除了應(yīng)用于小流量情況下的液壓閥有時(shí)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單級(jí)閥以外，大多數(shù)液壓閥都采用具有不同功能的分級(jí)組合形式，以便達(dá)到預(yù)期的性能。多級(jí)閥的每一級(jí)都有其特定的功能，如先導(dǎo)控制、功率放大流量調(diào)節(jié)、壓力檢測(cè)及補(bǔ)償、流量檢測(cè)及反饋、邏輯判斷等。級(jí)與級(jí)之間的物理量(流量、壓力、位移速度、力等)采用某種耦合方式進(jìn)行聯(lián)系，以構(gòu)成一個(gè)完整的控制器件。

  各級(jí)閥的物理量中，某些量由于存在固有的聯(lián)系而使級(jí)與級(jí)之間有耦合作用，級(jí)間耦合方式對(duì)于液壓閥的控制性能有重要影響。

  一、液壓力耦合

  對(duì)于液壓控制閥，直接利用液壓力進(jìn)行級(jí)間耦合最為簡(jiǎn)便，因此這種耦合方式經(jīng)常應(yīng)用于各種閥中。圖8-14a所示的先導(dǎo)式溢流閥中，當(dāng)入口壓力超過(guò)先導(dǎo)閥彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，錐閥開(kāi)啟而產(chǎn)生流動(dòng)固定節(jié)流孔R(shí)，兩端的壓差使主閥上腔的壓力減小，隨之主閥開(kāi)啟而溢流。這種先導(dǎo)式溢流閥實(shí)質(zhì)上是由固定節(jié)流孔R(shí)和先導(dǎo)閥口可變液阻R。所構(gòu)成的串聯(lián)支路與主閥閥口的可變液阻組成為并聯(lián)支路(圖8-14b)兩級(jí)間靠控制壓力p，進(jìn)行聯(lián)系。這種耦合作用最簡(jiǎn)單，壓力控制閥一般都采用這種耦合方式。

  這種耦合方式能在主閥端部產(chǎn)生相當(dāng)大的調(diào)節(jié)壓力來(lái)克服干擾影響。不過(guò)主閥的輸出壓力只能被間接反饋到先導(dǎo)閥上，所以，閥的整體控制性能的提高受到一定限制。

  圖8-15所示為具有壓力補(bǔ)償功能的流量閥，其中節(jié)流閥與定差減壓閥之間所采用的液壓力耦合方式具有反饋?zhàn)饔?。?jié)流閥進(jìn)口壓力p，或出口壓力p變化時(shí)都將對(duì)定差減壓閥的閥口開(kāi)度起調(diào)節(jié)作用，以保證節(jié)流閥的進(jìn)出口壓差為定值。但是由于沒(méi)有對(duì)輸出流量q直接引出反饋耦合，因此，這種閥只能形成局部閉環(huán)，其流量控制精度不高。

  二、位置耦合

  最簡(jiǎn)單的位置耦合是將前一級(jí)與后一級(jí)直接相連。例如，在圖13-20所示的直接位置反饋型比例節(jié)流閥中，主級(jí)閥的位移被反饋到先導(dǎo)級(jí)，當(dāng)先導(dǎo)閥移動(dòng)時(shí)，主閥一直跟蹤先導(dǎo)閥位移，直到主閥與先導(dǎo)閥間的單控制邊閥口保持在一個(gè)微小開(kāi)度的穩(wěn)定位置時(shí)為止，此時(shí)主閥芯上的液壓力與彈簧力平衡。

  由于用一個(gè)不大的力來(lái)控制先導(dǎo)閥的運(yùn)動(dòng)即可獲得很大的液壓輸出功率來(lái)控制主閥的運(yùn)動(dòng)，所以，這種耦合配置方式實(shí)際上起到了功率放大作用。

  三、位移一力耦合

  在電液控制閥中，電/機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)是電流(電壓)，輸出量是力或力矩。為了使先導(dǎo)級(jí)獲得相應(yīng)的位移，就要將先導(dǎo)閥與電/機(jī)械轉(zhuǎn)換器采用位移—力耦合方式。這只要增加某種彈性構(gòu)件(彈簧、彈性桿)作為力一位移的轉(zhuǎn)換器，即可將電/機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸出力或力矩轉(zhuǎn)換為位移量。

  四、電信號(hào)耦合

  在電液控制閥中，將輸出物理量(流量、壓力、位移等)由傳感器進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，直接饋送到放大器輸入端以構(gòu)成全程閉環(huán)系統(tǒng)，可為顯著提高液壓閥的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能創(chuàng)造有利條件，并且有可能靈活地采用各種電量校正和控制方法。但采用這種反饋耦合方式時(shí)需要性能優(yōu)良、工作可靠的傳感器，因此價(jià)格較貴。此方式主要用于某些電液伺服閥和電液比例閥中。

  五、復(fù)合耦合

  當(dāng)液壓閥的級(jí)間耦合采用單一的耦合方式不能達(dá)到要求時(shí)，可采用幾種方式相復(fù)合的方法。具有代表性的示例是新型電液比例流量閥所采用的流量一位移一力反饋耦合(參見(jiàn)圖13-23)。

  流量閥的最終輸出是流量。為能完美地實(shí)現(xiàn)輸出流量與輸入電信號(hào)之間的線性比例關(guān)系，有效地克服負(fù)載壓力變化及其他擾動(dòng)的影響，最好將輸出流量信息直接反饋耦合到比例電磁鐵上去，以構(gòu)成閉環(huán)控制。這種流量一位移——力反饋型電液比例流量閥不是僅采用傳統(tǒng)的流量控制閥中對(duì)節(jié)流器前后的壓差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木植糠答佇问?，而是采用特殊設(shè)計(jì)的閥作為流量傳感器，將輸出流量轉(zhuǎn)換為與之成比例的閥芯位移量，并隨即借助于流量傳感器上的彈簧將位移轉(zhuǎn)換為力信號(hào)，通過(guò)先導(dǎo)閥芯饋送到比例電磁鐵上去，從而使這種比例流量閥獲得了優(yōu)異的性能。

  綜上所述，液壓閥的級(jí)間耦合方式很多，在設(shè)計(jì)選擇時(shí)，除了要分析其控制性能的完善程度外，還要考慮具體的設(shè)計(jì)性能要求、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、造價(jià)、可靠性等因素。