第四章 液压控制阀
液压控制阀种类很多，根据其作用的不同可分为以下三大类：
方向控制阀：如单向阀、换向阀等。
压力控制阀：如溢流阀、减压阀、顺序阀等。
流量控制阀：如节流阀、调速阀等。
它们的作用是通过对液压系统中压力油的流动方向、压力大小、流量大小的控制，从而达到对执行元件的运动方向、输出力（或力矩）大小、输出速度大小进行控制。
第一节 方向控制阀
一、单向阀
单向阀只允许油液向一个方向流动，不得反向流动，其结构如图4.1所示，主要由阀体
1、阀芯2和阀弹簧3组成。
其结构原理如图4.1
所示，当油液沿着p 1→p 2
正向流动时，阀芯开启油
流畅通。当油液从p 2→p 1
反向流动时阀芯关闭油流
不通。
单向阀应具备如下
（a ） （b ） 特性：当油液从正向流过
图4.1 单向阀 阀时，阀芯阻力要小，压1—阀体；2—阀芯；3—阀弹簧 力损失要少；当油液反方
向进入单向阀时，阀芯与和阀座之间密闭性要好，无泄漏或泄漏量很小。
在液压系统中，有时还需要单向阀反向流动时油液也畅通，这就需采用液控单向阀。
二、液控单向阀
液控单向阀主要由阀体1、阀芯2、弹簧4、顶杆5、阀盖3及阀盖6组成，其结构见图
4.2所示。当p 0无压力油时，若油液沿着p 1→p 2正向流动，则阀芯开启油流畅通。若油液从p 2→p 1反向流动，则阀芯关闭油流不通。当从p 0给以压力油时，在控制油的作用下，顶杆5向上运动将阀芯2顶起，油液从p 2→p 1反向畅通。液控单向阀的最小控制压力约为主油路的30% ~ 40%。
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图4.2 液控单向阀
1—阀体；2—阀芯；3—上阀盖；4—阀弹簧；5—顶杆；6—下阀盖
三、换向阀
换向阀是控制液压系统中的油流方向，改变执行元件的运动方向和动作顺序的阀件。
1．换向阀的分类
换向阀按阀芯运动方式的不同可分为：滑阀式与转阀式；按操纵控制方式的不同可分为：手动换向阀（S ）、机动换向阀（C ）、电磁换向阀（交流电D ，直流电E ）、液动换向阀（Y ）、电液动换向阀（DY ，EY ）；按阀的可变位置及控制油路数量的不同可分为：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位六通等换向阀；按阀的安装连接方式的不同可分为：管式（G 或L ）、板式（B ）、法兰式（F ）等换向阀；根据压力级别的不同可分为：中低压阀（0 ~ 8 MPa）、中高压阀（8 ~ 16 MPa）、高压阀（16 ~ 32 MPa）等。
以下将介绍几种典型换向阀的结构原理。
2．三位四通手动换向阀
三位四通手动换向阀的结构
如图4.3所示，主要由阀体1、阀芯
2、弹簧3、端盖4、5、操纵杆6
组成。在阀体上有四个凹槽分别与
阀体底部的四个油口O 、B 、A 、P
相通，O 为回油口，B 、A 分别接通
执行元件的进回油路，P 为压力油
入口，油槽a 经阀芯上的中心孔与
回油口O 相通。这四个油口要特别 注意不可接错。 图4.3 三位四通手动换向阀 当手柄处于中位时，阀芯上的1—阀体；2—阀芯；3—弹簧；4、5—端盖；6—操纵杆 凸台将B 油口和A 油口堵死，此时
P 、A 、B 、O 各油口互不相通；当手柄向左扳时，阀芯向右移动，此时P 油口与A
油口相通，
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B 油口与O 油口相通，执行元件向某个方向运动；当手柄向右扳时，阀芯向左移动，此时P 油口与B 油口相通，A 油口与O 油口相通，执行元件反向运动，实现换向。当放松手柄时，两边的弹簧能够自动将阀芯恢复到中间位置，使油路断开，执行元件停止运动。
换向阀的型号可以表明其结构和工作特性，例如型号34SO —L10H —T —ZZ ，其中的“3”表示阀有三个工作位置；“4”表示阀有四个通路（四个油口）；“S ”表示手动换向；“O ”表示该阀的滑阀机能为“O 型”；“L ”表示螺纹连接；“10”表示阀的通径为10mm ；“H ”表示阀的压力级别为高压；“T ”表示弹簧复位；“ZZ ”表示双阻尼换向。
位：表示滑阀可滑动的位置，几位就用几个方框表示。
通：表示滑阀有几个油口，一般P 油口与油泵相连，O 油口与油箱相连。
滑阀机能：表示三位滑阀在中位时的通路情况，图4.3中滑阀处于中间位置时，P 、A 、
B 、O 各通路互不相通，具有这种滑阀机能的阀又称为O 型机能阀。根据滑阀机能的不同，常用的三位四通阀有：“O ”型、“H ”型、“K ”型、“Y ”型、
“P ”型、“X ”型、“J ”型、“M ”型。不同的滑阀机能具有
不同的工作特性，如表4.1所示。
3．机动滑阀
机动滑阀又叫行程滑阀，它是靠挡铁或凸轮使阀芯移动
A 来控制油流换向的。机动滑阀通常是二位的，有二通、三通、
P 四通、五通等。图4.4所示为二位二通常闭式机动滑阀，挡
块往复一次，滑阀换一次向。在图示位置时阀芯2被弹簧3
压向上端，油口A 和P 不通，在职能符号的右位工作。当用
挡铁或凸轮压住阀芯上端，就使阀芯2下移到下端，油路P
和A 接通，在职能符号的左位工作。 4．电磁滑阀 图 4.4 机动滑阀原理及符号
电磁换向阀是利用电磁铁推动阀芯移动，从而控制油流
方向的。电磁滑阀有二位二通、二位三通、二位四通、三位四通和三位五通等多种形式。
图4.5中所示为二位三通电磁滑阀的结构原理和职能符号。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧3推向左边，使油口P 和油口A 接通，即常态时在阀的右位工作。当电磁铁通电时，可动磁铁4被固定磁铁5所吸引，推动推杆1，将阀芯2推向右端，使油口P 和油口A 的通道被关闭，而油口P 和油口B 的通道被接通，即通电时，阀在靠近电磁铁的左位工作。
电磁滑阀由于受电磁铁吸力较小的限制，其流量一般在63 l/min以下。流量大的换向阀一般采用液动控制或电液控制。
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表4.1 滑阀机能
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5．液动滑阀
液动滑阀是靠压力油来改变阀芯位置的
换向阀。图4.6是三位四通O 型液动滑阀的结
构原理和职能符号。它的阀芯和阀体与其它方
式驱动的三位四通O 型滑阀相同，也是弹簧复
位，所不同的是阀体上有两个控制油口K 1、K 2，
分别通向阀芯的左右端面。当控制油路的压力
油从阀左边的油口K 1进入滑阀左腔时，阀芯被
推向右端，P 与A 相通，B 与O 相通，三位阀 的左位工作。当控制油路的压力油从阀右边的图4.6 液动滑阀
1—阀盖；2—弹簧；3—阀体；4—阀芯；5—弹簧座 油口K 2进入滑阀右腔时，阀芯被推向左端，P
与B 相通，A 与O 相通，三位阀的右位工作。
当两个控制油口K 1、K 2都不通压力油时，阀芯在两边弹簧的作用下恢复到中间位置，此时，P 、A 、B 、O 油口互不相通，阀在中位工作，即常态。
6．电液动滑阀
电液动滑阀是大功率阀，一般单独用电动、手动或液动都难以推动阀芯换向时，就采用电液联动。它是电磁滑阀和液动滑阀的组合。电磁滑阀起先导作用，它可以改变液控油的流动方向，从而改变液动滑阀的阀芯位置。
图4.7所示为三位四通O 型电液动滑阀的结构原理及职能符号，当右边电磁铁通电时，电磁阀的阀芯左移，A 、O 油口相通，P 、B 油口相通，控制油路的压力油由通道b
经单向节
图 4.7 电液动换向阀
（a ）结构原理；（b ）电液换向原理；（c ）职能符号
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流阀e 和孔道f 进入主滑阀的右腔端面，将主滑阀的阀芯推向左边，使A 1油口与O 1油口相通，P 1油口与B 1油口相通。在主滑阀左移的过程中，主滑阀左端的油经孔道h 、单向节流阀g 的节流口，又经通道a 进入上部电磁阀的A 油口，再从其O 油口回油箱。当左边电磁铁通电时，电磁阀的阀芯右移，A 与P 油口相通，O 与B 油口相通，这时，控制油路的压力油由通道a 经单向节流阀g 和孔道h 进入主滑阀的左腔端面，将主滑阀的阀芯推向右边，使B 1油口与O 1油口相通，P 1油口与A 1油口相通，执行元件换向。同样，在主滑阀右移的过程中，主滑阀右端的压力油经孔道f 、单向节流阀e 的节流口，又经通道b 进入上部电磁阀的B 油口，再从其O 油口回油箱。当两个电磁铁都断电时，两边的弹簧使滑阀的主阀芯处于中间位置，P 、A 、B 、O 各油口互不相通。主滑阀阀芯向左或向右移动的速度，可以分别用左右两端的节流螺钉来调节，因为节流螺钉的轴向位置决定了节流阀过流面积的大小，从而可以保证液动滑阀换向平稳无冲击。
7．转阀
转阀是靠阀芯与阀体之间的相对转动来改变油流方向的换向阀。如图4.8 所示为三位四通转阀，阀体上有四个油口P 、A 、B 、O ，阀芯上有两个环形槽a 、c ，分别与P 油口及O 油口相通，此外，阀芯上还有四个均布的油沟，每相对的两个油沟通向一侧环形槽，即e 、f 与a 相通，b 、d 与c 相通。当阀芯处于图示位置时，压力油从进油口P 入阀经环形槽c 、油沟b 与油口A 相通，使压力油进入执行元件的一个腔，执行元件另一腔的回油从油口B 进阀，经过油沟e 及环形槽a 从回油口O 流回油箱。当用手柄3将阀芯2转过45°时，油沟b 、e 与
A 、B 油口断开，这时P 、A 、B 、O 油路互不相通，执行元件被锁紧在某一位置。当阀芯从图示位置转过90°时，油口A 通过油沟e 或f 与回油口O 相通，而油口B 通过油沟d 或b 与压力油口P 相通，使压力油进入执行元件的另一个腔，实现换向。6为叉形拨杆，可利用挡铁通过拨杆使转阀自动换向。弹簧钢球起定位作用。
第二节 方向逻辑阀
逻辑阀是以锥阀为基本元件，以芯子插入式为基本连接形式，配以不同的先导阀来满足各种动作要求的阀。由逻辑阀组成的液压系统，称为液压逻辑系统。按用途分为方向逻辑阀、
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压力逻辑阀、调速逻辑阀三种。本节介绍方向逻辑阀。
一、方向逻辑阀的基本元件
如图4.9所示，锥阀是组成逻辑阀的基
本元件，实际上是一个可控单向阀。对外有
两个管口A 、B 和一个控制口C 。锥阀由阀
体、阀芯、弹簧和密封圈等组成。
当油路A 的油压超过油压C 和弹簧的压
力时，阀芯打开，油路A 、B 相通，其流向
由A 、B 两油口压力的大小而定。当A 的油
压没有超过油压C 和弹簧的压力时，油路A 、
B 不通。
二、方向逻辑阀
图4.9 锥阀结构及元件符号
方向逻辑阀由锥阀和先导阀组成，如图1—弹簧；2—阀体；3—阀芯；4—密封
4.10是以二位四通阀作为先导阀，图4.11是
以三位四通换向阀作先导阀。
在图4.10中，若先导阀不通电，当左端锥阀进控制油，右端锥阀卸控制油时，通口P 关闭，AO 相通，相当于二位三通电磁阀的左位；若先导阀通电时，当左端锥阀卸控制油，右端锥阀进控制油时，PA 通，O 闭。相当于二位三通电磁阀的右位。因此，这只方向逻辑阀完全可以用这只二位三通电磁阀代替。
同理，在图4.11中，左边的逻辑阀完全可以用右边的三位三通电磁换向阀代替。
当三位四通先导阀位于中位时，控制油同时进入两只锥阀，锥阀闭合，P 、O 、A 不通，相当于电磁阀的中位。当2DT 通电，右位阀芯进入系统，左端锥阀控制油卸出，锥阀开启。右端锥阀控制油进入，锥阀闭合，P A 通，O 不通，相当于电磁阀的右位。当1DT 通电，左端锥阀进入控制油，锥阀闭合，右端锥阀控制油卸油，锥阀开启，P 不通，AO 通，相当于电磁阀的左位。因此，此逻辑阀同三位三通电磁阀是等价的。
图4.10 相当于二位三通的逻辑换向阀 图4.11 相当于三位三通的逻辑换向阀
如果将四个锥阀组合起来，组成一个逻辑阀，如图4.12（a ）所示，它将同图4.12（b ）多位四通换向阀等价。
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这个逻辑阀的P 、O 、A 、B 连接关系相当于四通滑阀的P 、O 、A 、B 。P 同泵连接，O 同油箱连接，A 、B 同执行机构相连接，通过锥阀的动作可得多种不同的工作状态。如：
图4.12 多位方向逻辑阀
（1）四只锥阀全开，相当于H 型四通阀机能。
（2）四只锥阀全闭，相当于O 型四通阀的机能。
（3）锥阀1、3开，2、4闭，则PB 进油，AO 回油。
（4）锥阀2、4开，1、3闭，则P A 进油，BO 回油。
（5）锥阀2、3开，1、4闭，P 、A 、B 连通，O 不通，相当于P 型中位机能。
（6）锥阀1、4开，2、3闭，P 截止，A 、B 、O 相通，相当于Y 型中位机能。
以上可看出，由四个锥阀单元组成的逻辑换向阀，通过先导阀控制，可得到除M 型的各种滑阀机能，这是逻辑换向阀一个显著优点，它可大大减少换向阀品种，提高―三化‖。
逻辑阀优点是：阻力小，通流能力大，动作速度快，结构简单，易制造，不易卡死，一阀多能。适用于大流量场合，以及系统可简化，易于集成，特别适用于较复杂系统等。缺点是：所用电磁铁数目比一般液压系统多，对于动作简单的系统并不合算，因为增加了元件数量，控制比较复杂。
第三节 压力控制阀
压力控制阀用于控制液压系统中油液的压力。主要包括溢流阀、减压阀、顺序阀，以及由顺序阀派生出来的平衡阀、卸荷阀等。
从工作原理来看，所有的压力控制阀都是利用油压力对阀芯产生的推力与弹簧的弹力相平衡，使阀芯停止在不同位置上，以控制阀口开度来实现压力的控制。
一、溢流阀
溢流阀有三种形式：直动式、先导式和差动式，其中先导式使用最广泛。
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1. 直动式溢流阀
如图4.13所示，它由阀体1、阀芯2、弹簧3和调压螺钉4等组成。阀芯在弹簧力的作用下压在阀座上，阀呈关闭状态。压力油通过直径为d 的孔作用于阀芯上，当油压对阀芯的作用力大于弹簧的预压紧力时，阀开启，高压油便通过阀口溢回油箱。拧动调压螺钉，可以改变弹簧的预紧力，从而改变溢流阀的开启压力。常用的直动式溢流阀的阀芯有球形（图（a ））、锥形（图（b ））和带导向部分的锥阀芯（图（c ））及滑阀芯（图（d ））。
（a ） （b ） （c ） （d ）
图4.13 直动式溢流阀结构形式
球阀的优点是结构简单，制造容易（钢球可从轴承厂购得），但这种阀在使用中易发生球与球阀座的撞击，球磨损后一旦转动便会影响阀口密封（如图（a ）的局部视图）。
锥阀性能较球阀为好，无导向部分。锥阀结构简单，但其轴线易歪斜，影响密封性能，当通过流量较大时（阀口开度较大），阀芯易脱离阀座而不能复位。有导向部分的锥阀无上述问题，但导向部分和锥面同心度要求严格，否则密封不好。
上面介绍的直动式溢流阀（图（a ）、（b ）、（c ））是通过主油流使阀开启的，因而又称主流式溢流阀。
图4.13（d ）阀芯是滑阀式的，也是直动式溢流阀，但是油流是通过滑阀中心的阻尼小孔a 进入滑阀下腔后使阀开启的，所以又称支流式溢流阀。该阀因a 孔的阻尼作用，消除脉动现象，稳定性较好，当系统压力突然下降时，由于a 孔的阻尼作用，滑阀下腔压力不致 突然下降，从而避免了阀的冲击。但圆柱面密封性能较差。
直动式溢流阀结构比较简单，动作灵敏，但稳定性较差，噪声较大，若使用在高压大流量场合，阀的尺寸和弹簧都很大。工程机械上多作过载阀使用（例如缓冲阀），而不作溢流阀使用。
直动阀的优缺点：
直动阀的优点是结构简单。
直动阀的缺点：
（1）结构尺寸大。中、高压力和中、高功率的溢流阀工作压力高、排量大。高压乘以大的过流面积产生的推力需要大弹簧来平衡，因此直动式溢流阀的结构尺寸大。
（2）直动阀流量特性差。溢流阀的流量特性是指溢流量和系统压力的关系。溢流阀的流量变化时，希望系统压力稳定在预调压力上不要变或者变化越小越好。而实际上是变化的。
如图4.14所示，当溢流量∆Q 相同时，弹簧变形∆x 就相同，但由于弹簧刚度不同（C
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＞C 1），使压差不同（∆p 2>∆p 1），则压力变化量不同。
弹簧的压力和液压力总是相平衡的。弹
簧越软，其压差值愈小，因此，可得出结论，
溢流量变化时希望液压力稳定性好，将选用
软弹簧。为提高流量阀的溢流特性，溢流阀
的控制弹簧刚性系数和体积要小，因而提出
设计先导式溢流阀。
2. 先导式溢流阀
先导式溢流阀的结构和工作原理如图
4.15所示。
先导式溢流阀的结构分为两大部分，上 部分是先导阀，下部分是随动阀。先导阀主图4.14 不同刚度的弹簧对压差的影响
要由阀盖（阀壳）5、锥阀6、阀座7、调压
弹簧12、螺杆11、调压手柄21、调压杆13、遥控口等组成。随动部分由阀体1、阀座4、滑阀2、平衡弹簧3等组成。在阀体上有进油口和出油口，在滑阀上有阻尼小孔16。
两阀口14、17选其中之一同液压系统的主油路相连。溢流口同油箱相连，来自油泵的压力油，从A 腔通过阻尼孔16进入油腔15，再经油道18进入油腔19。若锥阀开启，则油流经回油孔20，再经滑阀2的中心孔流至溢流口。
图4.15 YF 先导阀结构
1—阀体；2—滑阀；3—平衡弹簧；4—阀座；5—阀盖；6—锥阀；7—阀座；8—套；9、10—螺帽；11—螺杆；
12—调压弹簧；13—调节杆；14—油口；15—油腔；16—阻尼孔;17—油腔；18—油道19—油腔；20—回油孔
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当从系统进入A 腔的压力油超过了先导阀上弹簧12的预压力时，则先导阀芯6开启，其压力油通过回油孔20，通过滑阀2的中心孔泄流，溢流阀油腔15中的油进行流动。由于阻尼孔16的存在，产生阻尼损失，油腔15的油压低于油腔17中的油压，使滑阀2推动平衡弹簧向上运动，系统的油液通过阀座4的中心孔进行溢流使系统降压。当系统压力恢复正常时，先导阀6关闭，滑阀2关闭。这就是溢流阀的工作原理。
溢流阀控制压力的大小是通过调压手柄21调整弹簧12的压缩量来实现的。
先导式和直动式相比较，先导阀的调压弹簧12、平衡弹簧3代替了直动式的主弹簧。控制压力的阀芯6底孔的作用面积很小，因此只需一只很小的调压弹簧进行平衡，因而先导式的结构体积比直动式的小。控制主阀的平衡弹簧3比直动式的软，因此先导式的流量特性比直动式的好。
3. 差动式溢流阀
在液压系统中，一般可采用差动式溢流阀，如图4.16所示。阀芯5在弹簧3、4作用下，将A 锥面向右压紧在阀套2上，起密封作用。压力油从箭头方向流来，由于面积S ˊ大于S ，阀芯受两个方向的轴向液压力不等，其差值由弹簧3、4平衡，这就是差动式溢流阀弹簧尺寸小的原因。
图4.16 差动式溢流阀结构
当系统压力超过调定值时，轴向液压力之差足以克服弹簧作用力，使阀芯5左移，高压油便从阀口溢入油箱。
差动面积（S ′－S ）不能太小，否则由于阀芯移动时摩擦力的影响，反而使阀不灵敏。此种阀一般用于中压系统，如用高压系统，为减小弹簧尺寸，则阀芯直径差很小，这使制造和使用都会受影响。
4. 溢流阀的用途举例
（1）溢流阀作安全阀用，防止系统过载。图4.17(a)所示，液缸1承受外负载，若外负载增加时，泵3的出口压力升高，当超过规定值时，泵排出的油从溢流阀4回油箱5，系统压力不会继续升高，从而保护泵和其它元件不致损坏，起到安全作用，故又称安全阀。
（2）溢流阀作为溢流阀用。图4.17(b)所示，在定量泵系统中，用节流阀2控制执行机构的工作速度。系统中油泵是定量泵，流量的一部分供给执行机构之后，多余的流量靠溢流阀4进行溢流。在系统中，作安全阀用的溢流阀是常闭状态，作为配合调速的溢流阀是常开状态。
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（3）溢流阀可作卸荷阀用。图4.17(c)所示，卸荷阀油泵卸载，降低功率损失和系统发热。
（a ）安全回路 （b ）溢流调速回路 （c ）卸荷回路 （d ）背压回路
图4.17 溢流阀的用途
（4）溢流阀串联在回油路上，作背压阀。如图4.17(d)所示。
（5）溢流阀和回油路并联，作缓冲阀，减少压力冲击。
溢流阀的用途很多，每种用途都对它提出不同性能的要求，在作安全和缓冲阀时，要求在系统压力超过调定值时能迅速开启，也就是说响应要快。而在未达到调定压力时，要密封性好，不应有泄漏。作溢流阀时，要求通过阀的流量变化时，压力保持不变。作卸荷阀时，要求通过泵的全部流量时，压力损失要小。因此，要根据使用要求对溢流阀进行选用。
二、减压阀
减压阀在系统中的功用一是使系统中某部分回路获得比供油压力较低的压力，二是作为消除油路的压力干扰，使受减压部分的压力不受油源压力波动的影响。
减压阀的工作原理是使高压油通过阀的缝隙，以达到节流降压的目的。节流降压，实际上是消耗能量。
减压阀分定值减压阀和定差减压阀。定值减压阀分直动式和差动式。
定值减压阀出口压力p 2始终低于进口压力p 1。
p 2的输出值是可以调定的，调定后，不受输入压力
p 1的干扰。它被广泛用于液压系统中。定差减压阀是
维持进口压力p 1和出口压力p 2的差值不变，定差减
压阀多与其它阀组成新的阀种，例如同节流阀组成调
速阀。
1. 定值减压阀
（1）直动式定值减压阀
其结构如图4.18所示。它由阀壳、阀芯、弹簧、
调压手轮组成。进口压力称为一次压力p 1，出口压力
称为二次压力p 2。
一次油路p 1进入阀体，流经节流口X 节流降压 后，从二次油路p 2输出，这是主油路。输出的油， 从出油口分支进入阀芯底部，流经阀芯中心的阻尼孔图4.18 直动式减压阀
进入弹簧腔溢流回油箱。
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在阀芯上，作用力的平衡方程式如下：
p 2⋅F = R 0+ K （X max －X ）
p 2=R 0+K (X m a x -X ) （4-1） F
式中 F —— 阀芯底面积；
R 0 —— 弹簧预调压力；
K —— 弹簧刚性系数；
（X max －X ） —— 弹簧变形量。
从式（4-1）中可知，K 、X max 、F 是定值。X 由于二次油压的调定相应为定值，它受一次油压和流量的影响很小，因而忽略其变化量，也可视为常数。因此p 2只同R 0有关，若要改变p 2的大小，可调节弹簧的压力R 0。
对于高压类型的减压阀，因为二次压力油p 2的压力高，调压弹簧的体积增大，带来阀体结构尺寸大的问题，因而设计先导型减压阀。
（2）先导定值减压阀
图4.19为JF 型定值减压阀的结构，它由两大部分组成，上部13为先导阀，下部为随动阀（主阀）。先导阀由阀体、锥阀芯、调压弹簧等组成。随动部分由阀壳、主阀芯、复位弹簧等组成。
图4.19 先导定值减压阀结构
1— 主阀；2—主阀芯；3—复位弹簧；4—阀座；5—锥阀；6—调压弹簧；7—套；8—调节杆
9、10—螺帽；11—调压手柄；12—下盖；13—先导阀；Ⅰ—高压进油口；Ⅱ—减压出油口
定值减压阀串联在所控制的压力回路中，Ⅰ与高压油路相连，Ⅱ与需要低压或恒定压力 ·62·
的油路相连。压力油由Ⅰ油口进来，由Ⅱ油口出去。主阀的凸肩与阀体组成了减压阀的阀口，油流过这里时受到液压阻力，造成压力降，压力油压力降低称为减压力。由Ⅱ油口出来的压力是恒定的。所以这种阀叫做定值减压阀。
定值减压阀工作原理如图4.20所示。
压力油从高压入口进入，称一次油压p 1。压力油经阀芯和阀壳组成的减压口x 从减压出口流出p 2，p 2称二次压力油。二次压力油分成两路，大部分压力油进入液压系统，一部分压力油通过阀体孔1、主阀底部A 油室、主阀中心阻尼、主阀上部B 油室及孔3作用到锥阀上，这一油路称为减压阀的支油路。
当出口压力尚未超过由锥阀压力弹簧调定的压力时，锥阀处于关闭状态，支路中没有油液流动，作用于主阀2上下两腔的油压力平衡，在弹簧力的作用下，主阀处于最低位置，p 1 p 2油路畅通。
当出口压力高于锥阀压力弹簧所调定的压力（锥阀开启压力）时，锥阀开启，支路中有油液流动，即一部分压力油进入主阀底部，通过主阀阻尼、B 油室、孔道3、锥阀开口和上盖上的泄油口流回油箱。由于压力油通过主
阀阻尼孔时产生压力降，当压力降达到一定
数值时，主阀下面的作用力大于上面的作用
力，主阀向上移动到新的平衡位置，从而关
小减压阀口，压力油流过减压阀口的阻力增
加，出口压力降低，使减压阀出口压力稳定
在锥阀压力弹簧所调定的压力。这个压力就
是减压阀所调定的压力。这是减压阀正常工
作状态。这时减压阀所调定的出口压力波动
不大，可以认为是稳定的。
减压阀出口压力不受进口压力波动的
影响。这是因为如进口压力增加或减小时，
出口压力企图随之增加或减小，操纵主阀能
图4.20 先导式定值减压阀工作原理 及时关小或开大阀口，使出口压力保持不
变。在工作状态下，减压阀的主阀是常开的，
所以减压阀是常开阀。
由于出口压力等于调压弹簧所调定的压力，因而改变调压弹簧力就能改变出口压力。图
4.19所示结构图中，旋转调节手轮，调节杆就移动，改变调压弹簧的压缩量就调节了减压阀的出口压力。
使用减压阀时，它的泄油口必须单独回油箱，不能有背压，否则影响阀的灵敏度。 定值减压阀职能符号如图4.20所示。与溢流阀职能符号不同之处是：控制油路与阀的出口相连；泄油单独回油；滑阀通道处于常开状态。减压阀也有遥控口，接入控制油路可远距离控制出口压力。
在某些液压系统中，当油液向一个方向流动时，要求减压阀起减压作用，而反方向流动时要求减压阀不起作用。因此经常把一个定值减压阀和单向阀并联起来组合在一起，成为一种新的液压元件，称为单向减压阀。
·63·
图4.21 单向减压阀及其职能符号
图4.21为单向减压阀结构。当压力油从减压阀
一次压力油口（一般将与入口相连的压力油路称为
一次压力油路，与出口相连的压力油路称为二次压
力油路）进入时，单向阀不开，压力油经过减压阀
减压后从二次油口去液压系统。当油液从二次油口
进来时，单向阀打开，从一次油口出去，减压阀不
起作用。
2. 定差减压阀
定差减压阀工作原理如图4.22所示。
主阀平衡方程式：
p 1⋅F = p2⋅F + K ( X + X 0 ) X 、X 0分别为弹簧调定压缩量和预压缩量。 图4.22 定差减压阀原理图 p 1－p 2 = K ( X + X 0 )/F = 常数 （4-2）
上式为定差减压工作原理。
在液压系统，广泛使用的是定值减压阀和单向定值减压阀。定差减压阀一般是和其它阀组合在一起构成一种新品种阀。
三、顺序阀
顺序阀也是一种压力控制阀，因为该阀是利用油路压力来控制油缸或油马达的顺序动作，所以叫做顺序阀。
1. 直动式顺序阀
·64·
图4.23为XF 型直动式顺序阀，滑阀在弹簧的作用下将出口关闭。1为进油口，2为出油口。进油口的压力油通过小孔3作用在阀芯底部。当进油口的压力较低时，阀芯在上部弹簧力作用下处于下端位置，油口1和2被隔开。当进油口1的压力大于弹簧所调整的压力时，阀芯上移，使进出油口1和2相通，用以操纵另一个油缸或其它元件动作，以实现油路系统的自动控制。
图4.23 直动式顺序阀
（a ）结构；（b ）工作原理；（c ）顺序阀符号
顺序阀的结构与溢流阀基本上相似，它们的区别是：顺序阀进油口与出油口接通后都是压力油，而液流阀是通油箱的回油。此外，顺序阀当
进出油口一经接通后流道阻力损失是很小的。而溢流
阀处于溢流状态时压力损失一般是较大的。
2. 先导式顺序阀
前面所介绍的是直动式的结构，但是在调节压力
较高时，如果采用此种结构，则必然是刚度大、体积
大的弹簧，这样结构就庞大，而且滑阀工作不灵敏，
性能差。所以在调节压力比较高时，可采用先导式的
结构，如图4.24所示。先导式顺序阀相当于直动式顺
序阀去掉上盖，换上一个先导调压阀（通常与溢流阀、图4.24 先导式远控顺序阀 减压阀通用）
，这种结构的启闭性能好。先导式顺序
·65·
阀的开启压力与调整压力的比值（称之为开启率）为70％。一般压力低于7.0 MPa时常用直动式，但小流量时直动式的使用压力最高为14.0 MPa。先导式顺序阀由于增加了先导阀调压部分的外泄漏，所以泄漏量
较直动式为大，且其外泄漏
随系统压力与调整压力之差
的增加而增加。
先导式顺序阀与直动式
顺序阀一样，也分为直控和
远控，以及内泄和外泄。
对于XF 型顺序阀，直
动式的压力调整范围从0.6 ~
8.0 MPa，先导式的压力调整
范围从4.0 ~ 31.5 MPa，额定
流量有63、25、160 l/min。
3. 单向顺序阀
在实际使用中往往只希
望油液在一个方向流动时受
顺序阀控制，但在油液反向
流动时则经单向阀自由通
过，因此将单向阀和顺序阀
并联组合成单向顺序阀。如
图4.25 单向顺序阀 图4.25所示是直动式单向顺
序阀的结构图。
第四节 流量控制阀
流量控制阀又称为速度控制阀。流量控制阀是依靠改变过流断面大小来调节流量，从而调节速度的。流量控制阀有：节流阀、调速阀、同步阀（分流阀、集流阀）。
一、节流阀
节流阀是流量控制阀的一种，可用于调节油缸、油马达的工作速度，如图4.26所示。节流阀在大功率系统中节流损失很大，因此节流阀包括调速阀在内，只限于小功率的或短暂的调速系统使用。
1. 节流阀工作原理
节流阀由阀体、阀芯、调节螺栓等组成（图4.26），它的基本工作部分是一个可变液阻。油液流经节流口时，便遇到阻力，改变节流口3的面积，调节阻力的大小，就可实现对流量的控制。
如图4.27（a ）所示，将节流阀和溢流阀并联在液压泵和油箱之间，当调小节流阀的开度时，由于节流阀的液阻增大，引起压力p 0的上升；压力的上升又引起溢流口开大，溢流量增加，于是流过节流阀的流量相应减小，液压马达的速度变低，达到节流调速的目的。所以说两并 ·66·
联油路的流量是随各支路液阻的大小而改变的，液阻较大的支路流量就较小，液阻较小的支路流量较大。但是如将节流阀配置在图4.27（b ）中的位置，则达不到节流调速的目的。
图4.26 节流阀 图4.27 节流阀工作原理
2. 节流阀的流量特性和阀口形状
节流阀的结构形式很多，但其基本工作原理相同，即利用通油缝隙或小孔通道达到改变流量的目的。若小孔前后压差值不变，则孔大阻力小，流量就大；而孔小阻力大，流量就小。
节流阀基本形式有三种：薄壁小
孔、细长孔和介于两者之间的节流孔。
根据大量实验证明节流阀的特性
方程可表示如下：
Q = C ⋅f ⋅ ∆ p m （4-3）
式中 Q —— 通过节流口的流量；
f —— 节流口过流面积；
C —— 由实验确定的流量系数，
随节流孔的形状和油的粘度而变化；
m —— 由节流孔形状决定的指
数，一般为0.5≤ m ≤1, 实验结果表明，
节流路程短
m = 0.5，节流路程长m = 1；
∆p —— 节流口前后的压差。
图4.28表示几种常用的节流口形
状。图（a ）为针状节流口，针阀作轴
向移动，调节环形通道的面积大小以调
节流量。图（b ）是偏心缝隙式，在可
转动的阀芯上开一个截面为三角形（或
矩形）的周向偏心槽，当转动阀芯时，图4.28 各种节流口形状 就可调节节流口的通流面积。图（c ）
·67·
是轴向式，它是在圆柱形阀芯上，开若干个轴向斜槽，槽的截面形态可以是矩形或三角形，同向移动阀芯，节流口通流面积就随之连续变化。图（d ）是周向缝隙式，在阀芯上开挖周向槽，油可通过空心轴的窄缝流入阀芯内孔，旋转阀芯即可调节窄缝的通流面积。图（e ）为轴向缝隙式，在套筒上开挖轴向缝隙，轴向移动阀芯，就可调节缝隙的通流面积。
3. 影响流量稳定性的因素
液压系统工作时，希望节流口调定后，进入执行元件的流量Q 稳定不变。但实际上是有变化的，特别是流量较小时变化更大。根据前述的流量公式可知，影响流量稳定有下列几个因素：
（1）节流口前后的压力差∆p 。我们希望在节流口的通流面积调定后，外负载（近似看成是节流口前后的压差∆p ）的变化对节流口的流量影响要小，否则造成调速不稳，由式（4-3）可知，m = 1时流量随∆p 变化较大，而m = 0时流量随∆p 变化较小。
（2）油温的影响。在流量公式中，流量系数与油的粘度有关，当油温上升时，粘度下降，C 值增大，引起流量增大；反之流量减小。特别是对于细长孔，油温对流量影响较大。
（3）节流口的堵塞。节流口会因油中含有杂质或由于油液的极化分子以及氧化后析出的胶质、沥青等而部分堵塞，从而改变原来的通流面积，使流量发生变化。节流口具有较大水力半径，则不易堵塞。设计节流口形状时，应使在最小稳定流量时的通流面积接近正方形或三角形。这时水力半径较大，不易堵塞。
（4）对比图4.28所示的各种形状的节流口，可以看出图（a ）的针状节流口水力半径较小，极易堵塞，一般应用在性能要求不高的场合。图（b ）、图（c ）、图（d ）的流量特性和避免堵塞现象都比较好，所以应用较广泛。图（e ）所示的轴向缝隙式、节流通道厚度可减薄到0.07 ~ 0.09 mm成为名符其实的薄壁小孔，性能较好，可以得到较小的稳定流量。
二、调速阀和溢流调速阀
了解节流阀特性之后，可以进一步说明图4.27(b)的调速特性。溢流阀处于溢流状态时，则节流阀进口压力几乎不变。若外负载
不变时，节流阀出口压力也不变，即压
差∆p 为常数。由特性方程可知，流量
与开口通流面积f 成正比，即节流阀通
流面开得大、流量大、液压缸速度就快。
反之，液压缸速度就慢。若外负载变化，
节流口压差随之变化，则引起流量变
化，即工作速度不稳定。虽然使用薄壁
小孔节流阀，流量随外负载变化要小一
些，但也只能作为要求不高的流量阀使
用。若要求流量不受外负载影响，则须
使用调速阀。
调速阀用于保持液压缸或马达的
稳定工作速度，不受外负载变化的影
响。工作原理见图4.29所示。调速阀
图4.29 调速阀 由减压阀1和节流阀2组成。减压阀是
一个压力补偿装置，能维持A 、D 两腔
·68·
压力差恒定。证明如下：A ，B ，C 三腔相通，压力均等于p 2，设D 腔压力为p 3，若忽略液压动力影响，则阀芯平衡条件为：
F r + S p3 = S p2
p 1 –p 3 = F r /S
式中 F r —— 弹簧作用力；
S —— 阀芯大端轴向投影面积。
由于弹簧很软，在阀芯移动时，弹簧力F r 变化很小，可以认为不变，则节流阀前后压差 （p 2 - p 3）基本上是一定值。这说明通过调速阀的流量只随节流阀开度而变，与外负载变化无关。这从阀的工作原理可直观看出：当外负载变化使出口压力p 3增大时，作用在阀芯D 腔的油压随之升高，促使阀芯右移，使减压阀开口加大，压力p 2即升高，结果使压差（p 2 - p 3）基本不变。反之，如p 3减小，则阀芯在C 腔和B 腔油压p 2作用下向左移动，将阀开口关小，压力降增大，p 2减小，所以压差（p 2 - p 3）仍保持不变。拧动螺钉3可改变节流口大小，从而可调节流量大小。
图4.30表示普通节流阀和调速阀的两种流量特性。从图中可看出，普通节流阀的流量随压差变化较大（曲线2）；而调速阀在压力差超过一个不大的数值以后，流量基本上是恒
定的（曲线1）。
图4.30 调速阀和节流阀的 当压差很小时，减压阀的阀芯被弹簧推到最右端不动，流量特性比较 这时性能就和普通节流阀一样。所以调速阀正常工作时，一
般最少应保证有（4 ~ 5） 105 Pa 的压力差。
但是对调速阀来说，液压泵
输出的压力是一定的，它等于溢
流阀的调定压力。这个压力要能
满足最大负载时的要求。因此，
液压泵消耗功率经常是比较大
的。
溢流调速阀可在很大程度上
克服上述调速阀的缺点，又能保
证流量恒定。其工作原理见图
4.31。从泵输出的油，从k 入，
一部分油经节流阀4进入液压缸
的左腔，推动活塞向右运动；另
一部分油经溢流阀阀芯3的溢流
口流回油箱。溢流阀阀芯3上端
油腔a 同节流后的油液相通，压
力为p 2；阀肩部的油腔b 和下端
的油腔c 同节流阀前的油液相 通，压力为泵压力p 1。当稳定工
图4.31 溢流调速阀工作原理图及其职能符号
作时，溢流阀芯平衡方程式为：
·69·
p 1S = p 2S + Fr
p 1 － p 2 = F r /S
式中 S —— 阀芯大端面积；
F r ——弹簧作用力。
因为溢流阀阀芯移动量较小，弹簧也较软，所以节流阀前后压差基本为一常数。因而能保持通过节流阀的流量稳定。这也可以从阀的工作原理看出：当外负载增大时，压力p 2也增大，阀芯上部油腔a 的压力增大，使阀芯下移，关小溢流口，促使液压泵的供油压力p 1增加，这样节流阀前后的压差（p 1 － p 2）保持不变。当外负载减小时，压力p 2也减小，溢流阀上腔压力减小，于是在下腔b 和c 腔的油压力作用下，阀芯上升，使溢流口加大，压力p 1就下降，结果压力差（p 1 － p 2）仍基本上保持不变，实现了流量恒定。
同调速阀相比，溢流调速阀的入口压力，即泵压力p 1= p2+ Fr / S 随外负载变化，当外负载（p 2）减小时，泵供油压力p 1也随之降低。压力差通常取（3 ~ 5） 105 Pa，这样可减少泵的负荷，减少动力损耗和系统发热，并能改善溢流阀的调节性能。但该阀较前述流量阀的稳定性为差。
溢流调速阀一般多附有一个安全阀2，可防止系统过载。由于安全阀装在节流口之后，所以其控制的是出口油压，溢流时，仅是泵的部分流量。因此，可使用较小流量的安全阀。图4.31（b ）是溢流调速阀的图形符号，图中（c ）是它的简化符号。
三、同步阀
同步阀实质上也是对流量实行控制，属流量阀的一种。它能使两个并联液压缸和马达，在承受不同负载时仍能获得相等或成一定比例的流量，从而实现同步或速度保持一定比例。
同步阀根据用途不同分为分流阀、集流阀和分流集流阀等种类。分流阀可将从泵来的压力油按一定流量比例分配给两个并联液压缸和马达而不管它们的负载如何变化；集流阀则相反，它可以将压力不同的两个分支油路的流量按一定的比例汇集起来；分流集流阀兼有分流阀和集流阀的作用。
同步阀根据流量比例的不同又可分为等量式和比例式两种。各种同步阀的结构及工作原理请参考相关书籍或文献。
第五节 比例控制阀
比例阀是采用电及力马达来代替液压阀用手轮调节，这不单可以实现远控，又可实现无级调节。大大提高了操纵、调节的先进性。
比例阀分为四大类：电液比例压力阀、电液比例调速阀（或电液比例流量阀）、电液比例方向阀及电液比例复合阀。
一、电液比例压力先导阀
电液比例压力先导阀由针阀、弹簧及力马达组成（图4.32），力马达通过弹簧作用在针阀上的电磁力为：
F = KX= Ap
·70·
式中 F ——力马达吸力；
X ——弹簧的变形；
A ——针阀承压面积；
P ——油压力。
在调压过程中，针阀的移动量很小，相
对于弹簧的变形量可忽略不计，因此，可以
说油压力与力马达的吸力F 成正比。因为力
马达的吸力F 与其输入的电流很近于线性关
图4.32 电比例压力先导阀 系，因此说油压力p 与力马达的电流成正比。
基于这个原理就可通过给定电流的大小，成1—阀座；2—针阀；3—弹簧；4—弹簧座；5—推杆；6—力马达
比例地连续控制油的压力。
电液比例压力先导阀可供作溢流、减压和顺序阀的先导阀，组成多种电液比例压力阀。
二、电液比例调速阀
电液比例调速阀（图4.33）是带定差减压
阀的流量阀。通过阀的流量，可由流量方程决
定因定差减压阀保证 p 恒定，所示流量Q 正
比于阀的开口面积A 。而其面积A 是由力马达
的吸力和弹簧力相平衡所决定的，因此给定不
同的电流，就有不同的相应开口面积，得到相
应的流量。利用流量与电气讯号一一对应的关
系，就可以对流量进行远控或自动控制。 图4.33 电液比例调速阀
1—节流阀弹簧；2—定差减压阀；3—节流阀芯； 和调速阀一样，比例调速阀也可用于系统 4—推杆；5—力马达
的进油、回油和旁路调速回路。由于输入电讯
号为零时，输出流量也等于零，因此也可将其用于切断油路。
三、电液比例方向阀
电液比例方向阀是电流比例压力
阀与液控换向阀的组合。一般用电液比
例减压阀作为先导级，利用电液比例减
压阀的出口压力来控制液控换向阀的正
反向开口量的大小，从而控制液压系统
的流量大小和油流方向。图4.34所示为
其结构示意图。其作用原理：当直流电
讯号输给力马达8时，力马达将电讯号
转换为机械位移，使减压阀向右移动。
这时压力油p 经减压阀减至p 1，从油道
2至液控阀的右端，推动液动阀向左移
动。使B 腔与压力油相通。在油道2上
设有反馈孔，将p 1
引至减压阀的右端， 图4.34 电液比例方向阀 1—减压阀；2—油道；3—反馈孔；4—力马达； 5—液控阀；6、7—节流调节螺钉；8—力马达
·71·
当p 1作用在减压阀的力与力马达的电磁力相等时，减压阀即处于平衡状态，对应于液控换向阀有一个开口量。当输入讯号加到力马达4时，液控换向阀即向右移动，使A 腔与压力油p 相通，液流换向。由此可见，油压系统的流量大小和油流方向可以由输入讯号的大小及方向来控制。另外，在液控换向阀的两端盖上分别设有节流调节螺钉，根据需要，可以调节液控换向的时间。
为了提高性能，拓宽使用范围，可进行元件的组合而构成电液比例复合阀，它具有流量、压力和方向多种控制性能。
近年来，国外已研制成功多种比例阀，它是一种很有发展前途的液压元件，这种技术的发展，值得引起液压技术工作者的重视。
·72·
第四章 液压控制阀
液压控制阀种类很多，根据其作用的不同可分为以下三大类：
方向控制阀：如单向阀、换向阀等。
压力控制阀：如溢流阀、减压阀、顺序阀等。
流量控制阀：如节流阀、调速阀等。
它们的作用是通过对液压系统中压力油的流动方向、压力大小、流量大小的控制，从而达到对执行元件的运动方向、输出力（或力矩）大小、输出速度大小进行控制。
第一节 方向控制阀
一、单向阀
单向阀只允许油液向一个方向流动，不得反向流动，其结构如图4.1所示，主要由阀体
1、阀芯2和阀弹簧3组成。
其结构原理如图4.1
所示，当油液沿着p 1→p 2
正向流动时，阀芯开启油
流畅通。当油液从p 2→p 1
反向流动时阀芯关闭油流
不通。
单向阀应具备如下
（a ） （b ） 特性：当油液从正向流过
图4.1 单向阀 阀时，阀芯阻力要小，压1—阀体；2—阀芯；3—阀弹簧 力损失要少；当油液反方
向进入单向阀时，阀芯与和阀座之间密闭性要好，无泄漏或泄漏量很小。
在液压系统中，有时还需要单向阀反向流动时油液也畅通，这就需采用液控单向阀。
二、液控单向阀
液控单向阀主要由阀体1、阀芯2、弹簧4、顶杆5、阀盖3及阀盖6组成，其结构见图
4.2所示。当p 0无压力油时，若油液沿着p 1→p 2正向流动，则阀芯开启油流畅通。若油液从p 2→p 1反向流动，则阀芯关闭油流不通。当从p 0给以压力油时，在控制油的作用下，顶杆5向上运动将阀芯2顶起，油液从p 2→p 1反向畅通。液控单向阀的最小控制压力约为主油路的30% ~ 40%。
·50·
图4.2 液控单向阀
1—阀体；2—阀芯；3—上阀盖；4—阀弹簧；5—顶杆；6—下阀盖
三、换向阀
换向阀是控制液压系统中的油流方向，改变执行元件的运动方向和动作顺序的阀件。
1．换向阀的分类
换向阀按阀芯运动方式的不同可分为：滑阀式与转阀式；按操纵控制方式的不同可分为：手动换向阀（S ）、机动换向阀（C ）、电磁换向阀（交流电D ，直流电E ）、液动换向阀（Y ）、电液动换向阀（DY ，EY ）；按阀的可变位置及控制油路数量的不同可分为：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位六通等换向阀；按阀的安装连接方式的不同可分为：管式（G 或L ）、板式（B ）、法兰式（F ）等换向阀；根据压力级别的不同可分为：中低压阀（0 ~ 8 MPa）、中高压阀（8 ~ 16 MPa）、高压阀（16 ~ 32 MPa）等。
以下将介绍几种典型换向阀的结构原理。
2．三位四通手动换向阀
三位四通手动换向阀的结构
如图4.3所示，主要由阀体1、阀芯
2、弹簧3、端盖4、5、操纵杆6
组成。在阀体上有四个凹槽分别与
阀体底部的四个油口O 、B 、A 、P
相通，O 为回油口，B 、A 分别接通
执行元件的进回油路，P 为压力油
入口，油槽a 经阀芯上的中心孔与
回油口O 相通。这四个油口要特别 注意不可接错。 图4.3 三位四通手动换向阀 当手柄处于中位时，阀芯上的1—阀体；2—阀芯；3—弹簧；4、5—端盖；6—操纵杆 凸台将B 油口和A 油口堵死，此时
P 、A 、B 、O 各油口互不相通；当手柄向左扳时，阀芯向右移动，此时P 油口与A
油口相通，
·51·
B 油口与O 油口相通，执行元件向某个方向运动；当手柄向右扳时，阀芯向左移动，此时P 油口与B 油口相通，A 油口与O 油口相通，执行元件反向运动，实现换向。当放松手柄时，两边的弹簧能够自动将阀芯恢复到中间位置，使油路断开，执行元件停止运动。
换向阀的型号可以表明其结构和工作特性，例如型号34SO —L10H —T —ZZ ，其中的“3”表示阀有三个工作位置；“4”表示阀有四个通路（四个油口）；“S ”表示手动换向；“O ”表示该阀的滑阀机能为“O 型”；“L ”表示螺纹连接；“10”表示阀的通径为10mm ；“H ”表示阀的压力级别为高压；“T ”表示弹簧复位；“ZZ ”表示双阻尼换向。
位：表示滑阀可滑动的位置，几位就用几个方框表示。
通：表示滑阀有几个油口，一般P 油口与油泵相连，O 油口与油箱相连。
滑阀机能：表示三位滑阀在中位时的通路情况，图4.3中滑阀处于中间位置时，P 、A 、
B 、O 各通路互不相通，具有这种滑阀机能的阀又称为O 型机能阀。根据滑阀机能的不同，常用的三位四通阀有：“O ”型、“H ”型、“K ”型、“Y ”型、
“P ”型、“X ”型、“J ”型、“M ”型。不同的滑阀机能具有
不同的工作特性，如表4.1所示。
3．机动滑阀
机动滑阀又叫行程滑阀，它是靠挡铁或凸轮使阀芯移动
A 来控制油流换向的。机动滑阀通常是二位的，有二通、三通、
P 四通、五通等。图4.4所示为二位二通常闭式机动滑阀，挡
块往复一次，滑阀换一次向。在图示位置时阀芯2被弹簧3
压向上端，油口A 和P 不通，在职能符号的右位工作。当用
挡铁或凸轮压住阀芯上端，就使阀芯2下移到下端，油路P
和A 接通，在职能符号的左位工作。 4．电磁滑阀 图 4.4 机动滑阀原理及符号
电磁换向阀是利用电磁铁推动阀芯移动，从而控制油流
方向的。电磁滑阀有二位二通、二位三通、二位四通、三位四通和三位五通等多种形式。
图4.5中所示为二位三通电磁滑阀的结构原理和职能符号。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧3推向左边，使油口P 和油口A 接通，即常态时在阀的右位工作。当电磁铁通电时，可动磁铁4被固定磁铁5所吸引，推动推杆1，将阀芯2推向右端，使油口P 和油口A 的通道被关闭，而油口P 和油口B 的通道被接通，即通电时，阀在靠近电磁铁的左位工作。
电磁滑阀由于受电磁铁吸力较小的限制，其流量一般在63 l/min以下。流量大的换向阀一般采用液动控制或电液控制。
·52·
表4.1 滑阀机能
·53·
5．液动滑阀
液动滑阀是靠压力油来改变阀芯位置的
换向阀。图4.6是三位四通O 型液动滑阀的结
构原理和职能符号。它的阀芯和阀体与其它方
式驱动的三位四通O 型滑阀相同，也是弹簧复
位，所不同的是阀体上有两个控制油口K 1、K 2，
分别通向阀芯的左右端面。当控制油路的压力
油从阀左边的油口K 1进入滑阀左腔时，阀芯被
推向右端，P 与A 相通，B 与O 相通，三位阀 的左位工作。当控制油路的压力油从阀右边的图4.6 液动滑阀
1—阀盖；2—弹簧；3—阀体；4—阀芯；5—弹簧座 油口K 2进入滑阀右腔时，阀芯被推向左端，P
与B 相通，A 与O 相通，三位阀的右位工作。
当两个控制油口K 1、K 2都不通压力油时，阀芯在两边弹簧的作用下恢复到中间位置，此时，P 、A 、B 、O 油口互不相通，阀在中位工作，即常态。
6．电液动滑阀
电液动滑阀是大功率阀，一般单独用电动、手动或液动都难以推动阀芯换向时，就采用电液联动。它是电磁滑阀和液动滑阀的组合。电磁滑阀起先导作用，它可以改变液控油的流动方向，从而改变液动滑阀的阀芯位置。
图4.7所示为三位四通O 型电液动滑阀的结构原理及职能符号，当右边电磁铁通电时，电磁阀的阀芯左移，A 、O 油口相通，P 、B 油口相通，控制油路的压力油由通道b
经单向节
图 4.7 电液动换向阀
（a ）结构原理；（b ）电液换向原理；（c ）职能符号
·54·
流阀e 和孔道f 进入主滑阀的右腔端面，将主滑阀的阀芯推向左边，使A 1油口与O 1油口相通，P 1油口与B 1油口相通。在主滑阀左移的过程中，主滑阀左端的油经孔道h 、单向节流阀g 的节流口，又经通道a 进入上部电磁阀的A 油口，再从其O 油口回油箱。当左边电磁铁通电时，电磁阀的阀芯右移，A 与P 油口相通，O 与B 油口相通，这时，控制油路的压力油由通道a 经单向节流阀g 和孔道h 进入主滑阀的左腔端面，将主滑阀的阀芯推向右边，使B 1油口与O 1油口相通，P 1油口与A 1油口相通，执行元件换向。同样，在主滑阀右移的过程中，主滑阀右端的压力油经孔道f 、单向节流阀e 的节流口，又经通道b 进入上部电磁阀的B 油口，再从其O 油口回油箱。当两个电磁铁都断电时，两边的弹簧使滑阀的主阀芯处于中间位置，P 、A 、B 、O 各油口互不相通。主滑阀阀芯向左或向右移动的速度，可以分别用左右两端的节流螺钉来调节，因为节流螺钉的轴向位置决定了节流阀过流面积的大小，从而可以保证液动滑阀换向平稳无冲击。
7．转阀
转阀是靠阀芯与阀体之间的相对转动来改变油流方向的换向阀。如图4.8 所示为三位四通转阀，阀体上有四个油口P 、A 、B 、O ，阀芯上有两个环形槽a 、c ，分别与P 油口及O 油口相通，此外，阀芯上还有四个均布的油沟，每相对的两个油沟通向一侧环形槽，即e 、f 与a 相通，b 、d 与c 相通。当阀芯处于图示位置时，压力油从进油口P 入阀经环形槽c 、油沟b 与油口A 相通，使压力油进入执行元件的一个腔，执行元件另一腔的回油从油口B 进阀，经过油沟e 及环形槽a 从回油口O 流回油箱。当用手柄3将阀芯2转过45°时，油沟b 、e 与
A 、B 油口断开，这时P 、A 、B 、O 油路互不相通，执行元件被锁紧在某一位置。当阀芯从图示位置转过90°时，油口A 通过油沟e 或f 与回油口O 相通，而油口B 通过油沟d 或b 与压力油口P 相通，使压力油进入执行元件的另一个腔，实现换向。6为叉形拨杆，可利用挡铁通过拨杆使转阀自动换向。弹簧钢球起定位作用。
第二节 方向逻辑阀
逻辑阀是以锥阀为基本元件，以芯子插入式为基本连接形式，配以不同的先导阀来满足各种动作要求的阀。由逻辑阀组成的液压系统，称为液压逻辑系统。按用途分为方向逻辑阀、
·55·
压力逻辑阀、调速逻辑阀三种。本节介绍方向逻辑阀。
一、方向逻辑阀的基本元件
如图4.9所示，锥阀是组成逻辑阀的基
本元件，实际上是一个可控单向阀。对外有
两个管口A 、B 和一个控制口C 。锥阀由阀
体、阀芯、弹簧和密封圈等组成。
当油路A 的油压超过油压C 和弹簧的压
力时，阀芯打开，油路A 、B 相通，其流向
由A 、B 两油口压力的大小而定。当A 的油
压没有超过油压C 和弹簧的压力时，油路A 、
B 不通。
二、方向逻辑阀
图4.9 锥阀结构及元件符号
方向逻辑阀由锥阀和先导阀组成，如图1—弹簧；2—阀体；3—阀芯；4—密封
4.10是以二位四通阀作为先导阀，图4.11是
以三位四通换向阀作先导阀。
在图4.10中，若先导阀不通电，当左端锥阀进控制油，右端锥阀卸控制油时，通口P 关闭，AO 相通，相当于二位三通电磁阀的左位；若先导阀通电时，当左端锥阀卸控制油，右端锥阀进控制油时，PA 通，O 闭。相当于二位三通电磁阀的右位。因此，这只方向逻辑阀完全可以用这只二位三通电磁阀代替。
同理，在图4.11中，左边的逻辑阀完全可以用右边的三位三通电磁换向阀代替。
当三位四通先导阀位于中位时，控制油同时进入两只锥阀，锥阀闭合，P 、O 、A 不通，相当于电磁阀的中位。当2DT 通电，右位阀芯进入系统，左端锥阀控制油卸出，锥阀开启。右端锥阀控制油进入，锥阀闭合，P A 通，O 不通，相当于电磁阀的右位。当1DT 通电，左端锥阀进入控制油，锥阀闭合，右端锥阀控制油卸油，锥阀开启，P 不通，AO 通，相当于电磁阀的左位。因此，此逻辑阀同三位三通电磁阀是等价的。
图4.10 相当于二位三通的逻辑换向阀 图4.11 相当于三位三通的逻辑换向阀
如果将四个锥阀组合起来，组成一个逻辑阀，如图4.12（a ）所示，它将同图4.12（b ）多位四通换向阀等价。
·56·
这个逻辑阀的P 、O 、A 、B 连接关系相当于四通滑阀的P 、O 、A 、B 。P 同泵连接，O 同油箱连接，A 、B 同执行机构相连接，通过锥阀的动作可得多种不同的工作状态。如：
图4.12 多位方向逻辑阀
（1）四只锥阀全开，相当于H 型四通阀机能。
（2）四只锥阀全闭，相当于O 型四通阀的机能。
（3）锥阀1、3开，2、4闭，则PB 进油，AO 回油。
（4）锥阀2、4开，1、3闭，则P A 进油，BO 回油。
（5）锥阀2、3开，1、4闭，P 、A 、B 连通，O 不通，相当于P 型中位机能。
（6）锥阀1、4开，2、3闭，P 截止，A 、B 、O 相通，相当于Y 型中位机能。
以上可看出，由四个锥阀单元组成的逻辑换向阀，通过先导阀控制，可得到除M 型的各种滑阀机能，这是逻辑换向阀一个显著优点，它可大大减少换向阀品种，提高―三化‖。
逻辑阀优点是：阻力小，通流能力大，动作速度快，结构简单，易制造，不易卡死，一阀多能。适用于大流量场合，以及系统可简化，易于集成，特别适用于较复杂系统等。缺点是：所用电磁铁数目比一般液压系统多，对于动作简单的系统并不合算，因为增加了元件数量，控制比较复杂。
第三节 压力控制阀
压力控制阀用于控制液压系统中油液的压力。主要包括溢流阀、减压阀、顺序阀，以及由顺序阀派生出来的平衡阀、卸荷阀等。
从工作原理来看，所有的压力控制阀都是利用油压力对阀芯产生的推力与弹簧的弹力相平衡，使阀芯停止在不同位置上，以控制阀口开度来实现压力的控制。
一、溢流阀
溢流阀有三种形式：直动式、先导式和差动式，其中先导式使用最广泛。
·57·
1. 直动式溢流阀
如图4.13所示，它由阀体1、阀芯2、弹簧3和调压螺钉4等组成。阀芯在弹簧力的作用下压在阀座上，阀呈关闭状态。压力油通过直径为d 的孔作用于阀芯上，当油压对阀芯的作用力大于弹簧的预压紧力时，阀开启，高压油便通过阀口溢回油箱。拧动调压螺钉，可以改变弹簧的预紧力，从而改变溢流阀的开启压力。常用的直动式溢流阀的阀芯有球形（图（a ））、锥形（图（b ））和带导向部分的锥阀芯（图（c ））及滑阀芯（图（d ））。
（a ） （b ） （c ） （d ）
图4.13 直动式溢流阀结构形式
球阀的优点是结构简单，制造容易（钢球可从轴承厂购得），但这种阀在使用中易发生球与球阀座的撞击，球磨损后一旦转动便会影响阀口密封（如图（a ）的局部视图）。
锥阀性能较球阀为好，无导向部分。锥阀结构简单，但其轴线易歪斜，影响密封性能，当通过流量较大时（阀口开度较大），阀芯易脱离阀座而不能复位。有导向部分的锥阀无上述问题，但导向部分和锥面同心度要求严格，否则密封不好。
上面介绍的直动式溢流阀（图（a ）、（b ）、（c ））是通过主油流使阀开启的，因而又称主流式溢流阀。
图4.13（d ）阀芯是滑阀式的，也是直动式溢流阀，但是油流是通过滑阀中心的阻尼小孔a 进入滑阀下腔后使阀开启的，所以又称支流式溢流阀。该阀因a 孔的阻尼作用，消除脉动现象，稳定性较好，当系统压力突然下降时，由于a 孔的阻尼作用，滑阀下腔压力不致 突然下降，从而避免了阀的冲击。但圆柱面密封性能较差。
直动式溢流阀结构比较简单，动作灵敏，但稳定性较差，噪声较大，若使用在高压大流量场合，阀的尺寸和弹簧都很大。工程机械上多作过载阀使用（例如缓冲阀），而不作溢流阀使用。
直动阀的优缺点：
直动阀的优点是结构简单。
直动阀的缺点：
（1）结构尺寸大。中、高压力和中、高功率的溢流阀工作压力高、排量大。高压乘以大的过流面积产生的推力需要大弹簧来平衡，因此直动式溢流阀的结构尺寸大。
（2）直动阀流量特性差。溢流阀的流量特性是指溢流量和系统压力的关系。溢流阀的流量变化时，希望系统压力稳定在预调压力上不要变或者变化越小越好。而实际上是变化的。
如图4.14所示，当溢流量∆Q 相同时，弹簧变形∆x 就相同，但由于弹簧刚度不同（C
2 ·58·
＞C 1），使压差不同（∆p 2>∆p 1），则压力变化量不同。
弹簧的压力和液压力总是相平衡的。弹
簧越软，其压差值愈小，因此，可得出结论，
溢流量变化时希望液压力稳定性好，将选用
软弹簧。为提高流量阀的溢流特性，溢流阀
的控制弹簧刚性系数和体积要小，因而提出
设计先导式溢流阀。
2. 先导式溢流阀
先导式溢流阀的结构和工作原理如图
4.15所示。
先导式溢流阀的结构分为两大部分，上 部分是先导阀，下部分是随动阀。先导阀主图4.14 不同刚度的弹簧对压差的影响
要由阀盖（阀壳）5、锥阀6、阀座7、调压
弹簧12、螺杆11、调压手柄21、调压杆13、遥控口等组成。随动部分由阀体1、阀座4、滑阀2、平衡弹簧3等组成。在阀体上有进油口和出油口，在滑阀上有阻尼小孔16。
两阀口14、17选其中之一同液压系统的主油路相连。溢流口同油箱相连，来自油泵的压力油，从A 腔通过阻尼孔16进入油腔15，再经油道18进入油腔19。若锥阀开启，则油流经回油孔20，再经滑阀2的中心孔流至溢流口。
图4.15 YF 先导阀结构
1—阀体；2—滑阀；3—平衡弹簧；4—阀座；5—阀盖；6—锥阀；7—阀座；8—套；9、10—螺帽；11—螺杆；
12—调压弹簧；13—调节杆；14—油口；15—油腔；16—阻尼孔;17—油腔；18—油道19—油腔；20—回油孔
·59·
当从系统进入A 腔的压力油超过了先导阀上弹簧12的预压力时，则先导阀芯6开启，其压力油通过回油孔20，通过滑阀2的中心孔泄流，溢流阀油腔15中的油进行流动。由于阻尼孔16的存在，产生阻尼损失，油腔15的油压低于油腔17中的油压，使滑阀2推动平衡弹簧向上运动，系统的油液通过阀座4的中心孔进行溢流使系统降压。当系统压力恢复正常时，先导阀6关闭，滑阀2关闭。这就是溢流阀的工作原理。
溢流阀控制压力的大小是通过调压手柄21调整弹簧12的压缩量来实现的。
先导式和直动式相比较，先导阀的调压弹簧12、平衡弹簧3代替了直动式的主弹簧。控制压力的阀芯6底孔的作用面积很小，因此只需一只很小的调压弹簧进行平衡，因而先导式的结构体积比直动式的小。控制主阀的平衡弹簧3比直动式的软，因此先导式的流量特性比直动式的好。
3. 差动式溢流阀
在液压系统中，一般可采用差动式溢流阀，如图4.16所示。阀芯5在弹簧3、4作用下，将A 锥面向右压紧在阀套2上，起密封作用。压力油从箭头方向流来，由于面积S ˊ大于S ，阀芯受两个方向的轴向液压力不等，其差值由弹簧3、4平衡，这就是差动式溢流阀弹簧尺寸小的原因。
图4.16 差动式溢流阀结构
当系统压力超过调定值时，轴向液压力之差足以克服弹簧作用力，使阀芯5左移，高压油便从阀口溢入油箱。
差动面积（S ′－S ）不能太小，否则由于阀芯移动时摩擦力的影响，反而使阀不灵敏。此种阀一般用于中压系统，如用高压系统，为减小弹簧尺寸，则阀芯直径差很小，这使制造和使用都会受影响。
4. 溢流阀的用途举例
（1）溢流阀作安全阀用，防止系统过载。图4.17(a)所示，液缸1承受外负载，若外负载增加时，泵3的出口压力升高，当超过规定值时，泵排出的油从溢流阀4回油箱5，系统压力不会继续升高，从而保护泵和其它元件不致损坏，起到安全作用，故又称安全阀。
（2）溢流阀作为溢流阀用。图4.17(b)所示，在定量泵系统中，用节流阀2控制执行机构的工作速度。系统中油泵是定量泵，流量的一部分供给执行机构之后，多余的流量靠溢流阀4进行溢流。在系统中，作安全阀用的溢流阀是常闭状态，作为配合调速的溢流阀是常开状态。
·60·
（3）溢流阀可作卸荷阀用。图4.17(c)所示，卸荷阀油泵卸载，降低功率损失和系统发热。
（a ）安全回路 （b ）溢流调速回路 （c ）卸荷回路 （d ）背压回路
图4.17 溢流阀的用途
（4）溢流阀串联在回油路上，作背压阀。如图4.17(d)所示。
（5）溢流阀和回油路并联，作缓冲阀，减少压力冲击。
溢流阀的用途很多，每种用途都对它提出不同性能的要求，在作安全和缓冲阀时，要求在系统压力超过调定值时能迅速开启，也就是说响应要快。而在未达到调定压力时，要密封性好，不应有泄漏。作溢流阀时，要求通过阀的流量变化时，压力保持不变。作卸荷阀时，要求通过泵的全部流量时，压力损失要小。因此，要根据使用要求对溢流阀进行选用。
二、减压阀
减压阀在系统中的功用一是使系统中某部分回路获得比供油压力较低的压力，二是作为消除油路的压力干扰，使受减压部分的压力不受油源压力波动的影响。
减压阀的工作原理是使高压油通过阀的缝隙，以达到节流降压的目的。节流降压，实际上是消耗能量。
减压阀分定值减压阀和定差减压阀。定值减压阀分直动式和差动式。
定值减压阀出口压力p 2始终低于进口压力p 1。
p 2的输出值是可以调定的，调定后，不受输入压力
p 1的干扰。它被广泛用于液压系统中。定差减压阀是
维持进口压力p 1和出口压力p 2的差值不变，定差减
压阀多与其它阀组成新的阀种，例如同节流阀组成调
速阀。
1. 定值减压阀
（1）直动式定值减压阀
其结构如图4.18所示。它由阀壳、阀芯、弹簧、
调压手轮组成。进口压力称为一次压力p 1，出口压力
称为二次压力p 2。
一次油路p 1进入阀体，流经节流口X 节流降压 后，从二次油路p 2输出，这是主油路。输出的油， 从出油口分支进入阀芯底部，流经阀芯中心的阻尼孔图4.18 直动式减压阀
进入弹簧腔溢流回油箱。
·61·
在阀芯上，作用力的平衡方程式如下：
p 2⋅F = R 0+ K （X max －X ）
p 2=R 0+K (X m a x -X ) （4-1） F
式中 F —— 阀芯底面积；
R 0 —— 弹簧预调压力；
K —— 弹簧刚性系数；
（X max －X ） —— 弹簧变形量。
从式（4-1）中可知，K 、X max 、F 是定值。X 由于二次油压的调定相应为定值，它受一次油压和流量的影响很小，因而忽略其变化量，也可视为常数。因此p 2只同R 0有关，若要改变p 2的大小，可调节弹簧的压力R 0。
对于高压类型的减压阀，因为二次压力油p 2的压力高，调压弹簧的体积增大，带来阀体结构尺寸大的问题，因而设计先导型减压阀。
（2）先导定值减压阀
图4.19为JF 型定值减压阀的结构，它由两大部分组成，上部13为先导阀，下部为随动阀（主阀）。先导阀由阀体、锥阀芯、调压弹簧等组成。随动部分由阀壳、主阀芯、复位弹簧等组成。
图4.19 先导定值减压阀结构
1— 主阀；2—主阀芯；3—复位弹簧；4—阀座；5—锥阀；6—调压弹簧；7—套；8—调节杆
9、10—螺帽；11—调压手柄；12—下盖；13—先导阀；Ⅰ—高压进油口；Ⅱ—减压出油口
定值减压阀串联在所控制的压力回路中，Ⅰ与高压油路相连，Ⅱ与需要低压或恒定压力 ·62·
的油路相连。压力油由Ⅰ油口进来，由Ⅱ油口出去。主阀的凸肩与阀体组成了减压阀的阀口，油流过这里时受到液压阻力，造成压力降，压力油压力降低称为减压力。由Ⅱ油口出来的压力是恒定的。所以这种阀叫做定值减压阀。
定值减压阀工作原理如图4.20所示。
压力油从高压入口进入，称一次油压p 1。压力油经阀芯和阀壳组成的减压口x 从减压出口流出p 2，p 2称二次压力油。二次压力油分成两路，大部分压力油进入液压系统，一部分压力油通过阀体孔1、主阀底部A 油室、主阀中心阻尼、主阀上部B 油室及孔3作用到锥阀上，这一油路称为减压阀的支油路。
当出口压力尚未超过由锥阀压力弹簧调定的压力时，锥阀处于关闭状态，支路中没有油液流动，作用于主阀2上下两腔的油压力平衡，在弹簧力的作用下，主阀处于最低位置，p 1 p 2油路畅通。
当出口压力高于锥阀压力弹簧所调定的压力（锥阀开启压力）时，锥阀开启，支路中有油液流动，即一部分压力油进入主阀底部，通过主阀阻尼、B 油室、孔道3、锥阀开口和上盖上的泄油口流回油箱。由于压力油通过主
阀阻尼孔时产生压力降，当压力降达到一定
数值时，主阀下面的作用力大于上面的作用
力，主阀向上移动到新的平衡位置，从而关
小减压阀口，压力油流过减压阀口的阻力增
加，出口压力降低，使减压阀出口压力稳定
在锥阀压力弹簧所调定的压力。这个压力就
是减压阀所调定的压力。这是减压阀正常工
作状态。这时减压阀所调定的出口压力波动
不大，可以认为是稳定的。
减压阀出口压力不受进口压力波动的
影响。这是因为如进口压力增加或减小时，
出口压力企图随之增加或减小，操纵主阀能
图4.20 先导式定值减压阀工作原理 及时关小或开大阀口，使出口压力保持不
变。在工作状态下，减压阀的主阀是常开的，
所以减压阀是常开阀。
由于出口压力等于调压弹簧所调定的压力，因而改变调压弹簧力就能改变出口压力。图
4.19所示结构图中，旋转调节手轮，调节杆就移动，改变调压弹簧的压缩量就调节了减压阀的出口压力。
使用减压阀时，它的泄油口必须单独回油箱，不能有背压，否则影响阀的灵敏度。 定值减压阀职能符号如图4.20所示。与溢流阀职能符号不同之处是：控制油路与阀的出口相连；泄油单独回油；滑阀通道处于常开状态。减压阀也有遥控口，接入控制油路可远距离控制出口压力。
在某些液压系统中，当油液向一个方向流动时，要求减压阀起减压作用，而反方向流动时要求减压阀不起作用。因此经常把一个定值减压阀和单向阀并联起来组合在一起，成为一种新的液压元件，称为单向减压阀。
·63·
图4.21 单向减压阀及其职能符号
图4.21为单向减压阀结构。当压力油从减压阀
一次压力油口（一般将与入口相连的压力油路称为
一次压力油路，与出口相连的压力油路称为二次压
力油路）进入时，单向阀不开，压力油经过减压阀
减压后从二次油口去液压系统。当油液从二次油口
进来时，单向阀打开，从一次油口出去，减压阀不
起作用。
2. 定差减压阀
定差减压阀工作原理如图4.22所示。
主阀平衡方程式：
p 1⋅F = p2⋅F + K ( X + X 0 ) X 、X 0分别为弹簧调定压缩量和预压缩量。 图4.22 定差减压阀原理图 p 1－p 2 = K ( X + X 0 )/F = 常数 （4-2）
上式为定差减压工作原理。
在液压系统，广泛使用的是定值减压阀和单向定值减压阀。定差减压阀一般是和其它阀组合在一起构成一种新品种阀。
三、顺序阀
顺序阀也是一种压力控制阀，因为该阀是利用油路压力来控制油缸或油马达的顺序动作，所以叫做顺序阀。
1. 直动式顺序阀
·64·
图4.23为XF 型直动式顺序阀，滑阀在弹簧的作用下将出口关闭。1为进油口，2为出油口。进油口的压力油通过小孔3作用在阀芯底部。当进油口的压力较低时，阀芯在上部弹簧力作用下处于下端位置，油口1和2被隔开。当进油口1的压力大于弹簧所调整的压力时，阀芯上移，使进出油口1和2相通，用以操纵另一个油缸或其它元件动作，以实现油路系统的自动控制。
图4.23 直动式顺序阀
（a ）结构；（b ）工作原理；（c ）顺序阀符号
顺序阀的结构与溢流阀基本上相似，它们的区别是：顺序阀进油口与出油口接通后都是压力油，而液流阀是通油箱的回油。此外，顺序阀当
进出油口一经接通后流道阻力损失是很小的。而溢流
阀处于溢流状态时压力损失一般是较大的。
2. 先导式顺序阀
前面所介绍的是直动式的结构，但是在调节压力
较高时，如果采用此种结构，则必然是刚度大、体积
大的弹簧，这样结构就庞大，而且滑阀工作不灵敏，
性能差。所以在调节压力比较高时，可采用先导式的
结构，如图4.24所示。先导式顺序阀相当于直动式顺
序阀去掉上盖，换上一个先导调压阀（通常与溢流阀、图4.24 先导式远控顺序阀 减压阀通用）
，这种结构的启闭性能好。先导式顺序
·65·
阀的开启压力与调整压力的比值（称之为开启率）为70％。一般压力低于7.0 MPa时常用直动式，但小流量时直动式的使用压力最高为14.0 MPa。先导式顺序阀由于增加了先导阀调压部分的外泄漏，所以泄漏量
较直动式为大，且其外泄漏
随系统压力与调整压力之差
的增加而增加。
先导式顺序阀与直动式
顺序阀一样，也分为直控和
远控，以及内泄和外泄。
对于XF 型顺序阀，直
动式的压力调整范围从0.6 ~
8.0 MPa，先导式的压力调整
范围从4.0 ~ 31.5 MPa，额定
流量有63、25、160 l/min。
3. 单向顺序阀
在实际使用中往往只希
望油液在一个方向流动时受
顺序阀控制，但在油液反向
流动时则经单向阀自由通
过，因此将单向阀和顺序阀
并联组合成单向顺序阀。如
图4.25 单向顺序阀 图4.25所示是直动式单向顺
序阀的结构图。
第四节 流量控制阀
流量控制阀又称为速度控制阀。流量控制阀是依靠改变过流断面大小来调节流量，从而调节速度的。流量控制阀有：节流阀、调速阀、同步阀（分流阀、集流阀）。
一、节流阀
节流阀是流量控制阀的一种，可用于调节油缸、油马达的工作速度，如图4.26所示。节流阀在大功率系统中节流损失很大，因此节流阀包括调速阀在内，只限于小功率的或短暂的调速系统使用。
1. 节流阀工作原理
节流阀由阀体、阀芯、调节螺栓等组成（图4.26），它的基本工作部分是一个可变液阻。油液流经节流口时，便遇到阻力，改变节流口3的面积，调节阻力的大小，就可实现对流量的控制。
如图4.27（a ）所示，将节流阀和溢流阀并联在液压泵和油箱之间，当调小节流阀的开度时，由于节流阀的液阻增大，引起压力p 0的上升；压力的上升又引起溢流口开大，溢流量增加，于是流过节流阀的流量相应减小，液压马达的速度变低，达到节流调速的目的。所以说两并 ·66·
联油路的流量是随各支路液阻的大小而改变的，液阻较大的支路流量就较小，液阻较小的支路流量较大。但是如将节流阀配置在图4.27（b ）中的位置，则达不到节流调速的目的。
图4.26 节流阀 图4.27 节流阀工作原理
2. 节流阀的流量特性和阀口形状
节流阀的结构形式很多，但其基本工作原理相同，即利用通油缝隙或小孔通道达到改变流量的目的。若小孔前后压差值不变，则孔大阻力小，流量就大；而孔小阻力大，流量就小。
节流阀基本形式有三种：薄壁小
孔、细长孔和介于两者之间的节流孔。
根据大量实验证明节流阀的特性
方程可表示如下：
Q = C ⋅f ⋅ ∆ p m （4-3）
式中 Q —— 通过节流口的流量；
f —— 节流口过流面积；
C —— 由实验确定的流量系数，
随节流孔的形状和油的粘度而变化；
m —— 由节流孔形状决定的指
数，一般为0.5≤ m ≤1, 实验结果表明，
节流路程短
m = 0.5，节流路程长m = 1；
∆p —— 节流口前后的压差。
图4.28表示几种常用的节流口形
状。图（a ）为针状节流口，针阀作轴
向移动，调节环形通道的面积大小以调
节流量。图（b ）是偏心缝隙式，在可
转动的阀芯上开一个截面为三角形（或
矩形）的周向偏心槽，当转动阀芯时，图4.28 各种节流口形状 就可调节节流口的通流面积。图（c ）
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是轴向式，它是在圆柱形阀芯上，开若干个轴向斜槽，槽的截面形态可以是矩形或三角形，同向移动阀芯，节流口通流面积就随之连续变化。图（d ）是周向缝隙式，在阀芯上开挖周向槽，油可通过空心轴的窄缝流入阀芯内孔，旋转阀芯即可调节窄缝的通流面积。图（e ）为轴向缝隙式，在套筒上开挖轴向缝隙，轴向移动阀芯，就可调节缝隙的通流面积。
3. 影响流量稳定性的因素
液压系统工作时，希望节流口调定后，进入执行元件的流量Q 稳定不变。但实际上是有变化的，特别是流量较小时变化更大。根据前述的流量公式可知，影响流量稳定有下列几个因素：
（1）节流口前后的压力差∆p 。我们希望在节流口的通流面积调定后，外负载（近似看成是节流口前后的压差∆p ）的变化对节流口的流量影响要小，否则造成调速不稳，由式（4-3）可知，m = 1时流量随∆p 变化较大，而m = 0时流量随∆p 变化较小。
（2）油温的影响。在流量公式中，流量系数与油的粘度有关，当油温上升时，粘度下降，C 值增大，引起流量增大；反之流量减小。特别是对于细长孔，油温对流量影响较大。
（3）节流口的堵塞。节流口会因油中含有杂质或由于油液的极化分子以及氧化后析出的胶质、沥青等而部分堵塞，从而改变原来的通流面积，使流量发生变化。节流口具有较大水力半径，则不易堵塞。设计节流口形状时，应使在最小稳定流量时的通流面积接近正方形或三角形。这时水力半径较大，不易堵塞。
（4）对比图4.28所示的各种形状的节流口，可以看出图（a ）的针状节流口水力半径较小，极易堵塞，一般应用在性能要求不高的场合。图（b ）、图（c ）、图（d ）的流量特性和避免堵塞现象都比较好，所以应用较广泛。图（e ）所示的轴向缝隙式、节流通道厚度可减薄到0.07 ~ 0.09 mm成为名符其实的薄壁小孔，性能较好，可以得到较小的稳定流量。
二、调速阀和溢流调速阀
了解节流阀特性之后，可以进一步说明图4.27(b)的调速特性。溢流阀处于溢流状态时，则节流阀进口压力几乎不变。若外负载
不变时，节流阀出口压力也不变，即压
差∆p 为常数。由特性方程可知，流量
与开口通流面积f 成正比，即节流阀通
流面开得大、流量大、液压缸速度就快。
反之，液压缸速度就慢。若外负载变化，
节流口压差随之变化，则引起流量变
化，即工作速度不稳定。虽然使用薄壁
小孔节流阀，流量随外负载变化要小一
些，但也只能作为要求不高的流量阀使
用。若要求流量不受外负载影响，则须
使用调速阀。
调速阀用于保持液压缸或马达的
稳定工作速度，不受外负载变化的影
响。工作原理见图4.29所示。调速阀
图4.29 调速阀 由减压阀1和节流阀2组成。减压阀是
一个压力补偿装置，能维持A 、D 两腔
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压力差恒定。证明如下：A ，B ，C 三腔相通，压力均等于p 2，设D 腔压力为p 3，若忽略液压动力影响，则阀芯平衡条件为：
F r + S p3 = S p2
p 1 –p 3 = F r /S
式中 F r —— 弹簧作用力；
S —— 阀芯大端轴向投影面积。
由于弹簧很软，在阀芯移动时，弹簧力F r 变化很小，可以认为不变，则节流阀前后压差 （p 2 - p 3）基本上是一定值。这说明通过调速阀的流量只随节流阀开度而变，与外负载变化无关。这从阀的工作原理可直观看出：当外负载变化使出口压力p 3增大时，作用在阀芯D 腔的油压随之升高，促使阀芯右移，使减压阀开口加大，压力p 2即升高，结果使压差（p 2 - p 3）基本不变。反之，如p 3减小，则阀芯在C 腔和B 腔油压p 2作用下向左移动，将阀开口关小，压力降增大，p 2减小，所以压差（p 2 - p 3）仍保持不变。拧动螺钉3可改变节流口大小，从而可调节流量大小。
图4.30表示普通节流阀和调速阀的两种流量特性。从图中可看出，普通节流阀的流量随压差变化较大（曲线2）；而调速阀在压力差超过一个不大的数值以后，流量基本上是恒
定的（曲线1）。
图4.30 调速阀和节流阀的 当压差很小时，减压阀的阀芯被弹簧推到最右端不动，流量特性比较 这时性能就和普通节流阀一样。所以调速阀正常工作时，一
般最少应保证有（4 ~ 5） 105 Pa 的压力差。
但是对调速阀来说，液压泵
输出的压力是一定的，它等于溢
流阀的调定压力。这个压力要能
满足最大负载时的要求。因此，
液压泵消耗功率经常是比较大
的。
溢流调速阀可在很大程度上
克服上述调速阀的缺点，又能保
证流量恒定。其工作原理见图
4.31。从泵输出的油，从k 入，
一部分油经节流阀4进入液压缸
的左腔，推动活塞向右运动；另
一部分油经溢流阀阀芯3的溢流
口流回油箱。溢流阀阀芯3上端
油腔a 同节流后的油液相通，压
力为p 2；阀肩部的油腔b 和下端
的油腔c 同节流阀前的油液相 通，压力为泵压力p 1。当稳定工
图4.31 溢流调速阀工作原理图及其职能符号
作时，溢流阀芯平衡方程式为：
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p 1S = p 2S + Fr
p 1 － p 2 = F r /S
式中 S —— 阀芯大端面积；
F r ——弹簧作用力。
因为溢流阀阀芯移动量较小，弹簧也较软，所以节流阀前后压差基本为一常数。因而能保持通过节流阀的流量稳定。这也可以从阀的工作原理看出：当外负载增大时，压力p 2也增大，阀芯上部油腔a 的压力增大，使阀芯下移，关小溢流口，促使液压泵的供油压力p 1增加，这样节流阀前后的压差（p 1 － p 2）保持不变。当外负载减小时，压力p 2也减小，溢流阀上腔压力减小，于是在下腔b 和c 腔的油压力作用下，阀芯上升，使溢流口加大，压力p 1就下降，结果压力差（p 1 － p 2）仍基本上保持不变，实现了流量恒定。
同调速阀相比，溢流调速阀的入口压力，即泵压力p 1= p2+ Fr / S 随外负载变化，当外负载（p 2）减小时，泵供油压力p 1也随之降低。压力差通常取（3 ~ 5） 105 Pa，这样可减少泵的负荷，减少动力损耗和系统发热，并能改善溢流阀的调节性能。但该阀较前述流量阀的稳定性为差。
溢流调速阀一般多附有一个安全阀2，可防止系统过载。由于安全阀装在节流口之后，所以其控制的是出口油压，溢流时，仅是泵的部分流量。因此，可使用较小流量的安全阀。图4.31（b ）是溢流调速阀的图形符号，图中（c ）是它的简化符号。
三、同步阀
同步阀实质上也是对流量实行控制，属流量阀的一种。它能使两个并联液压缸和马达，在承受不同负载时仍能获得相等或成一定比例的流量，从而实现同步或速度保持一定比例。
同步阀根据用途不同分为分流阀、集流阀和分流集流阀等种类。分流阀可将从泵来的压力油按一定流量比例分配给两个并联液压缸和马达而不管它们的负载如何变化；集流阀则相反，它可以将压力不同的两个分支油路的流量按一定的比例汇集起来；分流集流阀兼有分流阀和集流阀的作用。
同步阀根据流量比例的不同又可分为等量式和比例式两种。各种同步阀的结构及工作原理请参考相关书籍或文献。
第五节 比例控制阀
比例阀是采用电及力马达来代替液压阀用手轮调节，这不单可以实现远控，又可实现无级调节。大大提高了操纵、调节的先进性。
比例阀分为四大类：电液比例压力阀、电液比例调速阀（或电液比例流量阀）、电液比例方向阀及电液比例复合阀。
一、电液比例压力先导阀
电液比例压力先导阀由针阀、弹簧及力马达组成（图4.32），力马达通过弹簧作用在针阀上的电磁力为：
F = KX= Ap
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式中 F ——力马达吸力；
X ——弹簧的变形；
A ——针阀承压面积；
P ——油压力。
在调压过程中，针阀的移动量很小，相
对于弹簧的变形量可忽略不计，因此，可以
说油压力与力马达的吸力F 成正比。因为力
马达的吸力F 与其输入的电流很近于线性关
图4.32 电比例压力先导阀 系，因此说油压力p 与力马达的电流成正比。
基于这个原理就可通过给定电流的大小，成1—阀座；2—针阀；3—弹簧；4—弹簧座；5—推杆；6—力马达
比例地连续控制油的压力。
电液比例压力先导阀可供作溢流、减压和顺序阀的先导阀，组成多种电液比例压力阀。
二、电液比例调速阀
电液比例调速阀（图4.33）是带定差减压
阀的流量阀。通过阀的流量，可由流量方程决
定因定差减压阀保证 p 恒定，所示流量Q 正
比于阀的开口面积A 。而其面积A 是由力马达
的吸力和弹簧力相平衡所决定的，因此给定不
同的电流，就有不同的相应开口面积，得到相
应的流量。利用流量与电气讯号一一对应的关
系，就可以对流量进行远控或自动控制。 图4.33 电液比例调速阀
1—节流阀弹簧；2—定差减压阀；3—节流阀芯； 和调速阀一样，比例调速阀也可用于系统 4—推杆；5—力马达
的进油、回油和旁路调速回路。由于输入电讯
号为零时，输出流量也等于零，因此也可将其用于切断油路。
三、电液比例方向阀
电液比例方向阀是电流比例压力
阀与液控换向阀的组合。一般用电液比
例减压阀作为先导级，利用电液比例减
压阀的出口压力来控制液控换向阀的正
反向开口量的大小，从而控制液压系统
的流量大小和油流方向。图4.34所示为
其结构示意图。其作用原理：当直流电
讯号输给力马达8时，力马达将电讯号
转换为机械位移，使减压阀向右移动。
这时压力油p 经减压阀减至p 1，从油道
2至液控阀的右端，推动液动阀向左移
动。使B 腔与压力油相通。在油道2上
设有反馈孔，将p 1
引至减压阀的右端， 图4.34 电液比例方向阀 1—减压阀；2—油道；3—反馈孔；4—力马达； 5—液控阀；6、7—节流调节螺钉；8—力马达
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当p 1作用在减压阀的力与力马达的电磁力相等时，减压阀即处于平衡状态，对应于液控换向阀有一个开口量。当输入讯号加到力马达4时，液控换向阀即向右移动，使A 腔与压力油p 相通，液流换向。由此可见，油压系统的流量大小和油流方向可以由输入讯号的大小及方向来控制。另外，在液控换向阀的两端盖上分别设有节流调节螺钉，根据需要，可以调节液控换向的时间。
为了提高性能，拓宽使用范围，可进行元件的组合而构成电液比例复合阀，它具有流量、压力和方向多种控制性能。
近年来，国外已研制成功多种比例阀，它是一种很有发展前途的液压元件，这种技术的发展，值得引起液压技术工作者的重视。
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