力士乐液压教材精读·控制阀篇:压力与流量
- 2026-09-22 11:51:00
力士乐液压教材精读·控制阀篇：压力与流量
压力控制阀，就是按预先确定的方式，对液压系统整体或局部的压力施加影响的阀。它通常通过改变可调节流口的开口大小来实现控制：阀芯在液压力与弹簧力之间寻找平衡，决定开口是开还是关。本集带你把教材第12章的溢液阀、顺序阀、减压阀、压力开关与卸荷阀读薄。
一、先认结构：压力阀有几种分法？
教材第12章按机能把压力控制阀分成几大类（图12.1）。从结构上，它们还可以这样区分：
- 按密封方式：
滑阀式或座阀式。座阀密封好、无泄漏、响应快；滑阀可作精细小流量控制，但有遮盖死区。 - 按控制方式：
直动式或先导式。直动式结构简单、响应快；先导式用一个小直动阀去控制大主阀，适合大流量、高压。 - 按安装形式：
管式、盖板式、叠加式、螺纹式、插装式。
图12.1 根据机能的压力控制阀分类（教材P201）
二、溢流阀：系统的"安全阀"
溢流阀的作用是限制系统压力不超过设定值。一旦达到设定压力，多余流量就经溢流阀回油箱，所以溢流阀总是位于旁路中，也称安全阀。
2.1 核心机能：液压力 vs 弹簧力
入口压力作用在固定面积上，与弹簧预紧力抗衡：Fhyd = pE·A。只要弹簧力大于液压力，闭合件就坐在阀座上；一旦液压力超过弹簧力，闭合件被推开，油液溢流回油箱。需注意：溢流过程把液压能转成了热能（W = Δp·Q·t）。
图12.2 溢流阀的典型布置；图12.3 座阀式溢流阀原理（教材P202）
2.2 直动式 vs 先导式
直动式溢流阀（图12.5~12.8）靠弹簧直接设定压力，结构紧凑、响应快，但大流量时需要很大的弹簧，手动调节困难。对于大流量，应采用先导式：先导阀是一个小直动阀，用先导压力去推动大主阀芯（图12.11），主阀弹簧只需很小的力，因此压力-流量曲线非常平坦。
图12.11 盖板式先导溢流阀（教材P205）
2.3 怎么看懂特性曲线？
溢流阀的品质看三条：流量对压力的影响（p-Q曲线）、性能界限、动态特性。理想情况下曲线斜率为0（压力不随流量变）。直动式因弹簧压缩量随开口增大而增加，曲线有斜率；先导式曲线几乎是平行线。教材还特别提到：极低流量下开、闭特性有滞环（开关压力不同）。
图12.18/12.19 直动式溢流阀的 pE-Q 运行曲线（教材P209）
三、顺序阀：用压力去"排队"
顺序阀结构与溢流阀相似，但它位于主回路，当达到设定压力时开启或关闭另一个系统，用于让两个执行机构按压力顺序动作。溢流阀出口接油箱（背压≈0），顺序阀的出口接负载，所以顺序阀的泄油必须外引回油箱，否则出口背压会干扰设定值。
图12.27 顺序阀控制的系统；图12.28 快行程泵控制（教材P214）
顺序阀也分直动式与先导式，先导式又有内泄/外泄、内部/外部先导供油等组合。当用作旁路阀时，它在几乎零压下让油液从A流到B，典型应用是蓄能器系统的泵卸荷切换。
四、减压阀：把局部压力"压下来"
溢流阀管入口（泵）压力，减压阀管的是出口压力。它让回路中某一部分的压力低于系统压力，常用于夹紧、控制、润滑等支路。
- 二通减压阀：
常态开启，A口压力经控制油路反馈到弹簧端，达到设定值时关小阀口维持压力。带单向阀时可反向自由流动。 - 三通减压阀：
多一个溢流机能，除减压外还能保压、限压，负载突变时压力更稳定。
图12.43 二通减压阀原理图；图12.44 直动式减压阀（教材P220）
减压阀同样有直动式和先导式。直动式控制误差较大；先导式用先导阀设定、主阀保持，曲线更平。教材特别提醒：减压阀对油液过滤要求高，小流量工况最好加旁路以防控制阀口堵塞引起压力波动。
五、压力开关与卸荷阀
教材第12章还涉及两类实用元件：压力开关把压力信号转成电气信号（报警、顺序、联锁）；卸荷阀则让泵在达到设定压力后切换到近乎零压的卸荷状态（如蓄能器充液阀）。带电磁卸荷的先导式溢流阀，可实现液压泵无压力起动，避免起动冲击。
六、本集要点回顾
压力控制阀靠液压力与弹簧力平衡来控制阀口开口，改变系统或局部压力。 溢流阀限系统最高压力（安全阀）；直动式响应快、先导式适合大流量高压且曲线平坦。 顺序阀按压力顺序动作，泄油必须外引，否则背压干扰设定值。 减压阀把支路压力降到低于系统压力，有二通和带保压/限压的三通两种。 压力开关给电气信号，卸荷阀让泵零压循环，保护系统、节能。 选型看设定压力、流量范围、响应与稳定性，还要注意减振和油液清洁度。
第13集 · 流量控制阀与节流调速
流量阀通过改变节流口开口大小来控制执行机构的运动速度。节流口的流量公式是 Q = α·A·√(2·Δp/ρ)：流量与开口面积 A、压差 Δp 都有关。也就是说，负载一变、压差一变，简单节流阀的流量（速度）就跟着变——这正是流量阀设计的出发点。本集提炼教材第13章的节流阀、流量控制阀和几种调速回路。
一、流量阀有哪些？
教材按特性把流量阀分为四类（图13.1）。其中节流阀（含单向节流阀）只调开口、不补偿压差；流量控制阀则内置压力补偿器，能在压差变化时保持流量恒定。
图13.1 流量控制阀的类型（教材P229）
二、节流阀：最简单的调速
节流阀的流量取决于两端压差，压差大流量就大。在负载恒定、或对速度精度要求不高的场合，用节流阀就够了；若用流量控制阀反而过于复杂。
节流口形状很关键（图13.4）：三角形截面的节流口可调性（微调性能）最好。按安装形式，节流阀有管式、盖板/法兰式、插装式、叠加式，还有用机械操纵杆的制动阀，可对行程相关的负载做平顺制动。
图13.4 不同类型节流口的分辨能力；图13.5 管道连接式节流阀（教材P232）
节流阀还分与粘度相关和与粘度无关两类：普通节流口受油温粘度影响；精密节流阀用节流孔口制成，流量对温度/粘度的依赖很低，适合精密调速。
三、流量控制阀：带"压力补偿"的节流
流量控制阀的核心，是在可调节流口之外，再加一个压力补偿器（控制滑阀+弹簧）。它把负载变化引起的压差 split 成两部分：节流口内保持恒定压差 Δp = p1-p2，外部变化的压差 p2-p3 由补偿器吸收，于是流量几乎不随负载变。
图13.22 流量阀的原理图（可调节流口 + 压力补偿器）（教材P238）
四、三种节流调速回路
把流量阀接到系统不同位置，就得到不同的调速回路（图13.29~13.31）：
- 进口节流（进油调速）：
阀在泵与执行机构之间的压力管路上。缸密封处压力低、摩擦小；但溢流阀在阀上游，泵总在最高设定压下供油，热量进缸。 - 出口节流（回油调速）：
阀在执行机构与油箱之间。适合负向（拉力）负载，不需平衡阀，热量进油箱；但空载时缸内全承压、摩擦大。 - 旁路节流：
阀与执行机构并联，泵一部分流量回油箱。只建立负载所需压力，转化为热的功耗最少，热量进油箱。
图13.29 进口流量控制；图13.30 出口流量控制；图13.31 旁路流量控制（教材P241）
实际使用中还要注意起动冲击：初始无流量时补偿器全开，一旦流动，大量油液在压力建立前就冲过阀口。可用机械行程限位或液压保持回路让补偿器先处于关闭位来预防。
五、本集要点回顾
速度由流量决定：Q = α·A·√(2Δp/ρ)，开口和压差共同影响流量。 节流阀只调开口，流量随负载（压差）变，适合负载恒定或精度不高的场合。 流量控制阀 = 可调节流口 + 压力补偿器，保持节流口压差恒定，流量不随负载变。 二通（串联补偿）与三通（并联补偿）：三通效率更高、发热更少。 进油、回油、旁路三种节流回路各有取舍，按负载性质（正向/负向）和发热位置选型。 别忘了起动冲击，用行程限位或液压保持让补偿器先关闭。
本篇由《力士乐培训教材第一册》相关内容整理合并。延伸阅读：
