汽车机械基础-液压控制阀及其功用

液压控制阀是用来控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向，使执行机构的推力、速度和运动方向符合要求。按照功用，液压控制阀分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。

1.方向控制阀

方向控制阀是用来控制油液流动方向的阀，按类型分为单向阀和换向阀。

方向控制阀的类型如下：

（1）单向阀（止回阀）单向阀是控制油液单方向流动的方向阀，不允许倒流，按阀芯结构分为球阀式、锥阀式，如图8-18所示。

图8-18 单向阀

图8-18b所示为锥阀式单向阀，阀的原始状态是阀芯在弹簧的作用下轻压在阀座上。工作中随着进口油压P1处压力的升高使其克服弹簧压力将阀芯顶起，使阀门打开，接通油路，这样油液便从进油口流入，从出油口流出。反之，当出油口油压高于进油口处油压时，油的压力使阀芯紧紧压在阀座上，油路不通。弹簧的作用是，阀门关闭时协助反流油液压紧阀口加强密封。

（2）换向阀换向阀是用来改变油液流动路线以改变工作机构的运动方向的。它利用阀芯相对阀体移动，接通或关闭相应的油路，从而改变液压系统的工作状态。当阀芯与阀体处于图8-19所示的相对位置时，液压缸两腔不通压力油，处于停机状态。若对阀芯施加一个从右往左的力使其左移，阀体上的油口P和A连通，B和T连通，压力油经P、A进入液压缸左腔，活塞右移；右腔油液经B、T回油箱。

图8-19 换向阀的工作原理

反之，若对阀芯施加一个从左往右的力使其右移，则P和B连通，A和T连通，活塞左移。

按阀芯的运动方式不同，换向阀可分为滑阀式和转阀式两类，其中滑阀式换向阀使用较多。其滑阀按阀芯在阀体内的工作位置数和换向阀所控制的油口通路分，换向阀有二位二通、二位三通、二位四通及二位五通等类型，见表8-4。不同的位数和通数是由阀体上的沉割槽和阀芯上台肩的不同组合而成。

按阀芯控制的方式分，换向阀有手动、机动、电动、液动和电液动等类型。

表8-4 常见换向阀的图形符号

2.压力控制阀

压力控制阀用来控制液压系统的压力，或利用系统中压力的变化来控制某些液压元件的动作。按照用途不同，压力控制阀分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。

压力控制阀的类型如下：

（1）溢流阀溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压的作用。按其结构原理可分为直动式和先导式两种，其符号如图8-20所示。

图8-21所示为锥阀型（还有球阀型和滑阀型）直动式溢流阀。当进油口P从系统接入的油液压力不高时，锥阀芯被弹簧紧压在阀座上，阀口关闭。当进油口压力升高到克服弹簧阻力时，便推开锥阀芯。使阀口打开，油液就由进油口P流入，再从回油口T流回油箱（溢流），进油压力也就不会继续升高。当通过溢流阀的流量变化时，阀口开度即弹簧压缩量也随之改变。但在弹簧压缩量变化很小的情况下，阀芯在液压力和弹簧力作用下保持平衡，可以认为溢流阀进口处的压力基本保持为定值。拧动调节螺钉改变弹簧预压缩量，便可调整溢流阀的溢流压力。

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图8-20 溢流阀的符号

图8-21 直动式溢流阀

（2）减压阀减压阀可以用来减压、稳压，将较高的进口油压降为较低而稳定的出口油压。

减压阀的工作原理是依靠压力油通过缝隙（液阻）降压，使出口压力低于进口压力，并保持出口压力为一定值，缝隙越小，压力损失越大，减压作用就越强。

图8-22所示为先导式减压阀的结构原理及符号。压力为p₁的压力油从阀的进油口A流入，经过缝隙δ减压以后，压力降为p₂，再从出油口B流出。而当出油口压力p₂大于调整压力时，锥阀就被顶开，主滑阀右端油腔中的部分压力，便经锥阀开口及泄油孔Y孔流入油箱。由于主滑阀阀芯内部阻尼小孔R的作用，滑阀右端油腔中的油压降低，阀芯失去平衡而向右移动，因而缝隙δ减小，减压作用增强，使出口压力p₂降低至调整的数值。该数值还可以通过上部调压螺钉来调节。

图8-22 减压阀

减压阀与溢流阀的主要区别

1）减压阀利用出口油压与弹簧力平衡；而溢流阀则利用进口油压与弹簧力平衡。

2）减压阀的进、出油口均有压力，所以弹簧腔的泄油需要从外部单独接回油箱（称外部回油）；而溢流阀的泄油可沿内部通道经回油口流回油箱（称内部回油）。

3）非工作状态时，减压阀的阀口常开（为最大开口）；而溢流阀是常闭。

（3）流量阀流量阀应用于控制液压系统中液体的流量，实现对液压系统的速度控制。常用的流量阀有节流阀和调速阀。

流量阀是液压系统中的调速元件，其调速原理是依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，控制通过阀的流量，达到调节执行元件（液压缸或液压马达）运动速度的目的。

1）节流阀。图8-23所示为普通节流阀，它的节流油口为轴向三角槽式，压力油从进油口A流入，经阀芯左端的轴向三角槽后由出油口B流出。旋转手轮，可使推杆沿轴向移动，改变节流口的通流截面积，从而调节通过阀的流量。进口油液通过弹簧腔径向小孔和阀体上斜孔同时作用在阀芯的上、下两端，使阀芯两端液压力平衡，所以，即使在高压下工作，也能轻便地用于调节阀口开度。

节流阀的流量特性可用小孔流量通用公式q_v=CA_TΔp^Φ来描述。由于执行元件的负载常发生变化，节流阀前后的压差Δp为变值，因而在阀开口面积A_T一定时，通过阀口的流量q_v是变化的，执行元件的运动速度也就不平稳。节流阀结构简单，制造容易，体积小，使用方便，造价低。

2）调速阀。调速阀由定差减压阀和节流阀串联而成，定差减压阀能自动保持节流阀前后压力差不变，使节流阀前后压力差不受负载影响，从而通过节流阀的流量也基本为定值。

在图8-24中，减压阀和节流阀串联在液压泵与液压缸之间。来自液压泵的压力油（压力为p_p），经减压阀槽a处的开口缝隙减压以后，流入槽b，压力降为p₁。接着，再通过节流阀流入液压缸，压力降为p₂。在此压力作用下，活塞克服负载F向右移动。若负载不稳定，当F增大时，p₂也随之增大，减压阀阀芯将失去平衡而向右移动，使槽a处开口缝隙增大，减压作用减弱，p₁亦增大，因而压力差Δp=p₁-p₂保持不变，通过节流阀进入液压缸的流量也保持不变。反之，当F减小时，p₂也随之减小，减压阀阀芯将失去平衡而向左移动，使槽a处开口缝隙减小，减压作用增强，p₁亦减小，因而压力差Δp=p₁-p₂保持不变，通过节流阀进入液压缸的流量也保持不变。

图8-23 节流阀及其符号

图8-24 调速阀的工作原理和符号