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第五章 液压阀
3
第
一
节
概
述
?
液
压
阀
的
作
用
?
液
压
阀
的
分
类
?
对
液
压
阀
的
基
本
要
求
本章
重要，
快提
神吧！
4
一、液压阀的作用
1、液压阀的作用,用来控制液压系统中油液的 流
动方向 或调节其 压力和流量,以满足设备工作
的性能要求。
2、液压阀之间存在的共性
1）、在结构上所有的阀都有阀体、阀芯（座阀
或滑阀）和驱动阀芯动作的元部件（如弹簧，
电磁铁等）组成。
5
2）、在工作原理
上，所有 阀的开
口大小，阀的进、
出口的压差以及流
过阀的流量之间的
关系都符合孔口流
量公式，仅是各种
阀控制的参数不相
同而已。
6
二、液压阀的分类
1、按 功能分类
溢流阀
节流阀
顺序阀等
节流阀
调速阀
溢流阀节流阀等
单向阀
换向阀
比例方向控制阀等
液压阀
压力控制阀
流量控制阀
方向控制阀
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2、按操作方式分类
手把及手轮
踏板
杠杆
挡板及碰块
弹簧
液压
气动
电磁铁控制
伺服电机和步进电机控制
液压阀
手动阀
机动阀
电动阀
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3、按连接方式分类
管式连接
板式及叠加式连接
液压阀
插装式连接
9
三、对液压阀的基本要求
1、动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振
动小；
2、油液通过时压力损失小；
3、密封性能好；
4、结构紧凑，安装、调整、使用、维护方
便，通用性大。
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§ 5-2 液压阀上的共性问题
一、阀口形式
自学，参见表 6-2
二、液动力
很多液压阀都是滑阀结构。这些滑
阀靠阀芯的移动而改变阀口的启闭或开
口大小，从而控制了液流。液流流过阀
口时阀芯所产生的液动力，将对液压阀
的性能起着重大 的作用。
11
1、稳态液动力 Fbs,是
阀芯移动完毕,开口
固定之后，液流流过
阀口时因动量变化而
作用在阀芯上的力。
1）,Fbs的大小和方向
①、大小：
取阀芯两凸肩间
的空腔中的液体作为
控制体，根据动量方
程式可知上述两种情
况的稳态液动力均为：
12
式中,Cd —— 流量系数；
Cv —— 速度系数；
cr —— 系数；
W —— （ 通流截面的）孔口宽度；
xv —— 开口量；
△ p —— 进、出口压差；
Φ —— 液流与滑阀轴线的夹角。
13
②, Fbs的方向,其方向总是促使阀口关闭 。
2）、稳态液动力对滑阀 的影响
①、加大了操纵滑阀所需的力
在高压大流量时,Fbs将会很大，这
时使阀芯的操纵成为突出问题，此时必须
采取措施补偿或消除这个力。
知识的宝库
14
下面采用的几种方法：
? 采取特殊形状的阀腔或阀套上开斜孔，
使流出和流入阀腔的液体动量互相抵消，
从而减小轴向的液动力。
15
? 改变阀芯的颈部尺寸，使液流流过阀芯
时有较大的压降，以便在阀芯两端面上
产生不平衡液压力，抵消轴向液动力。
16
②,使滑阀的工作趋于稳定
由于 Fbs使阀口关闭,相当于一个回复力。
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2、瞬态液压力 Fbt,是滑阀 在移动过程中
（即开口大小发生变化时）阀腔中液流
因加速或减速而作用在阀芯上的力。
1),Fbt的大小：
19
18
当阀的开口度变化时，阀腔内长度为
L那部分油液的轴向速度也发生变化，也
就是出现了加速或减速，于是阀芯上就
受到了一个轴向的反作用力 Fbt:
当 △ p 不变或变化不大时：
19
2）,Fbt的方向
①、油液流出阀口时,Fbt的方向都是与阀
芯的移动方向相反,起阻止阀芯移动的
作用。
②、油液流入阀口时,Fbt的方向与阀芯移
动方向相同,其帮助阀芯移动的作用，
相当于一个“负阻力”。
∴
17
20
二、卡紧力
1、滑阀的液压卡紧现象
一般滑阀的阀孔和阀芯之间有很小
的缝隙，当缝隙中有油液时，移动阀芯
所需的力只需克服粘性摩擦力，数值相
当小。可是实际并非如此，特别在中、
高压系统中，当阀芯停止运动一段时间
后 （一般约 5min）,这个阻力可以大到
几百牛顿，使阀芯重新移动十分困难。
21
2、引起卡紧的原因
1）、赃物进入缝隙，
使阀芯移动困难；
2),缝隙很小，在油温
变化（升高）时阀芯
膨胀而卡死；
3）、滑阀副几何形状
误差和同心度变化所
引起的径向不平衡力，
它是引起卡紧的主要
原因。
友 谊 万 岁
22
①,阀芯与阀孔无
形状误差，轴线平
行且不重合时,阀
芯不会出现径向不
平衡力
23
②,阀芯带有倒锥
（锥部大端朝向高
压腔），轴心线平
行且不重合时,阀
芯受到径向不平衡
力的作用，使偏心
距 e越来越大，直
到两者表面接触为
止，这是径向不平
衡力达到最大。
24
③,阀芯带有顺锥，轴
线平行且不重合时：
产生径向不平衡力，
使阀芯与阀孔的偏心
距减小。
④、阀芯表面有局部凸
起 （相当于阀芯碰伤，
残留毛刺或缝隙中锲
入赃物） 时,阀芯受
到径向不平衡力的作
用，将阀芯的凸起部
分推向孔壁。
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3、减小径向不平衡力的方法
1）、卡紧力,当阀芯受到径向不平衡力的
作用和阀孔相接触后，缝隙中的存留液
体被挤出，阀芯和阀孔间的摩擦变成半
干摩擦乃至干摩擦，因而使阀芯重新移
动时所需的力就大大提高了，把这种阻
力称为卡紧力。
2）、减小径向不平衡力的方法
①,一般在滑阀的阀芯上开几条环形均压
槽，使 F径 ↓↓ ；
26
②, 严格控制阀芯和阀孔的制造精度，避免出
现偏心，阀心不圆度和锥度公差为 0.003～
0.005mm，要求带顺锥 ；
③,使阀芯或阀套在轴向和圆周方向上产生高
频小振幅 的振动或摆动 ；
④,精细过滤油液。
27
§ 5-3 方向控制阀
通过控制阀口的通或断
来控制液流的方向以达到中
断的作用。
常用的方向控制阀有,单向阀 和 换向阀
一、单向阀
液压系统中常用的单向阀有 普通单
向阀 和 液控单向阀
工 作 原 理
28
㈠,普通单向阀（逆止阀）
1、作用,使油液只能沿一个方向流动，不
允许反向倒流。
29
工作过程：
1）、压力油从阀体左端通口 P1流入时，克
服弹簧作用在钢球上的力，打开阀口，
通过阀口由通口 P2流出；
2）、压力油从通口 P2流入时，它和弹簧力
一起使钢球紧压在阀孔上,使阀口关闭，
油液无法通过。
2、对普通单项阀的要求
1)、通油方向的阻力尽可能小,而不通油
方向应有良好的密封；
2)、动作灵敏，工作时不应有撞击和噪声。
30
3、应用
1),单向阀可装在泵的出口处，防止系统
中的液压冲击 影响液压泵的工作；
向系统
31
2
）
、
单
向
阀
可
以
用
来
分
割
油
路
，
防
止
油
路
间
的
相
互
干
扰；
32
3）、单向阀接在回油路上当背压阀使用。
33
4、单向阀弹簧的选择
1）、一般单向阀的弹
簧的刚度都选得较小，
使阀的开启压力仅需
0.03～ 0.05MPa；
2)、当单向阀作背压阀
使用时，弹簧的刚度
较大，使阀的开启压
力达到 0.2～ 0.6MPa。
34
（二）、液控单向阀
35
1、工作过程
1）、当控制口 K处无
压力油时，它的工作
机制和普通单向阀相
同；
2）、当控制口 K处有
控制压力油时，使通
口 P1和 P2接通，油液
可在两个方向自由流
通。 梦想何
时实现
啊！
36
2、应用
1）、对液压缸进行锁闭；
37
2）、作立式液压缸的支承阀。
38
3、在高压系统中，
液控单向阀反向开
启前 P2口的压力很
高，所以使单向阀
反向开启的控制压
力也很高。为了减
小控制压力，可以
采用 带卸荷阀芯的
液控单向阀 。
39
二、换向阀
利用阀芯相对于阀体的相对运动，
使油路接通、关断或变换油流的方向，
从而使执行元件启动、停止或变换运动
的方向。
换向阀的作用
40
<一 >,换向阀的一些基本概念
1、位 ------ 阀芯相对于阀体的工作位臵。
一个方块表示“一位”。
一位 二位 三位
2、通 ------阀与系统主油路相连接的油
口数。
三位四通换向阀
41
<二 >,对换向阀的主要要求
1、油液流经阀时的压力损失要小；
2、互不相通的油口间的泄漏要小；
3、换向要平稳、迅速且可靠。
<三 >, 滑阀式换向阀
换向阀按阀芯的形状分为：
? 滑阀式换向阀,应用广泛；
? 转阀式换向阀,应用一般 。
1、结构主题,阀芯和阀体是其结构主体。
下面以三位五通阀为例，说明滑阀式换向
阀的工作原理：
42
?当阀芯处在图示中间位置时，五个通口都关闭；
?当阀芯移向左端时，通口 O2关闭，通口 P和 B相
通，通口 A和 O1相通。
?当阀芯移向右端时，通口 O1关闭,P和 A相通,B
和 O2相通。
43
2、花阀的操作方式,用以移动滑阀阀芯，
并使它正确而可靠的保持在工作位置上。
常见操作方式
1>、手动式
2>、机动式
44
3>、电磁式：
4>、液动式：
45
5>、电液动式：
46
3、换向阀的中位机能分析
1>,中位机能,三位换向阀的阀芯在中间
位置时，各通口间有不同的连接方式，
可满足不同的使用要求，这种连通方式
称为换向阀的中位机能。
2>,不同的中位机能是通过改变阀芯的形
状和尺寸得到的。
3>, 分析和选择阀的中位机能时，通常考
虑以下几点：
47
①,系统保压：
? 当 P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于
多缸系统；
? 当 P口不太流畅地与 O口接通时，系统能
保持一定的压力供控制油路使用。
②、系统卸荷,P口通畅地与 O口接通时，
系统卸荷。
③、换向平稳性和精度：
? 当 A,B两口都堵塞时，换向过程易产生
液压冲击，换向不平稳，但换向精度高；
48
? A,B两口通 O口时，换向过程中不易产生
液压冲击，换向平稳，但换向精度低。
④、启动平稳性,液压缸某腔通 O口,则启
动时该腔内因无油液起缓冲作用，启动
不太平稳。
⑤、液压缸“浮动”和在任意位置上的停
止：
? 当 A,B两口互通时，卧式液压缸呈, 浮
动, 状态；
? 当 A,B两口堵塞或与 P口连接（在非差动
情况下），则可使液压缸在任意位臵处
停下来。
49
<四 >、转阀
1、组成,由阀芯、阀体、操作手柄等组成。
职能符号
2、转阀的特点：
1>, 结构简单、紧凑、密封性差，设计不佳时所需
操纵转矩很大；
2>,适合于中低压、小流量的场合，作先导阀和小
型换向阀使用。
50
<五 >、电磁球阀,电磁球阀使近年来发展起
来的一种电磁换向阀，以电磁铁推动钢球
实现油路的通断和切换。
51
? 密封性能好；
? 反应速度快，它的换向时间仅 0.03～ 0.04s，
复位时间仅 0.02～ 0.03s；
? 换向频率高，可达 250/min以上；
? 对工作介质的粘度适应范围广；
? 由于没有液压卡紧受液动力影响小，换向和复
位所需的力小，可适应于高压；
? 抗污染能力好；
? 在小流量系统中直接用于控制主油路，在大流
量系统中作为先导控制元件。
特 点
52
§ 5－ 4 压力控制阀
工作原理,利用阀芯上的液压力和弹簧力保
持平衡来进行工作。
核心部分
提神！提神！
再提神！
53
一、溢流阀
分为 直动式 和 先导式溢流阀
㈠、功能和要求
１、功能,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、
调压或限压作用。
２、要求,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。
54
㈡,工作原理和结构
１、直动式
? 当作用在阀芯 3上
的液压力小于弹簧
力时,阀口关闭 。
? 当作用在阀芯 3上
的液压力大于弹簧
力时，阀口打开，
使油液溢流 。
60
55
分析
p A = ks (xc+xR)
ks (xc+xR)
p = A
因为 xR ? xc
ks xc
所以 p ? ＝常数A
56
结论
? 只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢
流阀入口处的压力基本上就是恒定的；
? 调节弹簧的预压力，便可调整溢流压力；
? 改变弹簧的刚度，便可改变调压范围；
? 直动式溢流阀结构简单，灵敏度高，但
压力受溢流流量的影响较大，不适于在
高压、大流量下工作。
57
２、先导式
? 当作用在先导阀上的
液压力小于其弹簧力
时，先导阀关闭，腔
中液体没有流动，作
用在主阀芯两端的液
压力平衡，阀口关闭，
溢流阀没有溢流 。
? 当作用在先导阀上的
液压力大于其弹簧力
时，先导阀打开，液
流通过阻尼孔，作用
在主阀芯两端的液压
力失衡，打开阀口，
实现溢流作用 。
58
结论
? 只要主阀口打开，溢流阀入口处的压力
就基本上保持恒定；
? 调节先导阀的弹簧预压力，便可调整溢
流压力，压力调整比较轻松；
? 反应不如直动式灵敏；
? 阀体上有一个远程控制口 Ｋ,当将此口
接通油箱时，便可实现卸荷作用；当将
此口接到一个远程调压阀上时，便可实
现远程调压。
59
３、溢流阀的职能符号
60
㈢,静态特性
１、阀芯受力平衡方程式
设 p为进油口处的压力,A为阀芯承
压面积,Fs为弹簧作用力,Fg为阀芯重力，
Fbs为作用在阀芯上的轴向稳态液动力，
Ff为摩擦力,xc为弹簧的预压缩量,xR
为阀口开口量。当阀垂直安放时，阀芯
上的受力平衡方程为：
pA=Fs+Fg+Fbs+Ff (1)
54
61
一般情况下，可以略去阀芯自重 Ｆ g和摩擦
力 Ff
因为 Ｆ bs=2CdxRWpcosθ （２）
Fs＝ ks(xc+xR) （３）
将 (2),(3)式代入 (1)，整理后得：
ks(xc+xR)
p =
A - 2CdxRWcos θ
由（ ４ ）式得出：
62
1）、溢流阀的开启压力 pc,当溢流阀开始溢流时
（阀口将开未开时）, xR = 0，这时进口处的
压力称为溢流阀的开启压力。
2）、溢流阀的调整压力（全流压力） pＴ, 当溢流
阀通过额定流量 qn时，阀芯上升到相应位置，这时
进口 处的压力称为溢流阀的调整压力。
3）、静态调压偏差,全流压力与开启压力之差 。
4）、开启比,开启压力与全流压力之比 。
ks
pc = xc (5)
A
63
２、溢流量
q = CdWxR(2p/n)1/2 (6)
3、流量压力特性曲线
将 (４ ),(５ )式代入 (６ )式，得,
CdAW
q = (p-pc)(2p/n)1/2 (7)
ks+2CdWpcosθ
根据（７）式,画出流量压力特性曲线
64
由曲线可知,
? 溢流阀的理想特性曲
线最好是一条在 pT处
平行于流量坐标的直
线；
? 先导式溢流阀的静态
调压偏差比直动式小；
? 溢流阀工作时出现粘
滞现象，使阀开启和
闭合时的特性产生差
异；
? 不灵敏区使受溢流阀
控制的系统压力波动
范围增大。
65
㈣,应用
1、作溢流阀，使系统压力恒定 （起溢流定
压作用） ；
94
66
2、作安全阀，对系统起过载保护作用；
67
3、作背压阀，以改善执行元件的运动平稳性；
68
4、实现远程调压
? 当 ＤＴ ＋ 时,p = pB
? 当 ＤＴ － 时,p = pApA
pB
p
DT
69
5、使系统卸荷
pA
p
DT
?当 ＤＴ ＋ 时,p = 0
?当 ＤＴ － 时,p = pA
70
二、减压阀
<一 >、工作原理
1、直动式
? 阀不工作时,阀芯在弹
簧力作用下处于最下端，
阀的进、出口沟通，不
起减压作用；
? 阀处于工作状态时,若
出口压力 P2↑ 时，作用
在阀芯下端的液压力大
于弹簧力时，阀芯上移，
关小阀口，起减压作用。
71
分析
p2A = ks( xc – xR )
式中,xc----预压缩量，即 xR=0时弹簧的预
压缩量；
xR----开口量，一般 xR<<xc
ks( xc – xR ) ksxc
∴ p2 = ≈ = 常数A A
72
结论
? 出口压力基本上维持在某一定值即调定值上；
? 若 p2 ↑ (↓) → 阀芯上 (下 )移 xR ↓ (↑ )
→ 阀口处的阻力 (△ p=p1-p2)↑ (↓) → p2
↓ (↑ ) → p2 基本不变。
结构特点
? 阀口常开；
? 控制油由出口引入；
? 泄漏需要单独接油箱。
73
2、先导式,(应用广泛）
1）、工作过程,与先导式溢流阀一致
74
2）、分析：
当 p2 ↑ 到使先导阀打开时，主阀芯
上移，达到新的平衡位臵，即：
p2 - p′A = ks ( xc – xR )
式中,p ′ ----- 先导阀控制压力；
∴ p2 = p ′ + ks( xc – xR ) /A (xc>>xR)
= p ′ + ksxc /A =常数
结论,出口压力 p2基本上稳定在调定值上。
75
3）、先导式溢流阀与先导式减压阀的不同
点：
? 减压阀保持出口压力基本不变，而溢流
阀保持进口压力基本不变；
? 不工作时，减压阀常开，而溢流阀常闭；
? 为保证减压阀出口压力调定值恒定，它
的导阀弹簧腔需通过泄油口单独接油箱；
而溢流阀的出油口是通油箱 的，不需单
独接油箱。
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<二 >、性能：
减压阀的 q — p特性曲线如下：
77
由图可知：
1,q↑→ p2 ↓ 。
∵ 当 p1基本恒定时，若 q↑→ xR ↑→ p2 ↓
（略微下降）。 (p2=ks(xc-xR)/A)
2、当 p1越低时,p2的调整值越低,它受 q的
影响越大。
3、当减压阀出油口处不输出油液（ q=0)时，
它的 p2仍能保持恒定。
因为有少量的油液通过减压阀开口
经先导阀和泄油管流回油箱，保持该阀
处于工作状态。
78
<三 >、功用和要求
1、功用,当液压系统中的某一部分需要获
得一个比液压泵供油压力低的稳定压力
时，就可使用减压阀。它常用在系统的
夹紧, 控制, 润滑 等油路中。
2、对减压阀的要求
出口压力维持恒定，不受入口压力、
通过流量大小的影响。
79
〈
四
〉
、
应
用
0.5MPa ≦ pJ ≦ pY
80
三
、
顺
序
阀
㈠
、
工
作
原
理
81
１、内控直动式顺序阀
这个阀与溢流阀
不同之处在与它的出
口不接油箱，而通向
二次油路，所以它的
泄油口需单独接油箱。
２、液控直动式顺序阀
阀芯是否启闭，只
能靠外来信号，与 p1大
小无关。其它与内控式
直动顺序阀相同。
82
㈡,性能
顺序阀的主要性能与溢流阀相仿。此
外，顺序阀为使执行元件准确地实现顺序
动作，要求阀的调压偏差小，故调压弹簧
的刚度宜小。阀在关闭状态下的内泄漏也
要小。
㈢、功用
顺序阀用来控制多个执行元件的顺序
动作。通过改变控制方式、泄油方式和二
次油路的接法，顺序阀还可构成其它功能，
作 背压阀, 平衡阀 或 卸荷阀 用。
83
㈣,应用
1、控制多个执行元件的顺序动作。
? 顺序阀 6的调整压力
大于缸 4的最大前进压
力；
? 顺序阀 3的调整压力
大于缸 5的最大返回压
力；
? 后一个动作的压力
须比前一个动作压力
高出 0.8～ 1MPa。
84
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。
85
3、用内控顺序阀接在液压缸回油路上，增
大背压，以使活塞的运动速度稳定。
86
4、用外控顺序阀（卸荷阀）使双泵系统大
流量泵卸荷。
87
四,压力继电器
利用液体压力来启闭电气触点的液
压电气转换元件，它在油液压力达到某
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 。
88
89
压力继电器的主要性能包括：
1）调压范围,指能发出电信号的最低工作
压力和最高工作压力的范围 。
2）灵敏度和通断调节区间：
①、灵敏度,压力升高，继电器接通电信
号的压力 （称开启压力） 和压力下降，
继电器复位切断电信号的压力 （称为闭
合压力） 之差称为灵敏度 。
②、通断调节区间,为避免压力波动时继
电器时通时断，要求开启压力和闭合压
力之间有一可调节的一定的差值 。
90
3）重复精度,在一定的设定压力下，多次
升压（降压）过程中，开启压力和闭合
压力本身的差值 。
4）升压和降压动作时间,压力由卸荷压力
升到设定压力，微动开关触点闭合发出
电信号的时间，称为升压动作时间，反
之称为降压动作时间 。
生 命 在 于 运 动
91
§ 5-5 流量控制阀
改变阀口通流面积的大小或通流通
道的长短来改变液阻，从而控制通过阀
的流量，达到调节执行元件运动速度的
目的。
工 作 原 理
92
一、普通节流阀
（一）、工作原理
93
1、工作过程,油液 → 进油口 P1 → 孔道 a
→ 三角槽 → 孔道 b → 从出油口 P2流出。
2、调节,调节手柄通过推杆 → 阀芯作轴
向移动 → 改变节流口通流截面积 → 调
节流量。
（二）、静态特性
1、流量特性
节流阀的流量特性决定于节流口的
结构形式，由于节流口形式不外乎是 薄
壁孔 或 细长孔,所以节流阀的流量特性
为：
94
qT = CAT（ p1-p2） φ = CAT△ p φ
式中,C — 系数，由实验得出具体数据；
AT — 节流口通流截面积；
φ — 节流阀指数,φ =0.5～ 1.0（薄壁孔
0.5，细长孔 1.0）。
影响流量稳定性的因素：
1）、压力对流量稳定性的影响
当 AT一定时 → 若负载 F↑ ↓ → 节流阀
前后的压差（ △ p ↓ ↑ ） → qT ↓ ↑
→ 活塞运动速度 v ↓ ↑ 。
65
95
结论,当 φ 越大,△ p对 q的影响越大，
因此节流口制成薄壁孔（ φ =0.5）
比制成细长孔（ φ=1.0 ）好。
2）、温度对流量稳定性的影响
①、细长孔：
当油温 ↑ ↓ → 粘度 ↓ ↑ → q ↑ ↓
②,薄壁孔：
流量基本上不受油温的影响
96
2、最小稳定流量和流量调节范围
1）、最小稳定流量
①、节流阀的阻塞现象,当节流阀的通流
截面积很小时，在保持所有因素都不变
的情况下，通过节流口的流量会出现周
期性的脉动，甚至造成断流，这种现象
称为节流阀的阻塞现象。
②、阻塞造成的后果,使液压系统中执行
元件的速度不均匀。
③、最小稳定流量,每个节流阀都有一个
能正常工作的最小流量限制，称为节流
阀的最小稳定流量。
97
2）、流量调节范围,通过阀的最大流量和
最小流量之比。一般在 50以上，高压流
量阀则在 10左右。
3、调节特性
节流阀的调节应该轻便，准确。在
小流量调节时，如通流截面相对于阀心
位移的变化率较小，则调节的精确性较
高。
98
（三）、应用
用来调节流
量，从而控制执
行元件的运动速
度,一般用在定
量泵带溢流阀的
系统中,有时也
用在变量泵的系
统中。
99
二
、
调
速
阀
（
一
）
、
工
作
原
理
100
图中,p1 — 液压泵出口压力，由溢流阀调
整，基本不变；
p2 — 调速阀出口处的压力，由负载
决定大小；
pm — 减压阀产生一次降压后的压力。
执行元件的运动速度 v是否受负载 F变
化的影响？
当 AT一定时 → 若负载 F↑ ↓ → p2↑ ↓ →
减压阀阀芯下（ 上 ）移 → xR↑ ↓ → 压降 ↓ ↑
→ pm ↑ ↓ → pm-p2不变 → qT 不变 → 活
塞运动速度 v不变。
101
（二）、静态特性
1、流量压力特性方程
带 R下标 — 表示减压阀
带 T下标 — 表示节流阀
若忽略减压阀阀心的自重和摩擦力，
则阀心的受力平衡方程式：
∵ 减压阀和节流阀的阀口都是薄壁孔形
式
102
∴
整理上面三式，得：
103
当满足如下条件：
∴
104
2,q — △ p 特性曲线
调速阀由于有减压
阀和节流阀两个液阻串
联，所以它在正常工作
时，至少要求有 0.4～
0.5MPa的压差。这是因
为压差很小时，减压阀
阀心在弹簧作用下处在
最下端位臵，阀口全开，
不能起到稳定节流阀前
后压差的缘故。
105
（三）、应用
调速阀在液压
系统中的应用和节
流阀相仿，它适用
于执行元件负载变
化大而运动速度要
求稳定的系统中；
也可用在容积 — 节
流调速回路中。
106
三、溢流节流阀
1、结构特点,差压式溢流阀与节流阀并联
而成。
107
2、特点
1）、与调速阀相同，也能保证通过阀的流量基
本上不受负载变化的影响；
2）、附有安全阀，防止系统过载；
3）、通过 p1随 p2的变化来使 q基本上保持恒定的。
这和调速阀的情况不同（ ∵ p1不变），因而使
用溢流节流阀具有功率损耗低，发热量小的优
点；
4）、溢流节流阀通过的流量比调速阀大（一般
是系统的全部流量）。阀芯运动时的阻力较大，
弹簧较硬，其结果使节流阀前后压差加大，因
此它的稳速性稍差。
108
掌
握
的
任
何？
109
5-1、试分析下述回路中液控单向阀的作用。
110
a）、起支承作用，防止重物自行下落。
b）、调速作用。
111
5-2、图示两系统中各溢流阀的调整压力分
别为 pA=30× 105MPa,pB=20× 105MPa,
pC=40× 105MPa 。问在系统的外负载趋
于无限大时，该两系统的压力各为多少？
112
解,1),p = pB = 20× 105MPa
2),p = pA+ pB + pc = 90× 105MPa
113
5-3、附图中，溢流阀的调整压力为 50× 105MPa,
减压阀的调整压力为 15× 105MPa,试分析活
塞在运动期间和碰到死挡块后管路中 A,B处
的压力值？
114
解,1）、活塞在运动期间：
设运动期间 F=0
∴ pA = pB = 0
2）、活塞碰到死挡块后：
pA= 50× 105MPa
pB= 15× 105MPa
3）、若减压阀的外泄口未接油箱，当
活塞碰到死挡块后：
pA= pB = 50× 105MPa
115
5-4、附图中，定量泵
的输出流量 qp为一恒
定值，若改变泵出口
处节流阀的开口大小，
问活塞的运动速度 v
会不会发生变化？流
过 a,b,c三点处的
流量各是多少？已知
活塞两腔的面积为 A1、
A2，管道内径都是 d。
116
解,1）、活塞的运动速度 v不变
2）,qa = qc = qp
qb = A2qa /A1
117
5-5、三位四通电液换向阀的中位机能能否
任意选定？为什么？
118
答,1）, 先导阀的中位机能一般不能任意
选定, 它总是采用 Y型的 。
因为采用 Y型的中位机能, 在中间
位置时进油口被堵住, 不会引起控制压
力的降低 。 而它的两个工作口与主阀阀
芯两端控制腔相连且和油箱相通, 在主
阀两端弹簧力的作用下, 主阀芯能从左
位 （ 或右位 ） 回到中位 。 若采用 O型或 M
型机能, 当先导阀回复到中位后, 主阀
芯两端的控制油路立即处于切断状态,
主阀芯无法从左位 （ 或右位 ） 回到中位 。
119
2）, 选择主阀中位机能时：
? 若控制油源采用外部油控制形式, 主阀
可根据使用要求任意选择所需的中位机
能 。
? 若采用内部油控制形式, 当主阀采用 H、
M,K等具有卸荷功能的中位机能时, 则
必须考虑重新启动时是否有足够的控制
压力来控制主阀芯的换向 。
120
5-6,图示的减压回路, 已知液压缸无杆腔的有效
面积为 100cm2,有杆腔的有效面积均为 50cm2，
当最大负载 F1=14× 103N, F2=4250N, 背压
p=1.5× 105Pa,节流阀 2的压差 Δp=2× 105Pa时,
试问：
1>,A,B,C各点的压力 （ 忽略管路损失 ）？
2>,泵和阀 1,2,3最小应选用多大的额定压力？
3>, 若 两 缸 进 给 速 度 分 别 为 V1=3.5cm/s,
V2=4cm/s,泵和各阀的额定流量应选多大？
4>、若通过节流阀的流量为 10L/min，通过减压
阀的流量为 20L/min，试求两缸的运动速度？
121
Ⅰ
Ⅱ
122
解,1）,夹紧缸（缸 Ⅱ ）运动时：
∵ pBA1=F2+pA2
∴ pB= ( F2 + pA2 ) /A1
= (4250+1.5× 105 × 50 × 10-4)/100 × 10-4
= 5 × 105 Pa
进给缸（缸 Ⅰ ）运动时：
∵ pC A1 = F1
∴ pC= F1/A1=14 × 103/100 × 10-4= 14 × 105Pa
pA= pC+△ p=14 × 105+2 × 105=16 × 105Pa
pB= 减压阀调整压力
123
2）、泵、阀 1,2,3最小额定压力
= 16 × 105+(25 ～ 60%)× 16 × 105
= (20 × 105～ 25.6 × 105) Pa
取额定压力为 25× 105Pa
3)、缸 Ⅰ 的流量,q1 = v1A1
=3.5 × 10-1 × 60 × 100 × 10-2= 21L/min
缸 Ⅱ 的流量,q2= v2A1
=4 × 10-1 × 60 × 100 × 10-2= 24L/min
通过背压阀的流量,q3= v2A2
=4 × 10-1 × 60 × 50 × 10-2= 12L/min
∴ 泵和阀 1,2,3的额定流量,25L/min
背压阀的额定流量,16L/min
124
4）、缸 Ⅰ 的运动速度,v1=q1/A1
=10 × 103/100 × 60 = 1.67cm/s
缸 Ⅱ 的运动速度,v2=q2/A1
=20 × 103/100 × 60 = 3.33 cm/s
125
5-7、附图所示系统中的元件 A,B,C,D、
E都是些什么阀？各自起什么作用？
126
答,A — 溢流阀，起溢流定压作用；
B — 液控顺序阀，起卸荷作用；
C — 溢流阀，起背压作用；
D — 减压阀，起减压作用；
E — 压力继电器，实现顺序动作时发
出信号。
127
请继续学习第五章
2
第五章 液压阀
3
第
一
节
概
述
?
液
压
阀
的
作
用
?
液
压
阀
的
分
类
?
对
液
压
阀
的
基
本
要
求
本章
重要，
快提
神吧！
4
一、液压阀的作用
1、液压阀的作用,用来控制液压系统中油液的 流
动方向 或调节其 压力和流量,以满足设备工作
的性能要求。
2、液压阀之间存在的共性
1）、在结构上所有的阀都有阀体、阀芯（座阀
或滑阀）和驱动阀芯动作的元部件（如弹簧，
电磁铁等）组成。
5
2）、在工作原理
上，所有 阀的开
口大小，阀的进、
出口的压差以及流
过阀的流量之间的
关系都符合孔口流
量公式，仅是各种
阀控制的参数不相
同而已。
6
二、液压阀的分类
1、按 功能分类
溢流阀
节流阀
顺序阀等
节流阀
调速阀
溢流阀节流阀等
单向阀
换向阀
比例方向控制阀等
液压阀
压力控制阀
流量控制阀
方向控制阀
7
2、按操作方式分类
手把及手轮
踏板
杠杆
挡板及碰块
弹簧
液压
气动
电磁铁控制
伺服电机和步进电机控制
液压阀
手动阀
机动阀
电动阀
8
3、按连接方式分类
管式连接
板式及叠加式连接
液压阀
插装式连接
9
三、对液压阀的基本要求
1、动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振
动小；
2、油液通过时压力损失小；
3、密封性能好；
4、结构紧凑，安装、调整、使用、维护方
便，通用性大。
10
§ 5-2 液压阀上的共性问题
一、阀口形式
自学，参见表 6-2
二、液动力
很多液压阀都是滑阀结构。这些滑
阀靠阀芯的移动而改变阀口的启闭或开
口大小，从而控制了液流。液流流过阀
口时阀芯所产生的液动力，将对液压阀
的性能起着重大 的作用。
11
1、稳态液动力 Fbs,是
阀芯移动完毕,开口
固定之后，液流流过
阀口时因动量变化而
作用在阀芯上的力。
1）,Fbs的大小和方向
①、大小：
取阀芯两凸肩间
的空腔中的液体作为
控制体，根据动量方
程式可知上述两种情
况的稳态液动力均为：
12
式中,Cd —— 流量系数；
Cv —— 速度系数；
cr —— 系数；
W —— （ 通流截面的）孔口宽度；
xv —— 开口量；
△ p —— 进、出口压差；
Φ —— 液流与滑阀轴线的夹角。
13
②, Fbs的方向,其方向总是促使阀口关闭 。
2）、稳态液动力对滑阀 的影响
①、加大了操纵滑阀所需的力
在高压大流量时,Fbs将会很大，这
时使阀芯的操纵成为突出问题，此时必须
采取措施补偿或消除这个力。
知识的宝库
14
下面采用的几种方法：
? 采取特殊形状的阀腔或阀套上开斜孔，
使流出和流入阀腔的液体动量互相抵消，
从而减小轴向的液动力。
15
? 改变阀芯的颈部尺寸，使液流流过阀芯
时有较大的压降，以便在阀芯两端面上
产生不平衡液压力，抵消轴向液动力。
16
②,使滑阀的工作趋于稳定
由于 Fbs使阀口关闭,相当于一个回复力。
17
2、瞬态液压力 Fbt,是滑阀 在移动过程中
（即开口大小发生变化时）阀腔中液流
因加速或减速而作用在阀芯上的力。
1),Fbt的大小：
19
18
当阀的开口度变化时，阀腔内长度为
L那部分油液的轴向速度也发生变化，也
就是出现了加速或减速，于是阀芯上就
受到了一个轴向的反作用力 Fbt:
当 △ p 不变或变化不大时：
19
2）,Fbt的方向
①、油液流出阀口时,Fbt的方向都是与阀
芯的移动方向相反,起阻止阀芯移动的
作用。
②、油液流入阀口时,Fbt的方向与阀芯移
动方向相同,其帮助阀芯移动的作用，
相当于一个“负阻力”。
∴
17
20
二、卡紧力
1、滑阀的液压卡紧现象
一般滑阀的阀孔和阀芯之间有很小
的缝隙，当缝隙中有油液时，移动阀芯
所需的力只需克服粘性摩擦力，数值相
当小。可是实际并非如此，特别在中、
高压系统中，当阀芯停止运动一段时间
后 （一般约 5min）,这个阻力可以大到
几百牛顿，使阀芯重新移动十分困难。
21
2、引起卡紧的原因
1）、赃物进入缝隙，
使阀芯移动困难；
2),缝隙很小，在油温
变化（升高）时阀芯
膨胀而卡死；
3）、滑阀副几何形状
误差和同心度变化所
引起的径向不平衡力，
它是引起卡紧的主要
原因。
友 谊 万 岁
22
①,阀芯与阀孔无
形状误差，轴线平
行且不重合时,阀
芯不会出现径向不
平衡力
23
②,阀芯带有倒锥
（锥部大端朝向高
压腔），轴心线平
行且不重合时,阀
芯受到径向不平衡
力的作用，使偏心
距 e越来越大，直
到两者表面接触为
止，这是径向不平
衡力达到最大。
24
③,阀芯带有顺锥，轴
线平行且不重合时：
产生径向不平衡力，
使阀芯与阀孔的偏心
距减小。
④、阀芯表面有局部凸
起 （相当于阀芯碰伤，
残留毛刺或缝隙中锲
入赃物） 时,阀芯受
到径向不平衡力的作
用，将阀芯的凸起部
分推向孔壁。
25
3、减小径向不平衡力的方法
1）、卡紧力,当阀芯受到径向不平衡力的
作用和阀孔相接触后，缝隙中的存留液
体被挤出，阀芯和阀孔间的摩擦变成半
干摩擦乃至干摩擦，因而使阀芯重新移
动时所需的力就大大提高了，把这种阻
力称为卡紧力。
2）、减小径向不平衡力的方法
①,一般在滑阀的阀芯上开几条环形均压
槽，使 F径 ↓↓ ；
26
②, 严格控制阀芯和阀孔的制造精度，避免出
现偏心，阀心不圆度和锥度公差为 0.003～
0.005mm，要求带顺锥 ；
③,使阀芯或阀套在轴向和圆周方向上产生高
频小振幅 的振动或摆动 ；
④,精细过滤油液。
27
§ 5-3 方向控制阀
通过控制阀口的通或断
来控制液流的方向以达到中
断的作用。
常用的方向控制阀有,单向阀 和 换向阀
一、单向阀
液压系统中常用的单向阀有 普通单
向阀 和 液控单向阀
工 作 原 理
28
㈠,普通单向阀（逆止阀）
1、作用,使油液只能沿一个方向流动，不
允许反向倒流。
29
工作过程：
1）、压力油从阀体左端通口 P1流入时，克
服弹簧作用在钢球上的力，打开阀口，
通过阀口由通口 P2流出；
2）、压力油从通口 P2流入时，它和弹簧力
一起使钢球紧压在阀孔上,使阀口关闭，
油液无法通过。
2、对普通单项阀的要求
1)、通油方向的阻力尽可能小,而不通油
方向应有良好的密封；
2)、动作灵敏，工作时不应有撞击和噪声。
30
3、应用
1),单向阀可装在泵的出口处，防止系统
中的液压冲击 影响液压泵的工作；
向系统
31
2
）
、
单
向
阀
可
以
用
来
分
割
油
路
，
防
止
油
路
间
的
相
互
干
扰；
32
3）、单向阀接在回油路上当背压阀使用。
33
4、单向阀弹簧的选择
1）、一般单向阀的弹
簧的刚度都选得较小，
使阀的开启压力仅需
0.03～ 0.05MPa；
2)、当单向阀作背压阀
使用时，弹簧的刚度
较大，使阀的开启压
力达到 0.2～ 0.6MPa。
34
（二）、液控单向阀
35
1、工作过程
1）、当控制口 K处无
压力油时，它的工作
机制和普通单向阀相
同；
2）、当控制口 K处有
控制压力油时，使通
口 P1和 P2接通，油液
可在两个方向自由流
通。 梦想何
时实现
啊！
36
2、应用
1）、对液压缸进行锁闭；
37
2）、作立式液压缸的支承阀。
38
3、在高压系统中，
液控单向阀反向开
启前 P2口的压力很
高，所以使单向阀
反向开启的控制压
力也很高。为了减
小控制压力，可以
采用 带卸荷阀芯的
液控单向阀 。
39
二、换向阀
利用阀芯相对于阀体的相对运动，
使油路接通、关断或变换油流的方向，
从而使执行元件启动、停止或变换运动
的方向。
换向阀的作用
40
<一 >,换向阀的一些基本概念
1、位 ------ 阀芯相对于阀体的工作位臵。
一个方块表示“一位”。
一位 二位 三位
2、通 ------阀与系统主油路相连接的油
口数。
三位四通换向阀
41
<二 >,对换向阀的主要要求
1、油液流经阀时的压力损失要小；
2、互不相通的油口间的泄漏要小；
3、换向要平稳、迅速且可靠。
<三 >, 滑阀式换向阀
换向阀按阀芯的形状分为：
? 滑阀式换向阀,应用广泛；
? 转阀式换向阀,应用一般 。
1、结构主题,阀芯和阀体是其结构主体。
下面以三位五通阀为例，说明滑阀式换向
阀的工作原理：
42
?当阀芯处在图示中间位置时，五个通口都关闭；
?当阀芯移向左端时，通口 O2关闭，通口 P和 B相
通，通口 A和 O1相通。
?当阀芯移向右端时，通口 O1关闭,P和 A相通,B
和 O2相通。
43
2、花阀的操作方式,用以移动滑阀阀芯，
并使它正确而可靠的保持在工作位置上。
常见操作方式
1>、手动式
2>、机动式
44
3>、电磁式：
4>、液动式：
45
5>、电液动式：
46
3、换向阀的中位机能分析
1>,中位机能,三位换向阀的阀芯在中间
位置时，各通口间有不同的连接方式，
可满足不同的使用要求，这种连通方式
称为换向阀的中位机能。
2>,不同的中位机能是通过改变阀芯的形
状和尺寸得到的。
3>, 分析和选择阀的中位机能时，通常考
虑以下几点：
47
①,系统保压：
? 当 P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于
多缸系统；
? 当 P口不太流畅地与 O口接通时，系统能
保持一定的压力供控制油路使用。
②、系统卸荷,P口通畅地与 O口接通时，
系统卸荷。
③、换向平稳性和精度：
? 当 A,B两口都堵塞时，换向过程易产生
液压冲击，换向不平稳，但换向精度高；
48
? A,B两口通 O口时，换向过程中不易产生
液压冲击，换向平稳，但换向精度低。
④、启动平稳性,液压缸某腔通 O口,则启
动时该腔内因无油液起缓冲作用，启动
不太平稳。
⑤、液压缸“浮动”和在任意位置上的停
止：
? 当 A,B两口互通时，卧式液压缸呈, 浮
动, 状态；
? 当 A,B两口堵塞或与 P口连接（在非差动
情况下），则可使液压缸在任意位臵处
停下来。
49
<四 >、转阀
1、组成,由阀芯、阀体、操作手柄等组成。
职能符号
2、转阀的特点：
1>, 结构简单、紧凑、密封性差，设计不佳时所需
操纵转矩很大；
2>,适合于中低压、小流量的场合，作先导阀和小
型换向阀使用。
50
<五 >、电磁球阀,电磁球阀使近年来发展起
来的一种电磁换向阀，以电磁铁推动钢球
实现油路的通断和切换。
51
? 密封性能好；
? 反应速度快，它的换向时间仅 0.03～ 0.04s，
复位时间仅 0.02～ 0.03s；
? 换向频率高，可达 250/min以上；
? 对工作介质的粘度适应范围广；
? 由于没有液压卡紧受液动力影响小，换向和复
位所需的力小，可适应于高压；
? 抗污染能力好；
? 在小流量系统中直接用于控制主油路，在大流
量系统中作为先导控制元件。
特 点
52
§ 5－ 4 压力控制阀
工作原理,利用阀芯上的液压力和弹簧力保
持平衡来进行工作。
核心部分
提神！提神！
再提神！
53
一、溢流阀
分为 直动式 和 先导式溢流阀
㈠、功能和要求
１、功能,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、
调压或限压作用。
２、要求,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。
54
㈡,工作原理和结构
１、直动式
? 当作用在阀芯 3上
的液压力小于弹簧
力时,阀口关闭 。
? 当作用在阀芯 3上
的液压力大于弹簧
力时，阀口打开，
使油液溢流 。
60
55
分析
p A = ks (xc+xR)
ks (xc+xR)
p = A
因为 xR ? xc
ks xc
所以 p ? ＝常数A
56
结论
? 只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢
流阀入口处的压力基本上就是恒定的；
? 调节弹簧的预压力，便可调整溢流压力；
? 改变弹簧的刚度，便可改变调压范围；
? 直动式溢流阀结构简单，灵敏度高，但
压力受溢流流量的影响较大，不适于在
高压、大流量下工作。
57
２、先导式
? 当作用在先导阀上的
液压力小于其弹簧力
时，先导阀关闭，腔
中液体没有流动，作
用在主阀芯两端的液
压力平衡，阀口关闭，
溢流阀没有溢流 。
? 当作用在先导阀上的
液压力大于其弹簧力
时，先导阀打开，液
流通过阻尼孔，作用
在主阀芯两端的液压
力失衡，打开阀口，
实现溢流作用 。
58
结论
? 只要主阀口打开，溢流阀入口处的压力
就基本上保持恒定；
? 调节先导阀的弹簧预压力，便可调整溢
流压力，压力调整比较轻松；
? 反应不如直动式灵敏；
? 阀体上有一个远程控制口 Ｋ,当将此口
接通油箱时，便可实现卸荷作用；当将
此口接到一个远程调压阀上时，便可实
现远程调压。
59
３、溢流阀的职能符号
60
㈢,静态特性
１、阀芯受力平衡方程式
设 p为进油口处的压力,A为阀芯承
压面积,Fs为弹簧作用力,Fg为阀芯重力，
Fbs为作用在阀芯上的轴向稳态液动力，
Ff为摩擦力,xc为弹簧的预压缩量,xR
为阀口开口量。当阀垂直安放时，阀芯
上的受力平衡方程为：
pA=Fs+Fg+Fbs+Ff (1)
54
61
一般情况下，可以略去阀芯自重 Ｆ g和摩擦
力 Ff
因为 Ｆ bs=2CdxRWpcosθ （２）
Fs＝ ks(xc+xR) （３）
将 (2),(3)式代入 (1)，整理后得：
ks(xc+xR)
p =
A - 2CdxRWcos θ
由（ ４ ）式得出：
62
1）、溢流阀的开启压力 pc,当溢流阀开始溢流时
（阀口将开未开时）, xR = 0，这时进口处的
压力称为溢流阀的开启压力。
2）、溢流阀的调整压力（全流压力） pＴ, 当溢流
阀通过额定流量 qn时，阀芯上升到相应位置，这时
进口 处的压力称为溢流阀的调整压力。
3）、静态调压偏差,全流压力与开启压力之差 。
4）、开启比,开启压力与全流压力之比 。
ks
pc = xc (5)
A
63
２、溢流量
q = CdWxR(2p/n)1/2 (6)
3、流量压力特性曲线
将 (４ ),(５ )式代入 (６ )式，得,
CdAW
q = (p-pc)(2p/n)1/2 (7)
ks+2CdWpcosθ
根据（７）式,画出流量压力特性曲线
64
由曲线可知,
? 溢流阀的理想特性曲
线最好是一条在 pT处
平行于流量坐标的直
线；
? 先导式溢流阀的静态
调压偏差比直动式小；
? 溢流阀工作时出现粘
滞现象，使阀开启和
闭合时的特性产生差
异；
? 不灵敏区使受溢流阀
控制的系统压力波动
范围增大。
65
㈣,应用
1、作溢流阀，使系统压力恒定 （起溢流定
压作用） ；
94
66
2、作安全阀，对系统起过载保护作用；
67
3、作背压阀，以改善执行元件的运动平稳性；
68
4、实现远程调压
? 当 ＤＴ ＋ 时,p = pB
? 当 ＤＴ － 时,p = pApA
pB
p
DT
69
5、使系统卸荷
pA
p
DT
?当 ＤＴ ＋ 时,p = 0
?当 ＤＴ － 时,p = pA
70
二、减压阀
<一 >、工作原理
1、直动式
? 阀不工作时,阀芯在弹
簧力作用下处于最下端，
阀的进、出口沟通，不
起减压作用；
? 阀处于工作状态时,若
出口压力 P2↑ 时，作用
在阀芯下端的液压力大
于弹簧力时，阀芯上移，
关小阀口，起减压作用。
71
分析
p2A = ks( xc – xR )
式中,xc----预压缩量，即 xR=0时弹簧的预
压缩量；
xR----开口量，一般 xR<<xc
ks( xc – xR ) ksxc
∴ p2 = ≈ = 常数A A
72
结论
? 出口压力基本上维持在某一定值即调定值上；
? 若 p2 ↑ (↓) → 阀芯上 (下 )移 xR ↓ (↑ )
→ 阀口处的阻力 (△ p=p1-p2)↑ (↓) → p2
↓ (↑ ) → p2 基本不变。
结构特点
? 阀口常开；
? 控制油由出口引入；
? 泄漏需要单独接油箱。
73
2、先导式,(应用广泛）
1）、工作过程,与先导式溢流阀一致
74
2）、分析：
当 p2 ↑ 到使先导阀打开时，主阀芯
上移，达到新的平衡位臵，即：
p2 - p′A = ks ( xc – xR )
式中,p ′ ----- 先导阀控制压力；
∴ p2 = p ′ + ks( xc – xR ) /A (xc>>xR)
= p ′ + ksxc /A =常数
结论,出口压力 p2基本上稳定在调定值上。
75
3）、先导式溢流阀与先导式减压阀的不同
点：
? 减压阀保持出口压力基本不变，而溢流
阀保持进口压力基本不变；
? 不工作时，减压阀常开，而溢流阀常闭；
? 为保证减压阀出口压力调定值恒定，它
的导阀弹簧腔需通过泄油口单独接油箱；
而溢流阀的出油口是通油箱 的，不需单
独接油箱。
76
<二 >、性能：
减压阀的 q — p特性曲线如下：
77
由图可知：
1,q↑→ p2 ↓ 。
∵ 当 p1基本恒定时，若 q↑→ xR ↑→ p2 ↓
（略微下降）。 (p2=ks(xc-xR)/A)
2、当 p1越低时,p2的调整值越低,它受 q的
影响越大。
3、当减压阀出油口处不输出油液（ q=0)时，
它的 p2仍能保持恒定。
因为有少量的油液通过减压阀开口
经先导阀和泄油管流回油箱，保持该阀
处于工作状态。
78
<三 >、功用和要求
1、功用,当液压系统中的某一部分需要获
得一个比液压泵供油压力低的稳定压力
时，就可使用减压阀。它常用在系统的
夹紧, 控制, 润滑 等油路中。
2、对减压阀的要求
出口压力维持恒定，不受入口压力、
通过流量大小的影响。
79
〈
四
〉
、
应
用
0.5MPa ≦ pJ ≦ pY
80
三
、
顺
序
阀
㈠
、
工
作
原
理
81
１、内控直动式顺序阀
这个阀与溢流阀
不同之处在与它的出
口不接油箱，而通向
二次油路，所以它的
泄油口需单独接油箱。
２、液控直动式顺序阀
阀芯是否启闭，只
能靠外来信号，与 p1大
小无关。其它与内控式
直动顺序阀相同。
82
㈡,性能
顺序阀的主要性能与溢流阀相仿。此
外，顺序阀为使执行元件准确地实现顺序
动作，要求阀的调压偏差小，故调压弹簧
的刚度宜小。阀在关闭状态下的内泄漏也
要小。
㈢、功用
顺序阀用来控制多个执行元件的顺序
动作。通过改变控制方式、泄油方式和二
次油路的接法，顺序阀还可构成其它功能，
作 背压阀, 平衡阀 或 卸荷阀 用。
83
㈣,应用
1、控制多个执行元件的顺序动作。
? 顺序阀 6的调整压力
大于缸 4的最大前进压
力；
? 顺序阀 3的调整压力
大于缸 5的最大返回压
力；
? 后一个动作的压力
须比前一个动作压力
高出 0.8～ 1MPa。
84
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。
85
3、用内控顺序阀接在液压缸回油路上，增
大背压，以使活塞的运动速度稳定。
86
4、用外控顺序阀（卸荷阀）使双泵系统大
流量泵卸荷。
87
四,压力继电器
利用液体压力来启闭电气触点的液
压电气转换元件，它在油液压力达到某
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 。
88
89
压力继电器的主要性能包括：
1）调压范围,指能发出电信号的最低工作
压力和最高工作压力的范围 。
2）灵敏度和通断调节区间：
①、灵敏度,压力升高，继电器接通电信
号的压力 （称开启压力） 和压力下降，
继电器复位切断电信号的压力 （称为闭
合压力） 之差称为灵敏度 。
②、通断调节区间,为避免压力波动时继
电器时通时断，要求开启压力和闭合压
力之间有一可调节的一定的差值 。
90
3）重复精度,在一定的设定压力下，多次
升压（降压）过程中，开启压力和闭合
压力本身的差值 。
4）升压和降压动作时间,压力由卸荷压力
升到设定压力，微动开关触点闭合发出
电信号的时间，称为升压动作时间，反
之称为降压动作时间 。
生 命 在 于 运 动
91
§ 5-5 流量控制阀
改变阀口通流面积的大小或通流通
道的长短来改变液阻，从而控制通过阀
的流量，达到调节执行元件运动速度的
目的。
工 作 原 理
92
一、普通节流阀
（一）、工作原理
93
1、工作过程,油液 → 进油口 P1 → 孔道 a
→ 三角槽 → 孔道 b → 从出油口 P2流出。
2、调节,调节手柄通过推杆 → 阀芯作轴
向移动 → 改变节流口通流截面积 → 调
节流量。
（二）、静态特性
1、流量特性
节流阀的流量特性决定于节流口的
结构形式，由于节流口形式不外乎是 薄
壁孔 或 细长孔,所以节流阀的流量特性
为：
94
qT = CAT（ p1-p2） φ = CAT△ p φ
式中,C — 系数，由实验得出具体数据；
AT — 节流口通流截面积；
φ — 节流阀指数,φ =0.5～ 1.0（薄壁孔
0.5，细长孔 1.0）。
影响流量稳定性的因素：
1）、压力对流量稳定性的影响
当 AT一定时 → 若负载 F↑ ↓ → 节流阀
前后的压差（ △ p ↓ ↑ ） → qT ↓ ↑
→ 活塞运动速度 v ↓ ↑ 。
65
95
结论,当 φ 越大,△ p对 q的影响越大，
因此节流口制成薄壁孔（ φ =0.5）
比制成细长孔（ φ=1.0 ）好。
2）、温度对流量稳定性的影响
①、细长孔：
当油温 ↑ ↓ → 粘度 ↓ ↑ → q ↑ ↓
②,薄壁孔：
流量基本上不受油温的影响
96
2、最小稳定流量和流量调节范围
1）、最小稳定流量
①、节流阀的阻塞现象,当节流阀的通流
截面积很小时，在保持所有因素都不变
的情况下，通过节流口的流量会出现周
期性的脉动，甚至造成断流，这种现象
称为节流阀的阻塞现象。
②、阻塞造成的后果,使液压系统中执行
元件的速度不均匀。
③、最小稳定流量,每个节流阀都有一个
能正常工作的最小流量限制，称为节流
阀的最小稳定流量。
97
2）、流量调节范围,通过阀的最大流量和
最小流量之比。一般在 50以上，高压流
量阀则在 10左右。
3、调节特性
节流阀的调节应该轻便，准确。在
小流量调节时，如通流截面相对于阀心
位移的变化率较小，则调节的精确性较
高。
98
（三）、应用
用来调节流
量，从而控制执
行元件的运动速
度,一般用在定
量泵带溢流阀的
系统中,有时也
用在变量泵的系
统中。
99
二
、
调
速
阀
（
一
）
、
工
作
原
理
100
图中,p1 — 液压泵出口压力，由溢流阀调
整，基本不变；
p2 — 调速阀出口处的压力，由负载
决定大小；
pm — 减压阀产生一次降压后的压力。
执行元件的运动速度 v是否受负载 F变
化的影响？
当 AT一定时 → 若负载 F↑ ↓ → p2↑ ↓ →
减压阀阀芯下（ 上 ）移 → xR↑ ↓ → 压降 ↓ ↑
→ pm ↑ ↓ → pm-p2不变 → qT 不变 → 活
塞运动速度 v不变。
101
（二）、静态特性
1、流量压力特性方程
带 R下标 — 表示减压阀
带 T下标 — 表示节流阀
若忽略减压阀阀心的自重和摩擦力，
则阀心的受力平衡方程式：
∵ 减压阀和节流阀的阀口都是薄壁孔形
式
102
∴
整理上面三式，得：
103
当满足如下条件：
∴
104
2,q — △ p 特性曲线
调速阀由于有减压
阀和节流阀两个液阻串
联，所以它在正常工作
时，至少要求有 0.4～
0.5MPa的压差。这是因
为压差很小时，减压阀
阀心在弹簧作用下处在
最下端位臵，阀口全开，
不能起到稳定节流阀前
后压差的缘故。
105
（三）、应用
调速阀在液压
系统中的应用和节
流阀相仿，它适用
于执行元件负载变
化大而运动速度要
求稳定的系统中；
也可用在容积 — 节
流调速回路中。
106
三、溢流节流阀
1、结构特点,差压式溢流阀与节流阀并联
而成。
107
2、特点
1）、与调速阀相同，也能保证通过阀的流量基
本上不受负载变化的影响；
2）、附有安全阀，防止系统过载；
3）、通过 p1随 p2的变化来使 q基本上保持恒定的。
这和调速阀的情况不同（ ∵ p1不变），因而使
用溢流节流阀具有功率损耗低，发热量小的优
点；
4）、溢流节流阀通过的流量比调速阀大（一般
是系统的全部流量）。阀芯运动时的阻力较大，
弹簧较硬，其结果使节流阀前后压差加大，因
此它的稳速性稍差。
108
掌
握
的
任
何？
109
5-1、试分析下述回路中液控单向阀的作用。
110
a）、起支承作用，防止重物自行下落。
b）、调速作用。
111
5-2、图示两系统中各溢流阀的调整压力分
别为 pA=30× 105MPa,pB=20× 105MPa,
pC=40× 105MPa 。问在系统的外负载趋
于无限大时，该两系统的压力各为多少？
112
解,1),p = pB = 20× 105MPa
2),p = pA+ pB + pc = 90× 105MPa
113
5-3、附图中，溢流阀的调整压力为 50× 105MPa,
减压阀的调整压力为 15× 105MPa,试分析活
塞在运动期间和碰到死挡块后管路中 A,B处
的压力值？
114
解,1）、活塞在运动期间：
设运动期间 F=0
∴ pA = pB = 0
2）、活塞碰到死挡块后：
pA= 50× 105MPa
pB= 15× 105MPa
3）、若减压阀的外泄口未接油箱，当
活塞碰到死挡块后：
pA= pB = 50× 105MPa
115
5-4、附图中，定量泵
的输出流量 qp为一恒
定值，若改变泵出口
处节流阀的开口大小，
问活塞的运动速度 v
会不会发生变化？流
过 a,b,c三点处的
流量各是多少？已知
活塞两腔的面积为 A1、
A2，管道内径都是 d。
116
解,1）、活塞的运动速度 v不变
2）,qa = qc = qp
qb = A2qa /A1
117
5-5、三位四通电液换向阀的中位机能能否
任意选定？为什么？
118
答,1）, 先导阀的中位机能一般不能任意
选定, 它总是采用 Y型的 。
因为采用 Y型的中位机能, 在中间
位置时进油口被堵住, 不会引起控制压
力的降低 。 而它的两个工作口与主阀阀
芯两端控制腔相连且和油箱相通, 在主
阀两端弹簧力的作用下, 主阀芯能从左
位 （ 或右位 ） 回到中位 。 若采用 O型或 M
型机能, 当先导阀回复到中位后, 主阀
芯两端的控制油路立即处于切断状态,
主阀芯无法从左位 （ 或右位 ） 回到中位 。
119
2）, 选择主阀中位机能时：
? 若控制油源采用外部油控制形式, 主阀
可根据使用要求任意选择所需的中位机
能 。
? 若采用内部油控制形式, 当主阀采用 H、
M,K等具有卸荷功能的中位机能时, 则
必须考虑重新启动时是否有足够的控制
压力来控制主阀芯的换向 。
120
5-6,图示的减压回路, 已知液压缸无杆腔的有效
面积为 100cm2,有杆腔的有效面积均为 50cm2，
当最大负载 F1=14× 103N, F2=4250N, 背压
p=1.5× 105Pa,节流阀 2的压差 Δp=2× 105Pa时,
试问：
1>,A,B,C各点的压力 （ 忽略管路损失 ）？
2>,泵和阀 1,2,3最小应选用多大的额定压力？
3>, 若 两 缸 进 给 速 度 分 别 为 V1=3.5cm/s,
V2=4cm/s,泵和各阀的额定流量应选多大？
4>、若通过节流阀的流量为 10L/min，通过减压
阀的流量为 20L/min，试求两缸的运动速度？
121
Ⅰ
Ⅱ
122
解,1）,夹紧缸（缸 Ⅱ ）运动时：
∵ pBA1=F2+pA2
∴ pB= ( F2 + pA2 ) /A1
= (4250+1.5× 105 × 50 × 10-4)/100 × 10-4
= 5 × 105 Pa
进给缸（缸 Ⅰ ）运动时：
∵ pC A1 = F1
∴ pC= F1/A1=14 × 103/100 × 10-4= 14 × 105Pa
pA= pC+△ p=14 × 105+2 × 105=16 × 105Pa
pB= 减压阀调整压力
123
2）、泵、阀 1,2,3最小额定压力
= 16 × 105+(25 ～ 60%)× 16 × 105
= (20 × 105～ 25.6 × 105) Pa
取额定压力为 25× 105Pa
3)、缸 Ⅰ 的流量,q1 = v1A1
=3.5 × 10-1 × 60 × 100 × 10-2= 21L/min
缸 Ⅱ 的流量,q2= v2A1
=4 × 10-1 × 60 × 100 × 10-2= 24L/min
通过背压阀的流量,q3= v2A2
=4 × 10-1 × 60 × 50 × 10-2= 12L/min
∴ 泵和阀 1,2,3的额定流量,25L/min
背压阀的额定流量,16L/min
124
4）、缸 Ⅰ 的运动速度,v1=q1/A1
=10 × 103/100 × 60 = 1.67cm/s
缸 Ⅱ 的运动速度,v2=q2/A1
=20 × 103/100 × 60 = 3.33 cm/s
125
5-7、附图所示系统中的元件 A,B,C,D、
E都是些什么阀？各自起什么作用？
126
答,A — 溢流阀，起溢流定压作用；
B — 液控顺序阀，起卸荷作用；
C — 溢流阀，起背压作用；
D — 减压阀，起减压作用；
E — 压力继电器，实现顺序动作时发
出信号。
127
