作者：陆望龙 等编著
出版社：化学工业出版社
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图解液压阀维修试读：
前言
笔者应邀编写这套丛书的目的是想为从事液压维修工作的初、中级技术人员和技术工人提供一套图文并茂、实用性和可操作性强的液压维修读物——《液压维修技能图解速成系列》。本系列图书共五个分册：第一分册为《图解液压维修基础》；第二分册为《图解液压泵维修》；第三分册为《图解液压阀维修》；第四分册为《图解液压缸和液压马达维修》；第五分册为《图解液压辅件维修》。
读者通过对本系列图书的系统阅读，可以掌握基本的液压原理，看懂液压系统图，熟悉液压元件的基本结构，会拆装、检修各种常见的液压元件，会进行故障分析与排除，并且会修理液压元件。
本书是第三分册《图解液压阀维修》，内容包括：1.液压阀基础知识；2.方向阀的维修；3.压力阀的维修；4.流量阀的维修；5.叠加阀的维修；6.插装阀的维修；7.伺服阀的维修；8.比例阀的维修八个部分的内容。学习这些内容，是做好维修工作的基础。
本书中介绍了各种阀的工作原理与结构，介绍了各种阀的结构特点与拆装方法，查找和排除故障的方法，以及维修方法。学习这些内容，是维修液压阀的基础。只有对每一种阀的工作原理懂透，弄清楚各种阀的结构，才能去拆装阀，才能准确找到出故障的零件位置，才能找出故障原因所在，才能排除掉阀的故障，最终能去修理好阀。
本丛书由陆望龙等编著，参编人员还有：刘钰锋、陈黎明、张汉珍、朱声正、陶云堂、汪桂兰、陆桦、马文科、朱皖英、但莉、陈旭明、江祖专、朱兰英、李刚、陆泓宇。
由于编者水平有限，加之时间仓促，不足之处在所难免，请广大读者批评指正！编著者第1章 阀的基础知识1.1 液压控制阀的功用
液压控制阀是液压传动系统中的控制调节元件，用作控制油液的流动方向、压力或流量，以满足执行元件(液压缸和液压马达)所需运动方向、力(或力矩)的大小和运动速度快慢的要求，保证执行元件和整个液压系统按照所需的要求进行工作。1.2 液压阀的分类
(1)根据结构形式分类(见图1-1)图1-1 液压阀的分类
①滑阀：滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度L，因此滑阀运动存在一个死区，运动间隙间存在泄漏。
②锥阀：锥阀的阀芯半锥角φ一般为12°～20°，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。
③球阀：性能与锥阀相同。
(2)根据控制方式不同分类
液压阀可分为开关控制阀、比例控制阀、伺服控制阀、数字控制阀。
(3)根据用途分类
液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。
(4)按安装连接形式分类
液压阀可分为管式连接阀、板式连接阀、叠加式连接阀、插装式连接阀。1.3 液压阀的通径
公称通径(主阀口直径)用于表示液压阀的规格大小，常用法定计量单位采用mm。一般而言，小通径的阀允许通过的流量少，大通径的阀允许通过的流量大。液压阀的许多工作状态或性能指标取决于所通过的流量。
然而，同一通径同一形式的阀，实际阀的油口通径大小略有差异(如同为10通径的电磁换向阀实际阀的油口直径从φ9.8～11.6均称作10通径)，显然允许通过的流量会有差异；公称通径相同而型号不同的液压阀，在不同压力下，其公称流量也不一定相同；而且，即便公称通径相同而型号不同的液压阀，由于结构性能的限制，在相同压力下，其公称流量也不一定相同。基于以上原因，近年来许多液压厂商(公司)对其液压阀产品的流量指标，在规定正常工作条件下所允许通过的最大流量值的同时，还给出在最大流量以下，通过不同流量时的有关性能参数改变的特性曲线，以便反映液压阀的工作特性和供各类不同用户选型使用。
表1-1给出了液压阀的公称通径及其相连接钢管的规格、管接头连接螺纹与推荐进出口流量。表1-1 液压阀的公称通径及其相连接钢管的规格、管接头连接螺纹与推荐进出口流量1.4 常用液压阀组件的配合间隙
液压阀的工作原理均是利用阀芯在阀体内做相对运动来控制阀口的通断及阀开口的大小，实现对压力、流量和方向的控制。阀芯与阀孔的配合松紧程度对阀的性能有很大影响，所以必须确保阀芯与阀孔有合适的配合间隙。
常用液压阀组件阀芯与阀孔的配合间隙见表1-2，阀芯与阀体孔配合间隙及公差推荐见表1-3。表1-2 常用液压阀组件阀芯与阀孔的配合间隙表1-3 阀芯与阀体孔配合间隙及公差推荐值1.5 通过阀的额定流量的规定
①不同通径的阀，在同一压力下，允许通过的最大流量是不同的。
液流通过不同通径的阀，在同一压力(如最高使用压力31.5MPa)下，允许通过的最大流量是不同的。表1-4表示通过阀的最大流量(额定流量)与进出口压差Δp(压力损失)的关系。若强行通过超出表1-4中所列的最大流量，会产生接受不了的压力损失，造成“挤车”拥堵现象，影响到阀的正常工作，产生故障。
②同一通径的阀，在不同压力下，或者型号不同，允许通过的最大流量也是不同的。
例如以图1-2所示的4WE6型电磁换向阀为例。同为6通径电磁换向阀，在不同压力下，允许最大流量虽为60L/min，而如果阀的机能符号不同，则其压力-流量曲线存在大的差异。表1-4 通过阀的最大流量进出口压差的关系图1-2图1-2 4WE6型电磁换向阀的流量曲线与机能符号
如阀芯机能符号为A与B，压力-流量曲线为图中曲线1；阀芯机能符号为C、D与B，压力-流量曲线为图中曲线2；阀芯机能符号为E，压力-流量曲线为图中曲线3；阀芯机能符号为J，压力-流量曲线为图中曲线4。1.6 内泄漏(泄漏损失)
由于阀的阀芯和阀体(阀套)孔需要有相对运动，因而两者之间需要一定的间隙，这样内泄漏不可避免。而且阀芯外径和阀体(阀套)孔同心和不同心(偏心的缝隙)，两者的内泄漏量是不同的。
当阀芯与阀孔同心[图1-3(a)]时，内泄漏量可按下式计算:3Q=πdhΔp/12μL±πdhu/20图1-3 阀的内泄漏式中 u——阀芯相对阀孔的移动速度，如u与压差Δp=p-p方向一0012致，等式右边第二项取正，反之取负；
μ——黏度。
如阀芯与阀孔不同轴[图1-3(b)],则内泄漏量计算公式为:式中 ε——相对偏心率(ε=e/h，e为阀芯与阀孔偏心距);
h——阀芯与阀孔同心时半径方向内的缝隙值。0
由上述公式可以看出，当ε=0时，便是同心圆环间隙流量公式;当ε=1时，它就是最大偏心情况下的缝隙泄漏量计算公式，其泄漏量为同心时的2.5倍。在阀类元件中，为了减小内泄漏，应使配合件处于同轴状态。1.7 污物卡紧与液压卡紧1.7.1 两种卡紧现象的含义
污物卡紧指阀芯在阀孔内移动时，因污物进入两者之间的间隙产生污物卡紧现象，影响阀芯的动作可靠性。
液压卡紧则是另外一种卡紧阀芯的现象，即便阀芯与阀孔两者之间的间隙内没有污物，也会因液流对阀芯的径向作用力产生卡紧阀芯的现象，叫“液压卡紧”。它影响阀芯的动作可靠性和换向性能，但往往被人们不理解。
如果阀芯与阀体孔为理想的圆柱形，且两者装配同心，径向间隙处处相等，间隙中又未卡入污物，则阀芯上作用在整个圆周上的径向力，会相互抵消而不存在液压卡紧力。但由于加工质量的原因，阀芯和阀体均可能存在锥度，装配时不可能100%的同心和绝对不带入污物，因而不可避免地会存在径向液压卡紧力。液压卡紧力的经验公式为：F=CdLΔp式中 C——系数;
d——孔径(设孔无锥度);
L——阀芯与阀孔配合长度;
Δp——配合长度两端的压差。
此液压卡紧力产生阀芯运动的摩阻力，影响阀芯的移动，可能导致故障。
根据偏心环状缝隙公式(参阅上述)，偏心时由于阀芯上下缝隙不一样，缝隙较小的一侧压力下降快，缝隙大的一侧压力下降慢，这样阀芯就会受到一个径向不平衡力，如图1-4中带箭头的区域所示。图(a)，径向合力F向上，一直将阀芯压到靠住孔壁为止，产生液压卡紧；但如果是图(b)的顺锥，产生的径向合力向下，将阀芯下推，使偏心e减少，也就是使阀芯趋向于阀孔中心，反而使卡紧力减少；图(c)的径向合力会产生一力矩，使阀芯相对的两端更紧紧压向孔壁，产生液压卡紧；图(d)阀芯台有微小凸起(毛刺或污物卡入)，在油液流动时也产生一力矩，使凸起部分更压向孔壁。图1-4 液压卡紧力的几种情况1.7.2 减少卡紧力的措施
阀芯和阀孔之间由于上述原因产生的径向液压卡紧力，增大了阀芯运动的摩擦力，严重影响阀芯的正常换向和复位，必须设法排除。减少卡紧力的措施有以下几个。
①将阀芯沿高压侧(P)向低压侧(A与B)方向做成微小的顺锥[图1-5(a)]。图1-5 减少卡紧力的措施
②在阀芯台肩上开环形均压槽[图1-5(b)]，这样在液流从高压侧向低压侧流动时，使周向压力分布均匀，可大大减小液压卡紧力，均压槽数越多，效果越好。但必须注意，开在阀芯台肩上的均压槽一定要和阀芯外圆同心，否则效果恰得其反[图1-5(c)、(d)]。
③提高阀芯外圆和阀孔的加工精度和装配精度。
④防止污物楔入间隙，注意油液清洁。第2章 方向阀
方向控制阀的作用:在液压系统中控制液流方向。方向控制阀包括单向阀和换向阀。2.1 单向阀
使油液只能沿一个方向流动，反向则被截止的方向阀。单向阀包括:单向阀和液控单向阀。2.1.1 单向阀的类型
单向阀均是采用座阀(锥阀或球阀)结构，其类型有图2-1所示的几种，分别为：(a)钢球式单向阀；(b)锥阀芯单向阀；(c)阀座式单向阀；(d)插装式单向阀。图2-1 单向阀的类型及图形符号2.1.2 单向阀的工作原理
单向阀的工作原理如图2-2所示。图2-2(a)中，A腔的压力油作用在阀芯上向右的液压力大于B腔压力油作用在阀芯上向左的液压力、弹簧力及阀芯摩擦阻力之和时，阀芯打开，油液可从A腔向B腔流动(正向导通)；图2-2(b)中，压力油欲从B腔向A腔流动时，由于弹簧力与B腔压力油的共同作用，阀芯被压紧在阀体座上，因而液流不能由B向A流动(反向截止)。图2-2 单向阀的工作原理2.1.3 单向阀的外观、结构
维修中要知道所要修的单向阀在哪儿，因而对安装在液压设备上各种单向阀的外表形状要熟知和认识，一看外观就知道哪是单向阀。单向阀的外观、结构如图2-3所示。图2-3 单向阀的外观、结构2.1.4 单向阀的应用
①泵出口装单向阀[图2-4(a)]可防止负载下降时，造成液压泵驱动轴的反转：安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱。被用来分隔油路以防止高低压干扰。图2-4 单向阀的应用
②用作吸、回油滤油器堵塞时的旁通阀[图2-4(b)]：用作吸油滤油器堵塞时的旁通阀时，Δp<0.1bar；用作回油滤油器堵塞时的旁通阀时，Δp=1～3bar。
③用作转动惯性负载的防气穴阀[图2-4(c)]。
④与其他的阀组成复合阀[图2-4(d)]：如单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等复合阀。
⑤桥式流量控制阀[图2-4(e)]：保证一个方向通过流量阀。
⑥用于向闭环回路供油[图2-4(f)]。
⑦用作快换接头与测压接头[图2-4(g)]。2.1.5 单向阀的结构与拆装
(1)管式单向阀的拆装
管式单向阀的结构很简单，它只有阀体、阀芯、阀座(国产I型单向阀没有阀座，阀体兼作阀座)和弹簧等几个零件，图2-5(a)～(c)分别为管式直通型单向阀的外观、结构、拆卸与装配实例。国产I型、A型单向阀、日本油研公司的CRG型单向阀,德国力士乐公司的S型单向阀以及美国威格士公司产DT型的单向阀都类似这种结构。
直通式单向阀的拆装方法如图2-5(c)所示：取下卡簧5，便可从阀体1中依序取出垫、弹簧、阀芯等零件。安装时与拆卸时顺序相反。图2-5 管式单向阀1—阀体；2—阀芯(球阀芯或锥阀芯)；3—弹簧；4—垫；5—卡簧
(2)板式单向阀的拆装
图2-6(a)所示为直角式单向阀的结构，国产DF型、A型单向阀、日本油研公司的CRG型单向阀,德国力士乐公司的S型单向阀以及美国威格士公司产的C2G、C5G型单向阀都类似这种结构。拆卸时先卸下螺堵5，便可从阀体1中依序取出弹簧、阀芯等零件。安装时与拆卸时顺序相反。图2-6 板式单向阀的拆装1—阀体；2—阀座；3—阀芯；4—弹簧；5—螺堵
维修时要按图2-6(b)所示的拆卸方法拆卸阀座，拆卸后要注意对图中A、B、C面的质量状况检查确认。2.1.6 维修要领
①修理时，阀芯与阀座接触处是重点。
阀芯主要是磨损，且一般为与阀座接触处的锥面A上磨成一凹坑，如果凹坑不是整圆，还说明阀芯与阀座不同心；另外是外圆面φd的拉伤与磨损。轻微拉伤与磨损时，可对研抛光后再用。磨损拉伤严重时，如果只是阀芯的A处有很深凹槽或严重拉伤，可将阀芯在精密外圆磨床严格校正修磨锥面[图2-7(a)]；如果外径φd也磨损严重，可先刷镀外圆面φd(或先磨去一部分，外圆再电镀硬铬)，然后可做一个芯棒打入φB孔内，芯棒夹在磨床卡盘内，一次装夹磨出φd面与锥面A，以保证φd面与锥面A同心。后再与阀体孔、阀座研配。图2-7 阀芯维修要领
阀孔拉伤或几何精度超差，可用研磨棒研磨或用可调金刚石铰刀铰削修复。磨损严重时，可刷镀内孔或电镀内孔(这种修复方法要考虑成本)，修好阀孔后，再重配阀芯。
对于淬火钢球阀芯，磨损后必须更换新件，否则重新装配后会从凹坑处产生内泄漏[图2-7(b)]。
②修理后要检查单向阀阀芯与阀座的密合好坏。
按图2-8所示的方法将单向阀静置于平板或夹于虎钳上，灌柴油检查密合面的泄漏情况。若2h以上油面一点都不下降，则表示单向阀阀芯与阀座非常密合；若灌煤油漏得较慢也可，否则为不合格，必须重磨阀芯。图2-8 检查单向阀阀芯与阀座的密合好坏的方法2.1.7 故障排查
单向阀易出故障的零件部位与故障排查介绍如下。
①单向阀易出故障的零件部位如下。
单向阀易出故障的零件有：阀体、阀芯、阀座、弹簧等。
单向阀易出故障的零件部位有：阀芯与阀座的接触线的磨损拉伤；阀体孔φD与阀芯外周φd的相配面的磨损拉伤；弹簧折断等。如图2-9所示。图2-9 单向阀易出故障的零件及其部位
②单向阀不能反向截止(或有内漏，或导通)的故障排除如下。
这一故障是指压力油液反向从B腔进入时，单向阀的锥阀芯或钢球不能将油液严格封闭，而产生由B向A的内泄漏，有部分油液从A腔流出。这种内泄漏反而在反向油液压力不太高时更容易出现，甚至B→A自由流通。如图2-10所示。图2-10 单向阀不能反向截止故障
a.阀芯原因：污物粘在阀芯与阀座接触处的位置；因使用日久，与阀座接触线(面)磨损有很深凹槽或拉有直条沟痕等原因，造成阀芯(锥阀或球阀)与阀座的接触线(或面)不密合，确认后排除。
b.重新装配后的钢球或锥阀芯错位：阀芯与阀座接触位置改变，压力油会沿原接触线的磨损凹坑泄漏；阀芯接触处内圆周上崩掉一块，有缺口或呈锯齿状；有缺口时将阀座敲出换新。
c.阀芯外径φd与阀体孔内径φD配合间隙过大或使用后因磨损间隙过大使阀芯可径向浮动，造成内泄漏增大，单向阀阀芯将越开越大。需电刷镀修复阀芯外圆尺寸或重配阀芯。
d.阀芯卡住在打开位置，造成反向导通。可拆开清洗。
③单向阀正向不能导通的故障排除如下。
单向阀正向流动(A→B)应畅通。这一故障是指A→B的流动不畅通或者油液一点儿也通不过。产生原因与排除方法如下。
a.因污物毛刺将阀芯卡住在关闭位置。拆开清洗，去毛刺，必要时液压系统换油。
b.阀芯外径φd与阀体孔内径φD配合间隙过小，将阀芯卡住在关闭位置。适当研配阀孔部，故障排查时重点要关注该零件与部位(见图2-11)。图2-11 单向阀正向不能导通的故障2.1.8 梭阀
(1)梭阀的工作原理和图形符号
如图2-12所示，梭阀是两个单向阀的组合阀,它由阀体(阀套)1和钢球(或锥阀芯)2等组成。当B口压力p大于A口压力p时,进入阀内的21压力油p将钢球推向左边,封闭p油口,压力油p由C流出；当p>p时,21212钢球将p口封闭,p与C连通,压力油由p从C流出,也就是说C腔出口压211力油总是选择取自p与p的压力较高者,因而梭阀又叫“选择阀”。工12作时钢球或锥阀芯来回梭动，因而称为“梭阀”。图2-12 梭阀的工作原理和图形符号
(2)梭阀的外观、结构与拆装
梭阀的外观、结构与拆装如图2-13所示。图2-13 梭阀的外观、结构与拆装1—螺堵(兼阀座)；2—密封挡圈；3、4、8—O形圈；5—钢球(阀芯)；6—阀座；7—阀体2.2 液控单向阀2.2.1 单液控单向阀的工作原理、结构与拆装
(1)工作原理
①液控单向阀的组成与工作原理如下。
液控单向阀由单向阀和液控部分(控制油口+控制活塞)组成。在控制油口未引入控制压力油时正向导通(A→B)，反向能阻止流动；在引入控制压力油后正向导通，也能使反向液流通过(A→B，A←B)。如图2-14所示。图2-14 液控单向阀的组成与工作原理
②内泄式液控单向阀的工作原理如下。
当液压控制活塞4的下端无控制油X进入[图2-15(a)]时，此阀如同一般单向阀，压力油可从A向B正向流动，不可以从B向A反向流动;但当从控制油口引入控制压力油X[图2-15(b)]时，作用在控制活塞4的下端面上，产生的液压力使控制活塞4上抬，通过顶杆5强迫单向阀阀芯3打开，此时主油流既可以从A流向B，也可以从B流向A。图2-15 内泄式液控单向阀1—体壳；2—弹簧；3—单向阀阀芯；4—控制活塞；5—顶杆；6—弹簧
③外泄式液控单向阀的工作原理如下。
一般单向阀阀芯3直径较大，如果为内泄式液控单向阀，反向油液进口B压力较高时，由于阀芯作用面积较大，因而阀芯3下压在阀座上的力是较大的，这时要使控制活塞4将阀芯顶开所需的控制压力也是较大的，再加上反向油流出口压力作用在控制活塞4上端面上产生的向下的力，要抵消一部分控制活塞向上的力，因而外控油需要很高的压力，否则单向阀阀芯3难以打开。采用外泄式液控单向阀，将控制活塞上腔与A腔隔开，并增设了与油箱相通的外泄油口，减少了控制活塞上端的受压面积，开启阀芯的力大为减小，它适用于B(A)腔压力较高的场合。如图2-16所示。图2-16 外泄式液控单向阀
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