第四節　液壓閥概述

液壓控制閥是液壓系統中的控制元件，它們的作用是通過對液壓系統中壓力油的流動方向、壓力大小、流量大小的控制，從而達到對執行元件的運動方向、輸出力（或力矩）大小、輸出速度大小進行控制。

根據其作用的不同，液壓控制閥可分為三大類：方向控制閥，如單向閥、換向閥等；壓力控制閥，如溢流閥、減壓閥、順序閥等；流量控制閥，如節流閥、調速閥等。

一、壓力閥簡介

壓力控制閥是用于控制液壓系統中油液的壓力或利用壓力變化作為信號來控制其他元件動作的閥類。主要包括溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器以及由順序閥派生出來的平衡閥、卸荷閥等。

從工作原理來看，所有的壓力控制閥都是利用液壓油的壓力對閥芯產生的推力與彈簧的彈力相平衡，使閥芯停止在不同位置上，以控制閥口開度來實現壓力的控制。

1.溢流閥

根據“并聯溢流式壓力負反饋”原理設計而成的液壓閥稱為溢流閥。溢流閥的主要用途有以下兩點。

調壓和穩壓——如用在由定量泵構成的液壓源中，以調節泵的出口壓力，保持該壓力恒定。

限壓——如用作安全閥，當系統正常工作時，溢流閥處于關閉狀態，僅在系統壓力大于其調定壓力時才開啟溢流，對系統起過載保護作用。

溢流閥的特征是：閥與負載相并聯，溢流口接回油箱，采用進口壓力負反饋。根據結構不同，溢流閥可分為直動型和先導型兩類。

（1）直動型溢流閥

直動型溢流閥是作用在閥芯上的主油路液壓力與調壓彈簧力直接相平衡的溢流閥。直動型溢流閥因閥口和測壓面結構形式不同，形成了三種基本結構：圖1-19（a）所示閥采用滑閥式溢流口，端面測壓方式；圖1-19（b）所示閥采用錐閥式溢流口，同樣采用端面測壓方式；圖1-19（c）所示閥采用錐閥式溢流口，錐面測壓方式，測壓面和閥口的節流邊均用錐面充當。但無論何種結構，直動型溢流閥均是由調壓彈簧和調壓手柄、溢流閥口、測壓面三個部分構成。

直動型溢流閥的特點是：結構簡單，靈敏度高，但因壓力直接與調壓彈簧力平衡，不適于在高壓、大流量下工作。另外在高壓、大流量條件下，直動型溢流閥的閥芯摩擦力和液動力很大，不能忽略，故調壓精度低，恒壓特性不好。工程機械上多作緩沖閥用。

（2）先導型溢流閥

先導型溢流閥有多種結構。圖1-20所示是一種典型的三節同心結構先導型溢流閥，它由先導閥和主閥兩部分組成。

2.減壓閥

根據“串聯減壓式壓力負反饋”原理設計而成的液壓閥稱為減壓閥。減壓閥主要用于降低并穩定系統中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。

減壓閥的特征是：閥與負載相串聯，調壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負反饋。

減壓閥也有直動型和先導型之分，直動型減壓閥的工作原理如圖1-21所示，它主要由閥芯、閥殼、彈簧、調壓手輪組成。進口壓力稱為一次壓力，出口壓力稱為二次壓力。但直動型減壓閥較少單獨使用。在先導型減壓閥中，根據先導級供油的引入方式不同，有“先導級由減壓出口供油式”和“先導級由減壓進口供油式”兩種結構形式。

3.順序閥

順序閥的作用是利用油液壓力作為控制信號控制油路通斷。順序閥也有直動型和先導型之分，根據控制壓力來源不同，它還有內控式和外控式之分。通過改變控制方式、泄油方式以及二次油路的連接方式，順序閥還可用作背壓閥、卸荷閥和平衡閥等。

4.壓力繼電器

壓力繼電器是利用油液的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉換元件。它在油液壓力達到其調定值時發出電信號，控制電氣元件動作，實現液壓系統的自動控制。壓力繼電器有柱塞式、膜片式、彈簧管式和波紋管式四種結構形式。

二、流量閥簡介

流量控制閥簡稱流量閥，它通過改變節流口通流面積或通流通道的長度來改變局部阻力的大小，從而實現對流量的控制，進而改變執行機構的運動速度。流量控制閥是節流調速系統中的基本調節元件。流量控制閥包括節流閥、調速閥、溢流節流閥和分流集流閥等。

對流量控制閥的主要性能要求：

①當閥前后的壓力差發生變化時，通過閥的流量變化要小。

②當油溫發生變化時，通過節流閥的流量變化要小。

③要有較大的流量調節范圍，在小流量時不易堵塞。

④當閥全開時，液流通過節流閥的壓力損失要小。

⑤閥的泄漏量要小。

1.節流閥

節流閥是通過改變節流截面或節流長度以控制流體流量的閥。將節流閥和單向閥并聯則可組合成單向節流閥。節流閥和單向節流閥是簡易的流量控制閥。

節流閥的結構和職能符號如圖1-22所示。壓力油從進油口p₁流入，經節流口從p₂流出。節流口的形式為軸向三角槽式。作用于節流閥芯上的力是平衡的，因而調節力矩較小，便于在高壓下進行調節，當調節節流閥的手輪時，可通過頂桿推動節流閥芯向下移動，節流閥芯的復位靠彈簧5來實現，節流閥芯的上下移動改變著節流口的開口量，從而實現對流體流量的調節。

節流閥沒有流量負反饋功能，不能補償由負載變化所造成的速度不穩定，一般僅用于負載變化不大或對速度穩定性要求不高的場合。

2.調速閥

根據“流量負反饋”原理設計而成的流量閥統稱為調速閥，調速閥又有普通調速閥和溫度補償型調速閥兩種結構。

調速閥和節流閥在液壓系統中的應用基本相同，主要適用于執行元件負載變化大而運動速度要求穩定的系統中，與定量泵、溢流閥組成節流調速回路，調節節流閥的開口面積，便可調節執行元件的運動速度，也可用于容積節流調速回路中。

3.溢流節流閥

溢流節流閥與負載相并聯，采用并聯溢流式流量負反饋，可以認為它是由定差溢流閥和節流閥并聯組成的組合閥。其中節流閥充當流量傳感器，節流閥口不變時，通過自動調節起定差作用的溢流口的溢流量來實現流量負反饋，從而穩定節流閥前后的壓差，保持其流量不變。調節節流閥口時，可以改變流量的大小。溢流節流閥能使系統壓力隨負載變化，沒有調速閥中減壓閥口的壓差損失，功率損失小，是一種較好的節能元件，但流量穩定性略差一些，尤其在小流量工況下更為明顯。

因此溢流節流閥一般用于對速度穩定性要求相對較高，而且功率較大的進油路節流調速系統。

圖1-23為溢流節流閥的工作原理。溢流節流閥有一個進口p₁、一個出口p₂和一個溢流口T，因而有時也稱之為三通流量控制閥。來自液壓泵的壓力油p₁，一部分經節流閥進入執行元件，另一部分則經溢流閥回油箱。節流閥的出口壓力為p₂。p₁和p₂分別作用于溢流閥閥芯的兩端，與上端的彈簧力相平衡。節流閥口前后壓差即為溢流閥閥芯兩端的壓差，溢流閥閥芯在液壓作用力和彈簧力的作用下處于某一平衡位置。

當執行元件負載增大時，溢流節流閥的出口壓力p₂增加，于是作用在溢流閥閥芯上端的液壓力增大，使閥芯下移，溢流口減小，溢流阻力增大，導致液壓泵出口壓力p₁增大，即作用于溢流閥閥芯下端的液壓力隨之增大，從而使溢流閥閥芯兩端受力恢復平衡，節流閥口前后壓差（p₁-p₂）基本保持不變，通過節流閥進入執行元件的流量可保持穩定，而不受負載變化的影響。這種溢流節流閥上還附有安全閥，以免系統過載。

三、方向閥簡介

方向控制閥是用來改變液壓系統中各油路之間液流通斷關系的閥類。如單向閥、換向閥及壓力表開關等。

1.單向閥

單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種。

單向閥又稱止回閥，它使液體只能沿一個方向通過。單向閥可單獨使用，也可與其他類型的液壓閥并聯構成組合閥。

對單向閥的主要性能要求是：油液向一個方向通過時壓力損失要小；反向不通時密封性要好，動作靈敏，工作時無撞擊和噪聲。

單向閥的結構如圖1-24所示。按進出口流道的布置形式，單向閥可分為直通式和直角式兩種。直通式單向閥進口和出口流道在同一軸線上；而直角式單向閥進出口流道則成直角布置。

圖1-24（a）為板式連接的直角式單向閥，在該閥中，液流頂開閥芯后，直接從閥體內部的鑄造通道流出，壓力損失小，而且只要打開端部螺塞即可對內部進行維修，十分方便。圖1-24（b）、（c）為管式連接的直通式單向閥，它可直接裝在管路上，比較簡單，但液流阻力損失較大，而且維修裝拆及更換彈簧不便。

液控單向閥是允許液流向一個方向流動，反向開啟則必須通過液壓控制來實現的單向閥。液控單向閥可用作二通開關閥，也可用作保壓閥，用兩個液控單向閥還可以組成“液壓鎖”。

圖1-25為液控單向閥的工作原理。當控制油口無壓力油通入時，它和普通單向閥一樣，壓力油只能由A腔流向B腔，不能反向倒流。若從控制油口K通入控制油時，即可推動控制活塞，將閥芯頂開，從而實現液控單向閥的反向開啟，此時液流可從B腔流向A腔。

2.換向閥

換向閥是利用閥芯和閥體間相對位置的不同來變換不同管路間的通斷關系，實現接通、切斷，或改變液流方向的閥類。它的用途很廣，種類也有很多。

換向閥按閥的結構形式、操縱方式、工作位置數和控制的通道數的不同，可分為各種不同的類型。

按閥的結構形式有：滑閥式、轉閥式、球閥式、錐閥式。

按閥的操縱方式有：手動式、機動式、電磁式、液動式、電液動式、氣動式。

按閥的工作位置數和控制的通道數有：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。