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項目五:液壓控制元件任務三:壓力控制閥的使用授課教師:某某某任務概述了解壓力控制閥的分類,掌握壓力控制閥的作用、工作原理和圖形符號,熟悉壓力控制閥的結構組成特點。知識與技能在液壓系統(tǒng)中,壓力控制閥主要用來控制系統(tǒng)或回路的壓力,或利用壓力作為信號來控制其他元件的動作。壓力控制閥是根據(jù)作用于閥芯上的液體壓力和彈簧力相平衡的原理來進行工作的。01按用途可分為:溢流閥減壓閥02順序閥壓力繼電器目錄CATALOG溢流閥01減壓閥02順序閥03壓力繼電器0401溢流閥溢流閥按結構形式可分為兩類直動型先導型一、溢流閥溢流閥是通過閥口的溢流,使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定,實現(xiàn)穩(wěn)壓、調壓和限壓作用。直動式溢流閥1圖5.13直動式溢流閥1-調節(jié)螺母;2-彈簧;3-上蓋;4-閥芯;5-閥體。(a)外觀圖(B)結構原理圖(c)圖形符號5.13所示直動式溢流閥因液壓力直接與彈簧力相平衡來調節(jié)壓力而得名。為滑閥型直動式溢流閥的外觀圖、結構原理圖和圖形符號。

圖中P為進油口,T為回油口,被控壓力油由P口進入溢流閥,經(jīng)閥芯4的徑向孔

f、軸向阻尼孔g進人下腔C。設當進油口壓力較低時向上的液壓力不足以克服彈簧的預緊力時,閥芯處于最下端位置,將進口P和出口T隔斷,閥處于關閉狀態(tài),溢流閥沒有溢流;

當進口壓力升高

當進口壓力繼續(xù)升高

式中

當通過溢流閥的流量改變時閥口開度也改變,但因閥芯的移動量很小,所以作用在閥芯上的彈簧力變化也很小,因此可以認為式(5-2)與式(5-1)基本相等,即當有油液流過溢流閥口時,溢流閥進口處的壓力基本保持定值。直動式溢流閥

先導式溢流閥2圖5.14先導式溢流閥1一先導閥芯;2一先導閥座;3一閥蓋;4一閥體;5—主閥芯;6一閥套;7—復位彈簧;8—調壓彈簧(a)外觀圖(B)結構原理圖(c)圖形符號先導式溢流閥如圖5.14所示它由主閥和先導閥兩部分組成。調壓時,先導閥先行導通,導致主閥口打開溢流,先導式溢流閥因而得名。圖5.14(b)所示為先導式溢流閥的結構原理圖圖5.14先導式溢流閥圖5.14(b)結構原理圖上面為先導閥部分,下面為主閥部分主閥體主閥芯主閥彈簧(復位彈簧)主閥包括先導閥芯閥座調壓彈簧先導閥包括及調壓手輪等工作時油液通過P口進入主閥芯下腔,又經(jīng)阻尼孔e進入主閥芯的上腔,并經(jīng)上部的孔c和b作用于先導閥芯上。當系統(tǒng)壓力低于先導閥調壓彈簧調定的壓力時先導閥關閉,此時沒有油液流過阻尼孔e,主閥芯上、下兩腔的壓力相等,主閥芯在主閥彈簧的作用下處于最下端原始位置,進油腔P和回油腔T不相通,無溢流發(fā)生;當系統(tǒng)壓力升高,作用在先導閥芯上的液壓力大于調壓彈簧的調定壓力時先導閥打開,主閥上腔的油液經(jīng)主閥芯內的阻尼孔e、先導閥開口、回油口T流回油箱。

當溢流發(fā)生時,油路分兩部分流回油箱1

2二是經(jīng)過主閥。

絕大部分油液從主閥流回油箱,通過先導閥的流量很小,是主閥額定流量的1%。

式中

即主閥芯的受力平衡關系為

當溢流量變化而引起主閥彈簧壓縮量變化時,F(xiàn)S變化很小,可忽略其變化。這樣

再者先導式溢流閥主閥的作用是溢流主閥內的彈簧為平衡彈簧,其剛度很小所以由式(5-3)可知進油口的壓力P幾乎不變。故溢流量變化時先導式溢流閥的穩(wěn)壓性能優(yōu)于普通直動式溢流閥。由于通過的流量很小,其閥口直徑較小,即使在較高壓力的情況下,作用在錐閥芯上的液壓力也不大,因此調壓彈簧的剛度不必很大,壓力調整比較輕便。先導閥類似于小規(guī)格直動式溢流閥,作用是控制主閥的溢流壓力當要實行遠程控制時,在此口連接一個調壓閥,它和先導閥是并聯(lián)關系,先導式溢流閥工作壓力,就由其本身的先導調壓閥和遠程控制口上連接的調壓閥中較小的調壓值決定;也可將遠程控制口K通油箱使系統(tǒng)卸荷,如不使用其功能,堵上遠程控制口即可。先導式溢流閥還開有一個遠程控制口K又叫遙控口或外控口,它和主閥芯的上腔相連。先導式溢流閥克服了了直動式溢流閥不適合高壓大流量的局限性。但先導式溢流閥是二級閥,其靈敏度低于直動式閥。此閥一般作為調壓、穩(wěn)壓閥用。溢流閥的應用3溢流閥在液壓系統(tǒng)中能起到多種作用調壓溢流安全保護遠程調壓使泵卸荷使液壓缸回油腔形成背壓等系統(tǒng)采用定量泵供油時,常在其進油路或回油路上設置節(jié)流閥或調速閥,使液壓泵的一部油分進入液壓缸工作,而多余的油則經(jīng)溢流閥流回油箱,溢流閥處于其調定壓力下的常開狀態(tài),調節(jié)彈簧的預壓力,也就調節(jié)了系統(tǒng)的工作壓力。在這種情況下,溢流閥的作用即為調壓溢流,如圖5.15(a)所示。1)調壓溢流圖5.15(a)(a)調壓溢流圖5.15溢流閥的應用系統(tǒng)采用變量泵供油時,系統(tǒng)內沒有多余的油需要溢流,其工作壓力由負載決定。這時與泵并聯(lián)的溢流閥只有在過載時才需打開,以保障系統(tǒng)的安全。因此,這種系統(tǒng)中的溢流閥又稱為安全閥,它是常閉的,

如圖5.15(b)所示。2)過載保護圖5.15(a)(b)過載保護圖5.15溢流閥的應用為了使液壓缸回油口處壓力不為零,增加液壓缸運動的平穩(wěn)性,往往在液壓缸回油口和油箱之間裝一個溢流閥。這種系統(tǒng)中的溢流閥又稱為背壓閥,如圖5.15(c)所示。3)作背壓閥用圖5.15(a)c)做背壓閥用圖5.15溢流閥的應用采用先導式溢流閥調壓的定量泵系統(tǒng)。當閥的外控口與油箱連通時。其主閥芯在進油口壓力很小時即可迅速抬起,使泵卸荷,以減少能量損耗。如圖5.15(d)所示,當電磁鐵通電時,溢流閥外控口通油箱,因而能使泵卸荷。4)使泵卸荷圖5.15(a)(d)使泵卸荷圖5.15溢流閥的應用直動溢流閥4與先導式溢流閥1的遙控口相連,通過調節(jié)閥4;即可對閥1在設定的壓力范圍內進行遠程調壓,如圖5.15(e)所示。5)遠程調壓圖5.15(a)(e)遠程調壓圖5.15溢流閥的應用02減壓閥二、減壓閥減壓閥根據(jù)功用的不同可以分為定值減壓閥定差減壓閥定比減壓閥減壓閥是利用液壓油流過縫隙產(chǎn)生壓力降,使出口壓力低于進口壓力的一種壓力控制閥。利用減壓閥可降低系統(tǒng)提供的壓力,使同一系統(tǒng)具有兩個或兩個以上的壓力回路。其中值減壓閥應用最廣,它可以獲得比進口壓力低且穩(wěn)定的出口工作壓力值,簡稱減壓閥。圖5.16是一種常用的先導式減壓閥結構原理圖和圖形符號減壓閥的結構及工作原理1其中先導式減壓閥應用較廣減壓閥也分為直動式和先導式兩種它也由先導閥和主閥兩部分組成,由先導閥調壓,主閥減壓。壓力為P1

的壓力油從進油口流入,經(jīng)節(jié)流口減壓后壓力降為P2并從出油口流出。出油口油液通過小孔流入閥芯底部,并通過阻尼孔9流入閥芯上腔,作用在調壓錐閥3

上。圖5.16先導式減壓閥(a)外觀圖(b)圖形符號(c)先導型結構原理圖1-調壓手輪2-調節(jié)螺釘3-錐閥4-錐閥座5-閥蓋6-閥體7-主閥芯8-端蓋9-阻尼孔10-主閥彈簧11-調壓彈簧(b)圖形符號當出口壓力小于調壓錐閥的調定壓力時,調壓錐閥3關閉由于阻尼孔中沒有油液流動,所以主閥芯上、下兩端的油壓相等。這時主閥芯在主閥彈簧作用下處于最下端位置,減壓口全部打開,減壓閥不起減壓作用。當出油口的壓力超過調壓彈簧的調定壓力時,錐閥被打開出油口的油液經(jīng)阻尼孔到主閥芯上腔的先導閥閥口,再經(jīng)泄油口流回油箱。因阻尼孔的降壓作用,主閥上腔壓力P3

<P2

,主閥芯在上下兩端壓力差(

P2-P3

)的作用下,克服上端彈簧力向上移動,主閥閥口減小起減壓作用。當出口壓力P2下降到調定值時先導閥芯和主閥芯同時處于受力平衡,出口壓力穩(wěn)定不變,等于調定壓力。調節(jié)調壓彈簧的預緊力即可調節(jié)閥的出口壓力。比較減壓閥和溢流閥可知,兩者的結構相似,調節(jié)原理也相似,其主要差別如下:01減壓閥為出口壓力控制,保證出口壓力為定值;溢流閥為進口壓力控制,保證進口壓力恒定。02常態(tài)時減壓閥閥口常開,溢流閥閥口常閉。03減壓閥串聯(lián)在系統(tǒng)中,其出口油液通執(zhí)行元件,因此泄漏油需單獨引回油箱(外泄);溢流閥的出口直接接回油箱,它是并聯(lián)在系統(tǒng)中的,因此其泄漏油引至出口(內泄)。減壓閥常用于降低系統(tǒng)某一支路的油液的壓力,使該二次油路的壓力穩(wěn)定且低于系統(tǒng)的調定壓力。如夾緊油路、潤滑油路和控制油路。必須說明的是減壓閥是否起減壓作用還與其后端的負載有關,若因負載建立的壓力低于減壓閥的調定壓力,則出口壓力由負載決定,此時減壓閥不起減壓作用。與溢流閥相同的是,減壓閥亦可以在先導閥的遙控口接遠程調壓閥實現(xiàn)遠程控制或多級調壓。減壓閥的應用2

5.17所示為夾緊機構中常用的減壓回路,回路中串聯(lián)一個減壓閥,使夾緊缸能獲得較低而又穩(wěn)定的夾緊力。圖5.15(a)圖5.17減壓閥的應用減壓閥出口壓力可以從0.5MPa至溢流閥調定壓力的范圍內調節(jié),當系統(tǒng)壓力有波動時,減壓閥的出口壓力可穩(wěn)定不變。圖中單向閥的作用是當主系統(tǒng)壓力下降到低于減壓閥調定壓力(如主油路中液壓缸快速運動)時,防止夾緊油路的油液倒流,使夾緊缸的夾緊力在短時可內保持不變,起到短時保壓作用。為了確保安全夾緊回路采用失電夾緊的二位四通電磁換向閥換向,防止在電路出現(xiàn)故障時松開工件出事故。03順序閥三、順序閥順序閥是以壓力作為控制信號,自動接通或切斷某一油路的壓力閥。由于它經(jīng)常被用來控制執(zhí)行元件動作的先后順序,故稱順序閥。順序閥按結構不同分為直動型和先導型兩種,一般先導型用于壓力較高的場合。順序閥的結構及工作原理1圖5.18和圖5.19分別為直動式順序閥和先導式順序閥。從圖中可以看出,順序閥只有開啟和關閉兩種狀態(tài)圖5.18直動式順序閥

1—螺堵;2—下閥蓋;3—控制活塞;4—閥體;5—閥芯;6—彈簧;7—上閥蓋(a)結構原理圖(b)普通順序閥(內控外泄)(c)液控順序閥(外控外泄)(d)卸荷閥(外控內泄)圖5.19先導式順序閥1—閥體;2—阻尼孔;3—閥蓋(a)結構圖(b)圖形符號當順序閥進油口壓力低于調壓彈簧的調定壓力時,閥口關閉;當進油口壓力超過調壓彈簧的調定壓力時,進、出油口接通。因順序閥出油口接執(zhí)行元件,它的泄油口需要單獨通油箱(外泄),不能接到出油口。順序閥出口油路的壓力由負載決定。調整彈簧的預壓縮量,即能調節(jié)打開順序閥所需的壓力。順序閥的結構和工作原理與溢流閥很相似,其主要差別在于溢流閥的出口接油箱,因此其調壓彈簧腔的泄漏油內泄至出口,而順序閥的泄油口需單獨接回油箱。若將圖5.18和5.19所示順序閥的下蓋旋轉90°或180°安裝,去除外控口C的螺塞,并從外控口C引入壓力油控制閥芯動作。這種閥稱外控順序閥,也叫液控順序閥,圖形符號見圖5.18(c)所示,該閥口的開啟和閉合與閥的進油口壓力無關,而只決定于控制口C引入的控制壓力。圖5.18直動式順序閥

1—螺堵;2—下閥蓋;3—控制活塞;4—閥體;5—閥芯;6—彈簧;7—上閥蓋(a)結構原理圖(b)普通順序閥(內控外泄)(c)液控順序閥(外控外泄)(d)卸荷閥(外控內泄)若將上蓋旋轉90°或180°安裝,使泄油口L與出油口P2相通(直動式順序閥是通過泄油口處的小孔a與閥體上的小孔b連通;先導式順序閥的閥體上開有溝通孔道,圖中未示出),并將外泄口L堵死,便成為外控內泄式順序閥。外控內泄式順序閥只用于出口接油箱的場合,常用于泵卸荷,故稱卸荷閥,圖形符號見圖5.18(d)所示。順序閥的應用2順序閥在液壓系統(tǒng)中的主要應用有01020304執(zhí)行多個執(zhí)行元件的順序動作外控順序閥可用作卸荷閥與單向閥組成平衡閥內控順序閥接在油缸回油路上,作背壓閥使用圖5.20所示為機床夾具上用順序閥實現(xiàn)工件先定位后夾緊的順序動作回路。當電磁閥由通電狀態(tài)斷電時,壓力油先進入定位缸的下腔,定位缸上腔回油,活塞向上抬起,使定位銷進入工件定位孔,從而實現(xiàn)定位。這時壓力低于順序閥的調定壓力,因而壓力油不能進入夾緊缸下腔,工件不能夾緊。當定位缸活塞停止運動時,油路壓力將升高至順序閥的調定壓力,順序閥開啟,壓力油進入夾緊缸下腔,夾緊缸上腔回油,夾緊缸活塞抬起,將工件夾緊,從而實現(xiàn)了先定位后夾緊的順序要求。圖5.20順序閥的應用當電磁閥再通電時,壓力油同時進入定位缸、夾緊缸上腔,兩缸下腔回油(夾緊缸經(jīng)單向閥回油),使工件松開并拔出定位銷。順序閥的調整壓力應高于先動作缸的最高工作壓力,以保證動作順序可靠。中壓系統(tǒng)的調整壓力一般要高達0.5~0.8MPa。項目溢流閥減壓閥順序閥控制油路的特點閥芯不斷浮動,保證進口壓力恒定,出口接油箱,P2=0閥芯不斷浮動,保證出口壓力P2恒定直動式通過調整調壓彈簧的壓力,控制進油路的壓力,外控式由單獨油路控制閥的壓力;閥芯或開或關出油口情況出油口與油箱相連出油口與減壓回路相連出油口與工作回路相連泄漏形式內泄式外泄式內泄式、外泄式初始狀態(tài)常閉常開常閉工作狀態(tài)進出油口壓力值進出油口相連,進油口的壓力為調整壓力P1,出口壓力為0,壓降大進油口壓力P1高于出油口壓力,出油口壓力穩(wěn)定在調整值上P2,壓降大進出油口相通,進油口壓力允許繼續(xù)升高,壓降很小與系統(tǒng)的連接方式并聯(lián)串聯(lián)實現(xiàn)順序動作時串聯(lián),作卸荷閥用時并聯(lián)功用調壓溢流、安全限壓、卸荷、背壓減壓、穩(wěn)壓不控制系統(tǒng)壓力,只利用系統(tǒng)的壓力變化控制油路的通斷控制閥口進油腔壓力P1控制閥芯移動保證進口壓力為定值出油腔壓力P2控制閥芯移動保證出口壓力為定值進油腔壓力P1制閥芯移動遙控口先導式閥有遙控口先導式閥有遙控口先導式閥有遙控口表5.3溢流閥、減壓閥、順序閥的比較以上三大壓力控制閥的結構、性能和功用等的比較見表5.3。04壓力繼電器四、壓力繼電器壓力繼電器的結構及工作原理1壓力繼電器的種類很多,下面以膜片式壓力繼電器為例,說明其結構和工作原理。是將液壓系統(tǒng)中的壓力信號轉換為電信號的轉換裝置。它的作用是:根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力變化,通過壓力繼電器內的微動開關,自動接通或斷開有關電路。壓力繼電器圖5.21壓力繼電器1—杠桿;2—薄膜;3—塞;4、11、14—螺釘;5、10—彈簧;6、7、8—鋼球;9—下彈簧座;12—軸;13—微動開關;15—墊圈(b)圖形符號(a)結構原理圖圖5.21為DPI-63型膜片式壓力繼電器??刂朴涂贑接到需要取得液壓信號的油路上。當油壓達到彈簧10的調節(jié)值時,壓力油通過薄膜2使柱塞3上升,柱塞壓縮彈簧10直到下彈簧座9與外套筒的臺肩相碰為止。與此同時,柱塞的錐面推動鋼球7和6作水平移動,鋼球7使杠桿1繞軸12轉動,杠桿的另一端壓下微動開關13的觸頭,發(fā)出電信號。調節(jié)螺釘11可調節(jié)彈簧10的預緊力,即可調節(jié)發(fā)出電信號時的油壓值。當油口C的油壓降低到一定值時,彈簧10通過鋼球8把柱塞向下壓,在彈簧5的作用下,鋼球6使柱塞定位,微動開關觸頭的彈力使杠桿和鋼球7復位,電路斷開。當控制油口的壓力達到一定值,將柱塞向上推動時,它除了要克服彈簧10的彈簧力外,還要克服移動時的摩擦阻力。當控制油壓降低,彈簧10使柱塞向下移動時,摩擦阻力的方向和壓力油作用力的方向相同。因此DPI-63壓力繼電器的主要技術規(guī)格:壓力調節(jié)范圍1.0~6.3MPa,返回區(qū)間的調節(jié)范圍為0.35~0.8MPa,精度0.05MPa,作用時間小于0.5s。當控制壓力達到使繼電器動作的壓力(稱為動作壓力)之后,如果控制壓力稍有降低,壓力繼電器并不馬上復位,而要等控制壓力降低到某一定值后才復位,此時的壓力稱為復位壓力。顯然,動作壓力高于復位壓力,其差值稱為返回區(qū)間,它由摩擦力的大小決定。調節(jié)螺釘4可調節(jié)彈簧5的預壓縮量,同時也就調節(jié)了柱塞移動時的摩擦力,從而使壓力繼電器的返回區(qū)間在一定范圍內改變。壓力繼電器的應用2圖5.22壓力繼電器的應用(b)泵卸荷(a)缸順序動作實現(xiàn)順序動作如圖5.22(a)所示,當左邊的缸運動到終點后,系統(tǒng)壓力升高,達到壓力繼電器的調定壓力時,發(fā)出電信號使二位二通電磁換向閥得電,電磁閥換到右位工作,接通右缸的通路,右缸開始運動。①用于泵卸荷如圖5.22(b)所示,三位四通換向閥換到中位時,泵向蓄能器供油,當其油壓達到壓力繼電器調定壓力時,它發(fā)出電信號讓電磁溢流閥中的兩位兩通換向閥得電,先導式溢流閥外控口通油箱,使泵卸荷,此時泵壓幾乎為零,使功率消耗降為最低。②技能訓練訓練5已知順序閥和溢流閥的調定壓力如圖5.23(a)、(b)所示,當系統(tǒng)負載無窮大時分別分析圖(a)、圖(b)中A、B點的壓力;當圖5.23(a)中的兩閥調定的壓力大小互換,情況又如何?圖5.23技能訓練5的圖(b)(a)圖(a)中,左邊順序閥閥芯上部彈簧腔有單獨的孔道通向油箱,B點的油與閥芯上部不相通,順序閥彈簧腔(也就是閥芯上部)的油壓為0。PA=PB=7MPa;若兩閥調定的壓力大小互換,則PA=7MPa,PB=5MPa。解圖(b)中,左邊溢流閥閥芯上部彈簧腔與B點相通,B點壓力多大,溢流閥彈簧腔(也就是閥芯上部)的壓力就多大。所以A點壓力是后面順序閥的調定壓力和前面溢流閥的調定壓力之和。PA=12MPa,PB=5MPa。技能訓練訓練6分析圖5.24所示回路在下列情況下,泵的最高出口壓力。圖5.24技能訓練6的圖全部電磁鐵斷電;①①全部電磁鐵斷電,兩溢流閥串聯(lián),泵PP=5.5MPa;解電磁鐵2YA通電,1YA斷電;②②電磁鐵2YA通電,1YA斷電,泵PP=3.5MPa;解電磁鐵2YA斷電,1YA通電。③③電磁鐵2YA斷電,1YA通電,泵PP=0.5MPa。解技能訓練訓練7在

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