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第五章 液压阀
§5-1 概述
液压阀是用来控制和调节液压系统中油液流动方向、压力及流量的控制元件，以满足工作要求。 一、液压阀的分类及作用
1．根据用途：
方向控制阀：控制液流方向，如单向阀、换向阀。
压力控制阀：控制液流压力，如溢流阀、减压阀。
流量控制阀：控制流量大小，如节流阀、调速阀。
2．根据安装方式：
管式（螺纹L）、板式（B）、法兰（F）
3．根据压力等级：
低压、中压、中高压、高压。
二、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）油液流过时的压力损失小；
3）密封性能好；
4）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性强。
三、滑阀上的液动力
液压阀通常采用滑阀结构。滑阀靠阀芯的移动来改变阀口的启闭或开口的大小，从而控制液流。液流流经阀口时，阀芯所产生的液动力，对阀的性能有重大的影响。
由液流的动量定理可知，作用在阀芯上的液动力有两种：
1．稳态液动力：阀芯移动完毕，开口固定之后，液流流经阀口时，因动量变化而作用在阀芯上的力。
稳态液动力可分解为轴向和径向。径向分力可以互相抵消。
轴向稳态液动力
又 ，
稳态液动力对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的力。在高压大流量场合，这个力将会很大，使阀芯的操纵成为突出的问题。应设法采取措施补偿或消除这个力。
消除稳态液动力的方法：
研制特种形状的阀腔，（图Z6－1a）
阀套上开径向小孔，（图Z6－1b）
改变阀芯某些区段的颈部尺寸。（图Z6－1c）
2．瞬态液动力：阀芯移动过程中（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。
瞬态液动力只与阀芯移动速度有关，即与阀口开度的变化率有关，而与阀口开度本身无关。
四﹑滑阀上的液压卡紧力
由于阀芯与阀孔的制造误差，引起几何形状不正确以及它们之间在工作中不正确的相对位置，当液流流经阀芯凸台与阀孔间隙时，压力在间隙中分布不均匀，而产生径向不平衡力，使阀芯在移动时阻力增加，这种现象称为液压卡紧现象。
产生液压卡紧现象的主要原因：滑阀副几何形状误差和同心度变化(偏心倒锥)所引起的径向不平衡液压力,即液压卡紧力。
消除液压卡紧力的措施:
在滑阀的阀芯上开几条环形均压槽。一般均压槽的尺寸是：宽0.3～0.5mm，深0.5～0.8mm，槽距1～5mm。开七条均压槽效果最佳。
为减小径向不平衡力，应严格控制阀芯和阀孔的制造精度。
§5-2 方向控制阀
方向控制阀是利用阀体与阀芯的相对运来改变油液的方向，接通或关闭油路，控制执行元件的运动方向，启动和停止。
一、单向阀
1．普通单向阀：
作用：使油液只能一个方向流动，反向流动阻止作用。
结构：由阀体、阀芯、弹簧等组成。
阀芯的形状可为：球形：密封性能差，用于低压、小流量场合。
锥形：密封性能好，应用较广。
工作原理：
正向：压力油从阀体左端的通口流入，克服弹簧作用在阀芯上的力，使阀芯右移，阀口打开，压力油从右端通口流出。（单向阀动画图）
反向：压力油从阀体右端通口流入，油液压力和弹簧力使阀芯锥面压紧在阀孔上，阀口关闭，油液不能通过。
单向阀的开启压力一般为0.035～0.05 MPa，如换上刚度较大的弹簧，使开压力达到0.2～模具水嘴0.6 MPa，便可当背压阀使用。（图B7－2，B7－3）
2．液控单向阀
结构：比普通单向阀多了一个控制油口K，控制活塞及推杆。（图aP83）
工作原理：
当控制口k处无压力油输入时，此阀的作用与普通单向阀相同，压力油只能从P1流向P2，不能反向倒流；
当控制口k有压力时，且作用在活塞上的液压力足以克服锥阀上的弹簧力，P2腔的油压作用在阀芯上的液压力及背压力时，控制活塞通过推杆顶开阀芯，使通口P1和P2接通，油液便可在两个方向自由通流。
K处通入的控制压力最小为主压力的30～50%。（液控单向阀动画图）
3．双向液压锁
双液控单向阀通常称为双向液压锁。两个液控单向阀共用一个阀体和控制活塞，两个锥阀芯分别置于控制活塞的两侧。
P1腔通压力油时，液压力推动左面锥阀芯左移，使P1腔与P2腔相通；同时，液压力作用于控制活塞，使其右移，顶开右面的锥阀芯，P4腔与P3腔也相通。
反之，P3腔通压力油时，也可使两个锥阀同时打开。若P1、P3腔都不通压力油时，P2、P4腔被两个单向阀封闭。（双向液压锁动画图）
二、换向阀
1．作用及要求：
作用：利用阀芯在阀体内的相对运动改变油液流动方向，接通或关闭油路，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。
要求：
油液流经阀时的压力损失要小；
互不相通油口间的泄漏要小；
换向要平稳、迅速且可靠。
2．分类：
1）根据阀芯的结构方式：
滑阀式：阀芯在阀体内作直线运动，控制方式多，高、低压均适用。
转阀式：阀芯在阀体内作回转运动，密封性能差，限低压场合。
2）根据控制方式：
不锈钢带水箱柴火灶手动、机动、电磁、液动、电液动。
3）根据阀的工作位数和通路数：
二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。
3．滑阀式换向阀工作原理：
这种换向阀由主体部分和控制部分组成，其工作原理是通过外力（机械力、电磁力、液压力等）使阀芯在阀体内作相对运动，从而使油路换向。
● 主体部分结构及工作原理
主要由阀芯和阀体及弹簧组成，阀体上开有多个沉割槽，阀芯是一个具有多段台肩的圆柱体，阀芯在阀体内移动。
位：指阀芯在阀体中工作状态数目，用方块表示。
通：指阀体所接油路的数目，↑表示接通，⊥表示截止。
二位二通阀：A、B为工作油口。
复位状态，A与B截止；阀芯右移时，A与B接通。（二位二通阀动画图）
二位三通阀： P为压力油口，A、B为工作油口。（二位三通阀动画图）
复位状态，P、A接通，B截止；
阀芯右移时，P、B接通，A截止。
二位四通阀： P为压力油口， A、B为工作油口， O为油箱口。（阀动画图）
复位状态，P、A接通，B、O接通；
阀芯右移时，P、B板材矫直机接通，A、O接通。
三位四通阀： P为压力油口， A、B为工作油口， O为油箱口。（O型阀动画图）
阀芯在中间位置时，P、A、B、O、均不通；
阀芯左移时，P七巧板的制作方法、A接通；B、O接通；
阀芯右移时，P、B接通；汽车投影A、O接通。
● 控制部分工作原理：
1）手动控制：可采用弹簧自动复位或钢球定位式。左、右推动手柄，可使阀芯在阀体内移动；中位时，P、A、B、O 均不通。（手动阀动画图）
弹簧自动复位式适用于动作频繁，工作持续时间短的场合，操作比较安全，常用于工程机械；钢球定位式利用定位机构，在松开手柄后，阀仍能保持在所需的工作位置上，用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态较长的情况。（图B7－16A）
2）机动控制：又称行程控制，利用行程挡块或凸轮推动阀芯实现换向。机动阀动作可靠，改变挡块斜面角度便可改变换向时阀芯的移动速度，故可调节换向过程的快慢。（机动阀动画图，B7－17）
3）电磁控制：借助于电磁铁吸力推动阀芯动作以实现液流通、断或改变流向。电磁阀操纵方便，布置灵活，易于实现动作转换的自动化，应用最为广泛。 电磁阀可分为交流电磁铁和直流电磁铁式；电磁铁又可分为湿式和干式两种。
交流电磁铁电源简单方便，启动力大，但启动电流大，阀芯被卡住时易使电磁铁线圈烧坏。交流电磁铁动作快，换向冲击大，换向频率不能太高，一般为30次 / 秒左右。
直流电磁铁具有恒电流特性，电磁铁不能正常吸合时，线圈不会被烧坏，工作可靠性好，寿命长，换向冲击小，换向频率高，一般可允许120次 / 分，高的可达240次 / 分，一般采用低电压，使用时较为安全，但电源系统要有一套降压和整流装置，费用较高。（图aP99）
4）液动控制：利用控制油路的压力油来推动阀芯实现换向，适用于流量较大的阀。
当控制油口K1、K2不通压力油时，阀芯在对中弹簧作用下处于中位，P截止，A、B、O通；（液动阀动画图，B7－27）
当K1通压力油，K2通回油时，阀芯右移，P、A接通，B、O接通；
当K2通压力油，K1通回油时，P、B接通，A、O接通。
5）电液动控制：当通过阀的流量很大时，为使压力损失不至过大，就必须增大阀芯直径，这样会使阀芯运动需要克服的阻力增大，若采用电磁铁直接推动不经济，此时可采用电液换向阀，它由电磁阀和液动阀两部分组成：（电液阀动画图，B7－28）
电磁阀：作为先导阀，流量较小，电磁铁控制换向，从而控制大流量液动阀换向。
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