機動設備液壓系統控制閥的分類及功用

■李　婷

機動設備液壓系統控制閥的分類及功用

■李婷

機動設備的液壓系統主要由動力組件（油泵）、執行組件（油缸或液壓馬達）、控制組件（各種閥）、輔助組件和工作介質等五部分組成。但液壓系統的維護工作要求高，液壓組件維修較復雜，且需有較高的技術水平；用油做工作介質，在工作面存在火災隱患。

1　液壓控制閥的分類

機動設備液壓控制閥是液壓傳動系統中的控制調節組件，它控制油液的流動的方向、壓力、流量，以滿足執行組件所需要的壓力、方向和速度的要求，從而使執行機構帶動負載實現預定的動作。液壓控制閥（又稱液壓閥）用來控制或調節液壓系統壓力高低、液流方向和流量大小，從而控制液壓馬達和液壓缸的啟動、停止、速度、方向、力的大小以及動作順序等的液壓組件。液壓控制閥的類型很多，但所有的液壓控制閥的一個共同特點，就是靠改變其閥口的信道關系或信道面積，即改變其閥口的“開”與“關”來進行控制。

根據其在機動設備液壓系統中所起的作用可以分為：壓力控制閥主要用來控制液壓系統的壓力，以及滿足執行機構所需要的力或轉矩，如溢流閥、減壓閥、平衡閥、順序閥等。流量控制閥主要用來控制液壓系統油液的流量，以滿足執行機構所需要的運動速度，如節流閥、調速閥、分流-集流閥等。方向控制閥主要用來控制液壓系統液流的方向，以滿足執行機構變換運動方向的需要。如單向閥、換向閥等。

按液壓閥的操縱方法分有：手動式、腳踏式、換擋式、電磁式、液動式、氣動式等多種。按液壓閥芯的結構形狀分為球閥、錐閥、轉閥、板閥等。按液壓閥與管路的連接方式可分為管接式（螺紋式連接、法蘭式連接）、板接式及疊加式連接。為了簡化結構、縮短管道、減少液壓組件的數目、減少外泄露，常把兩個或兩個以上的閥類組件裝在同一閥體內，或多個閥體組合形成復合閥，如單向減壓閥、換向溢流閥、多路換向閥等。

在液壓系統中，對液壓閥的性能要求，主要有以下幾點：動作靈敏、使用可靠，工作時沖擊和振動要小，使用壽命長。油液流過液壓時壓力損失要小，密封性能要好，內泄漏要小，無外滲漏。結構緊湊，安裝、維護、調整方便，通用性好。

2　溢流閥的功用原理

溢流閥能控制液壓系統在達到調定壓力時保持定狀態。用于過載保護的溢流閥稱為安全閥。當系統發生故障，壓力高到可能造成破壞的限定值時，閥口會打開而溢流，以保證系統的安全。

溢流閥按結構形式分為直動式、差動式和先導式三種。直動式溢流閥是由閥芯、閥體、調壓彈簧和調壓手輪等組成。閥芯在調壓彈簧的作用下壓在閥座上，閥呈關閉狀態。當作用在閥芯上的液壓力大于彈簧力時，閥開啟，高壓油便通過閥口溢回油箱，使入口壓力保持恒定。擰動調壓手輪，可以改變彈簧的張緊力，從而改變溢流閥的開啟壓力。

溢流閥可以限制液壓系統的最高壓力，防止系統過載，當系統壓力低于溢流閥的調定值，該閥處于常閉狀態，沒有油液從中溢出。若外負荷增大，系統的壓力超過發的調定值時，溢流閥立即打開，讓油液流回油箱，系統壓力不再繼續升高，從而防止系統過載，以免損壞液壓組件。因此，這時的溢流閥又稱安全閥。溢流閥還可以保持系統壓力基本恒定。在節流調速系統中，液壓泵輸出的壓力油只有一部分進入液壓馬達或液壓缸，多余部分須經溢流閥分流，閥處于常開狀態，這樣就保持了系統的工作壓力基本不變。

3　順序閥與平衡閥的功用原理

（1）順序閥。機動設備用油路的壓力來控制執行組件動作順序的壓力控制閥成為順序閥。順序閥能使一個執行組件（如液壓缸液壓馬達等）動作以后，再按順序使其他執行組件動作。油泵產生的壓力先推動液壓缸運動，同時通過順序閥的進油口作用在受壓面上，當液壓缸運動完全成后，壓力高，作用在受壓面的向上推力大于彈簧的調定值后，閥芯上使進油口與出油口相通，使液壓缸運動。順序閥按其結構的不同可分為直動式和先導式兩種，按其控制方式的不同又有內控和外控式之分。直動式內控順序閥的工作原理與直動式溢流閥相似，區別在于二次油路即出口壓力不接回油箱，而接通某個執行組件，因此泄露回油口必須單獨接回油箱；為了減少調壓外空彈簧的剛度，設置了控制柱塞。將該閥下蓋轉過90。，并打開螺堵，則變成外控順序閥。順序閥可控制多個執行組件的動作順序。對于外控順序閥，閥芯的開啟與一次油路無直接聯系，彈簧力只需克服摩擦力，即可使閥芯復位；因此，外控油壓可以較低。當一次油路壓力達到順序閥的設定壓力之前，閥一直關閉，一旦達到設定壓力，閥便開啟，壓力油進入二次油路，去驅動另一個執行組件。

（2）平衡閥。能起平衡作用的閥有平衡閥、內控順序閥以及溢流閥與單向閥并聯作平衡閥。平衡閥用于執行組件的回油端建立背壓，使執行組件在負載變動時仍保持平穩運動，防止外力使油缸突然回落，防止液壓馬達出現“失速”等。為使液流能反向通過，平衡閥中設有單向閥。平衡閥的特性與順序閥相同，它在機動設備中使用較多，對其使用性能起著不可忽視的作用。為了防止超速下降的危險，就需在回路中安裝一個限制負載下降的平衡閥，也稱限速閥。

4　流量控制閥的功用原理

在機動設備液壓系統中，用以控制液體流量的閥統稱流量控制閥。流量控制閥都是依靠改變閥口通流面積的大小或流通通道的長短來調節流量的，在定量液壓泵的系統中，起到調節執行組件運動速度的目的。常用的流量控制閥有節流閥、調速閥、分流-集流閥及各種組合式流量閥。節流閥、調速閥在定量液壓泵系統中的主要作用是與溢流閥配合組成三種節流調速系統，即進油流調速系統、回油節流調速系統和旁路節流調速系統。由于解憂調速功率損失較大，一般僅限于小功率或短暫的調速系統使用。分流-集流閥也是流量控制閥的一種。它可以使兩個以上并聯的執行組件，在承受不同負載時仍能獲得相等或成一定比例的流量，從而使執行組件的運動速度保持同步或一定比例，故也稱同步閥。

流量控制閥利用調節閥芯和閥體間的節流口面積和它所生的局部阻力對流量進行調節，從而控制執行組件的運動速度。流量控制閥按用途分為5種：節流閥在調定節流口面積后，能使載荷壓力變化不大和運動均勻性要求不高的執行組件的運動速度基本上保持穩定。調速閥在載荷壓力變化時能保持節流閥的進出口壓差為定值。這樣，在節流口面積調定以后，不論載荷壓力如何變化，調速閥都能保持通過節流閥的流量不變，從而使執行組件的運動速度穩定。分流閥不論載荷大小，能使同一油源的兩個執行組件得到相等流量的為等量分流閥或同步閥；得到按比例分配流量的為比例分流閥。集流閥作用與分流閥相反，使流入集流閥的流量按比例分配。分流集流閥兼具分流閥和集流閥兩種功能。

5　方向控制閥的功用原理

在機動設備液壓系統中，用來控制液壓方向的閥稱為方向控制閥、這類閥包括單向閥、換向閥和以換向閥為主體的組合閥-多路換向閥等。

單向閥是用來限制液流只能向一個方向流動而不能反向流動的液壓組件。它分為單向閥、單向補油閥（充液閥）、液控單向閥等。液控單向閥又稱液壓鎖，它與單向閥的區別在于當接通具有一定壓力的控制油路時，即解除其逆止作用，允許液流反向通過液控單向閥。

換向閥是液壓傳動系統中的一個主要控制組件。換向閥的主要作用是改變液流方向或通斷油路。它的種類繁多，按閥芯的運動形式的不同，分為滑閥和轉閥；按閥芯在閥體中的工作位置數可分為二位閥、三位閥等；按閥的通道數可分為二通閥、三通閥、四通閥等。

有些機動設備為完成一定的作業任務，其工作裝置較多，需要的執行組件就多，每一個機構都需一個換向閥來控制。眾多的換向閥、單向閥、溢流閥、補油閥等，如果直接用油管連接起來，組成的液壓系統，管路復雜，液壓損失太大，龐大的體積在車上也很難布置，故多以換向閥為主體，按上述閥的功能組成多路換向閥，簡稱多路閥。