端的承压面上，且阀芯的承压面积相同，所受的液压力也相等，所以阀芯只受复位弹簧5的作用紧靠在推杆上。当调节节流阀的手轮时，可通过顶杆推动节流阀芯向下移动，改变节流口的开口量，从而实现对流体流量的调节。因为作用于节流阀芯上的液压力是平衡的，只受到复位弹簧的作用，因而调节力矩较小，便于在高压下进行调节。

节流阀在液压系统中主要与定量泵、溢流阀和执行元件等组成节流调速系统。调节其节流口的开度，便可调节执行元件的运动速度。但由节流阀的流量特性可知，当负载变化时，节流阀前后压差随之发生变化，通过节流阀的流量也就变化。基于这个原因，这种阀不宜用于负载波动及需要精确速度控制的场合。

2．单向节流阀

如图5-29所示为单向节流阀的结构和图形符号，它把节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。当流体正向流动时，其节流过程与普通节流阀是一样的，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠油液的压力把阀芯4压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。

5.4.3 调速阀

对于节流阀，在工作过程中，虽然阀前的液压力由溢流阀保持恒定，但随执行元件的负载变化，节流阀出口的液压力就会发生变化，这样会引起通过节流阀的流量变化，使执行元件的运动速度不稳定。为了避免负载变化对执行元件速度的影响，采用了能保持节流阀前后压力差值恒定不变的流量阀，这就是调速阀。

如图5-30所示为调速阀的工作原理和图形符号。从图中可见，调速阀是由一个定差式减压阀串联一个普通节流阀组成的。液压泵供给的压力油p1流入减压阀，其出口压力p2作为节流阀的入口压力，节流阀出口压力p3，也就是调速阀的出口压力，油液从出油口流出，最后流入液压缸。

设调速阀的进口压力为p1，负载串接在调速阀的出口处P3，p1是由溢流阀调定的压力，基本上维持恒定值。p3是由外负载所决定的调速阀出口压力，其值为

调速阀两端的压力差为Δp= p1-p3，将式（5-13）代入，则得

式中 p1——调速阀入口压力；

p3——调速阀出口压力；

F——作用在活塞上的外负载；

A1——活塞的有效工作面积。

由前述可知，当节流阀两端压差变化时，其调节的流量也相应发生变化，使速度不稳定。调速阀两端的压差发生变化时，如何保证它所调节的流量稳定呢？当压力油p1进入调速阀后，首先通过其中的减压阀，使压力降为p2，然后通过节流阀使压力变为p3与外部负载相适应。节流阀两端的实际压差为Δ pj= p2-p3。现在的问题是如何保持节流阀的压差Δ pj恒定。

下面分析调速阀中减压阀的作用。从图5-30可见，减压阀阀芯1的上端弹簧腔b经孔道a与节流阀的出油口P3相通；阀芯1的肩部c和下端d经孔道 f、e与节流阀的进油口P2相通。当外负载F增大时，液压力p3升高，这时p3通过a孔作用在减压阀阀芯1的上端，使上端作用力增大，破坏阀芯原来的平衡状态，阀芯下移。减压阀的开口加大，压降减小，因而使p2也升高，结果使节流阀前后的压差Δ pj= p2-p3保持不变。当外负载F减小时，p3减小，同理阀芯1上移，减压阀的开口减小，压降增加，因而使p2也随之降低，同样使节流阀前后的压差Δ pj= p2-p3保持不变。

减压阀稳定工作时其阀芯上所受力的平衡方程为

式中 Ag——减压阀阀芯大端面积；

Fs——减压阀弹簧的作用力；

G——减压阀阀芯的自重；

Ff——阀芯移动时的摩擦力。

忽略摩擦力和阀芯自重，减压阀的阀芯在弹簧力Fs、油液压力p2和p3作用下处于某一平衡位置时，则有

考虑到弹簧仅作为恢复作用，因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移很小，由于弹簧压缩量的变化所引起的附加弹簧力的变化很小，可以认为Fs基本保持不变。因此，可认为Δ pj= p2-p3是一个常数，即通过调速阀的流量基本不变，这就保证了执行元件运动速度的稳定性。

调速阀正常工作时，要求调速阀两端的压差至少为0.5MPa，这可从图5-31所示的特性曲线看出。节流阀的流量随着压力差的变化而接近平方根曲线规律变化，而调速阀在压力差大于一定数值后，流量基本是恒定的。调速阀在压差很小时，调速阀的减压阀阀芯在弹簧力作用下，使减压阀开口全部打开，减压阀不起作用，这时调速阀的特性就和节流阀相同。

5.5其他液压控制阀

前面所介绍的方向阀、压力阀、流量阀是普通液压阀，除此之外还有一些特殊的液压阀，如插装阀、比例阀、叠加阀和数字阀等。本节对这些特殊用途的液压阀只做简要介绍。

5.5.1 插装阀（逻辑阀）

插装阀（逻辑阀）是一种新型的液压元件，它的特点是通流能力大、密封性能好、动作灵敏、结构简单，因而主要用于流量较大系统或对密封性能要求较高的系统。

1．插装阀的工作原理

插装阀的结构及图形符号如图5-32所示，它由控制盖板、插装单元（由阀套、弹簧、阀芯及密封件组成）、插装块体和先导控制阀（置于控制盖板上，图中未画出）组成。由于这种阀的插装单元在回路中主要起通、断作用，故又称二通插装阀。二通插装阀的工作原理相当于一个液控单向阀。图中A和B为主油路工作油口，K为控制油口（与先导阀相接）。当K口无液压力作用时，阀芯受到的向上的液压力大于弹簧力，阀芯开启，A与B相通，至于液流的方向，视A、B口的压力大小而定。反之，当K口有液压力作用，且K口的油液压力大于A和B口的油液压力时，才能保证A与B之间关闭。

插装阀与各种先导阀组合，便可组成方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

2．方向控制插装阀

插装阀组成的方向控制阀如图5-33所示。图5-33（a）为单向阀，当pA＞pB时，阀芯关闭，A与B不通；而当pB＞pA，且pB-pA达到一定数值（开启压力）时，阀芯开启，油液从B流向A。图5-33（b）为二位二通阀，当二位三通电磁阀断电时，阀芯开启，A与B接通；电磁阀通电时，阀芯关闭，A与B不通。图5-33（c）为二位三通阀，当二位四通电磁阀断电时，A与T接通；电磁阀通电时，A与P接通。图5-33（d）为二位四通阀，电磁阀断电时，P与B接通，A与T接通；电磁阀通电时，P与A接通，B与T接通。

3．压力控制插装阀

插装阀组成的压力控制阀如图5-34所示。在图5-34（a）中，如B接油箱，则插装阀用做溢流阀，其原理与先导式溢流阀相同。如B接负载，则插装阀起顺序阀作用。图5-34（b）所示为电磁溢流阀，当二位二通电磁阀通电时起卸荷作用。

4．流量控制插装阀

二通插装节流阀的结构及图形符号如图5-35所示。在插装阀的控制盖板上有阀芯限位器，用来调节阀芯开度，从而起到流量控制阀的作用。若在二通插装阀前串联一个定差减压阀，则可组成二通插装调速阀。

5.5.2 叠加阀

叠加式液压阀简称叠加阀，它是近十年内发展起来的集成式液压元件，采用这种阀组成液压系统时不需另外的连接块，它以自身的阀体为连接体直接叠合而成所需的液压传动系统。

叠加阀的工作原理与一般液压阀基本相同，但在具体结构和连接尺寸上则不相同，它自成系列，每个叠加阀既有一般液压元件的控制功能，又起到通道体的作用，每一种通径系列的叠加阀其主油路通道和螺栓连接孔的位置都与所选用的相应通径的换向阀相同，因此同一通径的叠加阀都能按要求叠加起来组成各种不同控制功能的系统。

用叠加式液压阀组成的液压系统有以下特点：

（1）用叠加阀组成的液压系统，结构紧凑，体积小，重量轻。

（2）叠加阀液压系统安装简便，装配周期短。

（3）液压系统如有变化，改变工况，需要增减元件时，组成方便迅速。

（4）元件之间实现无管连接，消除了因油管、管接头等引起的泄漏、振动和噪声。

（5）整个系统配置灵活、外观整齐，维护保养容易。

（6）标准化、通用化和集成化程度较高。

叠加阀的分类与一般液压阀相同，它们同样可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类，其中方向控制阀仅有单向类，主换向阀不属于叠加阀，现对几个常用的叠加阀做一简单的介绍。

1．叠加式溢流阀

叠加式溢流阀由主阀和先导阀组合而成，如图5-36所示，先导阀为锥阀，主阀相当于锥阀式的单向阀。

其工作原理是：压力油由进油口P进入主阀阀芯6右端的e腔，并经阀芯上阻尼孔d流至阀芯6左端b腔，再经小孔a作用于锥阀阀芯3上。当系统压力低于溢流阀的调定压力时，锥阀阀芯3打开，b腔的油液经锥阀口及孔c由油口T流回油箱。主阀阀芯6右腔的油经阻尼孔向左流动，于是使主阀阀芯的两端油液产生压力差，此压力差使主阀阀芯克服弹簧5的预压力而左移，主阀阀口打开，实现了油口T的溢流。调节弹簧2便可调节溢流阀的调整压力，即溢流压力。图5-36（b）为其图形符号。

2．叠加式流量阀

如图5-37（a）所示为叠加式调速阀的结构图，其工作原理与一般调速阀基本相同。当压力为p的油液经B口进入阀体后，经小孔 f流至单向阀1左侧的弹簧腔，液压力使锥阀式单向阀关闭，压力油经另一孔道进入减压阀5（分离式阀芯），油液经控制口后，压力降为p1，压力p1的油液经阀芯中心小孔a流入阀芯左侧弹簧腔，同时作用于大阀芯左侧的环形面积上，当油液经节流阀3的阀口流入e腔并经出油口B′引出的同时，油液又经油槽d进入油腔c，再经孔道b进入减压阀芯右侧的弹簧腔。这时通过节流阀的油液压力为p2，减压阀阀芯上受到p1、p2的压力和弹簧力的作用而处于平衡，从而保证了节流阀两端压力差（p1-p2）为常数，也就保证了通过节流阀的流量基本不变。如图5-37（b）所示为其图形符号。

5.6液压阀连接（管式、板式、集成式）

一个能完成一定功能的液压系统是由若干液压阀有机地组合在一起的，各液压阀间的连接方式有：管式、板式、集成式等。集成式中又可分为集成块式、叠加阀式和插装锥阀式。

1．管式连接

管式连接即将各管式液压阀用管道互相连接起来，管道与阀一般用螺纹管接头连接起来，流量大的则用法兰连接，管式连接不需要其他专门的连接元件，系统中各阀间油液的运行路线一目了然，但是结构较分散，特别是对于较复杂的液压系统，所占空间较大，管路交错，接头繁多，既不便于装卸维修，在管接头处也容易造成漏油和渗入空气，而且有时会产生振动和噪声，因此主要用于结构简单的系统之中，目前使用的场合已不太多见。

2．板式连接

一个液压系统是由多个控制阀和其他元件组成的，各个控制阀之间如果用管子进行连接，则设备占用的空间大，而且安装、维修都不方便，复杂的液压系统尤其这样。

为了解决管式连接中存在的问题，出现了板式液压元件，板式连接就是将系统中所需要的板式标准液压元件统一安装在连接板上，采用的连接板有以下几种形式。

1）单层连接板

阀装在竖立的连接板的前面，阀间油路在板后用油管连接，这种连接板较简单，检查油路较方便，但板上油管多，装配极为麻烦，占空间也大。

2）双层连接板

在两块板间加工出油槽以连接阀间油路，两块板再用黏结剂或螺钉固定在一起，这种方法工艺较简单、结构紧凑，但当系统中压力过高或产生液压冲击时，容易在两块板间形成缝隙，出现漏油串腔问题，以致使液压系统无法正常工作，而且不易检查故障。

3）整体连接板

在整体板中间钻孔或铸孔以连接阀间油路，这样工作可靠，但钻孔工作量大，工艺较复杂，如用铸孔则清砂又较困难，此外整体连接板和双层连接板都是根据一定的液压回路和系统设计的，不能随意更改系统，如系统有所改变，需重新设计和制造。

3．集成式

集成式就是在构造上使多个不同作用的控制阀可以简便、紧凑地集中在一起，这类阀制作、安装和回路的组合方便。集成式可分为集成块式、叠加阀式和插装锥阀式。

1）集成块式

集成块式配置形式是采用统一截面的多块六方体构成。六方体（集成块）的四周除一面安装通向执行元件的管接头外其余面都可安装板式液压控制阀。元件之间的连接油路由集成块内部孔道形成。块内有统一的公共孔道直通顶部。这公共孔道有公共供油管道P、公共回油管道O、公共泄油管道L。这些进、回油管道可通过底板上的管接头连接，如图5-38所示。这种配置形式的优点除了设计灵活、安装和集中操纵方便外，水平所占面积小，很适合安装在液压站上，得到广泛的应用。

2）叠加阀式

叠加阀式是由叠加阀相互直接连接而成的，中间不需另外的连接块。每个叠加阀既起控制作用，又起通道连接作用。只需要用长螺栓将叠加阀叠装在底板上，即可组成所需的液压系统，如图5-39所示。这种配置形式的优点是：结构紧凑、体积小、质量小、不需要专门设计专用的集成块或集成板，因此也越来越受到工程界的欢迎。

3）插装锥阀式

插装锥阀式是由油路块体、插装组件、先导阀与控制盖板组成的先导控制部分组合而成的。锥阀集成油路块是用一个或数个插装式锥阀，插装入一个油路块体中，并在锥阀上施加不同的控制盖板而达到各种不同的液压控制油路块体，每个集成油路块体之间用螺钉连接起来，就组成了一个锥阀集成液压系统。

5.7液压阀的安装、常见故障及排除方法

1．液压阀的安装

液压阀的安装形式有管式、板式、叠加式、插装式等多种形式，形式不同，安装的方法和要求也有所不同，其共性的要求如下。

（1）安装时检查各液压阀的合格证，以及是否有异常情况。检查板式阀安装平面的平直度和安装密封件的沟槽加工尺寸和质量是否有缺陷。

（2）按设计规定和要求安装。

（3）安装时要特别注意液压阀的进油口、出油口、控制油口和泄油口的位置，严禁装错。

（4）安装时要注意密封件的选择和质量。

（5）安装时要保持清洁，不能带着手套安装，不能用纤维品擦拭安装结合面，防止纤维类脏物进入阀内，影响阀的正常工作。

（6）安装时要检查应该堵住的油孔是否堵住，如溢流阀的远程控制口等。

2．液压阀的常见故障及排除方法

液压阀产生故障的原因主要有：元件选择不当，元件设计不佳，零件加工精度差和装配质量差，弹簧刚度不能满足要求，密封件质量差。液压阀在液压系统中的作用非常重要，只要掌握各类阀的结构特点，分析故障原因，查找问题不会有太大的困难。表5-4列出了压力控制阀的常见故障及排除方法，表5-5列出了流量阀的常见故障及排除方法，表5-6列出了方向阀的常见故障及排除方法。

5.8本章小结

液压控制元件是液压系统的核心组成部分，液压阀的性能是否可靠，是关系到整个液压系统能否正常工作的问题。本章主要介绍了各种方向阀、压力阀、流量阀以及其他液压阀。

（1）单向阀和换向阀是液压系统中控制液流方向的元件。单向阀分成两类：即普通单向阀（简称单向阀）和液控单向阀，单向阀只允许液流向一个方向通过；液控单向阀具有普通单向阀的功能，并且只要在控制口通以一定压力的控制油液，油流反向也能通过。单向阀和液控单向阀用于回路需要单向导通的场合，也用于各种锁紧回路。

（2）换向阀既可用来使执行元件换向，也可用来切换油路。换向阀的各种结构形式中，滑阀式用得较多。而各种操纵形式的换向阀中，以电磁和电液换向阀用得较多，因为它易于实现自动化。换向阀的图形符号明确地表示了阀的作用原理、工作位置数、通路数、通断状态及操纵方式等，应予以足够的重视，并能熟练掌握。

（3）溢流阀是利用作用于阀芯的进油口压力与弹簧力平衡的原理来工作的，工作时溢流阀开口大小根据通过的流量自动调整，阀的进口压力保持恒定。溢流阀的结构形式主要有两种：直动式溢流阀和先导式溢流阀。前者一般用于低压或小流量（如用小流量锥阀式溢流阀作远程调压阀），后者用于高压大流量。

（4）减压阀是利用液流通过阀口缝隙所形成的液阻使出口压力低于进口压力，并使出口压力基本不变的压力控制阀。它常用于某局部油路的压力需要低于系统主油路压力的场合。

（5）顺序阀和压力继电器不是用于控制压力，反过来，它们利用压力作为信号去驱动液压开关或电器开关。顺序阀在油路中相当于一个以油液压力作为信号来控制油路通断的液控液压开关。压力继电器是将压力信号转换为电信号的液控电开关，当作用于压力继电器上的控制油压升高到（或降低到）调定压力时，压力继电器便发出电信号。

（6）流量阀中，节流阀通过改变节流口大小来调节流量，但节流阀无法稳定节流口前后的压差，因此无法自动稳定流量，但用于节流调速系统时功率损失比调速阀小，加工简单，应用较广。

（7）电液比例阀能按输入的电气信号连续地、成比例地控制压力或流量，与电液伺服阀相比，响应速度和精度低一些，多用于开环比例控制。

（8）插装阀可组成方向阀、压力阀、流量阀，它相当于电液动阀，流量大、密封好，常用于大流量系统中。

各种液压控制阀的工作原理、功能及应用是本章重点，其中工作原理和应用是难点，与实践联系紧密，因此学习重点应放在对液压控制阀功能的理解和使用上。

5.9思考题与习题

1．说明普通单向阀和液控单向阀的原理和区别，它们有哪些用途？

2．何为换向阀的“位”、“通”及“中位机能”？简述常用换向阀的中位机能特点（O、M、P、H、Y）。

3．先导式溢流阀由哪几部分组成？各起什么作用？与直动式溢流阀比较，先导式溢流阀有什么优点？

4．现有两个压力阀，由于铭牌脱落，分不清哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不希望把阀拆开，如何根据其特点做出正确判断？

5．先导式溢流阀的阻尼孔起什么作用？如果它被堵塞将会出现什么现象？如果弹簧腔不与回油腔相接，会出现什么现象？

6．为什么减压阀的调压弹簧腔要接油箱？如果把这个油口堵死将会怎样？若将减压阀的进出口反接，又会出现什么情况？

7．对于弹簧对中型的电液换向阀，其电磁先导阀为什么通常采取Y型中位机能？

8．节流阀最小稳定流量有什么意义？影响节流口流量的主要因素有哪些？

9．试根据调速阀的工作原理进行分析：调速阀进油口、出油口能否反接？进油口、出油口反接后将会出现怎样的情况？

10．简述比例阀的工作原理，比例阀有哪些用途？

11．如图5-40所示，开启压力分别为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa的三个单向阀串联（如图5-40（a）所示）或并联（如图5-40（b）所示），当O点刚有油液流过时，P点压力各为多少？

12．如图5-41所示系统中，两个溢流阀单独使用时的调整压力分别为pY1=2MPa，pY2=4MPa。若不计溢流阀卸荷时的压力损失，试判断二位二通阀在不同工况下，A点和B点的压力。

13．如图5-42所示溢流阀的调定压力为5MPa，若阀芯阻尼小孔的损失不计，试判断下列情况下压力表数各为多少？

（1）电磁铁断电，负载为无限大时；

（2）电磁铁断电，负载为4MPa时；

（3）电磁铁通电，负载为3MPa时。

14．先导式溢流阀主阀芯上的阻尼孔直径d0=1.2mm，长度l=12mm，通过小孔的流量q=0.5 L/min，油液的运动黏度为v=20×106m2/s。试求小孔两端的压差（ρ=900 kg/m3）。

15．在如图5-43所示回路中，已知活塞的运动负载为F=1.2 kN，活塞的面积A=15×10-4m2，溢流阀调整压力为pp=4.5MPa，两个减压阀的调整压力分别为pj1=3.5MPa，pj2=2MPa。如不计管道及阀上的流动损失，试确定：

（1）油缸活塞运动时，A、B、C点的压力？

（2）油缸运动到端位时，A、B、C点的压力？

16．如图5-44所示，溢流阀的调整压力为5.0MPa，减压阀的调整压力为2.0MPa，试分析下列各情况，并说明减压阀阀口处于什么状态。

（1）当泵的出口压力等于溢流阀调整压力时，夹紧缸使工件夹紧后，A、C点的压力为多少？

（2）当泵的出口压力由于工作缸快进使压力降至1.0MPa时（工件原先处于夹紧状态），A、C点的压力为多少？

（3）夹紧缸在夹紧工件前做空载运行时，A、B、C三点的压力各为多少？

17．如图5-45所示回路，减压阀调定压力为pj，负载压力为pl，试分析下述各情况下，减压阀进、出口压力的关系及减压阀口的开启状况：

（1）py＜pj，pj＞pl；

（2）py＞pj，pj＞pl；

（3）py＞pj，pj=pl；

（4）py＞pj，pl=∞。