第六章壓力控制閥

1、調(diào)壓和穩(wěn)壓基本原理溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等四種控制閥的原理、結(jié)構(gòu)、主要性能和應(yīng)用調(diào)壓與減壓回路主要內(nèi)容重點壓力負反饋原理溢流閥工作原理和性能減壓閥工作原理和性能調(diào)壓回路壓力控制閥簡稱壓力閥用來控制液壓系統(tǒng)的壓力利用壓力變化作為信號來控制其它元件動作的閥類包括按其功能與用途分：溢流閥減壓閥順序閥壓力繼電器壓力閥控制壓力過程中需要解決兩個關(guān)鍵問題：壓力可調(diào)壓力反饋一、調(diào)壓原理調(diào)壓是指以負載為對象，通過調(diào)節(jié)控制閥口的大小。使系統(tǒng)輸給負載的壓力大小可調(diào)。1、流量型油源并聯(lián)溢流式調(diào)壓ZQpLL2、壓力型油源串聯(lián)減壓式調(diào)壓ZZRppxsL或RsLppp3、半橋回路分壓式調(diào)壓4、油泵變量調(diào)壓二、

2、壓力負反饋壓力負反饋的核心是構(gòu)造一個壓力比較器。 壓力比較器一般是一個減法器，將代表期望壓力大小的指令信號與代表實際受控壓力大小的壓力測量信號相減后，使其差值轉(zhuǎn)化為閥口液阻的控制量，并通過閥口的調(diào)節(jié)使期望壓力與受控壓力之間的誤差趨于減小，這就是簡單的壓力反饋過程。構(gòu)造壓力負反饋必須研究以下問題：（1）代表期望壓力的指令信號如何產(chǎn)生？（2）怎樣構(gòu)造在實際結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)的比較器？（3）受控壓力pL如何測量？轉(zhuǎn)換成什么信號才便于比較？怎樣反饋到比較器上去？三、先導控制 所謂先導壓力控制，是指控制系統(tǒng)中有大、小兩個閥芯，小閥芯為先導閥芯，大閥芯為主閥芯，并相應(yīng)形成先導級和主級兩個壓力調(diào)節(jié)回路。 其中，

3、小閥芯以主閥為負載，構(gòu)成小流量半橋分壓式調(diào)壓回路； 主閥芯以系統(tǒng)中的執(zhí)行元件為負載，根據(jù)油源不同，具體選擇并聯(lián)式、串聯(lián)式或油泵變量式等調(diào)節(jié)方式，構(gòu)成大流量級調(diào)壓回路。先導型壓力控制閥有以下共同特點：（1）先導型壓力負反饋控制中有兩個壓力負反饋回路，有兩個比較器和調(diào)壓回路。先導級負責主級指令信號的穩(wěn)壓和調(diào)壓；主級則負責系統(tǒng)的穩(wěn)壓。（2）主閥芯既構(gòu)成主調(diào)壓回路的閥口，又作為主級壓力反饋的力比較器，主級的測壓容腔設(shè)在主閥芯的一端，另一端作用有主級的指令力。（3）主級所需要的指令信號由先導級負責輸出，先導級通過半橋回路向主級的力比較器輸出一個壓力，該壓力稱為主級的指令壓力，然后通過主閥芯端部的受壓面積

4、轉(zhuǎn)化為主級的指令力。（4）先導閥芯既構(gòu)成先導調(diào)壓回路的閥口，又作為先導級壓力反饋的力比較器，先導級的測壓容腔設(shè)在先導閥芯的一端，另一端安裝有作為先導級指令元件的調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄。在比例壓力閥中則用比例電磁鐵產(chǎn)生指令力。（5）主閥和先導閥均有滑閥式和錐閥式兩種典型結(jié)構(gòu)。 壓力閥的共同點：都是靠作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡的原理來進行工作的。 根據(jù)并聯(lián)溢流式壓力負反饋原理設(shè)計而成的液壓閥稱為溢流閥。溢流閥的用途： （1）調(diào)壓和穩(wěn)壓 （2）限壓 溢流閥的特征： 閥與負載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進口壓力負反饋。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動型和先導型兩類。一、直動式溢流閥： 直動型溢流閥是

5、作用在閥芯上的主油路液壓力與調(diào)壓彈簧力直接相平衡的溢流閥。根據(jù)閥口和測壓面結(jié)構(gòu)形式不同，形成三種基本結(jié)構(gòu)。無論何種結(jié)構(gòu)，直動型溢流閥均是由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄、溢流口、測壓面三部分構(gòu)成。 1、結(jié)構(gòu)： 2、工作原理： 動畫動畫2 3、閥芯受力分析：當閥芯重力、摩擦力、液動力忽略不計，令指令力（彈簧調(diào)定力）時，閥芯在穩(wěn)態(tài)下的受力平衡方程為：常數(shù)）指指()(00AKxAxxKpKxpAFF因為，x值很小，可忽略不計。 由此可知直動式溢流閥的開啟壓力是直接與彈簧力相平衡的，改變彈簧的預(yù)壓緊力就能改變閥的開啟壓力，因此直動式溢流閥的開啟動作迅速，且結(jié)構(gòu)簡單，所以多用作系統(tǒng)的安全閥，而不作溢流閥（調(diào)壓）。D

6、BD型直動式溢流閥二、先導式溢流閥： 1、結(jié)構(gòu)：由主閥和導閥組成，主閥部分有：閥體、主閥芯、主閥彈簧；導閥部分有：調(diào)壓螺母、調(diào)壓彈簧、導閥閥芯和導閥閥座等主要零件組成。 動畫12、工作原理動畫2動畫33、閥芯受力分析：0ssxKF指令導閥的指令力ssssAxxKp02SsApFF2指sSxK即常數(shù)sssAxKp02令主閥的指令力22ApF調(diào)11ApFF調(diào)1122APApxxK00故12211AApAFp調(diào)120AAAxKsss常數(shù)指12AAAFs（xs0） 由此可知先導式溢流閥的開啟壓力主要是由p2來平衡的，而p2是由導閥彈簧調(diào)定 的，所以改變導閥彈簧的預(yù)壓緊力就能改變閥的開啟壓力。與直動式溢

7、流閥相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開啟動作慢，但穩(wěn)壓性能好，所以多用作系統(tǒng)的溢流閥（調(diào)壓）。 4、遠程控制口的作用： 1）卸荷 2）遠程調(diào)壓與三節(jié)同心結(jié)構(gòu)相比，二節(jié)同心結(jié)構(gòu)的特點是：1）主閥芯僅與閥套和主閥座有同心度要求，免去了與閥蓋的配合，故結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝配方便。2）過流面積大，在相同流量的情況下，主閥開啟高度??；或者在相同開啟高度的情況下，其通流能力大。3）主閥芯與閥套可以通用化，便于組織生產(chǎn)。三、電磁溢流閥是由電磁換向閥與先導溢流閥的組合，用于系統(tǒng)的多級壓力控制或泄荷。電磁溢流閥除具有溢流閥的基本性能外，還要滿足以下要求：1）建壓時間短；2）具有通電或斷電卸荷功能；3）卸荷時間短且無明顯液壓沖擊。

8、四、溢流閥的靜態(tài)特性與動態(tài)特性靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)態(tài)工況時的特性；動態(tài)特性是指閥在瞬態(tài)工況時的特性。1、靜態(tài)特性 靜態(tài)特性主要討論其溢流特性：指溢流閥在穩(wěn)定工況下，其進口壓力和流量之間的關(guān)系，它是衡量溢流閥特性的一個重要指標。圖中pc為開啟壓力， pn為調(diào)定壓力（全流壓力） 靜態(tài)調(diào)壓偏差：調(diào)定壓力與開啟壓力之差。 p n = pn pc 開啟比：開啟壓力與調(diào)定壓力之比。 =pc/ pT 溢流閥的開啟比越大，靜態(tài)調(diào)壓偏差就越小，它所控制的系統(tǒng)壓力就越穩(wěn)定。由溢流閥的啟閉特性可以看出：1）對同一個溢流閥，其開啟特性總是優(yōu)于閉合特性。2）先導式溢流閥的啟閉特性優(yōu)于直動式溢流閥。直動型溢流閥與先導型溢流

9、閥的比較：直動型溢流閥： 結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但壓力受溢流量的變化影響較大，調(diào)壓偏差大，不適于在高壓、大流量下工作，常作安全閥或用于調(diào)壓精度不高的場合。先導型溢流閥： 主閥彈簧主要用于克服閥芯的摩擦力，彈簧剛度小。當溢流量變化引起主閥彈簧壓縮量變化時，彈簧力變化較小，因此閥進口壓力變化也較小。調(diào)壓精度高，廣泛應(yīng)用于高壓、大流量系統(tǒng)。溢流閥的閥芯在移動過程中要受到摩擦力的作用，閥口開大和關(guān)小時的摩擦力方向剛好相反，使溢流閥開啟時的特性與關(guān)閉時的特性產(chǎn)生差異。除啟閉特性外，溢流閥的靜態(tài)性能還有：1）壓力調(diào)節(jié)范圍：是指壓力彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)壓力平穩(wěn)的上升或下降的最大和最小調(diào)定壓力。2）卸

10、荷壓力：當溢流閥作卸荷閥用時，額定流量下進、出口油的壓力差。3）最大允許流量和最小穩(wěn)定流量：溢流閥在最大允許流量下工作時應(yīng)無噪聲。最小穩(wěn)定流量取決于壓力平穩(wěn)性的要求。2、動態(tài)特性動態(tài)特性是指流量階躍變化時的壓力響應(yīng)特性，其衡量指標主要有響應(yīng)時間和壓力超調(diào)量等。六、溢流閥在系統(tǒng)中的應(yīng)用1、穩(wěn)定系統(tǒng)壓力五、職能符號 2、防止系統(tǒng)過載 3、作背壓閥用（安全保護） 4、起卸荷作用 5、遠程調(diào)壓 根據(jù)串聯(lián)減壓式壓力負反饋原理設(shè)計而成的液壓閥稱為減壓閥。作用：用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。特征： 閥與負載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負反饋。分類：直

11、動型先導型先導級由減壓出口供油式先導級由減壓進口供油式 1、結(jié)構(gòu)： 與先導式溢流閥的結(jié)構(gòu)一樣，也是由導閥和主閥兩部分組成。 一、先導級由減壓出口供油的減壓閥2、工作原理：動畫二、先導級由減壓進口供油的減壓閥先導級由進口供油和有出口供油的特點比較： 先導級供油由減壓閥出口引入時，該供油壓力是經(jīng)減壓閥穩(wěn)壓后的壓力，波動不大，有利于提高先導閥的控制精度，但導致先導級的輸出壓力始終低于主閥下腔壓力，若減壓閥主閥芯上下有效面積相等，為使主閥芯平衡，不得不加大主閥芯的彈簧剛度，這又會使主級的控制精度降低。先導級供油從減壓閥進口引入時，優(yōu)點是先導級供油壓力高，先導級的輸出壓力也較高，故不需加大主閥芯的彈簧剛

12、度即可使主閥芯平衡，主級的控制精度可能較高；但減壓閥進口壓力未經(jīng)穩(wěn)壓，壓力波動可能較大，又不利于先導級的控制。需在先導級進口設(shè)置一小型恒流器。三、職能符號四、減壓閥與溢流閥的區(qū)別區(qū)別 （1）靜止狀態(tài)，減壓閥閥口常開，溢流閥閥口常閉； （2）減壓閥控制出口壓力穩(wěn)定，而溢流閥控制進口壓力穩(wěn)定； （3）減壓閥閥口隨出口壓力的升高而關(guān)小，溢流閥閥口隨進口壓力的升高而開大； （4）減壓閥進出油口都是壓力油路，經(jīng)先導閥的回油必須單獨引回油箱，而溢流閥則和出口合并一同流回油箱。五、單向減壓閥單向減壓閥例1：如圖所示回路，減壓閥調(diào)定壓力為pJ，溢流閥調(diào)定壓力為pY，負載壓力（被動力）為pL。試分析下述各條件下

13、，減壓閥進出口壓力的關(guān)系以及減壓閥口的開啟狀況（通道損失不計）。 1） pJ pY pL 。 2） pY pJ pL 。 3） pY pJ ， pJ pL 。 4） pY pJ ， pL無窮大（液壓缸運動到行程終點）解：設(shè)減壓閥進口壓力為p1，出口壓力為p2 。1） p1 p2 pL ，閥口處于全開啟狀態(tài)。2） p1 p2 pL ，閥口處于全開啟狀態(tài)。3） p1 pY ， p2 pJ pL 。閥口處于小開口的減壓工作狀態(tài)。4） p1 pY ， p2 pJ 。閥口處于基本關(guān)閉狀態(tài)。順序閥的作用：利用油液壓力作為控制信號控制油路的通斷。分類：直動型先導型內(nèi)控式外控式通過改變控制方式、泄油方式以及二

14、次油路的連接方式，順序閥還可用作背壓閥、泄荷閥和平衡閥等。作用：控制多個執(zhí)行元件動作順序。作用：控制多個執(zhí)行元件動作順序。1.內(nèi)控順序閥內(nèi)控順序閥職能符號：職能符號：結(jié)構(gòu)：出油口接二次油路，有單獨泄油口。結(jié)構(gòu)：出油口接二次油路，有單獨泄油口。工作原理：工作原理：p ps s , ,接通。接通。特點：內(nèi)部控制，特點：內(nèi)部控制， 外部泄油。外部泄油。一、直動型順序閥一、直動型順序閥注意：當進口壓力超過調(diào)定壓力時，閥口的開啟狀態(tài)分兩種情況：1） 當負載壓力大于調(diào)定壓力時，閥口全開；此時 2） 當負載壓力小于調(diào)定壓力時，閥口小開口，此時Lppp21Lpppp21，調(diào)應(yīng)用：應(yīng)用：控制液壓缸動作順序控制液

15、壓缸動作順序2. 外控順序閥外控順序閥結(jié)構(gòu)：控制油口。結(jié)構(gòu)：控制油口。工作原理：工作原理：pK K ps s , ,進出口接通。進出口接通。特點：外部控制，特點：外部控制， 外部泄油。外部泄油。職能符號：職能符號：液控順序閥職能符號：3、結(jié)構(gòu)：主要由閥體、閥芯、調(diào)壓彈簧、控制活塞及上下端蓋等零件組成。 二、先導型順序閥先導級設(shè)計為：1）導閥的測壓面與主油路進口一次壓力相通，由先導閥的調(diào)壓彈簧直接與之相比較；2）導閥閥口回油接出口二次壓力，這樣可不致產(chǎn)生大量外泄油量；3）導閥彈簧腔接外泄口，使導閥芯彈簧側(cè)不形成背壓；4）先導級仍采用帶進有固定節(jié)流口的半橋回路，固定節(jié)流口的進油壓力為p1，先導閥閥

16、口仍然作為先導級的回油閥口，但回油油壓為p2 。 三、順序閥與溢流閥的區(qū)別： （1）順序閥只有開啟和切斷兩種狀態(tài)，不象溢流閥那樣有自動穩(wěn)壓調(diào)節(jié)作用； （2）順序閥進出油口都是壓力油路，所以它的泄油口必須單獨引回油箱，而溢流閥則和出口合并一同流回油箱。 （3）順序閥的進、出油口一經(jīng)接通，油液通過該閥的壓力損失較小，而溢流閥處于溢流狀態(tài)時，壓力損失一般較大。四、四、 平衡閥平衡閥職能符號：職能符號：1. 內(nèi)控平衡閥內(nèi)控平衡閥特點：內(nèi)部控制，特點：內(nèi)部控制， 內(nèi)部泄油。內(nèi)部泄油。作用：放在執(zhí)行元件的回油路上，平衡重物。作用：放在執(zhí)行元件的回油路上，平衡重物。應(yīng)用應(yīng)用：平衡重物平衡重物2. 外控平衡閥

17、外控平衡閥職能符號：職能符號：特點：外部控制，特點：外部控制， 內(nèi)部泄油。內(nèi)部泄油。五、五、 卸荷閥卸荷閥職能符號：職能符號：工作原理：工作原理：pK K ps s , ,閥口打開，閥口打開，使泵卸荷。使泵卸荷。 作用：使油泵卸荷，減小功率消耗。作用：使油泵卸荷，減小功率消耗。區(qū)別：出口接油箱，區(qū)別：出口接油箱，K口接卸荷油壓?？诮有逗捎蛪?。特點：外部控制，特點：外部控制， 內(nèi)部泄油。內(nèi)部泄油。應(yīng)用：使左泵卸荷例2：如圖所示，順序閥調(diào)定壓力為 ，溢流閥調(diào)定壓力為 ，試求在下列情況下A、B點的壓力是多少？1）液壓缸運動時，負載壓力 2） ；3）活塞運動到右端時。 MPapx3MPapY5MPap

18、L4MPapL1解：1） ，順序閥全開，為一通路。xLpp MPapppLBA42） 缸運動，即進口壓力達到調(diào)定值，而xLpp 此時順序閥閥口開度適當。MPappMPappxBLA3,13）此時順序閥全開，且無油液流動，壓力由溢流閥調(diào)定。MPapppYBA5作用：作用： 利用系統(tǒng)利用系統(tǒng)中壓力變中壓力變化，控制化，控制電路的通電路的通斷。斷。 微動開關(guān)微動開關(guān) 調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘 頂桿頂桿 柱塞柱塞1、工作原理：2、職能符號：應(yīng)用：應(yīng)用：1.1.控制電磁閥動作?？刂齐姶砰y動作。 2.2.控制系統(tǒng)壓力，出控制系統(tǒng)壓力，出故障時，自動停車。故障時，自動停車。 動畫一、調(diào)壓回路1、單級調(diào)壓回路2、雙向調(diào)壓回路3、多級調(diào)壓回路4、電磁溢流閥調(diào)壓卸荷回路二、減壓回路例3：如圖示，兩個減