第五章液压控制阀.

第五章液压控制阀

第一节阀内流动的基本规律

一、液压控制阀的分类

按用途分类

压力控制阀；流量控制阀；方向控制阀。

按控制方式分类

开关（或定值控制）阀：借助于手轮、手柄、凸轮、电磁铁、弹簧等来开关液流通路，定值控制液流的压力和流量的阀类，统称普通液压阀。

伺服控制阀：其输入信号（电气、机械、气动等）多为偏差信号（输入信号与反馈信号的差值），可以连续成比例的控制液压系统中压力流量的阀类，多用于要求高精度、快速响应的闭环液压控制系统。

比例控制阀：这种阀的输出量与输入信号成比例。它们是一种可按给定的输入信号变化的规律，成比例的控制系统中液流的参数的阀类，多用于开环液压程序控制系统。

数字控制阀：用数字信息直接控制的阀类。

按结构形式分类

滑阀（或转阀）；锥阀；球阀；喷嘴挡板阀；射流管阀。

按连接方式分类：螺纹联接阀；法兰连接阀；

板式连接阀：将板式阀用螺钉固定在连接板（或油路板、集成块）上；

叠加式连接阀；

插装式连接阀。

二、阀口流量公式及流量系数

1、滑阀流量系数

对于各种滑阀、锥阀、球阀、节流孔口，通过阀口的流量均可用下式表示：

（5－1）

式中，

为流量系数；

为阀口通流面积；为阀口前、后压

差。

滑阀的流量系数

设滑阀开口长度为x（见图），阀

芯与阀体（或阀套）内孔的径向间

隙为

，阀芯直径为，则阀口

通流面积为

式中，为滑阀开口周长，

又称过流面积梯度，它表示阀口过

流面积随阀芯位移的变化率。对于

孔口为全周边的圆周滑阀

，

。若为理想滑阀（

即

=0），则有。

对于孔口为部分周长时（如：孔口形状为圆形、方形，弓形、阶梯

形、三角形、曲线形等），为了避免阀芯受侧向作用力，都是沿圆周均布

几个尺寸相同的阀口，此时只需将相应的过流面积的计算式代入式（5－

1），即可相应的算出通过阀口的流量。

式（5－1）中的流量系数与雷诺数有关。当Re>260

时，为常

数；若阀口为锐边，则=0.8-0.9。圆柱滑阀的雷诺数Re表示为

式中，

为油液流经滑阀阀口的平均速度；为油液的运动粘度；

为滑阀阀口处液流的平均深度，

。当>>x

时，于是。２、锥阀流量系数

如图所示，具有半锥角

且倒角宽度为的锥阀阀

口，其阀座平均直径为，当阀口

开度为x时，阀芯与阀座间过流间隙高度

为

。在平均直径处，阀口的过流面积为

（5－3）

一般，

x<<，则

（5－4）

把阀芯和阀座间圆锥形装缝隙展开成扇形平面，即可看作两平行圆板

间径向流动的一部分，其雷诺数定义为

式中，为阀口平均流速。如此求得考虑了粘性摩擦、流动惯性和起

始效应的锥阀阀口流量系数为

（5－5）

当Re很大时，0.77-0.82。

点击看演示（a）（b）

（完整阀腔）流出阀口时（见左图）的稳态液动力为

（5－6）

可见，的方向与cos的方向相反，即指向阀口关闭的方向。

（完整阀腔）流入阀口时（见右图）的稳态液动力为

（5－7）

可见，的方向与cos的方向一致，即仍指向阀口关闭的方向。

点击看演示（a）（b）

（不完整阀腔）流出时（见左图）的稳态液动力为（取图中阴影部分为控制容积）

（5－8）

可见，的方向与cos的方向相反，即指向阀口关闭的方向。

（不完整阀腔）流入时（见右图）的稳态液动力为（取图中阴影部分为控制容积）

（5－9）

可见，的方向仍与cos相反，然而此时指向阀口开启的方向。

滑阀上稳态液动力的补偿（一）

点击察看演示图

对于高压大流量的阀，将因稳态液动力的数值很大，而使滑阀操纵困难。因此，必须采取措施进行补偿。常用的补偿方法有：

开多个径向小孔（见图）：稳态液动力计算公式（5－10）表明，如果射流角，则此力为零。将阀套上的通油空由一个大孔改成多个直径为的小孔，并排成螺旋状，使孔与

孔之间的重叠量为S

，以保证流量与位移的线性关系。对一个孔来说，在开小口时，

而窗孔完全打开时，。这样，只有还未完全开启的一个孔的液流会产生液动力，从而使之大大减小。

滑阀上稳态液动力的补偿（二）

利用压力降来补偿稳态液动力

（见图）：增大阀芯两端颈部直

径，使环状通道面积减小，液

流流经环状通道时产生压力降，

其液压力反作用于阀芯的轴肩

上，该液压力的方向与稳态液动

力的方向相反。根据实验

，当

时，可

以补偿稳态液动力的一半。此法

简单，但只在大流量时才有效。

斜孔法（见图）：将阀的进口（或出口）做成

斜孔，使液流进入（或流出）阀腔时带有一定的轴

向分力，以抵消节流窗口处的部分稳态液动力。

（三）滑阀上稳态液动力的补偿

特性腔法补偿稳态液动力：

图a所示为负力窗口结构，因油腔的回油在阀芯两端颈部锥面上发生动量变化，是从阀腔流出的液流所具有的轴向动量设计得比流入动量大，而产生一个开启力（负力），另外在阀腔中还产生一股顺时针方向的回流，也使负力有所增加。此负力可抵消一部分由矩形凸肩节流窗口所产生的使阀芯关闭的稳态液动力。如果两端颈部的锥角选择恰当，补偿的效果很高。与此类似，还可采用图b所示的回油凸肩来补偿稳态液动力，

特别在大流量时这种补偿方法更有效。

设计补偿结构时应避免稳态液动力被过补偿（见右图）。

过补偿时液动力将变为开启力，对阀的工作稳定性不利。

3、作用在圆柱滑阀上的瞬态液动力

瞬态液动力使滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化时）阀腔中液流因加速或减速作用于阀芯上的力（见图）。此力只与阀芯移动速度有关（即与阀口开度的变化率有关），与阀口开度本身无关。若流过阀腔

的瞬时流量为，阀腔的截面积为，阀腔内加速或减速部分油液的质量为，阀芯的速度为，则有

而

故得

（5－11）

显然，瞬态液动力

与滑阀的移动速度成正比，因此它起到粘性阻尼力的作用。瞬态液动力的

方向，视油液流入还是流出阀腔而定（见图a），阀口开度加大时长度为L的那部分油液加速，开度减小时油液减速，两种情况下瞬态液动力的方向都与阀芯移动的方向相反，起阻止阀芯移动的作用，相当于一个正阻

尼力，阻尼系数取正值；油液流入阀腔（见图b），阀口开度变化时，瞬态液动力的方向均与阀芯移动方

向相同，起帮助阀芯移动的作用，相当于一个负阻尼力，阻尼系数取负值。

在阀芯所受的各种作用力中，瞬态液动力所占比重不大，在一般液压阀中通常忽略不计。只当分析计算动态响应较高的阀（如伺服阀或高相应的比例阀）时，才予考虑。

４、作用在锥阀上的液动力

１）、作用在锥阀上的液动力

外流式锥阀（见图）上作用的稳态轴向推力

假定锥阀入口处的流速为

、压力为，锥阀出口处

的流速为、压力为大气压

(=0，锥阀口的开口量为x，

半锥角

为，阀座孔的断面积

为

，

。考虑到锥阀开度x不大，则可认为液流

射流角

=

；一般倒角宽度

取的很小，故有0

，

。在稳定流动时，利用动量定理可知，作用在

锥阀上的稳态轴向推力为

，因

，故可忽略，这样

（5－12a）

上式右端第一项为锥阀底面的液压力；第二项为液流流经锥阀阀口的稳态液动力，此力的方向使阀芯趋于关闭。因，，则上式为

（5－12b）

式中，为外流式锥阀轴向推力系数。（5－13）

２）、作用在锥阀上的液动力（二）

内流式锥阀（见图）上作用的稳态轴向推力

设=0，按上述方法导出其稳态轴向推力为

上式右端第一项为锥阀上面的液动力；第二项为液流流经锥阀阀口的稳态液动力，此力的方向使阀芯进一步开启，是一个不稳定因素。故在先导溢流阀的主阀芯上，常用在锥阀下端加尾碟（防震尾）的方法来保证使作用其上的液动力指向阀口关闭的方向，以增加主阀芯的工作稳定性。

式（5－14a）还可写成

（5－14b）Array

式中，为内流式锥阀轴向推力系数。

（5－15）

点击看演示（a）（b）（c）

如果阀芯与阀孔都是完全精确的圆柱形，而且径向间隙中不存在任何杂质、径向间隙处处相等，就不会存在因泄漏而产生的径向不平衡力，称之为侧向力。由于这个侧向力的存在，从而引起阀芯移动时的轴向摩擦阻力，称之为卡紧力。如果阀芯的驱动力不足以克服这个阻力，就会发生所谓的卡紧现象。

阀芯上的侧向力如图所示。图中和分别为高、低压腔的压力。图a表示阀芯因加工误差而带有倒锥（锥部大端在高压腔），同时阀芯与阀孔轴心线平行但不重合而向上有一个偏心距。如果阀芯不带锥度，在缝隙中压力呈三角形分布（图中点划线所示）。现因阀芯有倒锥，高压腔的缝隙小，压力下降较快，过压力分布呈凹形，如图a中实线所示；而阀芯下部缝隙较大，缝隙两端相对缝隙铰小，所以b比a凹的小。这样，阀芯上就受到一个不平衡的侧向力，且指向偏心一侧，直到二者接触为止。图b所示为阀芯带有顺锥（锥部大端在低压腔），这是阀芯如有偏心，也会产生侧向力，但此力恰好是使阀芯恢复到中心位置，从而避免了液压卡紧。图c所示为阀芯(或阀体因弯曲等原因而倾斜时的情况，由图可见，该情况的侧向力较大。

点击看演示（a）（b）（c）

如果阀芯与阀孔都是完全精确的圆柱形，而且径向间隙中不存在任何杂质、径向间隙处处相等，就不会存在因泄漏而产生的径向不平衡力，称之为侧向力。由于这个侧向力的存在，从而引起阀芯移动时的轴向摩擦阻力，称之为卡紧力。如果阀芯的驱动力不足以克服这个阻力，就会发生所谓的卡紧现象。

阀芯上的侧向力如图所示。图中和分别为高、低压腔的压力。图a表示阀芯因加工误差而带有倒锥（锥部大端在高压腔），同时阀芯与阀孔轴心线平行但不重合而向上有一个偏心距。如果阀芯不带锥度，在缝隙中压力呈三角形分布（图中点划线所示）。现因阀芯有倒锥，高压腔的缝隙小，压力下降较快，过压力分布呈凹形，如图a中实线所示；而阀芯下部缝隙较大，缝隙两端相对缝隙铰小，所以b比a凹的小。这样，阀芯上就受到一个不平衡的侧向力，且指向偏心一侧，直到二者接触为止。图b所示为阀芯带有顺锥（锥部大端在低压腔），这是阀芯如有偏心，也会产生侧向力，但此力恰好是使阀芯恢复到中心位置，从而避免了液压卡紧。图c所示为阀芯(或阀体因弯曲等原因而倾斜时的情况，由图可见，该情况的侧向力较大。

四、作用在滑阀上的液压卡紧力

如果阀芯与阀孔都是完全精确的圆柱形，而且径向间隙中不存在任何杂质、径向间隙处处相等，就不会存在因泄漏而产生的径向不平衡力，称之为侧向力。由于这个侧向力的存在，从而引起阀芯移动时的轴向摩擦阻力，称之为卡紧力。如果阀芯的驱动力不足以克服这个阻力，就会发生所谓的卡紧现象。

阀芯上的侧向力如图所示。图中和分别为高、低压腔的压力。图a表示阀芯因加工误差而带有倒锥（锥部大端在高压腔），同时阀芯与阀孔轴心线平行但不重合而向上有一个偏心距。如果阀芯不带锥度，在缝隙中压力呈三角形分布（图中点划线所示）。现因阀芯有倒锥，高压腔的缝隙小，压力下降较快，过压力分布呈凹形，如图a中实线所示；而阀芯下部缝隙较大，缝隙两端相对缝隙铰小，所以b比a凹的小。这样，阀芯上就受到一个不平衡的侧向力，且指向偏心一侧，直到二者接触为止。图b所示为阀芯带有顺锥（锥部大端在低压腔），这是阀芯如有偏心，也会产生侧向力，但此力恰好是使阀芯恢复到中心位置，从而避免了液压卡紧。图c所示为阀芯(或阀体因弯曲等原因而倾斜时的情况，由图可见，该情况的侧向力较大。

参见图a，根据流体力学对偏心渐扩环形间隙流动的分析，侧向力的计算公式为

（5－16）

式中，、、分别为滑阀的直径、长度及大小端半径差；为=0时滑阀大端径向间隙。

当=时，阀芯出现卡紧现象，此时的侧向力为

（5－17）

当/=0.9时，液压侧向力有最大值，即

（5－18）

则移动滑阀需要克服的液压卡紧力为

（5－19）

式中，为摩擦系数，介质为液压油时，取=0.04-0.08。

减小液压卡紧力的措施

在倒锥时，尽可能地减小/，即严格控制阀芯或阀孔的锥度，但这将给加工带来困难。

在阀芯凸肩上开均压槽。均压槽可使同一圆周上各处的压力油互相沟通，并时阀芯在中心定位。开了均压槽后，引入液压卡紧力修正系数，可将式（5－19）修正为

（5－20）

开一条均压槽时，=0.4；开三条等距槽时，=0.063；开七条槽时，=0.027。槽的深度和宽度至少为间隙的10倍，通常取宽度为0.3～0.5mm，深度为0.8～1mm。才的边缘应与孔垂直，并成锐缘，以防脏物挤入间隙。槽的位置尽可能靠近高压腔；如果没有明显的高压腔，则可均匀的开在阀芯的表面上。开均压槽虽会减小封油长度，但因减小了偏心环形缝隙的泄漏，所以开均压槽反而使泄漏量减少。

采用顺锥。

在阀芯轴向加适当频率的和振幅的颤振。

精密过滤油液。

第二节压力控制阀概述

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、平衡阀和压力继电器等。

溢流阀的用途

定压溢流作用－在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。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）。

安全保护作用－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）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高10％～20％）。

作卸荷阀用

作远程调压阀

作高低压多级控制阀

作顺序阀

用于产生背压（串在回油路上）。

点击看演示

图示为锥阀式直动型溢流阀。锥阀2的左端设有偏流盘1托住弹压弹簧5，锥阀右端有一阻尼活塞3（阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用，用来提高锥阀工作的稳定性；另一方面用来保证锥阀开启后不

会倾斜）。进口的压力油（压力为）可以由此活塞的径向间隙进入活塞底部，形成一个向左的液压力

=（为活塞底部面积）。当作用在底部的液压力大于弹簧力时，锥阀阀口打开，油液由锥阀口经回流口溢回油箱。只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢流阀入口的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来

改变调压弹簧5的预紧力，即可调整溢流压力。

锥阀开启后，（5－21）

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型溢流阀

式中，、分别为弹簧刚度和预压缩量（m）；为阀芯自重（阀芯垂直安放时考虑自

重，水平安放时不考虑自重）（N）；为阀芯与阀套间的摩擦力（方向与阀芯运动的方向相反）（N）；为稳态液动力，由于阻尼活塞与锥阀连接处为锥面，且与锥阀对称，因此在锥阀开启时进油流与出油流的稳态液动力相互平衡，所以=0；为射流力，在锥阀端部的偏流盘上开有一个环形槽，用以改变锥阀出流口的液流方向，产生一个与弹簧力方向相反的射流力，当通过溢流阀的流量增加时，虽然因为锥阀阀口增大引起弹簧力增加，但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加，结果抵消了弹簧力的增量，即。

考虑到=0和=x，则式（5－21）变成

（5－22）

由式（5－22）可知，这种阀的进口压力不受流量变化的影响，即不受阀口开度x大

小的影响。被控压力变化很小，定压精度高。

２）、球阀式直动型溢流阀

图示为球阀式直动型溢流阀。它也有一个阻尼活塞3，但与锥阀式结构不同，活塞与球阀1之间不是刚性连接，而是通过阻尼弹簧4使活塞与球阀接触（活塞两端的液压力平衡）。由于活塞的阻尼作用，可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。

（Pa）（5－23）

式中，为球阀座孔面积（）；、分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的刚度（N/m）；、

分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的预压缩量（m）；x为球阀开口量（m）。由式（5－23）可知，由于增加

了阻尼弹簧，相当于主弹簧的刚度增大了、预压缩量减小了/，有利于提高阀的静特性。

图示为先导型溢流阀。由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求，故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入，并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔，在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上。当进油口的压力

小于先导阀调压弹簧9的调定值时，先导阀关闭，而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比

（/）为 1.03～1.05，上侧稍大，作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧，不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时，先导阀被打开，造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口（溢流口）O的流动。阻尼孔处的流

动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差，当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力时，主阀芯开启。此时进油口P与出油口（溢流口）O直接相通，造成溢流以保持系统压力。

图示为二节同心先导型溢流阀的结构图，其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性，要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好，两处的同心度要求较高，故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔，而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同，只不过油液从主阀下腔到主阀上腔，需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差，在通过阻尼孔3作用于主阀上腔，从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为

（Pa）（5－24）

式中，为先导阀座孔的面积（）；、分别为主阀和先导阀弹簧的刚度（N/m）；、分别为主阀和先导阀的预压缩量（m）；、x分别为主阀和先导阀阀口的开度（m）；为主阀与阀体间的摩擦力（N）；为主阀芯自重（N）。

(二、溢流阀的特性分析

1、－静态性能指标

压力调节范围：是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力平稳地（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降的最大和最小调定压力。

启闭特性：是指溢流阀从开启到闭合过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间

的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标，一般用溢流阀处于额定流量、额定压力

时，开始溢流的开启压力

及停止溢流的闭合压力

分别与

的百分比来衡量，

前者称为开启压力

比

，后者称为闭合压力

比

。显然，

和

越大及二者越接近，溢流阀的启闭特性越

好。一般应使

90%

，

85%。

卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀使用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压

力。最大允许流量和最大稳定流量：溢流阀在最大允许流量下工作时应无噪声。溢流阀的最小稳定流量取决于对压力平稳性的要求，一般规定为额定流量的15％。

最大允许流量和最大稳定流量：溢流阀在最大允

2、－动态性能指标

当溢流阀的溢流量由零阶跃变化至额定流量时，其进口压力（及其控制的系统压力）将迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程（如下图所示）。

压力超调量：定义最高瞬时压力峰值

与额定压力调定值

的差值为压力超调量。

则

压

力

超

调

率

， 是衡量溢流阀动

态定压误差的一个性能指标。要

求

10%-30%；否则，可能导致系统中元件损坏，管道破裂或其它故障。

响应时间

：是指从起始稳态压力

（≯20

％

）与最终稳态压力之差

的10％上升到90％的时间，即图中A、B两点间的时间间隔。越小，溢流阀的响应越快。

过渡过程时间：是指从0.9(-

的B点到瞬时过渡过程的最终时刻C点之间

的时间。C点以后的压力波形应落在图中给

定的(0.9～1.05(-限制范围内；否则，

C点应后滞，直到满足要求为止。越小，

溢流阀的动态过渡过程越短。

升压时间：是指流量阶跃变化

时，(0.1～0.9(-的时间，即右图中A

和B两点间的时间，与上述相应时间一致。

卸荷时间：是指卸荷信号发出后，(0.9～0.1(-的时间，即C和D两点

间的时间。和越小，溢流阀的动态性能越好。

２、先导型溢流阀

图示为先导型溢流阀。由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求，故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入，并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔，在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作

用与锥阀1上。当进油口的压力小于先导阀调压弹簧9的调定值时，先导阀关

闭，而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比（/）为1.03～1.05，上侧稍大，作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧，不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时，先导阀被打开，造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口（溢流口）O的流动。阻尼孔处的流动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差，当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力

时，主阀芯开启。此时进油口P与出油口（溢流口）O直接相通，造成溢流以保持系统压力。

图示为二节同心先导型溢流阀的结构图，其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性，要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好，两处的同心度要求较高，故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔，而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同，只不过油液从主阀下腔到主阀上腔，需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差，在通过阻尼孔3作用于主阀上腔，从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为

（Pa）（5－24）

液压课后答案第六章

6-1 如图6-1所示的进油节流调速回路，已知液压泵的供油流量q p min L/6=，溢流阀调定压力p p MPa 0.3=，液压缸无杆腔面积241m 1020-?=A ，负载N 4000=F ，节流阀为薄壁孔口，开口面积为24T m 1001.0-?=A ，C d 62.0=，3m /kg 900=ρ。试求： （1）活塞的运动速度v 。 （2）溢流阀的溢流量和回路的效率。 （3）当节流阀开口面积增大到A T124m 1003.0-?=和A T224m 1005.0-?=时，分别计算液压缸的运动速度和溢流阀的溢流量。 解：（1）由11P A F ?= 得4114000020102P F A MPa -=/=/?= 1321p P P P MPa ?=-=-= （2） 4414 3 1100.292100.70810p q q q m s ---?=-=?-?=?/ （3）1 1 4330.87610T T q q m s -==?/ 因为2 2 5T T p q q q => 所以2 43110T p q q m s -==?/ 6-2 如图6-2所示的回油节流调速回 路，已知液压泵的供油流量q p min L/20=，负载N 40000=F ，溢流阀调定压力p p 5.4MPa =，液压缸无杆腔面积 A 124m 1080-?=，有杆腔面积A 224m 1040-?=，液压缸工 作速度min /m 18.0=v ，不考虑管路损失和液压缸的摩擦损失，试计算： （1）液压缸工作时液压系统的效率。 （2）当负载0=F 时，活塞的运动速度和回油腔的压力。 解：（1）63 400000.18 5.335.4102510c p p F v p q -??η= ==%???? （2）当F=0时，由1122P A P A ?=? 得： a) b) 图6-1 进油节流调速回路 a ）回路图 b ）速度负载特性 图6-2 回油节流调速回路

第五章液压控制阀.

第五章液压控制阀 第一节阀内流动的基本规律 一、液压控制阀的分类 按用途分类 压力控制阀；流量控制阀；方向控制阀。 按控制方式分类 开关（或定值控制）阀：借助于手轮、手柄、凸轮、电磁铁、弹簧等来开关液流通路，定值控制液流的压力和流量的阀类，统称普通液压阀。 伺服控制阀：其输入信号（电气、机械、气动等）多为偏差信号（输入信号与反馈信号的差值），可以连续成比例的控制液压系统中压力流量的阀类，多用于要求高精度、快速响应的闭环液压控制系统。 比例控制阀：这种阀的输出量与输入信号成比例。它们是一种可按给定的输入信号变化的规律，成比例的控制系统中液流的参数的阀类，多用于开环液压程序控制系统。 数字控制阀：用数字信息直接控制的阀类。 按结构形式分类 滑阀（或转阀）；锥阀；球阀；喷嘴挡板阀；射流管阀。 按连接方式分类：螺纹联接阀；法兰连接阀； 板式连接阀：将板式阀用螺钉固定在连接板（或油路板、集成块）上； 叠加式连接阀； 插装式连接阀。 二、阀口流量公式及流量系数

1、滑阀流量系数 对于各种滑阀、锥阀、球阀、节流孔口，通过阀口的流量均可用下式表示： （5－1） 式中， 为流量系数； 为阀口通流面积；为阀口前、后压 差。 滑阀的流量系数 设滑阀开口长度为x（见图），阀 芯与阀体（或阀套）内孔的径向间 隙为 ，阀芯直径为，则阀口 通流面积为 式中，为滑阀开口周长， 又称过流面积梯度，它表示阀口过 流面积随阀芯位移的变化率。对于 孔口为全周边的圆周滑阀 ， 。若为理想滑阀（ 即 =0），则有。 对于孔口为部分周长时（如：孔口形状为圆形、方形，弓形、阶梯 形、三角形、曲线形等），为了避免阀芯受侧向作用力，都是沿圆周均布 几个尺寸相同的阀口，此时只需将相应的过流面积的计算式代入式（5－ 1），即可相应的算出通过阀口的流量。 式（5－1）中的流量系数与雷诺数有关。当Re>260 时，为常

第五章 液压控制阀

第五章 液压控制阀 思考题 1、液压系统常用的阀有哪些类型？对液压阀的基本要求是什么？ 2、选用换向阀时要考虑哪些间题？怎样考虑? 3、从阀体，阀芯的结构上比较溢流阀与减压阀有何异同？现有两个阀，由于铭牌不清，无法判断哪个是溢流阀，哪个是减压阀，又不希望把阀拆开，问如何根据阀的特点作出正确的判断? 4、两个普通节流阀串联而成的调速装置与并联而成的调速装置哪个好？试讨论它们的使用性能？ 5、各举一例说明单向阀，换向阀、溢流阀、顺序阀、节流阀、调速阀的应用？ 例题 例5-1如图所示的液压回路中，其滋流 阀调定压力为525010cm ?，顺序阀调定 压力为55010pa ?,液压缸I 有效面积 2150A cm =,负载10000F N =,当两换向 阀处于图示位置时，试求活塞I 运动时 和运动到终点停止时，A,B 两处的压力 各是多少?又当负载F=20000N 时，A,B 两点压力各为多少?（管路压力损失不 计） 解:本题主要是理解顺序阀的工作原理 及其在工作过程中压力损失的变化。 （1）当活塞I 运动时B 点的压力Pa 2524110000/2010/5010 B F P N m N m A -===?? 此时B 点的压力为52010Pa ?,而A 点的压力则为顺 序阀的开启压力 53010a P Pa =?，也就是说顺序阀压力损失为51010Pa ?. （2）当活塞运动到终点停止运动后，液压泵的输出油液不能进人液压缸， 只能从滋流阀溢流，所以此时A 点压力即为溢流阀调定压力55010a P Pa =?, 由于

顺序阀打开，油液不流动所以B 点压力也为525010/B P PaN m =?. （3）当负载为F= 20000N 活塞I 运动时PB= 1 F A = 2420000/5010N m -? 524010/N m =?所以54010B P pa =?，由了:该压力己高于顺序阀的调定压力 53010pa ?,所以此时顺序阀打开无压力损失， 所以A 点压力54010A P pa =?。活塞到终点停止运动时，同上方式求 得:55010A P pa =? ， 55010B P pa =? 分析题 1. 如图所示液压系统，两液压缸有效 面积21100A cm =。22100A cm =， 缸一的负载F=35000N ,缸二运动 时负载为零。不计摩擦阻力，惯性 力和管路损失。溢流阀、顺序阀和 减压阀的调整压力分别为 54010Pa ?，53010Pa ?和 52010Pa ?。，求下列三种情况下 A ， B 和 C 处的压力。1).液压泵启 动后，两换向阀处于中位; 2)。IYA 通电，液压缸工活塞移动时及活塞运动到终点时; 3)，IYA 断电，ZYA 通电，液压缸n 活塞运动时及活塞杆碰到固定挡铁时. 分析题答案 1.(1) 54010A P Pa =?,54010B P Pa =?,52010C P Pa =?

05第五章液压控制阀(习题五)

第五章液压控制阀（习题五） 一、名词解释： 1．换向阀的中位机能 2．节流阀的最小稳定流量 二、填空题(请在括号中填入正确答案. ， 1．溢流阀阀口常，先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。定值减压阀阀口常，先导阀弹簧腔的泄漏油必须。 2．三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的。 3．直动式溢流阀的阻尼孔的作用是而先导式溢流阀的阻尼孔的作用是。 4．压力继电器的作用是。5．减压阀与顺序阀的主要区别是（1），（2），（3）。6．调速阀是由和节流阀而成，旁通型调速阀是由和节流阀而成。7．压力阀主要是通过和平衡的原理来工作的。 8．电液换向阀中先导阀的中位机能应选用型。液压系统采用三位四通换向阀换向，若要求需要液压泵卸荷、液压缸锁紧时，可采用的中位机能为型。 9．液压控制阀按其用途可分为、和三大类，分别调节、控制液压系统中液流的、和。 10．换向阀的中位机能是。11．当溢流阀进口压力低于调整压力时，阀口是的，溢流量为，当溢流阀进口压力等于调整压力时，阀口是的，溢流阀开始。 12．压力继电器是一种能将转变为的转换装置。压力继电器能发出电信号的最低压力和最高压力的范围，称为。 13．调速阀可使速度稳定，是因为其节流阀前后的压力差。 14．调速阀可使速度稳定，是因为其节流阀前后的压力差_ _。 15．按阀芯运动的控制方式不同，换向阀可分为、、、、换向阀。

16．电液换向阀是由和组成。前者的作用是；后者的作用是。 17．在进油路节流调速回路中，当节流阀的通流面积调定后，速度随负载的增大而。18．在容积调速回路中，随着负载的增加，液压泵和液压马达的泄漏，于是速度发生变化。19．单向阀的作用是，正向通过时应，反向时应。 20．溢流阀是利用和弹簧力相平衡的原理来控制的油液压力。 21．液压基本回路是指由某种液压元件组成的，用来完成的回路，按其功用不同，可分为、和回路。 三、单选题（请在正确答案的序号填入问题的括号内） 1．利用三位四通换向阀形式的中位机能可使液压泵卸荷。 A. O型 B. M型 C. P型 D. Y型 2．减压阀工作时保持。 A. 进口压力不变 B. 出口压力不变 C. 进出口压力都不变 D. 以上都不对 3．溢流阀。 A．常态下阀口是常开的B．阀芯随系统压力的变动而移动 C．进出油口均有压力D．一般连接在液压缸的回油油路上 4．在液压系统中，可作背压阀。 A. 换向阀 B. 减压阀 C. 液控顺序阀 D. 单向阀 5．节流阀的节流口应尽量做成式。 A. 薄壁孔 B. 短孔 C. 细长孔 D. 都可以 6．常用的电磁换向阀是控制油液的。 A. 流量 B. 压力 C. 方向 D. 流量和方向 7．在液压系统图中，与三位阀连接的油路一般应画在换向阀的位置上。 A. 左位 B. 右位 C. 中位 D. 都可以 8．大流量的系统中，主换向阀应采用换向阀。 A. 电磁 B. 电液 C. 手动 D. 机动 9．节流阀是控制油液的。 A. 流量 B. 方向 C. 流量和方向 D. 压力 10．在液压系统中，定量泵节流调速系统中溢流阀的作用是。 A. 溢流稳压 B. 背压 C. 流量和方向 D. 卸荷 11．液压系统的最大工作压力为10MPa，安全阀的调定压力应为。 A. 等于10Mpa B. 小于10Mpa C. 大于10MPa

05第五章液压控制阀(习题五)

第五章液压控制阀（习题五） 二、填空题(请在括号中填入正确答案. ， 1．溢流阀阀口常，先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。定值减压阀阀口常，先导阀弹簧腔的泄漏油必须。 2．三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的。 3．直动式溢流阀的阻尼孔的作用是而先导式溢流阀的阻尼孔的作用是。 4．压力继电器的作用是。6．调速阀是由和节流阀而成，旁通型调速阀是由和节流阀而成。7．压力阀主要是通过和平衡的原理来工作的。 8．电液换向阀中先导阀的中位机能应选用型。液压系统采用三位四通换向阀换向，若要求需要液压泵卸荷、液压缸锁紧时，可采用的中位机能为型。 9．液压控制阀按其用途可分为、和三大类，分别调节、控制液压系统中液流的、和。 10．换向阀的中位机能是。11．当溢流阀进口压力低于调整压力时，阀口是的，溢流量为，当溢流阀进口压力等于调整压力时，阀口是的，溢流阀开始。 12．压力继电器是一种能将转变为的转换装置。压力继电器能发出电信号的最低压力和最高压力的范围，称为。 13．调速阀可使速度稳定，是因为其节流阀前后的压力差。 15．按阀芯运动的控制方式不同，换向阀可分为、、、、换向阀。 17．在进油路节流调速回路中，当节流阀的通流面积调定后，速度随负载的增大而。19．单向阀的作用是，正向通过时应，反向时应。 20．溢流阀是利用和弹簧力相平衡的原理来控制的油液压力。 三、单选题（请在正确答案的序号填入问题的括号内） 1．利用三位四通换向阀形式的中位机能可使液压泵卸荷。 A. O型 B. M型 C. P型 D. Y型 2．减压阀工作时保持。 A. 进口压力不变 B. 出口压力不变 C. 进出口压力都不变 D. 以上都不对

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第五章液压控制阀（习题五） 二、填空题（请在括号中填入正确答案?， 1.溢流阀阀口常______ ,先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。定值减压阀阀口常___________ ,先导阀弹 簧腔的泄漏汕必须___________________ 0 2.三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种不同的工 作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的___________________ 0 3.直动式溢流阀的阻尼孔的作用是 ___________________________________ 而先导式溢流阀的阻尼孔的作用 是______________________________________________ - 4.压力继电器的作用是 _______________________________________________________________________ 。 6.调速阀是由________ 和节流阀__________ 而成，旁通型调速阀是由________ 和节流阀_________ 而成。 7.压力阀主要是通过 ______________ 和___________________ 平衡的原理来工作的。 8.电液换向阀中先导阀的中位机能应选用 __________ 型。液压系统采用三位四通换向阀换向，若要求需要液 压泵卸荷、液压缸锁紧时，可采用的中位机能为____________ 型。 9.液压控制阀按其用途可分为 _________________ 、 ________________ 和 _____________ 三大类，分別调节、 控制液压系统中液流的________________ 、____________ 和__________________ . 10.换向阀的中位机能是 ________________________________________________________________________ O 11.当溢流阀进口压力低于调整压力时，阀口是 ___________ 的，溢流量为___________ ,当溢流阀进口压力等 于调整压力时，阀口是_________ 的，溢流阀开始____________ o 12?压力继电器是一种能将___________ 转变为____________ 的转换装置。压力继电器能发出电信号的最低压 力和最高压力的范围，称为_________________ O 13.________________________________________________________ 调速阀可使速度稳定，是因为其节流阀前后的压力差_____________________________________________________ o 15.按阀芯运动的控制方式不同，换向阀可分为 _____________ 、__________ 、____________ 、 ___________ 、换向阀。 17.____________________________________________________________________________ 在进油路节流调速回路中，当节流阀的通流而积调定后，速度随负载的增大血_____________________________ 。 19.单向阀的作用是 ___________ ,正向通过时应_____________ ,反向时应 ____________ 。 20.溢流阀是利用___________ 和弹簧力相平衡的原理来控制_____________ 的汕液压力。 三、单选题（请在正确答案的序号填入问题的括号内） 1.__________________________ 利用三位四通换向阀形式的中位机能可使液压泵卸荷。

液压传动讲义第6章压力控制阀

6 压力控制阀 6.1 压力的调节与控制 6.2 溢流阀 6.3 减压阀 6.4 顺序阀 6.5 压力继电器 6.6 压力阀在调压与减压回路中的应用 小结 本章提要：本章主要内容为①调压和稳压的基本原理；②溢流阀、减压阀、顺 序阀和压力继电器等四种压力控制阀的原理、结构、主要性能和应用；③调压与减压回路。本章的重点是压力负反馈、溢流阀的工作原理和性能、减压阀的工作原理以及调压回路。其中先导式溢流阀的工作原理尤为重要。学习时应从液压桥路和压力负反馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。 教学内容： 本章介绍了压力的调节与控制；介绍了压力阀--溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器的结构和工作原理；并介绍了压力阀在调压与减压回路中的应用。 教学重点： 1．压力调节与控制的原理； 2．溢流阀、减压阀、顺序阀的原理与结构及区别。 教学难点： 1．掌握压力调节与控制的原理； 2．溢流阀、减压阀、顺序阀的原理与结构； 3．溢流阀和减压阀的稳态特性方程、主要参数及其含义。 教学方法：

课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念，利用实 验，了解压力阀的结构及工作原理。 教学要求： 掌握压力调节与控制的原理；溢流阀、减压阀、顺序阀的原理与结构；溢流 阀和减压阀的稳态特性方程、主要参数及其含义。 压力控制阀简称压力阀。它包括用来控制液压系统的压力或利用压力变化作 为信号来控制其它元件动作的阀类。按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 6.1 压力的调节与控制 在压力阀控制压力的过程中，需要解决压力可调和压力反馈两个方面的问 题。 6.1.1调压原理 调压是指以负载为对象，通过调节控制阀口（或调节油泵的变量机构）的大小，使系统输给负载的压力大小可调。调压方式主要有以下四种： （1）流量型油源并联溢流式调压 定量泵Q0是一种流量源（近似为恒流源），液压负载可以用一个带外部扰动的液压阻抗Z来描述，负载压力P L与负载流量Q L之间的关系为 P L=Q L Z 显然，只有改变负载流量Q L的大小才能调节负载压力P L。用定量泵向负载供油时，如果将控制阀口R x串联在油泵和负载之间，则无论阀口R x是增大还是减少，都无法改变负载流量Q L的大小，因此也就无法调节负载压力P L。只有将控制阀口R X与负载Z并联，通过阀口的溢流（分流）作用，才能使负载流量 Q L发生变化，最终达到调节负载压力之目的。这种流量型油源并联溢流式调压 回路如图6.1(a)所示。