液氣壓傳動(dòng)控制調(diào)節(jié)元件

5.3壓力控制閥功能：用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力控制的閥類統(tǒng)稱壓力控制閥。分類：1）溢流閥2）減壓閥3）順序閥4）壓力繼電器等。它們都是利用流體的壓力與閥中的彈簧力相平衡的原理來工作的。一、溢流閥

溢流閥的基本功用主要有兩點(diǎn)：1）作調(diào)壓用當(dāng)系統(tǒng)壓力超過或等于溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，系統(tǒng)的液體或氣體通過閥口溢出一部分，保證系統(tǒng)壓力恒定；2）過載保護(hù)在系統(tǒng)中作安全閥用，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只有在系統(tǒng)壓力大于或等于其調(diào)定壓力時(shí)才開啟溢流，對(duì)系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。1.溢流閥結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)口反饋

1)直動(dòng)式溢流閥北京科技大學(xué)結(jié)構(gòu)：主要由閥體和閥芯等八個(gè)元件組成.其閥芯是滑閥形式.直動(dòng)式溢流閥的閥芯有錐閥式，球閥式和滑閥式三種形式。工作原理：作用在閥芯上的液壓力與彈簧預(yù)緊力相平衡使閥口開啟閉合。特點(diǎn)：直動(dòng)式溢流閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏。但工作時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，壓力波動(dòng)大。一般用于小流量，壓力較低的場合。

2）

先導(dǎo)式溢流閥

YF型三節(jié)同心先導(dǎo)式溢流閥（管式）

1——錐閥（先導(dǎo)閥）；2——錐閥座；3——閥蓋；4——閥體；5——阻尼孔；6——主閥心；7——主閥座；8——主閥彈簧；9——調(diào)壓（先導(dǎo)閥）彈簧；10——調(diào)節(jié)螺釘；11——調(diào)壓手輪開啟摩擦力p1開>=p2+彈簧力+摩擦力閉合摩擦力p1閉<=p2+彈簧力-摩擦力p1開>p1閉遠(yuǎn)程控制口遠(yuǎn)程控制口北京科技大學(xué)結(jié)構(gòu):先導(dǎo)式溢流閥是由先導(dǎo)調(diào)壓閥和溢流主閥兩部分組成。先導(dǎo)閥類似于直動(dòng)式溢流閥，多為錐閥結(jié)構(gòu)。工作原理:先導(dǎo)閥工作原理與直動(dòng)式溢流閥相同；先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥芯的上下液壓力相等；先導(dǎo)閥打開，主閥芯的上液壓力小于下液壓力。下液壓力小于上液壓力、彈簧預(yù)緊力，主閥芯關(guān)閉；下液壓力大于上液壓力、彈簧預(yù)緊力，主閥芯開啟。特點(diǎn)：由于先導(dǎo)閥的溢流量僅為主閥額定流量的1％左右，因此先導(dǎo)閥閥座孔的面積A開口量，調(diào)壓彈簧剛度都不需很大，所以，先導(dǎo)型溢流閥廣泛用于高壓大流量場合。二、溢流閥的主要性能

1.靜態(tài)性能1)壓力調(diào)節(jié)范圍調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)壓力平穩(wěn)地上升或下降的最大和最小調(diào)定壓力。2)啟閉特性溢流閥從開啟到閉合過程中，被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關(guān)系，它是衡量溢流閥定壓精度的一個(gè)重要指標(biāo)。溢流閥處于額定流量，額定壓力時(shí),開啟壓力比為開始溢流的開啟壓力PK與供油壓力PS的百分比；閉合壓力比為停止溢流的閉合壓力P0與供油壓力PS的百分比。比值越大及二者越接近，其啟閉特性越好。一般規(guī)定開啟比應(yīng)不小于90%，閉合比不小于85%。額定壓力額定流量開啟閉合不靈敏區(qū)p0-pk或pn-pn’

3)卸荷壓力當(dāng)溢流閥作卸荷閥用時(shí)，額定流量下，進(jìn)出口的壓力差。

4)最大允許流量和最小穩(wěn)定流量當(dāng)溢流閥在最大允許流量（即額定流量）下工作時(shí)應(yīng)無噪聲。溢流閥的最小穩(wěn)定流量取決于對(duì)壓力平穩(wěn)性的要求。一般規(guī)定為額定流量的15%.

(2)動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)過渡過程：當(dāng)溢流閥從零壓不溢流，進(jìn)口壓力迅速升高并超過調(diào)定壓力，在額定流量穩(wěn)定溢流，然后逐步衰減到最終穩(wěn)態(tài)壓力，這需要經(jīng)過一個(gè)短暫的過渡過程；1)壓力超調(diào)量

最高瞬時(shí)壓力峰值與額定壓力調(diào)定值Pn的差值稱為壓力超調(diào)量△P。衡量溢流閥動(dòng)態(tài)調(diào)壓誤差的性能指標(biāo)是壓力超調(diào)率△P＝△P/Pn×100%

一般要求△P為10%-30%。

2)響應(yīng)時(shí)間t1

從起始穩(wěn)態(tài)壓力P0與最終穩(wěn)態(tài)壓力Pn之差的10%上升到90%的時(shí)間，即圖5-21中A，B兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔稱為響應(yīng)時(shí)間。t1越小，溢流閥的響應(yīng)越快。3)過渡過程時(shí)間t2

從0.9（Pn－P0）的B點(diǎn)到瞬態(tài)過渡過程最終時(shí)刻C點(diǎn)之間的時(shí)間稱為過渡過程時(shí)間。C點(diǎn)以后的壓力波形應(yīng)落在圖中給定的（0.95-1.05）（Pn－P0）限制范圍內(nèi)，否則，C點(diǎn)應(yīng)后移，直至滿足要求為止。t2越小，溢流閥的動(dòng)態(tài)過程越短。

4)升壓時(shí)間△t

流量階躍變化時(shí)，從0.1（Pn－P0）到0.9（Pn－P0）的這段時(shí)間，即圖中A和B兩點(diǎn)間的時(shí)間稱為升壓時(shí)間?！鱰1越小，溢流閥的動(dòng)態(tài)性能越好。

5)卸荷時(shí)間△t2

卸荷信號(hào)發(fā)出后從0.9（Pn－P0）到0.1（Pn－P0）的這段時(shí)間，即圖中C和D兩點(diǎn)間的時(shí)間稱為卸荷時(shí)間。△t2越小，溢流閥的動(dòng)態(tài)性能越好。3.溢流閥的應(yīng)用(1)調(diào)壓在液壓定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，泵輸出的壓力油只有一部分進(jìn)入油缸，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱。溢流閥是常開的，這樣使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在調(diào)定值，以保持系統(tǒng)壓力恒定。(2)遠(yuǎn)程調(diào)壓先導(dǎo)式溢流閥與直動(dòng)式遠(yuǎn)程調(diào)壓溢流閥配合使用，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)壓。圖5.23中的閥3為先導(dǎo)溢流閥，閥4為遠(yuǎn)程調(diào)壓閥。(3)安全閥系統(tǒng)中安裝作安全閥用的溢流閥，以限制系統(tǒng)的最高壓力。當(dāng)壓力超過調(diào)定值時(shí)，溢流閥打開溢流，保證系統(tǒng)安全工作。如圖5.24液壓回路中的所示閥在回路中作安全閥用；圖5.25氣動(dòng)回路中的閥1在回路中起安全閥作用。在正常工作時(shí)，溢流閥是常閉的，故其調(diào)整值應(yīng)比系統(tǒng)的最高工作壓力高10-20%，以免溢流閥打開溢流，影響系統(tǒng)正常工作。(4)作電磁溢流閥用將先導(dǎo)溢流閥的遙控口與二位二通電磁換向閥連接，可使泵和系統(tǒng)卸荷。5.3.2減壓閥

出口反饋功能：減壓閥是一種利用流體流過縫隙產(chǎn)生壓降的原理，使出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。種類：按調(diào)節(jié)要求的不同可分為定值減壓閥和定差減壓閥。按結(jié)構(gòu)分有直動(dòng)減壓閥和先導(dǎo)減壓閥。1.減壓閥結(jié)構(gòu)原理(1)定值減壓閥定值減壓閥是使進(jìn)入流體的壓力減低后輸出，并保持所輸出的減壓值為恒定值。通常應(yīng)用的大多是這類減壓閥。1)直動(dòng)式減壓閥圖5.26所示為用于氣體的直動(dòng)式減壓閥。這種閥是靠閥口的節(jié)流作用減壓，靠膜片上力的平衡作用來穩(wěn)定輸出壓力，調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)節(jié)輸出壓力。圖5.26QTY型直動(dòng)式減壓閥排氣運(yùn)動(dòng)改變截流面積2)先導(dǎo)式減壓閥圖5.27為用于液壓油的先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)。動(dòng)畫

利用p2與p3的差值移動(dòng)閥芯，泄油單獨(dú)接入油箱。p3p1p2北京科技大學(xué)

無論出口還是進(jìn)口壓力升高都會(huì)引起閥芯開口變小，使出口壓力保持基本恒定。即使出口堵死，閥口開度極度減小，油經(jīng)先導(dǎo)閥泄油，出口壓力也是恒定，

。定值減壓閥的特點(diǎn)：3)定值器定值器是氣動(dòng)系統(tǒng)的一種高精度的減壓閥。圖5.28a是其結(jié)構(gòu)圖，圖5.28b是其工作原理圖。從原理圖中可看出，它由三部分組成：Ⅰ是直動(dòng)式減壓閥的主閥部分；Ⅱ是恒壓降裝置，相當(dāng)于一個(gè)定差減壓閥；主要作用是使噴嘴得到穩(wěn)定的氣源流量；Ⅲ是噴嘴擋板裝置和調(diào)壓部分，起調(diào)壓和壓力放大作用。圖5.28a定值器結(jié)構(gòu)圖，

圖5.28b定值器工作原理圖圖5.28b定值器工作原理圖定差減壓閥可使閥進(jìn)出口壓力差保持為恒定值。圖5.29為定差減壓閥的結(jié)構(gòu)簡圖。p1p2(2)定差減壓閥0.25*pi*p2*(D^2-d^2)+k(l0+l)=0.25*pi*p1*(D^2-d^2)p1-p2=4*k(l0+l)/(pi*(D^2-d^2))=4*k*l0/(pi*(D^2-d^2))(若l<<l0)p22.減壓閥的主要性能

(1)調(diào)壓范圍它是指減壓閥輸出壓力的可調(diào)范圍,在此范圍內(nèi)要求達(dá)到規(guī)定的精度.(2)壓力特性它是指流量為定值時(shí),減壓閥輸入壓力波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)的特性.(3)流量特性它是指輸入壓力為定值時(shí),輸出壓力隨輸出流量的變化而變化的特性.3.減壓閥的應(yīng)用

減壓閥一般用在需減壓或穩(wěn)壓的回路場合.根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型,調(diào)壓精度,再根據(jù)所通過的最大流量選擇通徑.減壓回路：見下章.5.3.3順序閥

功能：順序閥的功用主要是以系統(tǒng)的壓力為信號(hào),使多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按先后順序動(dòng)作.

順序閥的結(jié)構(gòu)原理與溢流閥基本相同.唯一不同的地方是順序閥的出口不是接通油箱,而是接到系統(tǒng)中繼續(xù)用油之處.因此,順序閥的內(nèi)泄漏油不能用通道直接引導(dǎo)到順序閥的出油腔,而是由專門的泄油口經(jīng)閥外油管通到油箱.分類:順序閥根據(jù)結(jié)構(gòu)分,有先導(dǎo)式和直動(dòng)式兩種.

根據(jù)控制壓力的來源不同,有內(nèi)控式與外控式兩種.

圖5.30a所示為先導(dǎo)型順序閥。圖5.30b為內(nèi)控式先導(dǎo)型順序閥.

圖5.30d為DZ型順序閥。1.順序閥結(jié)構(gòu)原理

閥芯在p1作用下向右運(yùn)動(dòng)，打開閥口閥口圖示狀態(tài)下油達(dá)此處被閥口封死阻尼孔，油流過此處產(chǎn)生壓降d)圖形符號(hào)a)外控式b)內(nèi)控式

圖5.30順序閥動(dòng)畫內(nèi)泄通道（只用于出口接油箱場合）外控口2.順序閥的應(yīng)用作順序閥用：使多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按先后順序動(dòng)作(圖5.31a).(2)作卸荷閥用：把外控式順序閥的出油口接通油箱，將外泄改為內(nèi)泄，即可構(gòu)成卸荷閥。即當(dāng)系統(tǒng)壓力低于順序閥的調(diào)定壓力時(shí)，順序閥不打開；當(dāng)系統(tǒng)壓力升高超過順序閥的調(diào)定壓力時(shí)，順序閥打開，系統(tǒng)壓力油通過順序閥卸荷(圖5.31b)。系統(tǒng)壓力達(dá)到一定值后，順序閥打開，定量泵卸荷。(3)單向順序閥：把單向閥與順序閥并聯(lián)，便成為單向順序閥。其工作原理為：當(dāng)油液自入口P1進(jìn)人時(shí)，單向閥關(guān)閉，油液須頂開順序閥才能從出口P2流出；而油液從出口P2流進(jìn)時(shí)，順序閥關(guān)閉，但可頂開單向閥后從入口P1流出(圖5.32a)。該回路用于防止因重力下滑液壓缸向下運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失較大。(4)作平衡閥用：將單向順序閥的進(jìn)油口接通垂直油缸的下腔，使腔內(nèi)的油液形成一個(gè)與活塞等運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量相平衡的背壓，防止活塞等因自重而下滑，即作為平衡閥用(圖5.32b)。采用液控，使順序閥打開，產(chǎn)生適當(dāng)背壓（油經(jīng)過順序閥閥口時(shí)產(chǎn)生損失，形成所謂“背壓”），這樣液壓缸向下運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失較小。各種順序閥的職能符號(hào)如表5-1所示。內(nèi)泄5.3.4壓力繼電器

功能：壓力繼電器是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的壓力傳感元件。當(dāng)系統(tǒng)的壓力達(dá)到壓力繼電器預(yù)先調(diào)定的壓力值時(shí)，它發(fā)出電的信號(hào)，操縱電氣元件，使油（或氣）路換向，卸壓，順序動(dòng)作，關(guān)閉電機(jī)等作用。分類：常用的壓力繼電器有柱塞式，膜片式，彈簧管式和波紋管式等結(jié)構(gòu)形式。1.結(jié)構(gòu)和工作原理圖5.33為用于液壓系統(tǒng)中的柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)圖。調(diào)節(jié)彈簧可改變動(dòng)作壓力。圖5.34氣壓膜片式壓力機(jī)電器

1、4——微動(dòng)開關(guān)；

2——頂桿；

3——彈簧；

5——膜片圖5.34為用于氣壓系統(tǒng)中的膜片式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)圖。2.性能指標(biāo)

(1)調(diào)壓范圍(2)通斷返回區(qū)間

5.4流量閥

功能：流量控制閥是通過改變節(jié)流口通流面積或通流通道的長短來改變局部阻力的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制。分類：常用的流量控制閥有節(jié)流閥，調(diào)速閥，分流集流閥等。5.4.1節(jié)流閥1.節(jié)流閥的工作原理2.節(jié)流閥的靜態(tài)流量特性通過節(jié)流閥的流量q及與其前后壓差△P有關(guān)，其關(guān)系可表示為

q＝KA△Pm式中K－節(jié)流系數(shù)，它與節(jié)流孔的形狀，流體密度動(dòng)力粘度有關(guān)。

A－過流面積。m－節(jié)流閥指數(shù)，由節(jié)流孔的形狀決定。上式為節(jié)流閥的流量特性方程，可用圖形來表示，見圖5-35b。負(fù)載（壓力）變化，流量也隨之變化，且閥的開口越大，流量隨負(fù)載變化越大，負(fù)載特性不好。(1)節(jié)流閥的流量穩(wěn)定性節(jié)流閥的流量特性決定于它的節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式，通過節(jié)流閥的流量是否穩(wěn)定，根據(jù)上式可知它與下面的因素有關(guān)：

1)壓差△P2)溫度的變化

3)節(jié)流口堵塞2)節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量由于節(jié)流閥的堵塞現(xiàn)象，使每個(gè)節(jié)流閥都有一個(gè)能正常工作的最小流量限制，這個(gè)最小流量限制值稱節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量。最小穩(wěn)定流量與節(jié)流孔的形狀有很大關(guān)系。軸向三角槽式節(jié)流口的最小穩(wěn)定流量為30-50cm/min,而薄壁孔式節(jié)流口的最小穩(wěn)定流量為10-15cm/min.3.節(jié)流閥典型結(jié)構(gòu)1)節(jié)流閥圖5.36所示為簡式節(jié)流閥。都是通過旋動(dòng)手輪改變節(jié)流口開度的大小，從而調(diào)節(jié)通過的流量，只