液压与气动技术
第三单元 液压控制元件及辅件
2005－ 1－ 20
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
教学内容,
? 方向控制阀 （重点）
? 压力控制阀及应用 （重点）
? 流量控制阀及应用 （重点）
? 叠加阀 /插装阀 （了解）
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液压控制元件 主要是各种控制阀, 在液压系统中
控制液体流动方向, 流量大小和压力的高低, 以满足
执行元件的工作要求 。
4.液压控制元件
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方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动, 如液
压缸的前进, 后退与停止, 液压马达的正反转与停止等 。
4,1,1 单向阀
单向阀 （ Check valve） 使油只能在一个方向流动, 反方向则堵塞 。
其构造及符号如图 4-1所示 。
液控单向阀如图 4-2所示, 在普通单向阀的基础上多了一个控制口,
当控制口空接时, 该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油, 则油
液可双向流动 。
为减少压力损失, 单向阀的弹簧刚度很小, 但若置于回油路作背压阀
使用时, 则应换成较大刚度的弹簧 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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方向控制阀
? 单向阀
普通单向阀
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方向控制阀
? 单向阀
普通单向阀
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方向控制阀
? 单向阀
普通单向阀
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方向控制阀
? 液控单向阀
液控单向阀
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方向控制阀
? 液控单向阀
液控单向阀
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方向控制阀,单向阀
液控单向阀
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方向控制阀
? 液控单向阀
液控单向阀
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4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1,2 换向阀,换向阀是 利用阀芯对阀体的
相对位置改变 来控制油路接通, 关断或改
变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
1,按接口数及切换位置数分类
接口 是指阀上各种接油管的进, 出口,
进油口通常标为 P,回油口则标为 R或 T，
出油 口则以 A,B来表示 。 阀内阀芯可移动
的位置数称为 切换位置数,通常我们将接
口称为, 通,, 将阀芯的位置称为, 位,,
例如：图 4－ 3所示的手动换向阀有三个切
换位置, 4个接口, 我们称该阀为三位四
通换向阀 。 该阀的三个工作位置与阀芯在
阀体中的对应位置如图 4－ 4所示, 各种位
和通的换向阀符号见图 4－ 5所示 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1,2 换向阀,换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路
接通, 关断或改变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
1,按接口数及切换位置数分类
接口是指阀上各种接油管的进, 出口, 进油口通常标为 P,回
油口则标为 R或 T,出油 口则以 A,B来表示 。 阀内阀芯可移动的位置
数称为切换位置数, 通常我们将接口称为, 通,, 将阀芯的位置称为
,位,, 例如：图 4－ 3所示的手动换向阀有三个切换位置, 4个接口,
我们称该阀为三位四通换向阀 。 该阀的三个工作位置与阀芯在阀体中
的对应位置如图 4－ 4所示, 各种位和通的换向阀符号见图 4－ 5所示 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1,2 换向阀,换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通, 关
断或改变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
1,按接口数及切换位置数分类
接口是指阀上各种接油管的进, 出口, 进油口通常标为 P,回油口则标
为 R或 T,出油 口则以 A,B来表示 。 阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置数,
通常我们将接口称为, 通,, 将阀芯的位置称为, 位,, 例如：图 4－ 3所示
的手动换向阀有三个切换位置, 4个接口, 我们称该阀为三位四通换向阀 。 该
阀的三个工作位置与阀芯在阀体中的对应位置如图 4－ 4所示, 各种位和通的
换向阀符号见图 4－ 5所示 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1,2 换向阀,换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通,
关断或改变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
2,按操作方式分类
推动阀内阀芯移动的动力有 手, 脚, 机械, 液压, 电磁 等方法, 如
图 4－ 6所示 。 阀 上如装弹簧, 则当外加压力消失时, 阀芯会回到原位 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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3,换向阀结构,在液压传动系统中广泛采用的是 滑阀式换向阀,在这里主要
介绍这种换向阀的几种结构 。
1) 手动换向阀,手动换向阀是利用 手动杠杆来改变阀芯位置实现换向的,图
4-7所示为手动换向阀的图形符号 。
图 4-7a为自动复位式手动换向阀, 手柄左扳则阀芯右移, 阀的油口 P和
A通, B和 T通；手柄右扳则阀芯左移, 阀的油口 P和 B通, A和 T通；放开手
柄, 阀芯 2在弹簧 3的作用下自动回复中位 （ 四个油口互不相通 ） 。
如果将该阀阀芯右端弹簧 3的部位改为图中 7b的形式,即成为可在三个
位置定位的手动换向阀, 图 4-7c,d为其图形符号图 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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2） 机动换向阀,又称行程阀,它主要用来控制液压机械运动部件的行程, 它是
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
二三通机动阀又分常闭和常开两种 。
图 4-8a为滚轮式二位二通常闭式机动换向阀, 若滚轮未压住则油口 P和 A
不通, 当挡铁或凸轮压住滚轮时, 阀芯右移,则油口 P和 A接通 。 图 4-8b为其
图形符号 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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3） 电磁换向阀,利用电磁铁的通, 断电而直接推动阀芯来控制油口的连通状态 。
图 4－ 9所示为三位五通电磁换向阀, 当左边电磁铁通电, 右边电磁铁断电时,
阀油口的连接状态为 P和 A通, B和 T2通, T1堵死；当右边电磁铁通电, 左边
电磁铁断电时, P和 B通, A和 T1通, T2堵死；当左右电磁铁全断电时, 五个
油口全堵死 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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a断电状态 b)通电状态 c)电磁铁 a通电 b断电 d) 电磁铁 b通电 a断电
? 1)直动式
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4） 液动换向阀
图 4－ 10所示为三位四通液动换
向阀, 当 K1通压力油, K2回油时, P
与 A接通, B与 T接通；当 K2通压力油,
K1回油时, P与 B接通, A与 T接通；
当 K1,K2都未通压力油时, P,T,A、
B四个油口全堵死 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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5） 电液换向阀：由电磁换向阀和液动换向阀组合而成 。
电磁换向阀起先导作用, 它可以改变控制液流的方向, 从而改变液动换
向阀的位置 。 由于操纵液动换向阀的液压推力可以很大, 所以主阀可以做
得很大, 允许有较大的流量通过 。 这样用较小的电磁铁就能控制较大的液
流 。 图 4－ 11所示三位四通电液换向阀 。 该阀的工作状态 （ 不考虑内部结构 ）
和普通电磁阀一样, 但工作位置的变换速度可通过阀上的节流阀调节 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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2)先导式
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5） 电液换向阀
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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6,比例式电磁换向阀
比例方向阀 （ Proportional Directional-Flow Valve） 是以在阀芯外装
置的电磁线圈所产生的电磁力, 来控制阀芯的移动, 依靠控制线圈电流来控制
方向阀内阀芯的位移量, 故可同时控制油流动的方向和流量 。
图 4－ 12为比例式方向阀的职能符号, 通过控制器可以得任何想要之流量
和方向, 同时也有压力及温度补偿的功能； 比例式方向阀有进油和回油流量控
制两种类型 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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方向控制回路
P T
A B
A B
P T
溢流阀 液压泵
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方向控制回路
P T
A B
A B
P T
溢流阀 液压泵
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方向控制回路
A B
P T
溢流阀 液压泵
P T
A B
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换向阀,滑阀式换向阀
A B
P T
溢流阀 液压泵
P T
A B
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换向阀,滑阀式换向阀
A B
P
T
P
T
A B
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换向阀
A B
P
T
P
T
A B
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5,中位机能
当液压缸或液压马达需在任何位置均可停止时, 须使用 3位阀,
（ 即除前进端与后退端外, 还有第三位置 ）, 此阀双边皆装弹簧,
如无外来的推力, 阀芯将停在中间位置, 称此位置为中间位置,
简称为中位, 换向阀中间位置各接口的连通方式称为中位机能,
各种中位机能如表 4－ 1所示 。
换向阀不同的中位机能,可以满足液压系统的不同要求, 由表
4-1可以看出中位机能是通过改变阀芯的形状和尺寸得到的 。
在分析和选择三位换向阀的中位机能时,通常考虑以下几点,
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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滑阀的中位机能
? 三位的滑阀在
中位时各油口
的连通方式体
现了换向阀的
控制机能，称
之为滑阀的中
位机能。
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5,中位机能
1） 系统保压 中位为, O‖型,
如图 4－ 13所示, P口被堵塞
时, 此时油需从溢流阀流回
油箱, 增加功率消耗；但是
液压泵能用于多缸系统 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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2） 系统卸荷, 中位, M‖型,
图 4－ 14所示, 当方向
阀于中位时, 因 P,T口
相通, 泵输出的油液不
经溢流阀即可流回油箱,
由于直接接油箱, 所以
泵的输出压力近似为零,
也称泵卸荷, 减少功率
损失 。
3） 液压缸快进,中位, P‖
型, 图 4－ 15所示, 当
换向阀于中位时, 因 P、
A,B相通, 故 可用作
差动回路 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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换向阀
A B P
P
A B
（ O型）
T1 T2
T1 T2 （ T）
P
A B
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ H型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ Y型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ J型）
T1 T2
T1 T2 （ T）
P
A B
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ C型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ P型）
T1 T2
T1 T2 （ T）
P
A B
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ K型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ X型）
T1 T2
T1 T2
B
（ T）
P
A
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ M型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ U型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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在液压传动系统中, 控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀, 这
类阀的共同点主要是 利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡 的原理来工作的 。
4,2,1 溢流阀及其应用
当液压执行元件不动时, 由于泵排出的油无处可去而成一密闭系统, 理论
上压力将一直增至无限大, 实际上压力将增至液压元件破裂为止, 此时电机为
维持定转速运转, 输出电流将无限增大至电机烧掉为止；前者使液压系统破坏,
液压油四溅；后者会引起火灾；因此要绝对避免, 防止方法就是在执行元件不
动时, 提供一条旁路使液压油能经此路回到油箱, 它就是, 溢流阀 （ Relief
valve）,, 其主要用途有二个,
4,2 压力控制阀及其应用
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―溢流阀 （ Relief valve）,, 其主
要用途有二个,
1） 作溢流阀用,在定量泵的液
压系统中如图 4－ 16（ a） 所示,
常利用流量控制阀调节进入液
压缸的流量, 多余的压力油可
经溢流阀流回油箱, 这样可使
泵的工作压力保持定值 。
2） 作安全阀用,图 4－ 16（ b） 所
示液压系统, 在正常工作状态
下, 溢流阀是关闭的, 只有在
系统压力 大于其调整压力时,
溢流阀才被打开溢流, 对系统
起过载保护作用 。
4,2 压力控制阀及其应用
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1,溢流阀结构及分类
1） 直动型溢流阀 （ Spring loaded
type relief valve） 结构如图 4－
17b所示, 压力由弹簧设定,
当油的压力超过设定值时, 提
动头上移, 油液就从溢流口流
回油箱, 并使进油压力等于设
定压力 。 由于压力为弹簧直接
设定, 一般当安全阀使用 。 图
4－ 17c为直动式溢流阀的职能
符号 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路 ? 直动型溢流阀
P
T
符号
P
T
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2） 先导型溢流阀 （ Pilot
operated relief valve）,
结构如图 4－ 18所示, 由
主阀和先导阀两部分组成,
主要特点是利用主阀平衡
活塞上下两腔油液压力差
和弹簧力相平衡 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路 ? 先导型溢流阀
调节螺钉 锥阀 锥阀座 调压弹簧
阀体
主阀芯
主阀体
主阀弹簧
遥控口 K
进油口
P
出油口
T
P
T
符号
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压力控制回路
? 先导型溢流阀工作原理
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压力控制回路
? 先导型溢流阀工作原理
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压力控制回路 ? 先导型溢流阀工作原理
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2,溢流阀的应用,除了图 4－ 16（ a） 所示作溢流
阀用在回路中起调压作用, 图 4－ 16（ b） 所示
作安全阀用外, 还有下列用途,
1） 远程压力控制回路,从较远距离的地方来控制
泵工作压力的回路, 图 4－ 19所示回路压力调定
是由遥控溢流阀 （ remote control relief valves）
所控制, 回路压力维持在 3MPa。 遥控溢流阀的
调定压力一定要低于主溢流阀调定压力, 否则
等于将主溢流阀引压口堵塞 。
4,2 压力控制阀及其应用
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2,溢流阀的应用,除
了图 4－ 16（ a） 所
示作溢流阀用在回
路中起调压作用,
图 4－ 16（ b） 所示
作安全阀用外, 还
有下列用途,
2） 多级压力切换回路,
如图 4－ 20利用电
磁换向阀可调出三
种回路压力, 注意
最大压力 一定要在
主溢流阀上设定 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,2 减压阀及其应用
当回路内有两个以上液压缸,
其中之一需要较低的工作压力,
同时其它的液压缸仍需高压运
作时, 此 刻 就 得 用 减 压 阀
（ Reducing valve） 提供一较系
统压力为低的压力给低压缸 。
1,减压阀结构及工作原理,减
压阀有直动型和先导型两种,
图 4－ 21所示, 为先导型减压阀,
由主阀和先导阀组 成, 先导阀
负责调定压力, 主阀负责减压
作用 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路 ? 减压阀
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2,减压阀的应用
1） 减压回路,图 4－
22为减压回路,
不管回路压力多
高, A缸压力决
不会超过 3MPa。
4,2 压力控制阀及其应用
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例题 1：如图 4－ 23所示, 溢流阀调定压力 ps1=4.5MPa,减压阀的调定
压力 ps2=3MPa,活塞前进时, 负荷 F=1000N,活塞面积 A=20 х 10-
4m2, 减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计, 求,
（ 1） 活塞在运动时和到达尽头时, A,B两点的压力 。
（ 2） 当负载 F=7000N时, A,B两点的压力是多少？
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,3 顺序阀及其应用
1,顺序阀的结构及动作原理, 顺序阀
（ sequence valve） 是使用在一个液压
泵要供给两个以上液压缸依一定顺序
动作场合的一种压力阀 。
顺序阀的构造及其动作原理类似
溢流阀, 有直动式和先导式两种, 目
前较常用直动式 。 顺序阀与溢流不同
的是,出口直接接执行元件, 另外有
专门的泄油口 。
2,顺序阀的应用
1） 用于顺序动作回路,图 4－ 24所示为一
定位与夹紧回路, 其前进的动作顺序
是先定位后夹紧, 后退是同时退后 。
4,2 压力控制阀及其应用
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2） 起平衡阀的作用,在大形压床上由
于压柱及上模很重, 为防止因自重
而产生的自走现象, 必须加装平衡
阀 （ 顺序阀 ）, 如图 4－ 25所示 。
4,2 压力控制阀及其应用
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
4,2,4 增压器及其应用,回路内有三个以上液压缸, 其中之
一需要较高的工作压力, 同时其它的液压缸仍用较低的压力,
此时即可用增压器 （ Booster） 提供高压给那特定的液压缸；
或是在液压缸进到底 时, 不用泵而增压时用, 如此可使用低
压泵产生高压, 以降低成本 。 图 4－ 26为增压器动作原理及
符号 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路
? 增压回路 -1
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压力控制回路
? 增压回路 -2
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4,2,4 增压器及其应用,图 4－ 27所示为
增压应用例子, 当液压缸不需高压时,
由顺序阀来截断增压器的进油；当液压
缸进到底时压力升高, 油又经顺序阀进
入增压器提高液压缸的推力, 图中减压
阀是用来控制增压器的输入压力 。
4,2 压力控制阀及其应用
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
4,2,5 压力继电器,是 一种将液压
系统的压力信号转换为电信号输出
的元件 。 其作用是, 根据液压系统
压力的变化, 通过压力继电器内的
微动开关, 自动接通或断开电气线
路, 实现执行元件的顺序控制或安
全保护 。
4,2 压力控制阀及其应用
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
4,2,5 压力继电器,是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元
件 。 其作用是, 根据液压系统压力的变化, 通过压力继电器内的微动开关,
自动接通或断开电气线路, 实现执行元件的顺序控制或安全保护 。
压力继电器按结构特点可分为 柱塞式, 弹簧管式和膜片式 等 。 图 4－
28为单触点柱塞式压力继电器, 主要零件包括柱塞 1,调节螺帽 2和电气微
动开关 3。 如图所示,压力油作用在柱塞的下端, 液压力直接与上端弹簧力
相比较 。 当液压力大于或等于弹簧力时, 柱塞向上移压下微动开关触头,
接通或断开电气线路 。 当液压力小于弹簧力时, 微动开关触头复位 。 显然,
柱塞上移将引起弹簧的压缩量增加, 因此压下微动开关触头的压力 (开启
压力 〉 与微动开关复位的压力 (闭合压力 )存在一个差值, 此差值对压力继
电器的正常工作是必要的, 但不易过大 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,5 压力继电器,是一种将
液压系统的压力信号转换为电
信号输出的元件 。 其作用是,
根据液压系统压力的变化, 通
过压力继电器内的微动开关,
自动接通或断开电气线路, 实
现执行元件的顺序控制或安全
保护 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,6 比例式压力阀
前面所述的压力阀都需用手动调整的方式来作压
力设定, 若应用时碰到需经常调整压力或需多级调压
的液压系统, 则回路设计将变得非常复杂, 操作时只
要稍不注意就会产生失控状态 。 若回路要有多段压力
用传统作法则需多个压力阀与方向阀；但亦可只用一
个比例式压力阀和控制电路来产生多段压力 。
比例式压力阀 （ Proportional Pressure Valve ）
基本上是 以电磁线圈所产生的电磁力, 来取代传统压
力阀上的弹簧设定压力, 由于电磁线圈产生的电磁力
是和电流的大小成正比, 所以控制线圈电流就能得到
所要的压力；可以无级调压, 而一般的压力阀仅能调
出特定的压力 。
4,2 压力控制阀及其应用
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液压系统在工作时, 常
需随工作状态的不同而以不
同的速度工作, 只要控制流
量就控制了速度；无论那一
种流量控制阀, 内部一定有
节流阀的构造, 因此节流阀
可说是最基本的流量控制阀
了 。
4,3,1 速度控制的概念
1,对液压执行元件而
言, 控制, 流入执行元件的
流量, 或, 流出执行元件的
流量, 都可控制执行元件的
速度 。
4,3 流量控制阀及其应用
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2,任何液压系统都要有泵, 不管执行元件的推力, 速度
如何变化, 定量泵的输出流量永远是固定不变的, 所
谓 速度控制或控制流量只是使流入执行元件之流量小
于泵的流量而已, 故常将其称为节流调速 。
图 4－ 30所示说明定量泵在无负载且设回路无压
力损失的状况下, 其节流前后的差异；节流前泵打出
的的油全进入回路, 此时泵输出压力趋近于零；节流
后泵 50L/min的流量才有 30L/min能进入回路, 虽然其
压力趋近于零, 但是剩余的 20L/min得经溢流阀流回
油箱, 若将溢流阀压力设定为 5MPa,此时就算是没
有负载, 系统压力仍将会大于 4MPa,也就是说不管
负载的大小如何, 只要作了速度控制, 则泵的输出压
力将会趋近溢流阀的设定压力, 趋近的程度由节流量
的多少与负载大小来决定 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,2 节流阀,节流阀 （ Throttle valve） 是根据第
1章中孔口与阻流管原理所作出的, 图 4－ 31为节流
阀的结构, 油液由入口进入, 经滑轴上的节流口后,
由出口流出 。 调整手轮使滑轴轴向移动, 以改变节
流口节流面积的大小, 从而改变流量大小达到调速
的目的 。 图中油压平衡用孔道在于减小作用于手轮
上的力, 使滑轴上下油压平衡 。
图 4－ 32为 单向节流阀, 与普通节流阀不同的
是,只能控制一个方向的流量大小, 而在另一个方
向则无节流作用 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,2 节流阀,
4,3 流量控制阀及其应用
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流量控制阀
? 节流阀
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流量控制阀
? 节流阀
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流量控制阀
? 节流阀
入口、出口压差
Q = K A pm
K 节流系数
A 过流面积
流量特性方程
p
m 孔口形状指数
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理想液体的伯努利方程
? 以上两式即为 理想液体作定常流动的伯努利方程
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理想流体 柏努利 方程几何意义和能量意义
g
u
2
2
2
?
2p
2z 0
g
u
2
2
1
?
1p
1z
0
速度水头
压力水头
位置水头
基准线
(比动能 )
(比压能 )
(比位能 )
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实际流体 柏努利 方程
vHhg
v
g
P
h
g
v
g
P
??????? 2
2
22
1
2
11
22 ??
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液体流动时, 改变流通截面面积, 可改变流体的压力和流量, 据此可作出节流
阀 。
1,孔口
如图 1－ 9所示, 当 l/d<=0.5时称为孔口, 其流量 Q为
式中,α —流量系数 通常取 0.62～ 0.63
4,3 流量控制阀及其应用
?
)(2 21 ppgaAQ ??
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液体流动时, 改变流通截面面积, 可改变流体的压力和流量, 据此可
作出节流阀 。
2.阻流管
如图 1－ 10所示, 此 l/d>=4时称为阻流管, 流量 Q等于
式中,υ — 运动粘度 （ st,）
4,3 流量控制阀及其应用
vl
ppgd
Q
?
?
1 2 8
)( 212 ?
?
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1,节流阀的压力特性：
图 4－ 33（ a） 所示液压
系统未装节流阀, 若推
动活塞前进所需最低工
作压力为 1MPa,那么当
活塞前进时, 压力表指
示的压力为 1MPa；当装
了节流阀控制活塞前进
速度如图 4－ 33（ b） 所
示, 那么当活塞前进时,
则节流阀入口压力会上
升到溢流阀所调定的压
力, 溢流阀被打开, 一
部分油液经溢流阀流入
油箱 。
4,3 流量控制阀及其应用
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1,节流阀流量特性,节流阀的节流口形式可归纳为三种基本形式,孔口, 阻流管, 与介
于两者之间的节流孔 。 根据实验, 通过节流口的流量可用下式表式,
由 （ 4-1） 式可知, 当 k,Δ p,m不变时, 改变节流阀的节流面积 A可改变通过的流
量大小, 又当 k,A,m不变时, 节流阀进出口压力差 Δ p有变化, 通过的流量也会有变
化 。
当液压缸所推动的负载变化时, 使得节流阀进出口压力差变化, 通过的流量也有
变化, 从而活塞的速度不稳定 。 为使活塞运动速度不会因负载的变化而变化, 应该采
用下文所述的调速阀 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,3 调速阀,调速阀能
在负载变化的状况下, 保
持进口, 出口压力差恒定 。
图 4－ 34所示调速阀
的结构, 其动作原理说明
如下,
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,3 调速阀,调速阀能在负载变化的状况下, 保持进口, 出口压力差恒定 。
图 4－ 34所示调速阀的结构, 其动作原理说明如下,
压力油 Pl进入调速阀后, 先经过定差减压阀的阀口 x(压力由 p1减至 p2〉,然后经
过节流阀阀口 y流出,出口压力为 p3。 从图中可以看到,节流阀进出口压力 p2,p3经过
阀体上的流道被引到定差减压阀阀芯的两端 (p3引到阀芯弹簧端,p2 引到阀芯无弹簧
端 ),作用在定差减压阀芯上的力包括液压力, 弹簧力 。 调速阀工作时的静态方程如下,
此时只要将弹簧力固定, 则在油温无什么变化时, 输出流量即可固定 。 另外, 要
使阀能在工作区正常动作, 进, 出口间压力差要在 0.5 － 1MPa以上 。
以上讲的调速阀是压力补偿调速阀, 即不管负载如何变化, 通过调速阀内部具有
一活塞和弹簧来使主节流口的前后压差保持固定, 从而控制通过的流量维持不变 。
另外还有温度补偿流量调整阀, 能在油温变化的情况下, 保持通过阀的流量不变 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,4 基本的速度控制回路：
有 进油节流调速, 回油节流调
速, 旁路节流 调速三种方法 。
1,进油节流调速,就是控制执行
元件入口的流量, 图 4－ 35所
示, 该回路不能承受负负载,
如有负向负荷 （ 负荷与运动方
向同向者 ）, 则速度失去控制 。
4,3 流量控制阀及其应用
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2.回油节流调速,就是控制执行元件
出口的流量, 图 4－ 36所示, 回油
节流调速是控制排油, 节流阀可提
供背压, 使液压缸能承受各种负荷 。
4,3 流量控制阀及其应用
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3,旁路节流调速,是控制不需流入执行
元件也不经溢流阀而直接流回油箱的油
的流量, 从而达到控制流入执行元件油
液流量的目的 。 图 4-37所示旁路节流调
速 回路, 该回路的特点是 液压缸的工作
压力基本上等于泵的输出压力, 其大小
取决于负载, 该回路中的溢流阀只有在
过载时才打开 。
4,3 流量控制阀及其应用
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从上所述, 此三种调速方法不同点为,
1） 进油调速和回油调速会使回路压力升高, 造成压力损失 ；旁路调速则几乎不会 。
2） 用旁路调速作速度控制时, 无溢流损失, 效率最高, 控制性能最差, 主要用于负载
变化很小的正向负载的场合 。
3） 用进油调速作速度控制时, 效率次之, 主用于负荷变化较大之正向负载的场合 。
4） 用回油调速作速度控制时, 效率最差, 控制性能最佳, 主要用于有负向负载的场合 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,5 行程减速阀及其
应用
一般的加工机械如
车床, 铣床, 其刀具尚
未接触工件时, 需快速
进给以节省时间, 开始
切削则应慢速进给, 以
保证加工质量；或是液
压缸前进时, 本身冲力
过大, 需要在行程的未
端使其减速, 以便液压
缸能停止在正确的位置,
此时就需要用图 4－ 38所
示行程减速阀 。
4,3 流量控制阀及其应用
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行程减速阀的应用如图所示 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,6 比例式流量阀,前面所述之流量阀都需用手动调整的方式来作流量设
定, 在需要经常调整流量或要作精密流量控制的液压系统, 就得用到比例式
流量阀了 。
比例式流量阀 （ Proportional Flow Control Valve） 也是以 在提动杆外装置
的电磁线圈所产生的电磁力, 来控制流量阀的开口大小, 由于电磁线圈有良
好的线性度, 故其产生的电磁力是和电流的大小成正比, 在应用时可产生连
续变化的流量了, 从而可任意控制流量阀的开口大小 。
比例式流量阀也有附单向阀的, 各种比例式流量阀的符号如图 4－ 40所
示 。
4,3 流量控制阀及其应用
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液压系统中除了动力元件, 执行元件, 控制元件外, 油箱, 虑油器, 蓄
能器, 压力表, 密封装置, 管件等, 都称为 液压系统辅助元件 。
1,油箱,油箱的主要功能是储存油液, 此外, 还有散热以控制 油温, 阻止杂
质进入, 沉淀油中杂质, 分离气泡 等功能 。 油箱的作用：储油, 散热, 沉淀
杂质, 逸出空气 。
油箱容量如太小, 会使油温上升, 油箱容量一般设计为泵每分钟流量的 2
~ 4倍；或当所有管路及元件均充满油时, 油面需高出过滤器 50-100mm,而
液面高度只占油箱高度 80％ 时的油箱容积 。
4.4液压辅助元件
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1） 油箱形式,可分为 开式和闭式 两种, 开式油箱中油的液面和大气相通, 而
闭式油箱中的油液面和大气隔绝, 液压系统中大多数采用开式油箱 。
2） 油箱结构,开式油箱大部分是以钢板焊接而成, 图 3－ 12所示为工业上使用
的典型焊接式油箱 。
4.4液压辅助元件
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3,隔板及配管的安装位置
隔板装在吸油侧和回油侧之间,
如图 3－ 13所示, 以达到 沉淀杂质,
分离气泡及散热作用 。
4.4液压辅助元件
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3） 隔板及配管的安装位置
油箱中常见的配油管有 回油管,
吸油管及排泄管 等, 有关安装尺寸
见图 3－ 14所示 。 吸油管的口径应
为其余供油管径的 1.5倍, 以免泵吸
入不良, 回油管末端要浸在液面下
且其末端切成 450倾角并面向箱壁,
以使回油冲击箱壁而形成回流以利
于冷却油温, 又利于杂质的沉淀 。
系统中排泄管应尽量单独接入
油箱 。 各类控制阀的排泄管端部应
在液面以上, 以免产生背压；泵和
马达的外泄油管其端部应在液面之
下以免吸入空气 。
4.4液压辅助元件
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4） 附设装置,为了监测液面, 油箱侧壁应装油面指示计 。 为了检测油温, 一
般在油箱上装温度计, 温度计直接浸入油中 。 在油箱上亦装有压力计可用
以指示泵的工作压力 。
4.4液压辅助元件
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油的污染
一、系统内部的污染
1.残留物, 元件的冷热加工,安装,清洗 …,
2.生成物, 油温高引起化学反应 ;
3.混入物, 混入水 ;混入空气 ;
4.元件磨损,
二、油本身
油的生产,储存,运输等过程中受到污染,
新油不一定干净,
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2,滤油器 （ filter）
1,滤油器的结构
滤油器一般由滤芯 (或滤网 )和壳体构成, 由滤芯上无数个微小间隙或小
孔构成通流面积 。 当混入油中的污物 （ 杂质 ） 大于微小间隙或小孔时, 杂质
被阻隔而滤清出来 。 若滤芯使用磁性材料时, 可吸附油中能被磁化的铁粉杂
质 。
滤油器可以 安装在油泵的的吸油管路上, 或某些重要零件之前 。 滤油器
也可安装在回油管路上 。
滤油器可分成 液压管路中使用和油箱使用 的两种 。 油箱内部使用的滤油器
亦称为滤清器和粗滤器, 用来过滤掉一些太大的, 容易造成泵损坏的杂质
（ 在 0.1mmm3以上 ）, 图 3－ 15为壳装滤清器 （ strainer）, 装在泵和油箱吸油
管途中 。 图 3－ 16所示, 为无外壳滤清器, 安装在油箱内, 拆装不方便, 但价
格便宜 。
4.4液压辅助元件
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2, 滤油器
（ filter）
1, 滤油器的
结构
图 3 － 15 为壳
装 滤 清 器
（ strainer）,
装在泵和油箱
吸油管途中 。
4.4液压辅助元件
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4.4液压辅助元件
滤油器 （ filter）
1,滤油器的结构
图 3－ 16所示, 为无外壳
滤清器, 安装在油箱内, 拆
装不方便, 但价格便宜 。
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4.4.2 滤油器 （ filter）
1,滤油器的结构
路用滤油器有 压力管用滤油器及回油管用滤油器 。
图 3-17所示压力管用滤油器, 因要受压力管路中的高压
力, 故耐压力问题必须考虑；回油管用滤油器是装在回
油管路上, 压力低, 只需注意冲击压力的发生 。 就价格
而言, 压力管路用滤油器较回油管路用滤油器贵出许多 。
4.4液压辅助元件
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2,滤油器的选用
选用滤油器时应考滤到如下问题,
1） 过滤精度
原则上大于滤芯网目的污染物就不能通过滤芯 。 滤油器上的过滤
精度常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸大小来表示 。 系统压力越
高, 过滤精度越低 。 表 3－ 1为液压系统中建议采用的过滤精度 。
4.4液压辅助元件
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2） 液压油通过的能力
液压油通过的流量大小和滤芯的通流面积有关 。 一般可根据要求
通过的流量选用相对应规格滤油器 。 （ 为减低阻力, 滤油器的容量为
泵流量的 2倍以上 ） 。
3） 耐压
选用滤油器时尤须注意系统中冲击压力的发生 。 而滤油器的耐
压包含 滤芯的耐压和壳体的耐压 。 一般滤芯的耐压为 0.01~0.1MPa,这
主要靠滤芯有足够的通流面积, 使其压降小, 以避免滤芯被破坏 。 滤
芯被堵塞, 压降便增加 。 必须注意滤芯的耐压和滤油器的使用压力是
不同的, 当提高使用压力时, 要考虑壳体是否承受得了而和滤芯的耐
压无关 。
4.4液压辅助元件
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3,滤油器的安装位置
图 3－ 18列出了液
压系统中滤油器几种
可能的安装位置 。
4.4液压辅助元件
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3,滤油器的安装位置
图 3－ 18列出了液压系统中滤油器几种可能的安装位置 。
1） 滤油器 （ 滤清器 ） 1安装在泵的吸入口, 其作用如前文所述 。
2） 滤油器 2安装在泵出口, 属于压力管路用滤油器, 在保护泵以外的其
它元件 。 一般装在溢流阀下游管路上或和安全阀并联, 以防止滤油器
被堵塞时泵形成过载 。
3） 滤油器 3安装在回油管路上, 属于回油管用滤油器, 此滤油器的壳体
耐压性可较低 。
4） 滤油器 4安装在溢流阀的回油管上, 因其只通泵部分的流量, 故滤油
器容量可较小 。 如其容量 2,3相同, 则通过流速降低, 过滤效果更好 。
5） 滤油器 5为独立的过滤系统, 其作用在不断净化系统中之液压油, 常
用在大型的液压系统里 。
4.4液压辅助元件
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4.4.3 空气滤清器
为防止灰尘进入油箱, 通常在油
箱的上方通气孔装了空气滤清器 。 有
的油箱利用此通气孔当注油口, 如图 3
－ 18所示为带注油口的空气滤清器 。
空气滤清器的容量必须使液压系统即
使达到最大负荷状态时, 仍能保持大
气压力的程度 。
4.4液压辅助元件
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4.4.4 油冷却器
一般说来, 造成油箱散热面积不够, 必须采用冷
却器来抑制油温的原因有三,
1） 因机械整体的体积和空间使油箱的大小受到限制 。
2） 因经济上的理由, 需要限制油箱的大小等 。
3） 要把液压油的温度控制得更低 。
油冷却器可分成 水冷式和气冷式 两大类 。
4.4液压辅助元件
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1,水冷式油冷
油器
水冷式油冷
却器通常都采用
壳管式 （ shell-and
–tube type） 油冷
却器, 它是由一
束小管子 （ 冷却
管 ） 装置在一个
外壳里所构成 。
4.4液压辅助元件
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1,水冷式油冷油器
壳管式油冷器形式多种, 但一般都采用直管形油冷却器, 如图 3
－ 20所示 。 其构造是把直管形冷却管装在一外壳内, 两端再用可移动
的端盖 （ 管帽 ） 封闭, 金属隔板装置在内, 使液压油产生垂直于冷却
管流动以加强热的传导 。 冷却管通常由小直径管子组成, 材料可用铝,
钢, 不锈钢无缝钢管, 但为增加热传效果, 一般采用铜管并在铜管上
滚牙以增进散热面积 。 冷却管的安装分为固定式和可移动式两种, 可
移动式冷却器可由外壳中抽出来清洗或修理；固定式固定在内不能取
出 。
冷却器的外壳是由 2"~30"开口的管子构成, 材料可用铝, 铜或不
锈钢管等 。
4.4液压辅助元件
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2,气冷式油冷却器
气冷式构造如图 3－ 21所示, 由风扇和许多带散热片的管子所构成 。
油在冷却管中流动, 风扇使空气穿过管子和散热片表面, 使液压油冷却 。
其冷却效率较水冷低, 但如果冷却水取得不易或水冷式油却器不易安装的
场所, 必须采用气冷式, 尤以行走机械的液压系统使用较多 。
4.4液压辅助元件
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3,油冷却器安装的场所
油冷却器安装在热发生体附近, 且液压油流经油冷却器时, 压力
不得大于 1MPa。 有时必须以安全阀来保护, 以使它免于高压的冲击而
造成损坏 。
1） 热发生源, 如溢流阀附近, 如图 3－ 22所示 。
4.4液压辅助元件
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3,油冷却器安装
的场所
3） 如液压装置很
大且运转的压力
很高, 此时使用
独立的冷却系统,
如图 3－ 24所示 。
4.4液压辅助元件
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4,油冷却器的冷却水
为防止冷却器累积过多的水垢影响热交换效率, 可
在冷却器装一滤油器 。 冷却水要采用清洁的软水 。
4.4液压辅助元件
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4.4.5 蓄能器 （ accumulators）
1,蓄能器功用
蓄能器是液压系统中一种储存油液压力能的装置, 其主要功用如下,
(1) 作辅助动力源,在液压系统工作循环中不同阶段需要的流量变化很大时, 常采用蓄能
器和一个流量较小的泵组成油源 。 当系统需要很小流量时, 蓄能器将液压泵多余的流
量储存起来；当系统短时期需要较大流量时, 蓄能器将储存的液压油释放出来与泵一
起向系统供油 。 在某些特殊的场合：如驱动泵的原动机发生故障, 蓄能器可作应急能
源紧急使用；如现场要求防火防爆, 也可用蓄能器作为独立油源 。
(2) 保压和补充泄漏,有的液压系统需要较长时间保压而液压泵卸载, 此时可利用蓄能器释
放所储存的液压油, 补偿系统的泄漏, 保持系统的压力 。
(3) 吸收压力冲击和消除压力脉动,由于液压阀的突然关闭或换向, 系统可能产生压力冲击,
此时可在压力冲击处安装蓄能器起吸收作用, 使压力冲击峰值降低 。 如在泵的出口处
安装蓄能器, 还可以吸收泵的压力脉动, 提高系统工作的平稳性 。
4.4液压辅助元件
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? 蓄能器的功用
作辅助动力源或紧急动力源
保压和补充泄漏
吸收冲击和消除压力冲击
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4.4.5 蓄能器 （ accumulators）
2,蓄能嚣的分类和选用
蓄能器有 弹簧式, 重锤式和充气式 三类 。 常用的是充气式, 它利用气体的压缩和
膨胀储存, 释放压力能, 在蓄能器中气体和油液被隔开, 而根据隔离的方式不同, 充
气式又分为 活塞式, 皮囊式和气瓶式 等三种, 下面主要介绍常用的活塞式和皮囊式两
种 。
(1)活塞式蓄能器,图 3－ 25a为活塞式蓄能器, 用缸筒 2内浮动的活塞 l将气体与油液隔开,
气体 (一般为惰性气体氮气 〉 经充气阀 3进入上腔, 活塞 1的凹部面向充气, 以增加气室
的容积, 蓄能器的下腔油口 a充液压油 。 活塞式结构简单, 安装和维修方便, 寿命长,
但由于活塞惯性和密封件的摩擦力影响, 其动态响应较慢 。 适用于压力低于 20MPa的
系统储能或吸收压力脉动 。
(2)皮囊式蓄能器,图 3－ 25b为皮囊式蓄能器, 采用耐油橡胶制成的气囊 2内腔充入一定压
力的惰性气体,气囊外部液压油经壳体 1底部的限位阀 4通入, 限位阀还保护皮囊不被挤
出容器之外 。 此蓄能器的气液完全隔开, 皮囊受压缩储存压力能, 其惯性小, 动作灵
敏, 适用于储能和吸收压力冲击,工作压力可达 32MPa。
4.4液压辅助元件
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4.4.5 蓄 能 器
（ accumulator
s）
4.4液压辅助元件
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4.4.6 油管与管接头
1,油管,油管材料材料可用金属管或橡胶管, 选用时由耐压, 装配
的难易来决定 。 吸油管路和回油管路一般用低压的有缝钢管, 也可使用橡
胶和塑料软管, 控制油路中流量小, 多用小铜管, 考虑配管和工艺方便,
在中, 低压油路中也常使用铜管, 高压油路一般使用冷拔无缝钢管, 必要
时也采用价格较贵的高压软管 。 高压软管是由橡胶中间加一层或几层钢丝
编织网制成 。 高压软管比硬管安装方便, 可以吸收振动 。
管路内径的选择主要考虑降低流动时的压力损失, 对于高压管路, 通
常流速在 3～ 4m/s左右, 对于吸油管路, 考虑泵的吸入和防止气穴, 通常
流速在 0.6～ 1.5m/s左右 。
在装配液压系统时, 油管的弯曲半径不能太小, 一般应为管道半径的
3～ 5倍 。 应尽量避免小于 900弯管, 平行或交叉的油管之间应有适当的间隔
并用管夹固定, 以防振动和碰撞 。
4.4液压辅助元件
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4.4液压辅助元件
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4.4液压辅助元件
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4.4.6 油管与管接头
2.管接头：有 焊接接头, 卡套式接头, 扩口接头, 扣压式接头, 快速接头等几种形式,
如图 3－ 26,图 3－ 27,图 3－ 28,图 3－ 29,图 3－ 30所示, 由使用需要来决定采用何种连
接方式 。
4.4液压辅助元件
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总 结
? 方向控制阀
? 压力控制阀及应用
? 流量控制阀及应用
? 叠加阀
? 插装阀
? 液压辅助元件
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4－ 1 何谓换向阀的, 位, 与, 通,？ 画出三位四通电磁换向阀, 二位三通机动换向阀及三位
五通电液换向阀的职能符号 。
4－ 2 何谓中位机能？ 画出, O‖型,, M‖型,, P‖型中位机能并说明各适用何种场合？
4－ 3如果将先导式溢流阀平衡活塞上的阻尼孔堵塞, 对液压系统会有什么影响？
4－ 4 将减压阀的进, 出油口反接, 会产生什么情形？ （ 分两种情况讨论：压力高于减压阀调
定压力和低于调定压力 ） 。
4－ 5为何顺序阀不能采用内部排泄型？ 3－ 4 简述油箱的功能？ 油箱内隔板的功能？
4－ 5 油箱上装空气滤清器的目的是什么？
4－ 6 根据经验, 开式油箱有效容积为泵流量的多少倍？
4－ 7 滤油器在选择时应该注意哪些问题？
4－ 8 简述液压系统中安装冷却器的原因 。
4－ 9 油冷却器依冷却方式分为哪两大类？
4－ 10 简述蓄能器的功能 。
4－ 11 蓄能器种类有哪几类？ 常用的是那一类？
思考题与习题
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Take a Break
第三单元 液压控制元件及辅件
2005－ 1－ 20
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教学内容,
? 方向控制阀 （重点）
? 压力控制阀及应用 （重点）
? 流量控制阀及应用 （重点）
? 叠加阀 /插装阀 （了解）
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液压控制元件 主要是各种控制阀, 在液压系统中
控制液体流动方向, 流量大小和压力的高低, 以满足
执行元件的工作要求 。
4.液压控制元件
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方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动, 如液
压缸的前进, 后退与停止, 液压马达的正反转与停止等 。
4,1,1 单向阀
单向阀 （ Check valve） 使油只能在一个方向流动, 反方向则堵塞 。
其构造及符号如图 4-1所示 。
液控单向阀如图 4-2所示, 在普通单向阀的基础上多了一个控制口,
当控制口空接时, 该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油, 则油
液可双向流动 。
为减少压力损失, 单向阀的弹簧刚度很小, 但若置于回油路作背压阀
使用时, 则应换成较大刚度的弹簧 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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方向控制阀
? 单向阀
普通单向阀
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方向控制阀
? 单向阀
普通单向阀
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方向控制阀
? 单向阀
普通单向阀
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方向控制阀
? 液控单向阀
液控单向阀
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方向控制阀
? 液控单向阀
液控单向阀
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方向控制阀,单向阀
液控单向阀
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方向控制阀
? 液控单向阀
液控单向阀
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4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1,2 换向阀,换向阀是 利用阀芯对阀体的
相对位置改变 来控制油路接通, 关断或改
变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
1,按接口数及切换位置数分类
接口 是指阀上各种接油管的进, 出口,
进油口通常标为 P,回油口则标为 R或 T，
出油 口则以 A,B来表示 。 阀内阀芯可移动
的位置数称为 切换位置数,通常我们将接
口称为, 通,, 将阀芯的位置称为, 位,,
例如：图 4－ 3所示的手动换向阀有三个切
换位置, 4个接口, 我们称该阀为三位四
通换向阀 。 该阀的三个工作位置与阀芯在
阀体中的对应位置如图 4－ 4所示, 各种位
和通的换向阀符号见图 4－ 5所示 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
4,1,2 换向阀,换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路
接通, 关断或改变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
1,按接口数及切换位置数分类
接口是指阀上各种接油管的进, 出口, 进油口通常标为 P,回
油口则标为 R或 T,出油 口则以 A,B来表示 。 阀内阀芯可移动的位置
数称为切换位置数, 通常我们将接口称为, 通,, 将阀芯的位置称为
,位,, 例如：图 4－ 3所示的手动换向阀有三个切换位置, 4个接口,
我们称该阀为三位四通换向阀 。 该阀的三个工作位置与阀芯在阀体中
的对应位置如图 4－ 4所示, 各种位和通的换向阀符号见图 4－ 5所示 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1,2 换向阀,换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通, 关
断或改变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
1,按接口数及切换位置数分类
接口是指阀上各种接油管的进, 出口, 进油口通常标为 P,回油口则标
为 R或 T,出油 口则以 A,B来表示 。 阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置数,
通常我们将接口称为, 通,, 将阀芯的位置称为, 位,, 例如：图 4－ 3所示
的手动换向阀有三个切换位置, 4个接口, 我们称该阀为三位四通换向阀 。 该
阀的三个工作位置与阀芯在阀体中的对应位置如图 4－ 4所示, 各种位和通的
换向阀符号见图 4－ 5所示 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
4,1,2 换向阀,换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通,
关断或改变油液流动方向 。 一般以下述方法分类 。
2,按操作方式分类
推动阀内阀芯移动的动力有 手, 脚, 机械, 液压, 电磁 等方法, 如
图 4－ 6所示 。 阀 上如装弹簧, 则当外加压力消失时, 阀芯会回到原位 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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3,换向阀结构,在液压传动系统中广泛采用的是 滑阀式换向阀,在这里主要
介绍这种换向阀的几种结构 。
1) 手动换向阀,手动换向阀是利用 手动杠杆来改变阀芯位置实现换向的,图
4-7所示为手动换向阀的图形符号 。
图 4-7a为自动复位式手动换向阀, 手柄左扳则阀芯右移, 阀的油口 P和
A通, B和 T通；手柄右扳则阀芯左移, 阀的油口 P和 B通, A和 T通；放开手
柄, 阀芯 2在弹簧 3的作用下自动回复中位 （ 四个油口互不相通 ） 。
如果将该阀阀芯右端弹簧 3的部位改为图中 7b的形式,即成为可在三个
位置定位的手动换向阀, 图 4-7c,d为其图形符号图 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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2） 机动换向阀,又称行程阀,它主要用来控制液压机械运动部件的行程, 它是
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
二三通机动阀又分常闭和常开两种 。
图 4-8a为滚轮式二位二通常闭式机动换向阀, 若滚轮未压住则油口 P和 A
不通, 当挡铁或凸轮压住滚轮时, 阀芯右移,则油口 P和 A接通 。 图 4-8b为其
图形符号 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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3） 电磁换向阀,利用电磁铁的通, 断电而直接推动阀芯来控制油口的连通状态 。
图 4－ 9所示为三位五通电磁换向阀, 当左边电磁铁通电, 右边电磁铁断电时,
阀油口的连接状态为 P和 A通, B和 T2通, T1堵死；当右边电磁铁通电, 左边
电磁铁断电时, P和 B通, A和 T1通, T2堵死；当左右电磁铁全断电时, 五个
油口全堵死 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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a断电状态 b)通电状态 c)电磁铁 a通电 b断电 d) 电磁铁 b通电 a断电
? 1)直动式
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4） 液动换向阀
图 4－ 10所示为三位四通液动换
向阀, 当 K1通压力油, K2回油时, P
与 A接通, B与 T接通；当 K2通压力油,
K1回油时, P与 B接通, A与 T接通；
当 K1,K2都未通压力油时, P,T,A、
B四个油口全堵死 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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5） 电液换向阀：由电磁换向阀和液动换向阀组合而成 。
电磁换向阀起先导作用, 它可以改变控制液流的方向, 从而改变液动换
向阀的位置 。 由于操纵液动换向阀的液压推力可以很大, 所以主阀可以做
得很大, 允许有较大的流量通过 。 这样用较小的电磁铁就能控制较大的液
流 。 图 4－ 11所示三位四通电液换向阀 。 该阀的工作状态 （ 不考虑内部结构 ）
和普通电磁阀一样, 但工作位置的变换速度可通过阀上的节流阀调节 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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2)先导式
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5） 电液换向阀
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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6,比例式电磁换向阀
比例方向阀 （ Proportional Directional-Flow Valve） 是以在阀芯外装
置的电磁线圈所产生的电磁力, 来控制阀芯的移动, 依靠控制线圈电流来控制
方向阀内阀芯的位移量, 故可同时控制油流动的方向和流量 。
图 4－ 12为比例式方向阀的职能符号, 通过控制器可以得任何想要之流量
和方向, 同时也有压力及温度补偿的功能； 比例式方向阀有进油和回油流量控
制两种类型 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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方向控制回路
P T
A B
A B
P T
溢流阀 液压泵
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方向控制回路
P T
A B
A B
P T
溢流阀 液压泵
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方向控制回路
A B
P T
溢流阀 液压泵
P T
A B
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换向阀,滑阀式换向阀
A B
P T
溢流阀 液压泵
P T
A B
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换向阀,滑阀式换向阀
A B
P
T
P
T
A B
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换向阀
A B
P
T
P
T
A B
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5,中位机能
当液压缸或液压马达需在任何位置均可停止时, 须使用 3位阀,
（ 即除前进端与后退端外, 还有第三位置 ）, 此阀双边皆装弹簧,
如无外来的推力, 阀芯将停在中间位置, 称此位置为中间位置,
简称为中位, 换向阀中间位置各接口的连通方式称为中位机能,
各种中位机能如表 4－ 1所示 。
换向阀不同的中位机能,可以满足液压系统的不同要求, 由表
4-1可以看出中位机能是通过改变阀芯的形状和尺寸得到的 。
在分析和选择三位换向阀的中位机能时,通常考虑以下几点,
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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滑阀的中位机能
? 三位的滑阀在
中位时各油口
的连通方式体
现了换向阀的
控制机能，称
之为滑阀的中
位机能。
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5,中位机能
1） 系统保压 中位为, O‖型,
如图 4－ 13所示, P口被堵塞
时, 此时油需从溢流阀流回
油箱, 增加功率消耗；但是
液压泵能用于多缸系统 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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2） 系统卸荷, 中位, M‖型,
图 4－ 14所示, 当方向
阀于中位时, 因 P,T口
相通, 泵输出的油液不
经溢流阀即可流回油箱,
由于直接接油箱, 所以
泵的输出压力近似为零,
也称泵卸荷, 减少功率
损失 。
3） 液压缸快进,中位, P‖
型, 图 4－ 15所示, 当
换向阀于中位时, 因 P、
A,B相通, 故 可用作
差动回路 。
4,1 方向控制阀（ direction control valves）
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换向阀
A B P
P
A B
（ O型）
T1 T2
T1 T2 （ T）
P
A B
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ H型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ Y型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ J型）
T1 T2
T1 T2 （ T）
P
A B
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ C型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ P型）
T1 T2
T1 T2 （ T）
P
A B
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ K型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ X型）
T1 T2
T1 T2
B
（ T）
P
A
T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ M型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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换向阀
A B P
P
A B
（ U型）
T1 T2
T1 T2
A B
（ T）
P T
三位四通
三位五通
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在液压传动系统中, 控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀, 这
类阀的共同点主要是 利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡 的原理来工作的 。
4,2,1 溢流阀及其应用
当液压执行元件不动时, 由于泵排出的油无处可去而成一密闭系统, 理论
上压力将一直增至无限大, 实际上压力将增至液压元件破裂为止, 此时电机为
维持定转速运转, 输出电流将无限增大至电机烧掉为止；前者使液压系统破坏,
液压油四溅；后者会引起火灾；因此要绝对避免, 防止方法就是在执行元件不
动时, 提供一条旁路使液压油能经此路回到油箱, 它就是, 溢流阀 （ Relief
valve）,, 其主要用途有二个,
4,2 压力控制阀及其应用
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―溢流阀 （ Relief valve）,, 其主
要用途有二个,
1） 作溢流阀用,在定量泵的液
压系统中如图 4－ 16（ a） 所示,
常利用流量控制阀调节进入液
压缸的流量, 多余的压力油可
经溢流阀流回油箱, 这样可使
泵的工作压力保持定值 。
2） 作安全阀用,图 4－ 16（ b） 所
示液压系统, 在正常工作状态
下, 溢流阀是关闭的, 只有在
系统压力 大于其调整压力时,
溢流阀才被打开溢流, 对系统
起过载保护作用 。
4,2 压力控制阀及其应用
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
1,溢流阀结构及分类
1） 直动型溢流阀 （ Spring loaded
type relief valve） 结构如图 4－
17b所示, 压力由弹簧设定,
当油的压力超过设定值时, 提
动头上移, 油液就从溢流口流
回油箱, 并使进油压力等于设
定压力 。 由于压力为弹簧直接
设定, 一般当安全阀使用 。 图
4－ 17c为直动式溢流阀的职能
符号 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路 ? 直动型溢流阀
P
T
符号
P
T
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2） 先导型溢流阀 （ Pilot
operated relief valve）,
结构如图 4－ 18所示, 由
主阀和先导阀两部分组成,
主要特点是利用主阀平衡
活塞上下两腔油液压力差
和弹簧力相平衡 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路 ? 先导型溢流阀
调节螺钉 锥阀 锥阀座 调压弹簧
阀体
主阀芯
主阀体
主阀弹簧
遥控口 K
进油口
P
出油口
T
P
T
符号
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
压力控制回路
? 先导型溢流阀工作原理
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压力控制回路
? 先导型溢流阀工作原理
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压力控制回路 ? 先导型溢流阀工作原理
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2,溢流阀的应用,除了图 4－ 16（ a） 所示作溢流
阀用在回路中起调压作用, 图 4－ 16（ b） 所示
作安全阀用外, 还有下列用途,
1） 远程压力控制回路,从较远距离的地方来控制
泵工作压力的回路, 图 4－ 19所示回路压力调定
是由遥控溢流阀 （ remote control relief valves）
所控制, 回路压力维持在 3MPa。 遥控溢流阀的
调定压力一定要低于主溢流阀调定压力, 否则
等于将主溢流阀引压口堵塞 。
4,2 压力控制阀及其应用
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2,溢流阀的应用,除
了图 4－ 16（ a） 所
示作溢流阀用在回
路中起调压作用,
图 4－ 16（ b） 所示
作安全阀用外, 还
有下列用途,
2） 多级压力切换回路,
如图 4－ 20利用电
磁换向阀可调出三
种回路压力, 注意
最大压力 一定要在
主溢流阀上设定 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,2 减压阀及其应用
当回路内有两个以上液压缸,
其中之一需要较低的工作压力,
同时其它的液压缸仍需高压运
作时, 此 刻 就 得 用 减 压 阀
（ Reducing valve） 提供一较系
统压力为低的压力给低压缸 。
1,减压阀结构及工作原理,减
压阀有直动型和先导型两种,
图 4－ 21所示, 为先导型减压阀,
由主阀和先导阀组 成, 先导阀
负责调定压力, 主阀负责减压
作用 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路 ? 减压阀
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2,减压阀的应用
1） 减压回路,图 4－
22为减压回路,
不管回路压力多
高, A缸压力决
不会超过 3MPa。
4,2 压力控制阀及其应用
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例题 1：如图 4－ 23所示, 溢流阀调定压力 ps1=4.5MPa,减压阀的调定
压力 ps2=3MPa,活塞前进时, 负荷 F=1000N,活塞面积 A=20 х 10-
4m2, 减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计, 求,
（ 1） 活塞在运动时和到达尽头时, A,B两点的压力 。
（ 2） 当负载 F=7000N时, A,B两点的压力是多少？
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,3 顺序阀及其应用
1,顺序阀的结构及动作原理, 顺序阀
（ sequence valve） 是使用在一个液压
泵要供给两个以上液压缸依一定顺序
动作场合的一种压力阀 。
顺序阀的构造及其动作原理类似
溢流阀, 有直动式和先导式两种, 目
前较常用直动式 。 顺序阀与溢流不同
的是,出口直接接执行元件, 另外有
专门的泄油口 。
2,顺序阀的应用
1） 用于顺序动作回路,图 4－ 24所示为一
定位与夹紧回路, 其前进的动作顺序
是先定位后夹紧, 后退是同时退后 。
4,2 压力控制阀及其应用
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2） 起平衡阀的作用,在大形压床上由
于压柱及上模很重, 为防止因自重
而产生的自走现象, 必须加装平衡
阀 （ 顺序阀 ）, 如图 4－ 25所示 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,4 增压器及其应用,回路内有三个以上液压缸, 其中之
一需要较高的工作压力, 同时其它的液压缸仍用较低的压力,
此时即可用增压器 （ Booster） 提供高压给那特定的液压缸；
或是在液压缸进到底 时, 不用泵而增压时用, 如此可使用低
压泵产生高压, 以降低成本 。 图 4－ 26为增压器动作原理及
符号 。
4,2 压力控制阀及其应用
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压力控制回路
? 增压回路 -1
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压力控制回路
? 增压回路 -2
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4,2,4 增压器及其应用,图 4－ 27所示为
增压应用例子, 当液压缸不需高压时,
由顺序阀来截断增压器的进油；当液压
缸进到底时压力升高, 油又经顺序阀进
入增压器提高液压缸的推力, 图中减压
阀是用来控制增压器的输入压力 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,5 压力继电器,是 一种将液压
系统的压力信号转换为电信号输出
的元件 。 其作用是, 根据液压系统
压力的变化, 通过压力继电器内的
微动开关, 自动接通或断开电气线
路, 实现执行元件的顺序控制或安
全保护 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,5 压力继电器,是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元
件 。 其作用是, 根据液压系统压力的变化, 通过压力继电器内的微动开关,
自动接通或断开电气线路, 实现执行元件的顺序控制或安全保护 。
压力继电器按结构特点可分为 柱塞式, 弹簧管式和膜片式 等 。 图 4－
28为单触点柱塞式压力继电器, 主要零件包括柱塞 1,调节螺帽 2和电气微
动开关 3。 如图所示,压力油作用在柱塞的下端, 液压力直接与上端弹簧力
相比较 。 当液压力大于或等于弹簧力时, 柱塞向上移压下微动开关触头,
接通或断开电气线路 。 当液压力小于弹簧力时, 微动开关触头复位 。 显然,
柱塞上移将引起弹簧的压缩量增加, 因此压下微动开关触头的压力 (开启
压力 〉 与微动开关复位的压力 (闭合压力 )存在一个差值, 此差值对压力继
电器的正常工作是必要的, 但不易过大 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,5 压力继电器,是一种将
液压系统的压力信号转换为电
信号输出的元件 。 其作用是,
根据液压系统压力的变化, 通
过压力继电器内的微动开关,
自动接通或断开电气线路, 实
现执行元件的顺序控制或安全
保护 。
4,2 压力控制阀及其应用
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4,2,6 比例式压力阀
前面所述的压力阀都需用手动调整的方式来作压
力设定, 若应用时碰到需经常调整压力或需多级调压
的液压系统, 则回路设计将变得非常复杂, 操作时只
要稍不注意就会产生失控状态 。 若回路要有多段压力
用传统作法则需多个压力阀与方向阀；但亦可只用一
个比例式压力阀和控制电路来产生多段压力 。
比例式压力阀 （ Proportional Pressure Valve ）
基本上是 以电磁线圈所产生的电磁力, 来取代传统压
力阀上的弹簧设定压力, 由于电磁线圈产生的电磁力
是和电流的大小成正比, 所以控制线圈电流就能得到
所要的压力；可以无级调压, 而一般的压力阀仅能调
出特定的压力 。
4,2 压力控制阀及其应用
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液压系统在工作时, 常
需随工作状态的不同而以不
同的速度工作, 只要控制流
量就控制了速度；无论那一
种流量控制阀, 内部一定有
节流阀的构造, 因此节流阀
可说是最基本的流量控制阀
了 。
4,3,1 速度控制的概念
1,对液压执行元件而
言, 控制, 流入执行元件的
流量, 或, 流出执行元件的
流量, 都可控制执行元件的
速度 。
4,3 流量控制阀及其应用
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2,任何液压系统都要有泵, 不管执行元件的推力, 速度
如何变化, 定量泵的输出流量永远是固定不变的, 所
谓 速度控制或控制流量只是使流入执行元件之流量小
于泵的流量而已, 故常将其称为节流调速 。
图 4－ 30所示说明定量泵在无负载且设回路无压
力损失的状况下, 其节流前后的差异；节流前泵打出
的的油全进入回路, 此时泵输出压力趋近于零；节流
后泵 50L/min的流量才有 30L/min能进入回路, 虽然其
压力趋近于零, 但是剩余的 20L/min得经溢流阀流回
油箱, 若将溢流阀压力设定为 5MPa,此时就算是没
有负载, 系统压力仍将会大于 4MPa,也就是说不管
负载的大小如何, 只要作了速度控制, 则泵的输出压
力将会趋近溢流阀的设定压力, 趋近的程度由节流量
的多少与负载大小来决定 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,2 节流阀,节流阀 （ Throttle valve） 是根据第
1章中孔口与阻流管原理所作出的, 图 4－ 31为节流
阀的结构, 油液由入口进入, 经滑轴上的节流口后,
由出口流出 。 调整手轮使滑轴轴向移动, 以改变节
流口节流面积的大小, 从而改变流量大小达到调速
的目的 。 图中油压平衡用孔道在于减小作用于手轮
上的力, 使滑轴上下油压平衡 。
图 4－ 32为 单向节流阀, 与普通节流阀不同的
是,只能控制一个方向的流量大小, 而在另一个方
向则无节流作用 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,2 节流阀,
4,3 流量控制阀及其应用
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流量控制阀
? 节流阀
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流量控制阀
? 节流阀
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流量控制阀
? 节流阀
入口、出口压差
Q = K A pm
K 节流系数
A 过流面积
流量特性方程
p
m 孔口形状指数
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理想液体的伯努利方程
? 以上两式即为 理想液体作定常流动的伯努利方程
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理想流体 柏努利 方程几何意义和能量意义
g
u
2
2
2
?
2p
2z 0
g
u
2
2
1
?
1p
1z
0
速度水头
压力水头
位置水头
基准线
(比动能 )
(比压能 )
(比位能 )
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实际流体 柏努利 方程
vHhg
v
g
P
h
g
v
g
P
??????? 2
2
22
1
2
11
22 ??
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液体流动时, 改变流通截面面积, 可改变流体的压力和流量, 据此可作出节流
阀 。
1,孔口
如图 1－ 9所示, 当 l/d<=0.5时称为孔口, 其流量 Q为
式中,α —流量系数 通常取 0.62～ 0.63
4,3 流量控制阀及其应用
?
)(2 21 ppgaAQ ??
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液体流动时, 改变流通截面面积, 可改变流体的压力和流量, 据此可
作出节流阀 。
2.阻流管
如图 1－ 10所示, 此 l/d>=4时称为阻流管, 流量 Q等于
式中,υ — 运动粘度 （ st,）
4,3 流量控制阀及其应用
vl
ppgd
Q
?
?
1 2 8
)( 212 ?
?
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1,节流阀的压力特性：
图 4－ 33（ a） 所示液压
系统未装节流阀, 若推
动活塞前进所需最低工
作压力为 1MPa,那么当
活塞前进时, 压力表指
示的压力为 1MPa；当装
了节流阀控制活塞前进
速度如图 4－ 33（ b） 所
示, 那么当活塞前进时,
则节流阀入口压力会上
升到溢流阀所调定的压
力, 溢流阀被打开, 一
部分油液经溢流阀流入
油箱 。
4,3 流量控制阀及其应用
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1,节流阀流量特性,节流阀的节流口形式可归纳为三种基本形式,孔口, 阻流管, 与介
于两者之间的节流孔 。 根据实验, 通过节流口的流量可用下式表式,
由 （ 4-1） 式可知, 当 k,Δ p,m不变时, 改变节流阀的节流面积 A可改变通过的流
量大小, 又当 k,A,m不变时, 节流阀进出口压力差 Δ p有变化, 通过的流量也会有变
化 。
当液压缸所推动的负载变化时, 使得节流阀进出口压力差变化, 通过的流量也有
变化, 从而活塞的速度不稳定 。 为使活塞运动速度不会因负载的变化而变化, 应该采
用下文所述的调速阀 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,3 调速阀,调速阀能
在负载变化的状况下, 保
持进口, 出口压力差恒定 。
图 4－ 34所示调速阀
的结构, 其动作原理说明
如下,
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,3 调速阀,调速阀能在负载变化的状况下, 保持进口, 出口压力差恒定 。
图 4－ 34所示调速阀的结构, 其动作原理说明如下,
压力油 Pl进入调速阀后, 先经过定差减压阀的阀口 x(压力由 p1减至 p2〉,然后经
过节流阀阀口 y流出,出口压力为 p3。 从图中可以看到,节流阀进出口压力 p2,p3经过
阀体上的流道被引到定差减压阀阀芯的两端 (p3引到阀芯弹簧端,p2 引到阀芯无弹簧
端 ),作用在定差减压阀芯上的力包括液压力, 弹簧力 。 调速阀工作时的静态方程如下,
此时只要将弹簧力固定, 则在油温无什么变化时, 输出流量即可固定 。 另外, 要
使阀能在工作区正常动作, 进, 出口间压力差要在 0.5 － 1MPa以上 。
以上讲的调速阀是压力补偿调速阀, 即不管负载如何变化, 通过调速阀内部具有
一活塞和弹簧来使主节流口的前后压差保持固定, 从而控制通过的流量维持不变 。
另外还有温度补偿流量调整阀, 能在油温变化的情况下, 保持通过阀的流量不变 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,4 基本的速度控制回路：
有 进油节流调速, 回油节流调
速, 旁路节流 调速三种方法 。
1,进油节流调速,就是控制执行
元件入口的流量, 图 4－ 35所
示, 该回路不能承受负负载,
如有负向负荷 （ 负荷与运动方
向同向者 ）, 则速度失去控制 。
4,3 流量控制阀及其应用
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2.回油节流调速,就是控制执行元件
出口的流量, 图 4－ 36所示, 回油
节流调速是控制排油, 节流阀可提
供背压, 使液压缸能承受各种负荷 。
4,3 流量控制阀及其应用
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3,旁路节流调速,是控制不需流入执行
元件也不经溢流阀而直接流回油箱的油
的流量, 从而达到控制流入执行元件油
液流量的目的 。 图 4-37所示旁路节流调
速 回路, 该回路的特点是 液压缸的工作
压力基本上等于泵的输出压力, 其大小
取决于负载, 该回路中的溢流阀只有在
过载时才打开 。
4,3 流量控制阀及其应用
2012年 3月 22日星期四 深圳职业技术学院 ——液压与气动技术
从上所述, 此三种调速方法不同点为,
1） 进油调速和回油调速会使回路压力升高, 造成压力损失 ；旁路调速则几乎不会 。
2） 用旁路调速作速度控制时, 无溢流损失, 效率最高, 控制性能最差, 主要用于负载
变化很小的正向负载的场合 。
3） 用进油调速作速度控制时, 效率次之, 主用于负荷变化较大之正向负载的场合 。
4） 用回油调速作速度控制时, 效率最差, 控制性能最佳, 主要用于有负向负载的场合 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,5 行程减速阀及其
应用
一般的加工机械如
车床, 铣床, 其刀具尚
未接触工件时, 需快速
进给以节省时间, 开始
切削则应慢速进给, 以
保证加工质量；或是液
压缸前进时, 本身冲力
过大, 需要在行程的未
端使其减速, 以便液压
缸能停止在正确的位置,
此时就需要用图 4－ 38所
示行程减速阀 。
4,3 流量控制阀及其应用
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行程减速阀的应用如图所示 。
4,3 流量控制阀及其应用
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4,3,6 比例式流量阀,前面所述之流量阀都需用手动调整的方式来作流量设
定, 在需要经常调整流量或要作精密流量控制的液压系统, 就得用到比例式
流量阀了 。
比例式流量阀 （ Proportional Flow Control Valve） 也是以 在提动杆外装置
的电磁线圈所产生的电磁力, 来控制流量阀的开口大小, 由于电磁线圈有良
好的线性度, 故其产生的电磁力是和电流的大小成正比, 在应用时可产生连
续变化的流量了, 从而可任意控制流量阀的开口大小 。
比例式流量阀也有附单向阀的, 各种比例式流量阀的符号如图 4－ 40所
示 。
4,3 流量控制阀及其应用
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液压系统中除了动力元件, 执行元件, 控制元件外, 油箱, 虑油器, 蓄
能器, 压力表, 密封装置, 管件等, 都称为 液压系统辅助元件 。
1,油箱,油箱的主要功能是储存油液, 此外, 还有散热以控制 油温, 阻止杂
质进入, 沉淀油中杂质, 分离气泡 等功能 。 油箱的作用：储油, 散热, 沉淀
杂质, 逸出空气 。
油箱容量如太小, 会使油温上升, 油箱容量一般设计为泵每分钟流量的 2
~ 4倍；或当所有管路及元件均充满油时, 油面需高出过滤器 50-100mm,而
液面高度只占油箱高度 80％ 时的油箱容积 。
4.4液压辅助元件
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1） 油箱形式,可分为 开式和闭式 两种, 开式油箱中油的液面和大气相通, 而
闭式油箱中的油液面和大气隔绝, 液压系统中大多数采用开式油箱 。
2） 油箱结构,开式油箱大部分是以钢板焊接而成, 图 3－ 12所示为工业上使用
的典型焊接式油箱 。
4.4液压辅助元件
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3,隔板及配管的安装位置
隔板装在吸油侧和回油侧之间,
如图 3－ 13所示, 以达到 沉淀杂质,
分离气泡及散热作用 。
4.4液压辅助元件
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3） 隔板及配管的安装位置
油箱中常见的配油管有 回油管,
吸油管及排泄管 等, 有关安装尺寸
见图 3－ 14所示 。 吸油管的口径应
为其余供油管径的 1.5倍, 以免泵吸
入不良, 回油管末端要浸在液面下
且其末端切成 450倾角并面向箱壁,
以使回油冲击箱壁而形成回流以利
于冷却油温, 又利于杂质的沉淀 。
系统中排泄管应尽量单独接入
油箱 。 各类控制阀的排泄管端部应
在液面以上, 以免产生背压；泵和
马达的外泄油管其端部应在液面之
下以免吸入空气 。
4.4液压辅助元件
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4） 附设装置,为了监测液面, 油箱侧壁应装油面指示计 。 为了检测油温, 一
般在油箱上装温度计, 温度计直接浸入油中 。 在油箱上亦装有压力计可用
以指示泵的工作压力 。
4.4液压辅助元件
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油的污染
一、系统内部的污染
1.残留物, 元件的冷热加工,安装,清洗 …,
2.生成物, 油温高引起化学反应 ;
3.混入物, 混入水 ;混入空气 ;
4.元件磨损,
二、油本身
油的生产,储存,运输等过程中受到污染,
新油不一定干净,
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2,滤油器 （ filter）
1,滤油器的结构
滤油器一般由滤芯 (或滤网 )和壳体构成, 由滤芯上无数个微小间隙或小
孔构成通流面积 。 当混入油中的污物 （ 杂质 ） 大于微小间隙或小孔时, 杂质
被阻隔而滤清出来 。 若滤芯使用磁性材料时, 可吸附油中能被磁化的铁粉杂
质 。
滤油器可以 安装在油泵的的吸油管路上, 或某些重要零件之前 。 滤油器
也可安装在回油管路上 。
滤油器可分成 液压管路中使用和油箱使用 的两种 。 油箱内部使用的滤油器
亦称为滤清器和粗滤器, 用来过滤掉一些太大的, 容易造成泵损坏的杂质
（ 在 0.1mmm3以上 ）, 图 3－ 15为壳装滤清器 （ strainer）, 装在泵和油箱吸油
管途中 。 图 3－ 16所示, 为无外壳滤清器, 安装在油箱内, 拆装不方便, 但价
格便宜 。
4.4液压辅助元件
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2, 滤油器
（ filter）
1, 滤油器的
结构
图 3 － 15 为壳
装 滤 清 器
（ strainer）,
装在泵和油箱
吸油管途中 。
4.4液压辅助元件
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4.4液压辅助元件
滤油器 （ filter）
1,滤油器的结构
图 3－ 16所示, 为无外壳
滤清器, 安装在油箱内, 拆
装不方便, 但价格便宜 。
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4.4.2 滤油器 （ filter）
1,滤油器的结构
路用滤油器有 压力管用滤油器及回油管用滤油器 。
图 3-17所示压力管用滤油器, 因要受压力管路中的高压
力, 故耐压力问题必须考虑；回油管用滤油器是装在回
油管路上, 压力低, 只需注意冲击压力的发生 。 就价格
而言, 压力管路用滤油器较回油管路用滤油器贵出许多 。
4.4液压辅助元件
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2,滤油器的选用
选用滤油器时应考滤到如下问题,
1） 过滤精度
原则上大于滤芯网目的污染物就不能通过滤芯 。 滤油器上的过滤
精度常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸大小来表示 。 系统压力越
高, 过滤精度越低 。 表 3－ 1为液压系统中建议采用的过滤精度 。
4.4液压辅助元件
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2） 液压油通过的能力
液压油通过的流量大小和滤芯的通流面积有关 。 一般可根据要求
通过的流量选用相对应规格滤油器 。 （ 为减低阻力, 滤油器的容量为
泵流量的 2倍以上 ） 。
3） 耐压
选用滤油器时尤须注意系统中冲击压力的发生 。 而滤油器的耐
压包含 滤芯的耐压和壳体的耐压 。 一般滤芯的耐压为 0.01~0.1MPa,这
主要靠滤芯有足够的通流面积, 使其压降小, 以避免滤芯被破坏 。 滤
芯被堵塞, 压降便增加 。 必须注意滤芯的耐压和滤油器的使用压力是
不同的, 当提高使用压力时, 要考虑壳体是否承受得了而和滤芯的耐
压无关 。
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3,滤油器的安装位置
图 3－ 18列出了液
压系统中滤油器几种
可能的安装位置 。
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3,滤油器的安装位置
图 3－ 18列出了液压系统中滤油器几种可能的安装位置 。
1） 滤油器 （ 滤清器 ） 1安装在泵的吸入口, 其作用如前文所述 。
2） 滤油器 2安装在泵出口, 属于压力管路用滤油器, 在保护泵以外的其
它元件 。 一般装在溢流阀下游管路上或和安全阀并联, 以防止滤油器
被堵塞时泵形成过载 。
3） 滤油器 3安装在回油管路上, 属于回油管用滤油器, 此滤油器的壳体
耐压性可较低 。
4） 滤油器 4安装在溢流阀的回油管上, 因其只通泵部分的流量, 故滤油
器容量可较小 。 如其容量 2,3相同, 则通过流速降低, 过滤效果更好 。
5） 滤油器 5为独立的过滤系统, 其作用在不断净化系统中之液压油, 常
用在大型的液压系统里 。
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4.4.3 空气滤清器
为防止灰尘进入油箱, 通常在油
箱的上方通气孔装了空气滤清器 。 有
的油箱利用此通气孔当注油口, 如图 3
－ 18所示为带注油口的空气滤清器 。
空气滤清器的容量必须使液压系统即
使达到最大负荷状态时, 仍能保持大
气压力的程度 。
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4.4.4 油冷却器
一般说来, 造成油箱散热面积不够, 必须采用冷
却器来抑制油温的原因有三,
1） 因机械整体的体积和空间使油箱的大小受到限制 。
2） 因经济上的理由, 需要限制油箱的大小等 。
3） 要把液压油的温度控制得更低 。
油冷却器可分成 水冷式和气冷式 两大类 。
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1,水冷式油冷
油器
水冷式油冷
却器通常都采用
壳管式 （ shell-and
–tube type） 油冷
却器, 它是由一
束小管子 （ 冷却
管 ） 装置在一个
外壳里所构成 。
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1,水冷式油冷油器
壳管式油冷器形式多种, 但一般都采用直管形油冷却器, 如图 3
－ 20所示 。 其构造是把直管形冷却管装在一外壳内, 两端再用可移动
的端盖 （ 管帽 ） 封闭, 金属隔板装置在内, 使液压油产生垂直于冷却
管流动以加强热的传导 。 冷却管通常由小直径管子组成, 材料可用铝,
钢, 不锈钢无缝钢管, 但为增加热传效果, 一般采用铜管并在铜管上
滚牙以增进散热面积 。 冷却管的安装分为固定式和可移动式两种, 可
移动式冷却器可由外壳中抽出来清洗或修理；固定式固定在内不能取
出 。
冷却器的外壳是由 2"~30"开口的管子构成, 材料可用铝, 铜或不
锈钢管等 。
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2,气冷式油冷却器
气冷式构造如图 3－ 21所示, 由风扇和许多带散热片的管子所构成 。
油在冷却管中流动, 风扇使空气穿过管子和散热片表面, 使液压油冷却 。
其冷却效率较水冷低, 但如果冷却水取得不易或水冷式油却器不易安装的
场所, 必须采用气冷式, 尤以行走机械的液压系统使用较多 。
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3,油冷却器安装的场所
油冷却器安装在热发生体附近, 且液压油流经油冷却器时, 压力
不得大于 1MPa。 有时必须以安全阀来保护, 以使它免于高压的冲击而
造成损坏 。
1） 热发生源, 如溢流阀附近, 如图 3－ 22所示 。
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3,油冷却器安装
的场所
3） 如液压装置很
大且运转的压力
很高, 此时使用
独立的冷却系统,
如图 3－ 24所示 。
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4,油冷却器的冷却水
为防止冷却器累积过多的水垢影响热交换效率, 可
在冷却器装一滤油器 。 冷却水要采用清洁的软水 。
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4.4.5 蓄能器 （ accumulators）
1,蓄能器功用
蓄能器是液压系统中一种储存油液压力能的装置, 其主要功用如下,
(1) 作辅助动力源,在液压系统工作循环中不同阶段需要的流量变化很大时, 常采用蓄能
器和一个流量较小的泵组成油源 。 当系统需要很小流量时, 蓄能器将液压泵多余的流
量储存起来；当系统短时期需要较大流量时, 蓄能器将储存的液压油释放出来与泵一
起向系统供油 。 在某些特殊的场合：如驱动泵的原动机发生故障, 蓄能器可作应急能
源紧急使用；如现场要求防火防爆, 也可用蓄能器作为独立油源 。
(2) 保压和补充泄漏,有的液压系统需要较长时间保压而液压泵卸载, 此时可利用蓄能器释
放所储存的液压油, 补偿系统的泄漏, 保持系统的压力 。
(3) 吸收压力冲击和消除压力脉动,由于液压阀的突然关闭或换向, 系统可能产生压力冲击,
此时可在压力冲击处安装蓄能器起吸收作用, 使压力冲击峰值降低 。 如在泵的出口处
安装蓄能器, 还可以吸收泵的压力脉动, 提高系统工作的平稳性 。
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? 蓄能器的功用
作辅助动力源或紧急动力源
保压和补充泄漏
吸收冲击和消除压力冲击
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4.4.5 蓄能器 （ accumulators）
2,蓄能嚣的分类和选用
蓄能器有 弹簧式, 重锤式和充气式 三类 。 常用的是充气式, 它利用气体的压缩和
膨胀储存, 释放压力能, 在蓄能器中气体和油液被隔开, 而根据隔离的方式不同, 充
气式又分为 活塞式, 皮囊式和气瓶式 等三种, 下面主要介绍常用的活塞式和皮囊式两
种 。
(1)活塞式蓄能器,图 3－ 25a为活塞式蓄能器, 用缸筒 2内浮动的活塞 l将气体与油液隔开,
气体 (一般为惰性气体氮气 〉 经充气阀 3进入上腔, 活塞 1的凹部面向充气, 以增加气室
的容积, 蓄能器的下腔油口 a充液压油 。 活塞式结构简单, 安装和维修方便, 寿命长,
但由于活塞惯性和密封件的摩擦力影响, 其动态响应较慢 。 适用于压力低于 20MPa的
系统储能或吸收压力脉动 。
(2)皮囊式蓄能器,图 3－ 25b为皮囊式蓄能器, 采用耐油橡胶制成的气囊 2内腔充入一定压
力的惰性气体,气囊外部液压油经壳体 1底部的限位阀 4通入, 限位阀还保护皮囊不被挤
出容器之外 。 此蓄能器的气液完全隔开, 皮囊受压缩储存压力能, 其惯性小, 动作灵
敏, 适用于储能和吸收压力冲击,工作压力可达 32MPa。
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4.4.5 蓄 能 器
（ accumulator
s）
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4.4.6 油管与管接头
1,油管,油管材料材料可用金属管或橡胶管, 选用时由耐压, 装配
的难易来决定 。 吸油管路和回油管路一般用低压的有缝钢管, 也可使用橡
胶和塑料软管, 控制油路中流量小, 多用小铜管, 考虑配管和工艺方便,
在中, 低压油路中也常使用铜管, 高压油路一般使用冷拔无缝钢管, 必要
时也采用价格较贵的高压软管 。 高压软管是由橡胶中间加一层或几层钢丝
编织网制成 。 高压软管比硬管安装方便, 可以吸收振动 。
管路内径的选择主要考虑降低流动时的压力损失, 对于高压管路, 通
常流速在 3～ 4m/s左右, 对于吸油管路, 考虑泵的吸入和防止气穴, 通常
流速在 0.6～ 1.5m/s左右 。
在装配液压系统时, 油管的弯曲半径不能太小, 一般应为管道半径的
3～ 5倍 。 应尽量避免小于 900弯管, 平行或交叉的油管之间应有适当的间隔
并用管夹固定, 以防振动和碰撞 。
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4.4.6 油管与管接头
2.管接头：有 焊接接头, 卡套式接头, 扩口接头, 扣压式接头, 快速接头等几种形式,
如图 3－ 26,图 3－ 27,图 3－ 28,图 3－ 29,图 3－ 30所示, 由使用需要来决定采用何种连
接方式 。
4.4液压辅助元件
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总 结
? 方向控制阀
? 压力控制阀及应用
? 流量控制阀及应用
? 叠加阀
? 插装阀
? 液压辅助元件
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4－ 1 何谓换向阀的, 位, 与, 通,？ 画出三位四通电磁换向阀, 二位三通机动换向阀及三位
五通电液换向阀的职能符号 。
4－ 2 何谓中位机能？ 画出, O‖型,, M‖型,, P‖型中位机能并说明各适用何种场合？
4－ 3如果将先导式溢流阀平衡活塞上的阻尼孔堵塞, 对液压系统会有什么影响？
4－ 4 将减压阀的进, 出油口反接, 会产生什么情形？ （ 分两种情况讨论：压力高于减压阀调
定压力和低于调定压力 ） 。
4－ 5为何顺序阀不能采用内部排泄型？ 3－ 4 简述油箱的功能？ 油箱内隔板的功能？
4－ 5 油箱上装空气滤清器的目的是什么？
4－ 6 根据经验, 开式油箱有效容积为泵流量的多少倍？
4－ 7 滤油器在选择时应该注意哪些问题？
4－ 8 简述液压系统中安装冷却器的原因 。
4－ 9 油冷却器依冷却方式分为哪两大类？
4－ 10 简述蓄能器的功能 。
4－ 11 蓄能器种类有哪几类？ 常用的是那一类？
思考题与习题
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Take a Break
