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1、第三节：压力控制阀 在液压传动系统中,控制油液压力高低的液压阀称之为压力控制阀,简称压力阀。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的，平衡状态破坏时，其结果不是改变阀口的大小就是改变阀口的开闭。 根据 压力阀作用的不同，压力控制阀分为： 1：用来控制液压系统压力的阀，比如溢流阀、减压阀。 2：利用压力变化作为信号来控制其它元件动作的阀，比 如顺序阀和压力继电器。 一：溢流阀的基本结构及其工作原理 溢流阀的作用是对液压系统定压或进行安全保护。其性能好坏对整个液压系统的正常工作有很大影响。 （一）溢流阀的结构和工作原理 常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式为直动式
2、和先导式两种，共同的特点是溢流阀不工作时，阀口常闭的。,1：直动式溢流阀,直动式溢流阀是依靠系统中 的压力油直接作用在阀芯上与 弹簧力相平衡，来控制阀芯的 启闭。假设进油口 压力为p， 出油口压力p2=0，弹簧刚度为 ks ，预压缩量为xc，阀芯下端 液体作用的有效面积为AR，液 体的压力为p3。液体的作用力 为F1弹簧力为Fs，在不虑阀芯 上的摩擦力、液动力以及阀芯 的自重时，阀芯的工作位置就 由F1和Fs 来决定。,P,T,1）当进油口压力小于调定压力时（p ksxc/AR) 这时由于p*AR ksxc，阀芯上移，阀口打开， 弹簧压缩量增大，直到p*AR=ks(xc+x)时，阀芯处 于平衡
3、状态，这时进油口压力就等于： P= ks(xc+x)/AR 由于xcx，近似认为xc+x xc P= ksxc/AR 使进油口压力保持不变,2先导式溢流阀,所谓先导型压力控制，是指控 制系统中有大、小两个阀芯，小 阀芯为先导阀芯，大阀芯为主阀 芯，并相应形成先导级和主级两 个压力调节回路，如图所示是先 导式溢流阀的结构原理图，假设 进油口的压力为p1，出油口的压 力为pT，油腔b内的压力为p2， 油腔c内的压力为pT，液体流过 阻尼孔3时产生的压力损失为p1 b腔内液体作用在阀芯2上的有效 面积为AR， c腔内液体作用在阀 芯2上的有效面积为A2，k腔内液,体作用面积为A3，弹簧5的弹簧刚度为
4、k2，预压缩量为x2, 弹簧1的刚度为k1，预压缩量为 x1，阀芯受力如图所示，这里 F1=P2AR F2= k1 x1+ PT A2 F3= P2 A3 F4= k2 x2 F= p1AR 在不考虑摩擦力、液动 力及阀芯自重时，阀芯 的工作位置就有这五个 力来决定，当pT=0时 F= F- F1- F2 = p1AR -P2AR- k1 x1 =(p1 -P2)AR- k1 x1 = p1 AR- k1 x1,1：当进油口压力小于调定压力时（p(k2x2/A3) 时,由于F3= P2 A3 (k2x2/A3) / A3 则F3F4，先导 阀打不开，这时流 过阻尼孔3内的压 力损失 p1=0
5、p1= p2 主阀芯在弹簧1的 作用处于最下端， 阀口关闭进出油 口不通。,2：当进油口压力等于调定压力时（p(k2x2/A3) 时,由于F3= P2 A3 (k2x2/A3) / A3 则F3F4，先导 阀打开，这时流过 过阻尼孔3内液体 的压力损失 p10 p1 p2 FF1+F2 主阀芯上移，主阀 口打开，直到某一 位置，作用在阀芯 上的力相互平衡。,则： F=F1+F2 F3=F4 P1AR=P2AR + k1 x1 P2 A3 = k2 x2 P1= k2 x2/A3+ k1 x1/AR 由于k1比较小 k1 x1/AR0 P1 k2 x2/A3 从而使进油口压力保 持在调定值不变。
6、,3：当出油口压力PT不等于零时,当出油口压力等于PT时，这时进油 口压力等于多少？ P1= k2 x2/A3+ k1 x1/AR+ PT P1= k2 x2/A3+ PT,PT,4：远程控制口,当控制油口K处的压力为P” 先导阀的调定压力为PT时 1）当P” PT时，进口压力最大 等于多少？ P=PT 由此可以看出要想使远程控制 口起作用，远程控制口控制的 压力必须小于先导阀调定的压 力。,（三）溢流阀的性能,溢流阀的性能主要包括溢流阀的静态特性和动态特性 1：静态特性： （1）压力调节范围： 压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统 压力能平稳地上升或下降，且压力无突跳及迟滞现象
7、时的 最大值和最小值。 （2）启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程 中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。它是衡 量溢流阀定压精度的一个重要指标 。 （3）卸荷压力 当溢流阀的远程控制口K与油箱相连时，在额定流量下产生的压力损失称为卸荷压力。,（四）溢流阀的作用,1：保持系统压力基本恒定的溢流作用： 特点：系统正常工作时，溢流阀阀口打开，有一定的 流量流过溢流阀阀口。 2：防止系统过载的安全作用： 特点：系统正常工作时，溢流阀阀口常闭，进出油口 断开，无液体通过。 3：利用溢流阀远程控制口的卸荷作用： 特点：溢流阀远程控制口通过换向阀直接与油箱相 通，溢流阀进油口的
8、压力近似等于零。 4：溢流阀装在执行元件的回油路上起背压作用： 特点：溢流阀装在执行元件的回油路上，溢流阀出油 口并且与油箱相通。,二、减压阀,减压阀的作用是：使部分回 路获得一个比主油路压力低的 而且是一个稳定的压力。其方 法是：在需要减压的油路的进 口串联一个减压阀。根据减压 阀所控制的压力不同，它可分 为定值输出减压阀、定差减压 阀和定比减压阀。 （一）：定值输出减压阀 1：工作原理： 如图是定值输出减压阀的工 作原理图。,（1）当进油口无压力油进入时,如图所示，先导阀阀芯在 调压弹簧作用下处于最左端， 先导阀阀口关闭，主阀芯在复 位弹作用下处于最下端，减压 阀主阀口开度最大，由此我们
9、可以得出： 减压阀不工作时，阀口常开， 进出油口相互连通。,（2）当进油口有压力油进入时,如图示 F=P2AR F1=P3AR F2=ksxc F3=P3A1 F4=ktxt 1）当出油口的压力小于减压 阀的调定压力时: 由于：F3 F4 先导阀关闭，阻尼孔P=0 P2=P3 F= F1 主阀芯在复位弹簧 作用下处于最下端 阀口开的最大， 减压阀处于不工作 状态，进出油口压 力相等。,2）当出油口的压力等于减压阀的调定压力时,由于：F3 F4 先导阀阀口打开，阻尼孔压力损 失P0 ，从而使 P2P3 F F1+F2 主阀芯在F、F1、F2作用下向上 移动，主阀口开度xR减小，并在 某一开口下处
10、于平衡 P2AR=P3AR+ksxc P3A1=ktxt 从而使出油口的压力保 持在调定值不变。,3）当减压阀进油口的压力大于减压阀调定压力，而出油口不输出压力油时,由于：F3 F4先导阀阀口打 开，阻尼孔压力损失P0 ， 从而使P2P3 F F1+F2 主阀芯在F、F1、F2作用下向 上移动，主阀口开度xR达到最 小，但是，由于阻尼 孔内一直有液体流过 从而使出油口压力保 持在调定值不变,（3）减压阀与溢流阀比较,1）溢流阀不工作时阀口是常闭的，减压阀不工作 时阀口是常开的。 2）溢流阀控制阀芯运动的压力油来至进油口 ，减 压阀控制阀芯运动的压力油来至出油口 。 3）溢流阀是控制进油口的压力
11、为调定值或限制最 大值，减压阀是控制出油口压力为调定值。 4）由于溢流阀出油口接油箱，因此弹簧腔内的油 采用内泄方式流回油箱。而减压阀出油口接执行元 件，因此弹簧腔内的油采用外泄方式流回油箱。,2.定差减压阀,定差减压阀的作用是：在减压阀进、 出的压差满足最小压差要求时，通 过定差减压阀来保证进、出的压差 等于减压阀的调定值不变。其工作 原理如图所示 当阀芯在开度为XR时，阀芯处于平衡状态， 则 F1+ F2 = F3 + F4 由于xRxc 整理得,三、顺序阀,顺序阀是利用回路中压力的变化来控制系统中 各执行元件动作的先后顺序。根据控制压力的不 同，顺序阀分为内控式和外控式两种，所谓内控式
12、顺序阀就是指控制阀芯的压力油来自进口，外控顺 序阀就是控制阀芯的压力油来自阀以外的控制油 路。此外根据结构形式的不同，顺序阀又分为直动 式和先导式两种 ，直动式顺序阀一般用于低压系 统，先导式顺序阀一般用于高压系统，下面我们就 来分析顺序阀的工作原理,1：内控直动式顺序阀,如图示是一个内控式顺序阀的原理图和职能符号，当进油 口无压力油进入时，顺序阀的阀口关闭，即：顺序阀不工 作时阀口常闭。当进油口 有压力油进入时，如果进 油口的压力小于调定压力 时，顺序阀阀口关闭，进, 出油口不通，如果进油口 的压力大于调定压力时， 顺序阀阀口打开，进出油 口相通,这时,出油口的压力 由负载决定，可以大于或
13、小于顺序阀的调定压力。,2：外控直动式顺序阀,如图示是一个外控式顺序阀的原理图和职能符号，当控制 油口K无压力油进入时，顺序阀的阀口关闭，即：顺序阀 不工作时阀口常闭。当控制 油口K有压力油进入时，如 果控制油口K的压力小于调 定压力时,顺序阀阀口关闭， 进出油口不通，如果控制 油口K的压力大于调定压力 时,顺序阀阀口打开,进出油 口相通，这时，出油口的压 力由负载决定。可以大于或 小于顺序阀的调定压力。,3：先导式顺序阀,如图示是一个先导式顺序阀的原理图和职能 符号，它的工作原理和先导式溢流阀完全相 同，所不同的是，由于顺序 阀出油口接执行元件，为此 通过先导阀阀口的压力油要 通过外部油孔流
14、回油箱，这 种方式就叫外泄式。同样， 当顺序阀阀口打开时，出油 口的压力由负载决定，可以 大于或小于顺序阀的调定压 力。,4：顺序阀与溢流阀的比较,(1)溢流阀的进口压力在通流状态下基本保持不变. 而顺序阀在通流状态下其进口压力由出口压力而定，如果出口压力p2小于进口压力p1时，p1基本保持不变，而当p2大于进口压力p1 时p1也随p2的变化而变化，则p1=p2+p，这里的p为顺序阀上的损失压力，它是个变值。 (2)溢流阀为内泄漏，而顺序阀需单独引出泄漏通 道，为外泄漏。 (3)溢流阀的出口必须回油箱，顺序阀出口一般接 负载，但是也可以接油箱。,四、压力继电器,压力继电器是一种将压力信 号转换成电信号的电液控制 元件 ，如图所示：是一个压 力继电器的结构图和职能符 号图。当进油口无压力油时, 压力继电器的常闭触头闭合, 常开触头断开，当进油口有 压力油进入时，如果进油口的压力小于调定压力，压力继 电器不动作，仍保持原始状态。当进油口的压力上升到继 电器的调定压力时，柱塞1向上移动，杠杆2压下微动开关 4，从而使常闭触头断开,常开触头闭合，这样就发出一个 电信号，来控制其它电器元件动作。,
