1、按换向阀的操纵方式分，有手动、机动、电动、液动和电液动阀等类型。 2. 换向原理及图形符号图5-1a所示为滑阀式换向阀的工作原理图,其中P口为进油口，T口为回油口，A和B口通执行元件的两腔。当阀芯处于图示位置时，四个油口互不相通，液压缸两腔不通压力油,活塞处于停止状态。若换问阀的阀芯右移一定距离，压力油经P、A油口进入液压缸左腔，活塞右移，右腔油液经B、T油口回油箱。反之，若阀芯左移，则P和B相通，A和T相通，活塞便左移。图5-1a所示的滑阀式换向阀可用图5-1b所示的职能符号表示。换向阀职能符号的含义如下： （1）用方格表示阀的工作位置，三格即三个工作位置。 （2）在一个方格内，箭头或堵塞符
2、号“”与方格的交点数为油口通路数。箭头表示两油口相通，并不表示实际流向；“”表示该油口被阀芯封闭。 （3）P表示进油口，T表示通油箱的回油口，A和B表示连接其它两个工作油路的油口。 （4）控制方式和复位弹簧的符号画在方格的两侧 ，靠近控制的方格表示控制力作用下的工作位置。 图5-2列出了几种常用换向阀的位和通路的符号图，图5-3为换向阀的操纵符号图。（二） 换向阀的结构和换向回路 1）电磁换向阀电磁换向阀也称电磁阀，通电后电磁铁产生的电磁力推动阀芯动作。按使用电源不同，电磁铁可分为交流电磁铁和直流电磁铁两种。按衔铁工作腔是否有油液，电磁铁可分为干式型电磁铁和湿式型电磁铁两种。还有本整型电磁铁。
3、图5-5所示为二位三通电磁换向阀的结构图和图形符号图。当电磁铁未通电时，阀芯2在弹簧3的作用下位于右位，油口P、A相通；B不通。当左边电磁铁通电时，阀芯被推至右端，则P、B 口相通，A不通；因此，通过控制电磁铁的通电和断电，就可以控制液流的方向。图5-6所示为三位五通电磁换向阀的结构图和图形符号图。当电磁铁未通电时，阀芯2在左右两端对中弹簧4的作用下位于中位，油口P、A、B、T均不相通；左边电磁铁通电时，阀芯被推至右端，则P、A口相通，B、T口相通；同理当右边电磁铁通电时，P、B口相通，A、T口相通。因此，通过控制左右电磁铁的通电和断电，就可以控制液流的方向，实现执行元件的换向。三位四通电磁换
4、向阀控制的换向回路如图5-7所示。2）液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来推动阀芯动作的换向阀。由于控制压力可以调节，所以流量较大的换向阀常采用液控换向。 图5-8所示为三位四通液动换向阀的结构图及图形符号。当左右两端控制油口、都没有压力油进入时，阀芯在弹簧力的作用下处于中间位置，此时P、A、B、T口互不相通。当控制回路的压力油从控制油口进入时，阀芯在油压的作用下右移，此时P、B接通,A、T接通。当控制油压从控制油口进入时，阀芯左移，P、A接通,B、T接通，液动换向阀的优点是结构简单、动作可靠、平稳，由于液压驱动力， 故可用于流量大的液压系统中。 3）电液换向阀 电液换向阀由电磁换向
5、阀和液动换向阀组合而成。其中液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀;电磁换向阀改变液动换向阀的控制油路的方向，称为先导阀。电液换向阀综合了电磁阀和液动阀的优点，具有控制方便、流量大的特点。图5-9所示为电液换向阀的结构图和图形符号。电液换向阀的工作原理可用图5-9b说明:当先导阀的电磁铁lYA和2YA都断电时。电磁阀处于中位，控制油口P 关闭，主阀芯两侧均不通压力油，在弹簧的作用下处于中位，各油口均关闭。当lYA通电，电磁阀处于左位，控制压力油经P口、单向阀至主阀的左端油腔，而右端油腔的油液经节流阀、先导阀回油箱。于是主阀处于左位，实现P、A相通、B、T相通；同理，当2YA通电、lYA断电时，则
6、P、B相通、A、T相通。从总体上看，由电磁铁lYA和2YA控制液动阀工作。图5-9c为简化的图形符号。电液换向阀有内控、外控之分；内泄、外泄之分。图5-9所示为内控外泄式三位四通电液换向阀。三位四通电液换向阀控制的换向回路如图5-10所示。 4）机动换向阀机动换向阀又称行程阀，它由行程挡块 （或凸轮）推动阀芯实现换向。图5-11a所示二位二通机动换向阀。在常态位，P口与A口不相通；当固定在机床运动部件上的行程挡块压下机动换向阀的滚轮1时，阀芯动作，P口与A口相通。图5-11b为其职能符号图5）手动换问阀 手动换向阀是由操作者直接控制的换向阀。图5-12a为三位四通手动换问阀。松开手柄时，在弹簧
7、的作用下，阀芯处于中位（图示位置），油口P、A、B、T全部封闭；向右推动手柄，阀芯移至左位，油口P、B相通，A、T经阀芯内的轴向孔相通；向左推动手柄，阀芯移至右位，P口与A口相通、B口与T口相通，从而实现换向，图5-12c为其职能符号图。图5-12b是钢球定位式三位四通换向阀定位部分结构原理图。其定位缺口数由阀的工作位置数决定。由于定位机构的作用，当松开手柄后，阀仍保持在所需的工作位置上，图5-12d为其换向阀的职能符号图。（三）三位换向阀的中位机能三位阀常态位置时各油口的连通方式称为中位机能。表 5-2列出了常见的中位机能的结构原理、机能代号、图形符号及机能特点和作用。三位四通换向阀的中位滑
8、阀机能从以下四个方面分析：以O型、H型为例：O型 H型1 液压泵的工作状态： 液压泵不卸荷 液压泵卸荷2 液压缸的工作状态： 液压缸锁紧 液压缸浮动3换向位置精度： 制动时液压冲击较大 制动较平稳 换向位置精度高 换向位置精度低4启动平稳性： 从静止到启动平稳 从静止到启动有冲击二、单向阀与锁紧回路 1单向阀的结构与工作原理单向阀的作用是仅允许液流沿一个方向通过，而反向液流则截止，要求其正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。 图5-13a所示为管式连接的单向阀，图5-13b所示为板式连接的单向阀，图5-13c为单向阀的图形符号。单向阀由阀体1、阀芯2和弹簧3等组成。当压力油从进油口
9、进入单向阀时，油压克服弹簧力的作用推动阀芯，使油路接通，油液经阀口、阀芯上的径向孔a和轴间孔b，从口流出;当压力油从口流入时，油压以及弹簧力将阀芯压紧在阀体l上，使阀口关闭，油液不能通过。在这里，弹簧力很小，仅起复位作用，一般单向阀的开启压力在0.030.05MPa左右。当更换较硬弹簧时，单向阀的开启压力达到0.30.6MPa，可作背压阀用。 图5-14a所示为一种液控单向阀的结构，它比普通单向阀多一个控制油口K，当控制油口不通压力油而通油箱时，液控单向阀的作用与普通单向阀一样。当控制油口通压力油时，a腔通泄油口（图中未画出），就有一液压力作用在控制活塞上，推动控制活塞克服阀芯的弹簧力和液压力
10、顶开单向阀阀芯，使阀口开启，这时，正反向的液流可自由通过。图5-14b为液控单向阀的图形符号3 锁紧回路锁紧回路是控制执行元件能在任意位置停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。（1）用换向阀的锁紧回路 如图5-7所示，利用三位换向阀的中位机能（0型或M型）封闭液压缸两腔进出油口，使液压缸锁紧。由于换向阀的泄漏，锁紧精度较差，所以常用于锁紧精度要求不高、停留时间不长的液压系统中。（2）用液控单向阀的锁紧回路 如图5-16所示，当换问阀处于中位时，液压缸两腔进出油口被液控单向阀封闭而锁紧。由于液控单向阀的密封性好，泄漏少，故锁紧精度高，常用于锁紧精度要求高，且需长时间锁紧的液压系统中。如工程机械
11、、起重机等。三、方向控制阀的常见故障及排除方法（自学） 第二节 压力控制阀与压力控制回路在液压系统中，控制液体压力的阀统称为压力控制阀。其共同特点是利用作用于阀芯上的液体作用力和弹簧力相平衡的原理进行工作。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。压力控制回路主要是利用压力控制元件来控制系统或系统某一支路的压力，实现调压、稳压、减压、卸荷等目的，以满足执行元件对力或力矩的要求。 一、溢流阀与调压回路 溢流阀按其工作原理分为直动型溢流阀和先导型溢流阀两种。直动型溢流阀一般用于低压，先导型溢流阀一般用于中、高压。 （一）溢流阀l.直动型溢流阀图5-17所示为滑阀型直动型溢流阀的结构图
12、和图形符号。图中P为进油口，T为回油口，被控压力油由P口进入溢流阀，经阀芯3的径向孔、 轴向阻尼孔a进入阀芯的下腔，作用于阀芯上。当进油口压力较低时，向上的液压力不足以克服弹簧力，阀芯处于最下端位置，进、出油口不通，阀处于关闭状态，溢流阀没有溢流；当进口压力升高，向上的液压力达到弹簧力时，阀芯即将开启，这一状态的压力称为开启压力。当进口压力继续升高时，阀芯向上移动，阀口打开，油液由P口经T口排回油箱，溢流阀溢流。阀芯处于某一新的平衡位置，若忽略阀芯的重力、摩擦力和液动力，则阀芯的受力平衡方程为即 式中 p为进油腔压力;为阀芯下腔的承压面积；为调压弹簧的预压缩量；K为弹簧刚度；X为弹簧的附加压缩
13、量 （阀口开度）。由此可见：当通过溢流阀的流量改变时，阀口开度也改变，但因阀芯的移动量很小，所以作用在阀芯上的弹簧力变化也很小，因此可认为油液溢流时，溢流阀进口处的压力基本保持定值。液压泵的供油压力得到调整并保持基本恒定。调节调压弹簧的预压缩量，可调节阀口的开启压力，从而调节了控制阀的进口压力（即调定压力）。 直动型溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面的液压力相平衡来进行压力控制的。因此，弹簧较硬，特别是流量较大时，阀的开口大，进口压力随流量的变化较大。故这种阀只适用于系统压力较低、流量不大的场合，一般用于压力小于2.5Mpa的场合。 2.先导型溢流阀 先导型溢流阀由主阀和先导阀两部分组成
14、。先导阀就是一种直动型溢流阀（多为锥阀式结构）。先导阀内的弹簧用来调定主阀的溢流压力。主阀控制溢流量，主阀的弹簧不起调压作用，仅是为了克服摩擦力使主阀芯及时复位。先导型溢流阀结构型式较多，但工作原理是相同的。按阀芯配合型式可分为一级同心结构溢流阀（Y型）结构，二级同心结构溢流阀（Y2型或DB型），三级同心结构溢流阀。图5-19所示为Y2型结构，下部是主阀，上部是先导阀。在图5-19中,当先导型溢流阀的进口接压力油时，压力油除直接作用在主阀芯5的下端外，还经过主阀芯内的阻尼孔7引到先导阀芯的上端，对先导阀芯形成一个液压力，若液压力小于先导阀芯另一端的弹簧力时，则先导阀关闭，主阀芯上下两腔压力相等
15、，主阀芯在主阀弹簧的作用下处于最下端位置，主阀阀口关闭。随着进口压力增大，作用在先导阀芯上的液压力随之增大，当该液压力大于弹簧力时，先导阀阀口开启，一小部分油液经主阀芯内的阻尼孔、先导阀流回油箱。这时由于阻尼孔的作用，使主阀芯上部的油液压力小于下部的油液压力,当作用在主阀芯上向上的液压力能够克服主阀弹簧时,阀芯上移，主阀阀口开启，溢流阀进口压力油经过主阀阀口溢流回油箱。调节手轮11可调节调压弹簧9的压紧力，从而调定了液压系统的压力。当溢流阀起溢流定压作用时，根据阀芯的受力 （不计摩擦阻力）则有式中 为进油腔压力；为主阀芯上腔的压力；为主阀芯有效作用面积；为主弹簧8的作用力；K为主阀弹簧的刚度；
16、x。为弹簧的预压缩量；为弹簧的附加压缩量。 由此可见，由于上腔存在压力，所以主弹簧8的刚度可以较小，的变化也较小，基本上是定值。先导型溢流阀在溢流量变化较大时，阀口可以上下波动，但进口处的压力变化则较小，这就克服了直动型溢流阀的缺点。同时，先导阀的阀孔一般做得较小，调压弹簧9的刚度也不大，因此调压比较轻便。若远程控制口K接上调压阀，即可实现远程调压;当K口与油箱接通时，可使系统卸荷。（二）调压回路 为了使系统的压力与负载相适应并保持稳定或为了安全而限定系统的最高压力，都要用到调压回路，下面主要介绍常用的调压回路。 1单级调压回路图5-22所示为单级调压回路。溢流阀4控制液压泵的压力，可由阀4作
17、调节。远程调压回路：如图5-23a所示（去掉元件3），将远程调压阀2（或小流量的溢流阀）接在先导式主溢流阀4的远程控制口上，液压泵的压力即可由阀2作远程调节。远程调压阀仅起调压作用，绝大部分油液仍从主溢流阀4溢流。远程调压阀调节的最高压力应低于主溢流阀的调定压力。 2.二级调压回路 图5-23a所示为二级调压回路，当二位二通电磁阀3处于图示位置时，系统压力由阀4调定。当阀3通电后右位工作时，远程调压阀2起先导作用，控制溢流阀4的主阀芯工作，系统压力由阀2调定，可实现两种不同的系统压力。但阀2的调定压力一定要小于阀4的调定压力，否则阀2不起作用。 3多级调压回路图5-23b所示为三级调压回路。换
18、向阀左位工作时，系统压力由阀9来调定；换向阀右位工作时，系统压力由阀8来调定；而中位时为系统的最高压力，由主溢流阀6来调定。将阀7接在溢流阀6的远程控制口上，仍为三级调压回路。 二、减压阀与减压回路 减压阀按工作原理可分为定压减压阀、定比减压阀和定差减压阀。其中定压减压阀应用较广，简称减压阀。它可以保持出口压力为定值。按其结构和工作原理分为直动型和先导型两种。 图5-24是一种常用的先导型减压阀的工作原理图和图形符号。它也由先导阀和主阀两部分组成，由先导阀调压，主阀减压。压力油从进油口流入，经节流口后从出油口流出。出油口油液通过小孔b流入主阀芯下腔，同时通过阻尼小孔a流入主阀芯上腔，作用在先导
19、阀芯5上。当出口压力小于调定压力时，先导阀关闭。由于阻尼小孔a中没有油液流动，所以主阀芯上、下两端的油压相等。主阀芯在主阀弹簧作用下处于最下端位置，阀口全部打开，减压阀不起减压作用。当出油口的压力超过调定压力时，先导阀被打开，出油口的油液经阻尼小孔到先导阀，再经泄油口Y流回油箱。因阻尼小孔的作用，使主阀上腔压力小于，主阀芯在上下两端压力差的作用下，克服弹簧力向上移动，主阀阀口减小起减压作用，当出口压力下降到调定值时，先导阀芯和主阀芯同时处于平衡状态，出口压力稳定在调定压力。调节调压弹簧的预紧力即可调节阀的出口压力。图5-25是DR型先导型减压阀结构原理图，其工作原理与图5-24先导型减压阀的工
20、作原理基本相同。比较减压阀和溢流阀可知，两者的结构相似，调节原理也相似，其主要差别是: （1）溢流阀控制进口压力恒定。减压阀控制出口压力恒定。 （2）常态时溢流阀阀口常闭，减压阀阀口常开。（3）溢流阀的出口直接接回油箱，泄漏油直接引至出口（内泄）。减压阀出口通执行元件，因此泄漏油需单独引回油箱（外泄）。（二）、减压回路 减压回路的功用是使某一支路得到比溢流阀的调定压力低且稳定的工作压力。如机床上工件的夹紧、导轨润滑及液压系统的控制油路常采用减压回路。图5-26a所示为常用的减压回路。泵的供油压力由溢流阀1调定，夹紧缸所需的压力油则由减压阀2来调节。单向阀3的作用是在主油路的压力降低到小于减压阀
21、的调整压力时，使夹紧油路和主油路隔开，实现短时间保压。图5-26b所示为二级减压回路。它是在先导式减压阀2的远程控制口接调压阀3来使减压回路获得两种预定的压力:在图示位置上，减压阀出口处的压力由减压阀2调定;当换向阀电磁铁通电时，减压阀2出口处的压力则由阀3调定。（三）、溢流减压阀及应用采用直动式减压阀的减压回路，当达到调整压力时，如果由于外部原因造成减压阀输出口压力继续升高，此时由于减压阀阀口已经关闭，已失去减压作用，减压阀输出口的高压无法马上泄掉，可能会造成设备或元件的损坏。在这种情况下可以在减压阀的输出口并联一个溢流阀来泄掉这部分高压或采用溢流减压阀代替直动减压阀。图527所示为溢流减压
22、阀的工作原理图和图形符号，它相当于在直动式减压阀出口处并联一个溢流阀所构成的组合阀。正常工作时，回油口B关断，当减压阀出口压力未达到调整压力时，阀芯处于最左端，阀口全开，随着出口压力的升高，阀芯右移，阀口减小。当达到调整压力值时，溢流减压阀阀芯右移将阀口关闭。但当输出口出现超过调整压力时，其阀芯继续右移，使输出油口A与回油口B导通，让输出油口的高压从B口泄掉，从而使出口压力迅速下降到调整值。该阀主要用于机械设备的配重平衡系统，如立式加工中心的平衡系统。三、顺序阀与平衡回路（一）顺序阀的结构与工作原理 顺序阀是用来控制液压系统中各元件先后动作顺序的液压元件。根据控制方式的不同，顺序阀可分为内控式
23、和外控式两大类，前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭，称为内控顺序阀，简称顺序阀;后者用外来的控制压力油控制阀芯的启闭，称为液控顺序阀。顺序阀也有直动型和先导型两种。图5-28所示为X-B型（直动型）顺序阀，其结构和P型溢流阀相似。所不同的是溢流阀出油口直接与油箱相通，而顺序阀的出油口接下一级液压元件，即顺序阀的进、出油口都通压力油，所以它的泄油口L要 单独引回油箱。当顺序阀的进油压力低于调定压力时，阀口完全关闭。当进油压力达到调定压力时，阀口打开，顺序阀输出压力油使下游的执行元件动作。调整弹簧的预压缩量即能调节调定压力。图5-29所示为DZ型（先导型）顺序阀，其结构和先导型溢流阀相似。图5-30
24、所示为XY型液控顺序阀的结构图。当控制油口K处的油液压力达到顺序阀的弹簧调定压力时，阀芯产生移动，油口P1 和P2 接通，使下一级的元件动作。液控顺序阀的启、闭与阀本身的进油压力的无关，而取决于控制油口K处控制油液的压力。图5-31所示为顺序阀的职能符号图。（二）平衡回路 为了防止立式液压缸及工作部件因自重而自行下落，可在活塞下行的回油路上设置产生一定背压的液压元件，阻止活塞下落，这种回路称平衡回路。 1用单向顺序阀的平衡回路图5-32所示为采用单向顺序阀的平衡回路。调整顺序阀的开启压力，使其稍大于由垂直运动部件自重而在液压缸下腔形成的压力，即可防止活塞因重力而下滑。这种平衡回路在活塞下行时，
25、回油腔有一定的背压，运动平稳。但顺序阀调定后，若工作负载减小，系统的功率损失将增大。又由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不能长时间停在任意位置，故该回路适用于工作负载固定且活塞锁紧要求不高的场合。 2采用液控顺序阀的平衡回路图5-33所示为采用液控顺序阀的平衡回路。由于液控顺序阀的泄漏小，因此其闭锁性能好。活塞下行时，液控顺序阀被进油路上的控制油打开，回油腔没有背压，运动部件由于自重而加速下降，造成液压缸上腔供油不足，液控顺序阀因控制油路失压而关闭，关闭后控制油路又建立起压力，液控顺序阀又被打开，顺序阀时开时闭，使活塞在向下运动过程中产生振动和冲击。若在回油路上串联单向节流阀，用于防止
26、活塞下行时的振动和冲击，也可控制流量，起到调速作用。 四、压力继电器压力继电器是将液压系统中的压力信号转换为电信号的转换装置。压力继电器的种类很多，图5-34所示为柱塞式压力继电器结构原理图和符号图。压力油通过控制油口作用于柱塞1上，当油压达到弹簧的调节值时，压力油通过柱塞、顶杆压下微动开关4的触头，发出电信号。调节螺钉3可调节弹簧的压紧力，即可调节发出电信号时的油液压力值。当控制口的油压降低到一定值时，微动开关松开，断开电路。压力继电器动作的压力称为动作压力，压力继电器复位时的压力称为复位压力。显然，动作压力高于复位压力，其差值称为通断调节区间（也叫返回区间），第三节 流量控制阀与节流调速回
27、路流量控制阀是靠改变控制口的大小来改变液阻，从而调节通过阀口的流量，达到改变执行元件运动速度的目的。流量控制阀有节流阀、调速阀等多种。其中节流阀是最基本的流量控制阀。一、节流阀的流量特性 在系统中，节流阀的节流口无论采用何种形式，通过节流阀的流量都可用来描述。由此可知，当系数K、压力差p和指数m一定时，只要改变节流口面积A就可改变通过阀口的流量。当节流阀的通流面积调定后，要求通过阀口的流量能保持稳定不变，以使执行元件获得稳定的速度。但实际上，当通流面积调定后，节流阀前后的压力差、油液温度、孔口形状等许多因素都影响着流量的稳定性。节流阀能正常工作的最小流量称为节流阀的最小稳定流量。图5-35为节
28、流阀特性曲线。经前面的分析可知：流经薄壁小孔的流量：受小孔前、后压力差p变化的影响小。受油温变化的影响小。因此常用薄壁小孔作为节流元件。 二、节流阀的结构图5-36所示为一种典型的节流阀结构图和图形符号。油液从进油口进入，经阀芯上的三角槽节流口，从出油口调节手柄3，可通过推杆2使阀芯作轴向移动。改变了节流口的通流面积A，从而改变了通过阀口的流量。三、节流调速的基本形式在液压系统中，速度控制回路包括调速回路、快速运动回路及速度换接回路。调速回路是用来调节执行元件工作行程速度的回路。液压缸的运动速度为液压马达的转速为式中：q为输入液压执行元件的流量;A为液压缸的有效面积;液压马达的排量。由以上两式
29、可知，改变输入液压执行元件的流量（或液压马达的排量）可以达到改变速度的目的。因此液压系统的调速方法有以下三种。1）节流调速 采用定量泵供油，由流量阀改变进入执行元件的流量来实现调速的方法。 2）容积调速 采用变量泵或变量马达实现调速的方法。3）容积节流（联合）调速 采用变量泵和流量阀相配合的调速方法。 在节流调速回路中，由定量泵供油，用流量阀改变进入执行元件的流量来实现调速。该回路结构简单，成本低，使用维修方便，所以得到广泛的应用。但其能量损失大，效率低，发热大，故一般只适用于小功率场合。 节流凋速回路按其流量阀安放的位置有进油路节流调速、回油路节流调速和旁油路节流调速三种形式。 1进油路节流调速回路图5-37所示为采用节流
