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(diǎn)壓力負(fù)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(jiǎn)稱(chēng)壓力閥用來(lái)控制液壓系統(tǒng)的壓力利用壓力變化作為信號(hào)來(lái)控制其它元件動(dòng)作的閥類(lèi)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(guò)程中需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：壓力可調(diào)壓力反饋一、調(diào)壓原理調(diào)壓是指以負(fù)載為對(duì)象，通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥口的大小。使系統(tǒng)輸給負(fù)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(fù)反饋壓力負(fù)反饋的核心是構(gòu)造一個(gè)壓力比較器。 壓力比較器一般是一個(gè)減法器，將代表期望壓力大小的指令信號(hào)與代表實(shí)際受控壓力大小的壓力測(cè)量信號(hào)相減后，使其差值轉(zhuǎn)化為閥口液阻的控制量，并通過(guò)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(jiǎn)單的壓力反饋過(guò)程。構(gòu)造壓力負(fù)反饋必須研究以下問(wèn)題：（1）代表期望壓力的指令信號(hào)如何產(chǎn)生？（2）怎樣構(gòu)造在實(shí)際結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)的比較器？（3）受控壓力pL如何測(cè)量？轉(zhuǎn)換成什么信號(hào)才便于比較？怎樣反饋到比較器上去？三、先導(dǎo)控制 所謂先導(dǎo)壓力控制，是指控制系統(tǒng)中有大、小兩個(gè)閥芯，小閥芯為先導(dǎo)閥芯，大閥芯為主閥芯，并相應(yīng)形成先導(dǎo)級(jí)和主級(jí)兩個(gè)壓力調(diào)節(jié)回路。 其中，

3、小閥芯以主閥為負(fù)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(fù)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(jí)調(diào)壓回路。先導(dǎo)型壓力控制閥有以下共同特點(diǎn)：（1）先導(dǎo)型壓力負(fù)反饋控制中有兩個(gè)壓力負(fù)反饋回路，有兩個(gè)比較器和調(diào)壓回路。先導(dǎo)級(jí)負(fù)責(zé)主級(jí)指令信號(hào)的穩(wěn)壓和調(diào)壓；主級(jí)則負(fù)責(zé)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(jí)壓力反饋的力比較器，主級(jí)的測(cè)壓容腔設(shè)在主閥芯的一端，另一端作用有主級(jí)的指令力。（3）主級(jí)所需要的指令信號(hào)由先導(dǎo)級(jí)負(fù)責(zé)輸出，先導(dǎo)級(jí)通過(guò)半橋回路向主級(jí)的力比較器輸出一個(gè)壓力，該壓力稱(chēng)為主級(jí)的指令壓力，然后通過(guò)主閥芯端部的受壓面積

4、轉(zhuǎn)化為主級(jí)的指令力。（4）先導(dǎo)閥芯既構(gòu)成先導(dǎo)調(diào)壓回路的閥口，又作為先導(dǎo)級(jí)壓力反饋的力比較器，先導(dǎo)級(jí)的測(cè)壓容腔設(shè)在先導(dǎo)閥芯的一端，另一端安裝有作為先導(dǎo)級(jí)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(dǎo)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(diǎn)：都是靠作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡的原理來(lái)進(jìn)行工作的。 根據(jù)并聯(lián)溢流式壓力負(fù)反饋原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱(chēng)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(fù)載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進(jìn)口壓力負(fù)反饋。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩類(lèi)。一、直動(dòng)式溢流閥： 直動(dòng)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(cè)壓面結(jié)構(gòu)形式不同，形成三種基本結(jié)構(gòu)。無(wú)論何種結(jié)構(gòu)，直動(dòng)型溢流閥均是由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄、溢流口、測(cè)壓面三部分構(gòu)成。 1、結(jié)構(gòu)： 2、工作原理： 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2 3、閥芯受力分析：當(dāng)閥芯重力、摩擦力、液動(dòng)力忽略不計(jì)，令指令力（彈簧調(diào)定力）時(shí)，閥芯在穩(wěn)態(tài)下的受力平衡方程為：常數(shù)）指指()(00AKxAxxKpKxpAFF因?yàn)?，x值很小，可忽略不計(jì)。 由此可知直動(dòng)式溢流閥的開(kāi)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(kāi)啟壓力，因此直動(dòng)式溢流閥的開(kāi)啟動(dòng)作迅速，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)式溢流閥二、先導(dǎo)式溢流閥： 1、結(jié)構(gòu)：由主閥和導(dǎo)閥組成，主閥部分有：閥體、主閥芯、主閥彈簧；導(dǎo)閥部分有：調(diào)壓螺母、調(diào)壓彈簧、導(dǎo)閥閥芯和導(dǎo)閥閥座等主要零件組成。 動(dòng)畫(huà)12、工作原理動(dòng)畫(huà)2動(dòng)畫(huà)33、閥芯受力分析：0ssxKF指令導(dǎo)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(dǎo)式溢流閥的開(kāi)啟壓力主要是由p2來(lái)平衡的，而p2是由導(dǎo)閥彈簧調(diào)定 的，所以改變導(dǎo)閥彈簧的預(yù)壓緊力就能改變閥的開(kāi)啟壓力。與直動(dòng)式溢

7、流閥相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開(kāi)啟動(dòng)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(yuǎn)程控制口的作用： 1）卸荷 2）遠(yuǎn)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(diǎn)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(jiǎn)單，加工和裝配方便。2）過(guò)流面積大，在相同流量的情況下，主閥開(kāi)啟高度??；或者在相同開(kāi)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(dǎo)溢流閥的組合，用于系統(tǒng)的多級(jí)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(shí)間短；2）具有通電或斷電卸荷功能；3）卸荷時(shí)間短且無(wú)明顯液壓沖擊。

8、四、溢流閥的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)的特性；動(dòng)態(tài)特性是指閥在瞬態(tài)工況時(shí)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(jìn)口壓力和流量之間的關(guān)系，它是衡量溢流閥特性的一個(gè)重要指標(biāo)。圖中pc為開(kāi)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(kāi)啟壓力之差。 p n = pn pc 開(kāi)啟比：開(kāi)啟壓力與調(diào)定壓力之比。 =pc/ pT 溢流閥的開(kāi)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(duì)同一個(gè)溢流閥，其開(kāi)啟特性總是優(yōu)于閉合特性。2）先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性?xún)?yōu)于直動(dòng)式溢流閥。直動(dòng)型溢流閥與先導(dǎo)型溢流

9、閥的比較：直動(dòng)型溢流閥： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǎng)合。先導(dǎo)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(dāng)溢流量變化引起主閥彈簧壓縮量變化時(shí)，彈簧力變化較小，因此閥進(jìn)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(dòng)過(guò)程中要受到摩擦力的作用，閥口開(kāi)大和關(guān)小時(shí)的摩擦力方向剛好相反，使溢流閥開(kāi)啟時(shí)的特性與關(guān)閉時(shí)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(shí)，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(dāng)溢流閥作卸荷閥用時(shí)，額定流量下進(jìn)、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(shí)應(yīng)無(wú)噪聲。最小穩(wěn)定流量取決于壓力平穩(wěn)性的要求。2、動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指流量階躍變化時(shí)的壓力響應(yīng)特性，其衡量指標(biāo)主要有響應(yīng)時(shí)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(hào) 2、防止系統(tǒng)過(guò)載 3、作背壓閥用（安全保護(hù)） 4、起卸荷作用 5、遠(yuǎn)程調(diào)壓 根據(jù)串聯(lián)減壓式壓力負(fù)反饋原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱(chēng)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(rùn)滑等油路中。特征： 閥與負(fù)載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負(fù)反饋。分類(lèi)：直

11、動(dòng)型先導(dǎo)型先導(dǎo)級(jí)由減壓出口供油式先導(dǎo)級(jí)由減壓進(jìn)口供油式 1、結(jié)構(gòu)： 與先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)一樣，也是由導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。 一、先導(dǎo)級(jí)由減壓出口供油的減壓閥2、工作原理：動(dòng)畫(huà)二、先導(dǎo)級(jí)由減壓進(jìn)口供油的減壓閥先導(dǎo)級(jí)由進(jìn)口供油和有出口供油的特點(diǎn)比較： 先導(dǎo)級(jí)供油由減壓閥出口引入時(shí)，該供油壓力是經(jīng)減壓閥穩(wěn)壓后的壓力，波動(dòng)不大，有利于提高先導(dǎo)閥的控制精度，但導(dǎo)致先導(dǎo)級(jí)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(huì)使主級(jí)的控制精度降低。先導(dǎo)級(jí)供油從減壓閥進(jìn)口引入時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是先導(dǎo)級(jí)供油壓力高，先導(dǎo)級(jí)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(jí)的控制精度可能較高；但減壓閥進(jìn)口壓力未經(jīng)穩(wěn)壓，壓力波動(dòng)可能較大，又不利于先導(dǎo)級(jí)的控制。需在先導(dǎo)級(jí)進(jìn)口設(shè)置一小型恒流器。三、職能符號(hào)四、減壓閥與溢流閥的區(qū)別區(qū)別 （1）靜止?fàn)顟B(tài)，減壓閥閥口常開(kāi)，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(jìn)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(jìn)口壓力的升高而開(kāi)大； （4）減壓閥進(jìn)出油口都是壓力油路，經(jīng)先導(dǎo)閥的回油必須單獨(dú)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(fù)載壓力（被動(dòng)力）為pL。試分析下述各條件下

13、，減壓閥進(jìn)出口壓力的關(guān)系以及減壓閥口的開(kāi)啟狀況（通道損失不計(jì)）。 1） pJ pY pL 。 2） pY pJ pL 。 3） pY pJ ， pJ pL 。 4） pY pJ ， pL無(wú)窮大（液壓缸運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)）解：設(shè)減壓閥進(jìn)口壓力為p1，出口壓力為p2 。1） p1 p2 pL ，閥口處于全開(kāi)啟狀態(tài)。2） p1 p2 pL ，閥口處于全開(kāi)啟狀態(tài)。3） p1 pY ， p2 pJ pL 。閥口處于小開(kāi)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(hào)控制油路的通斷。分類(lèi)：直動(dòng)型先導(dǎo)型內(nèi)控式外控式通過(guò)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(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作順序。作用：控制多個(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作順序。1.內(nèi)控順序閥內(nèi)控順序閥職能符號(hào)：職能符號(hào)：結(jié)構(gòu)：出油口接二次油路，有單獨(dú)泄油口。結(jié)構(gòu)：出油口接二次油路，有單獨(dú)泄油口。工作原理：工作原理：p ps s , ,接通。接通。特點(diǎn)：內(nèi)部控制，特點(diǎn)：內(nèi)部控制， 外部泄油。外部泄油。一、直動(dòng)型順序閥一、直動(dòng)型順序閥注意：當(dāng)進(jìn)口壓力超過(guò)調(diào)定壓力時(shí)，閥口的開(kāi)啟狀態(tài)分兩種情況：1） 當(dāng)負(fù)載壓力大于調(diào)定壓力時(shí)，閥口全開(kāi)；此時(shí) 2） 當(dāng)負(fù)載壓力小于調(diào)定壓力時(shí)，閥口小開(kāi)口，此時(shí)Lppp21Lpppp21，調(diào)應(yīng)用：應(yīng)用：控制液壓缸動(dòng)作順序控制液

15、壓缸動(dòng)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(jìn)出口接通。進(jìn)出口接通。特點(diǎn)：外部控制，特點(diǎn)：外部控制， 外部泄油。外部泄油。職能符號(hào)：職能符號(hào)：液控順序閥職能符號(hào)：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(dǎo)型順序閥先導(dǎo)級(jí)設(shè)計(jì)為：1）導(dǎo)閥的測(cè)壓面與主油路進(jìn)口一次壓力相通，由先導(dǎo)閥的調(diào)壓彈簧直接與之相比較；2）導(dǎo)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(dǎo)閥彈簧腔接外泄口，使導(dǎo)閥芯彈簧側(cè)不形成背壓；4）先導(dǎo)級(jí)仍采用帶進(jìn)有固定節(jié)流口的半橋回路，固定節(jié)流口的進(jìn)油壓力為p1，先導(dǎo)閥閥

16、口仍然作為先導(dǎo)級(jí)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(kāi)啟和切斷兩種狀態(tài)，不象溢流閥那樣有自動(dòng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)作用； （2）順序閥進(jìn)出油口都是壓力油路，所以它的泄油口必須單獨(dú)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(jìn)、出油口一經(jīng)接通，油液通過(guò)該閥的壓力損失較小，而溢流閥處于溢流狀態(tài)時(shí)，壓力損失一般較大。四、四、 平衡閥平衡閥職能符號(hào)：職能符號(hào)：1. 內(nèi)控平衡閥內(nèi)控平衡閥特點(diǎn)：內(nèi)部控制，特點(diǎn)：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(hào)：職能符號(hào)：特點(diǎn)：外部控制，特點(diǎn)：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(hào)：職能符號(hào)：工作原理：工作原理：pK K ps s , ,閥口打開(kāi)，閥口打開(kāi)，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?？诮有逗捎蛪骸Ｌ攸c(diǎn)：外部控制，特點(diǎn)：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(diǎn)的壓力是多少？1）液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載壓力 2） ；3）活塞運(yùn)動(dòng)到右端時(shí)。 MPapx3MPapY5MPap

18、L4MPapL1解：1） ，順序閥全開(kāi)，為一通路。xLpp MPapppLBA42） 缸運(yùn)動(dòng)，即進(jìn)口壓力達(dá)到調(diào)定值，而xLpp 此時(shí)順序閥閥口開(kāi)度適當(dāng)。MPappMPappxBLA3,13）此時(shí)順序閥全開(kāi)，且無(wú)油液流動(dòng)，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(dòng)開(kāi)關(guān)微動(dòng)開(kāi)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(hào)：應(yīng)用：應(yīng)用：1.1.控制電磁閥動(dòng)作?？刂齐姶砰y動(dòng)作。 2.2.控制系統(tǒng)壓力，出控制系統(tǒng)壓力，出故障時(shí)，自動(dòng)停車(chē)。故障時(shí)，自動(dòng)停車(chē)。 動(dòng)畫(huà)一、調(diào)壓回路1、單級(jí)調(diào)壓回路2、雙向調(diào)壓回路3、多級(jí)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(gè)減