液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 壓力控制閥

課題序號教學(xué)班級教學(xué)課時(shí)2教學(xué)形式新授課題名稱壓力控制閥溢流閥的工作原理使用教具投影儀、電腦教學(xué)目標(biāo)學(xué)會(huì)溢流閥的工作原理、特性和應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)先導(dǎo)式溢流閥的工作原理、特性和應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)先導(dǎo)式溢流閥的工作原理、特性和應(yīng)用更新、補(bǔ)充、刪節(jié)內(nèi)容無課前準(zhǔn)備按照人才培養(yǎng)方案精心備課、準(zhǔn)備相關(guān)課件。了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況課外作業(yè)本章習(xí)題板書設(shè)計(jì)溢流閥1、溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理溢流閥的作用(2)液壓系統(tǒng)對溢流閥的性能要求2.溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理(1)直動(dòng)式溢流閥（2）先導(dǎo)式溢流閥教學(xué)感想講溢流閥的工作原理時(shí)，可以從溢流閥的應(yīng)用導(dǎo)入，學(xué)會(huì)溢流閥的原理，舉例講溢流閥的各種場合的應(yīng)用，鞏固和加深對溢流閥原理的理解和掌握。課堂教學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方式復(fù)習(xí)新課1、電磁換向閥的特點(diǎn)？應(yīng)用場合？2、電液換向閥的特點(diǎn)？應(yīng)用場合？壓力控制閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,控制油液壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥,簡稱壓力閥。這類閥的共同點(diǎn)是利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。在具體的液壓系統(tǒng)中，根據(jù)工作需要的不同，對壓力控制的要求是各不相同的：有的需要限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，如安全閥；有的需要穩(wěn)定液壓系統(tǒng)中某處的壓力值（或者壓力差，壓力比等），如溢流閥、減壓閥等定壓閥；還有的是利用液壓力作為信號控制其動(dòng)作，如順序閥、壓力繼電器等。溢流閥1、溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理溢流閥的主要作用是對液壓系統(tǒng)定壓或進(jìn)行安全保護(hù)。幾乎在所有的液壓系統(tǒng)中都需要用到它，其性能好壞對整個(gè)液壓系統(tǒng)的正常工作有很大影響。提問多媒體、啟發(fā)、案例式教學(xué)課件講解課堂教學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方式圖5-14溢流閥的作用1—定量泵2—溢流閥3—節(jié)流閥4—液壓缸5—變量溢流閥的作用在液壓系統(tǒng)中維持定壓是溢流閥的主要用途。它常用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，和流量控制閥配合使用，調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的流量，并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。如圖5-14(a)所示，溢流閥2并聯(lián)于系統(tǒng)中，進(jìn)入液壓缸4的流量由節(jié)流閥3調(diào)節(jié)。由于定量泵1的流量大于液壓缸4所需的流量，油壓升高，將溢流閥2打開，多余的油液經(jīng)溢流閥2流回油箱。因此，泵在這里溢流閥的功用就是在不斷的溢流過程中保持系統(tǒng)壓力基本不變。用于過載保護(hù)的溢流閥一般稱為安全閥。如圖5-14(b)所示的變量泵調(diào)速系統(tǒng)。在正常工作時(shí)，安全閥2關(guān)閉，不溢流，只有在系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升至安全閥的調(diào)整值時(shí)，閥口才打開，使變量泵排出的油液經(jīng)溢流閥2流回油箱，以保證液壓系統(tǒng)的安全。3、液壓系統(tǒng)對溢流閥的性能要求①定壓精度高。當(dāng)流過溢流閥的流量發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)中的壓力變化要小，即靜態(tài)壓力超調(diào)要小。②靈敏度要高。如圖5-14(a)所示，當(dāng)液壓缸4突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，溢流閥2要迅速開大。否則，定量泵1輸出的油液將因不能及時(shí)排出而使系統(tǒng)壓力突然升高，并超過溢流閥的調(diào)定壓力，講解分析課堂教學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方式稱動(dòng)態(tài)壓力超調(diào)，使系統(tǒng)中各元件及輔助受力增加，影響其壽命。溢流閥的靈敏度越高，則動(dòng)態(tài)壓力超調(diào)越小。③工作要平穩(wěn)，且無振動(dòng)和噪聲。④當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，密封要好，泄漏要小。對于經(jīng)常開啟的溢流閥，主要要求前三項(xiàng)性能；而對于安全閥，則主要要求第二和第四兩項(xiàng)性能。其實(shí)，溢流閥和安全閥都是同一結(jié)構(gòu)的閥，只不過是在不同要求時(shí)有不同的作用而已。4、溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理常用的溢流閥按其結(jié)構(gòu)形式和基本動(dòng)作方式可歸結(jié)為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。(1)直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動(dòng)作，圖5-15(a)所示是一種低壓直動(dòng)式溢流閥，P是進(jìn)油口，T是回油口，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥芯4中間的阻尼孔g作用在閥芯的底部端面上，當(dāng)進(jìn)油壓力較小時(shí)，閥芯在彈簧2的作用下處于下端位置，將P和T兩油口隔開。當(dāng)油壓力升高，在閥芯下端所產(chǎn)生的作用力超過彈簧的壓緊力F。此時(shí)，閥芯上升，閥口被打開，將多余的油液排回油箱，閥芯上的阻尼孔g用來對閥芯的動(dòng)作產(chǎn)生阻尼，以提高閥的工作平衡性，調(diào)整螺帽1可以改變彈簧的壓緊力，這樣也就調(diào)整了溢流閥進(jìn)口處的油液壓力p。討論分析講解討論分析課堂教學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方式溢流閥是利用被控壓力作為信號來改變彈簧的壓縮量，從而改變閥口的通流面積和系統(tǒng)的溢流量來達(dá)到定壓目的的。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時(shí)，閥芯上升，閥口通流面積增加，溢流量增大，進(jìn)而使系統(tǒng)壓力下降。溢流閥內(nèi)部通過閥芯的平衡和運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的這種負(fù)反饋?zhàn)饔檬瞧涠▔鹤饔玫幕驹?，也是所有定壓閥的基本工作原理。由式(5-2)可知，彈簧力的大小與控制壓力成正比，因此如果提高被控壓力，一方面可用減小閥芯的面積來達(dá)到，另一方面則需增大彈簧力，因受結(jié)構(gòu)限制，需采用大剛度的彈簧。這樣，在閥芯相同位移的情況下，彈簧力變化較大，因而該閥的定壓精度就低。所以，這種低壓直動(dòng)式溢流閥一般用于壓力小于2.5MPa的小流量場合，圖5-15(b)所示為直動(dòng)式溢流閥的圖形符號.由圖5-15(a)還可看出，在常位狀態(tài)下，溢流閥進(jìn)、出油口之間是不相通的，而且作用在閥芯上的液壓力是由進(jìn)口油液壓力產(chǎn)生的，經(jīng)溢流閥芯的泄漏油液經(jīng)內(nèi)泄漏通道進(jìn)入回油口T。直動(dòng)式溢流閥采取適當(dāng)?shù)拇胧┮部捎糜诟邏捍罅髁俊＠?，德國Rexroth公司開發(fā)的通徑為6～20mm的壓力為40～63MPa；通徑為25～30mm的壓力為31.5MPa的直動(dòng)式溢流閥，最大流量可達(dá)到330L/min，其中較為典型的錐閥式結(jié)構(gòu)如圖5-16所示。圖5-16為錐閥式結(jié)構(gòu)的局部放大圖，在錐閥的下部有一阻尼活塞3，活塞的側(cè)面銑扁，以便將壓力油引到活塞底部，該活塞除了能增加運(yùn)動(dòng)阻尼以提高閥的工作穩(wěn)定性外，還可以使錐閥導(dǎo)向而在開啟后不會(huì)傾斜。此外，錐閥上部有一個(gè)偏流盤1，盤上的環(huán)形槽用來改變液流方向，一方面以課堂教學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方式補(bǔ)償錐閥2的液動(dòng)力；另一方面由于液流方向的改變，產(chǎn)生一個(gè)與彈簧力相反方向的射流力，當(dāng)通過溢流閥的流量增加時(shí)，雖然因錐閥閥口增大引起彈簧力增加，但由于與彈簧力方向相反的射流力同時(shí)增加，結(jié)果抵消了彈簧力的增量，有利于提高閥的通流流量和工作壓力。(2)先導(dǎo)式溢流閥圖5-17所示為先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖中壓力油從P口進(jìn)入，通過阻尼孔3后作用在導(dǎo)閥4上，當(dāng)進(jìn)油口壓力較低，導(dǎo)閥上的液壓作用力不足以克服導(dǎo)閥右邊的彈簧5的作用力時(shí)，導(dǎo)閥關(guān)閉，沒有油液流過阻尼孔，所以主閥芯2兩端壓力相等，在較軟的主閥彈簧1作用下主閥芯2處于最下端位置，溢流閥閥口P和T隔斷，沒有溢流。當(dāng)進(jìn)油口壓力升高到作用在導(dǎo)閥上的液壓力大于導(dǎo)閥彈簧作用力時(shí)，導(dǎo)閥打開，壓力油就可通過阻尼孔、經(jīng)導(dǎo)閥流回油箱，由于阻尼孔的作用，使主閥芯上端的液壓力p2小于下端壓力p1，當(dāng)這個(gè)壓力差作用在面積為AB的主閥芯上的力等于或超過主閥彈簧力Fs，軸向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力Fbs、摩擦力Ff和主閥芯自重G時(shí)，主閥芯開啟，油液從P口流入，經(jīng)主閥閥口由T流回油箱，實(shí)現(xiàn)溢流，即有：Δp=p1-p2≥Fs+Fbs+G±Ff/AB(5-3)

課堂教學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)主要教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段與方式課堂小結(jié)課后練習(xí)由于油液通過阻尼孔而產(chǎn)生的p1與p2之間的壓差值不太大，所以主閥芯只需一個(gè)小剛度的軟彈簧即可；而作用在導(dǎo)閥4上的液壓力p2與其導(dǎo)閥閥芯面積的乘積即為導(dǎo)閥彈簧5的調(diào)壓彈簧力，由于導(dǎo)閥閥芯一般為錐閥，受壓面積較小，所以用一個(gè)剛度不太大的彈簧即可調(diào)整較高的開啟壓力P2，用螺釘調(diào)節(jié)導(dǎo)閥彈簧的預(yù)緊力，就可調(diào)節(jié)溢流閥的溢流壓力。先導(dǎo)式溢流閥有一個(gè)遠(yuǎn)程控制口K，如果將K口用油管接到另一個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥(遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和溢流閥的先導(dǎo)控制部分一樣)，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的彈簧力，即可調(diào)節(jié)溢流閥主閥芯上端的液壓力，從而對溢流閥的溢流壓力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。但是，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥所