第四节 液压阀概述
液压控制阀是液压系统中的控制元件，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。
根据其作用的不同，液压控制阀可分为三大类：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。
一、压力阀简介
压力控制阀是用于控制液压系统中油液的压力或利用压力变化作为信号来控制其他元件动作的阀类。主要包括溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器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液压油的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。
1.溢流阀
根据“并联溢流式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称为溢流阀。溢流阀的主要用途有以下两点。
调压和稳压——如用在由定量泵构成的液压源中，以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。
限压——如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。
溢流阀的特征是：阀与负载相并联，溢流口接回油箱，采用进口压力负反馈。根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。
（1）直动型溢流阀
直动型溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。直动型溢流阀因阀口和测压面结构形式不同，形成了三种基本结构：图1-19（a）所示阀采用滑阀式溢流口，端面测压方式；图1-19（b）所示阀采用锥阀式溢流口，同样采用端面测压方式；图1-19（c）所示阀采用锥阀式溢流口，锥面测压方式，测压面和阀口的节流边均用锥面充当。但无论何种结构，直动型溢流阀均是由调压弹簧和调压手柄、溢流阀口、测压面三个部分构成。
图1-19 直动型溢流阀结构原理
直动型溢流阀的特点是：结构简单，灵敏度高，但因压力直接与调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作。另外在高压、大流量条件下，直动型溢流阀的阀芯摩擦力和液动力很大，不能忽略，故调压精度低，恒压特性不好。工程机械上多作缓冲阀用。
（2）先导型溢流阀
先导型溢流阀有多种结构。图1-20所示是一种典型的三节同心结构先导型溢流阀，它由先导阀和主阀两部分组成。
图1-20 YF型三节同心先导型溢流阀结构（管式）
1—锥阀；2—锥阀座；3—阀盖；4—阀体；5—阻尼孔；6—主阀芯；7—主阀座；8—主阀弹簧；9—调压弹簧；10—调节手柄
2.减压阀
根据“串联减压式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称为减压阀。减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。
减压阀的特征是：阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，采用出口压力负反馈。
减压阀也有直动型和先导型之分，直动型减压阀的工作原理如图1-21所示，它主要由阀芯、阀壳、弹簧、调压手轮组成。进口压力称为一次压力，出口压力称为二次压力。但直动型减压阀较少单独使用。在先导型减压阀中，根据先导级供油的引入方式不同，有“先导级由减压出口供油式”和“先导级由减压进口供油式”两种结构形式。
图1-21 直动型减压阀
1—阀芯；2—阀壳；3—调压弹簧；4—调压手轮
3.顺序阀
顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信号控制油路通断。顺序阀也有直动型和先导型之分，根据控制压力来源不同，它还有内控式和外控式之分。通过改变控制方式、泄油方式以及二次油路的连接方式，顺序阀还可用作背压阀、卸荷阀和平衡阀等。
4.压力继电器
压力继电器是利用油液的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。它在油液压力达到其调定值时发出电信号，控制电气元件动作，实现液压系统的自动控制。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。
二、流量阀简介
流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长度来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件。流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。
对流量控制阀的主要性能要求：
①当阀前后的压力差发生变化时，通过阀的流量变化要小。
②当油温发生变化时，通过节流阀的流量变化要小。
③要有较大的流量调节范围，在小流量时不易堵塞。
④当阀全开时，液流通过节流阀的压力损失要小。
⑤阀的泄漏量要小。
1.节流阀
节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀。
节流阀的结构和职能符号如图1-22所示。压力油从进油口p1流入，经节流口从p2流出。节流口的形式为轴向三角槽式。作用于节流阀芯上的力是平衡的，因而调节力矩较小，便于在高压下进行调节，当调节节流阀的手轮时，可通过顶杆推动节流阀芯向下移动，节流阀芯的复位靠弹簧5来实现，节流阀芯的上下移动改变着节流口的开口量，从而实现对流体流量的调节。
图1-22 节流阀的结构和职能符号
1—阀盖；2—顶杆套；3—阀体；4—阀芯；5—弹簧；6—底盖
节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。
2.调速阀
根据“流量负反馈”原理设计而成的流量阀统称为调速阀，调速阀又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。
调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要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，与定量泵、溢流阀组成节流调速回路，调节节流阀的开口面积，便可调节执行元件的运动速度，也可用于容积节流调速回路中。
3.溢流节流阀
溢流节流阀与负载相并联，采用并联溢流式流量负反馈，可以认为它是由定差溢流阀和节流阀并联组成的组合阀。其中节流阀充当流量传感器，节流阀口不变时，通过自动调节起定差作用的溢流口的溢流量来实现流量负反馈，从而稳定节流阀前后的压差，保持其流量不变。调节节流阀口时，可以改变流量的大小。溢流节流阀能使系统压力随负载变化，没有调速阀中减压阀口的压差损失，功率损失小，是一种较好的节能元件，但流量稳定性略差一些，尤其在小流量工况下更为明显。
因此溢流节流阀一般用于对速度稳定性要求相对较高，而且功率较大的进油路节流调速系统。
图1-23为溢流节流阀的工作原理。溢流节流阀有一个进口p1、一个出口p2和一个溢流口T，因而有时也称之为三通流量控制阀。来自液压泵的压力油p1，一部分经节流阀进入执行元件，另一部分则经溢流阀回油箱。节流阀的出口压力为p2。p1和p2分别作用于溢流阀阀芯的两端，与上端的弹簧力相平衡。节流阀口前后压差即为溢流阀阀芯两端的压差，溢流阀阀芯在液压作用力和弹簧力的作用下处于某一平衡位置。
图1-23 溢流节流阀的工作原理
1—安全阀；2—节流阀；3—溢流阀
当执行元件负载增大时，溢流节流阀的出口压力p2增加，于是作用在溢流阀阀芯上端的液压力增大，使阀芯下移，溢流口减小，溢流阻力增大，导致液压泵出口压力p1增大，即作用于溢流阀阀芯下端的液压力随之增大，从而使溢流阀阀芯两端受力恢复平衡，节流阀口前后压差（p1-p2）基本保持不变，通过节流阀进入执行元件的流量可保持稳定，而不受负载变化的影响。这种溢流节流阀上还附有安全阀，以免系统过载。
三、方向阀简介
方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。如单向阀、换向阀及压力表开关等。
1.单向阀
单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。
单向阀又称止回阀，它使液体只能沿一个方向通过。单向阀可单独使用，也可与其他类型的液压阀并联构成组合阀。
对单向阀的主要性能要求是：油液向一个方向通过时压力损失要小；反向不通时密封性要好，动作灵敏，工作时无撞击和噪声。
单向阀的结构如图1-24所示。按进出口流道的布置形式，单向阀可分为直通式和直角式两种。直通式单向阀进口和出口流道在同一轴线上；而直角式单向阀进出口流道则成直角布置。
图1-24 单向阀典型结构
图1-24（a）为板式连接的直角式单向阀，在该阀中，液流顶开阀芯后，直接从阀体内部的铸造通道流出，压力损失小，而且只要打开端部螺塞即可对内部进行维修，十分方便。图1-24（b）、（c）为管式连接的直通式单向阀，它可直接装在管路上，比较简单，但液流阻力损失较大，而且维修装拆及更换弹簧不便。
液控单向阀是允许液流向一个方向流动，反向开启则必须通过液压控制来实现的单向阀。液控单向阀可用作二通开关阀，也可用作保压阀，用两个液控单向阀还可以组成“液压锁”。
图1-25为液控单向阀的工作原理。当控制油口无压力油通入时，它和普通单向阀一样，压力油只能由A腔流向B腔，不能反向倒流。若从控制油口K通入控制油时，即可推动控制活塞，将阀芯顶开，从而实现液控单向阀的反向开启，此时液流可从B腔流向A腔。
图1-25 液控单向阀
2.换向阀
换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换不同管路间的通断关系，实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。它的用途很广，种类也有很多。
换向阀按阀的结构形式、操纵方式、工作位置数和控制的通道数的不同，可分为各种不同的类型。
按阀的结构形式有：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。
按阀的操纵方式有：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。
按阀的工作位置数和控制的通道数有：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。