流體傳動(dòng)與控制基礎(chǔ)（第3版）課件：液壓控制閥2

流體傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)（

液壓控制元件2）5.3

壓力控制閥n

壓力控制閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液壓力的閥類。包括:n

溢流閥n

減壓閥n

順序閥5.3.1

溢流閥重物重物重物423561無壓力限制閥溢流閥沒有打開溢流閥打開限制超壓溢流閥的功能n

溢流閥在液壓系統(tǒng)中最重要的功能有兩個(gè)：n

作定壓閥保持系統(tǒng)壓力恒定，工作時(shí)于開啟狀態(tài)；n

作安全閥，防止液壓系統(tǒng)超載而損壞元件和管路，一般處于關(guān)閉狀態(tài)。4溢流閥的分類n

按結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為:n

直動(dòng)式n

先導(dǎo)式先導(dǎo)式直動(dòng)式5直動(dòng)式溢流閥工作原理6直動(dòng)式溢流閥工作原理預(yù)壓縮壓縮重物重物此時(shí)溢流閥打開溢流有效面積溢流閥沒有打開直動(dòng)式溢流閥的調(diào)壓原理n

閥心臨界開啟的力平衡方程為n

閥口開啟，彈簧進(jìn)一步壓縮則即預(yù)壓縮有效面積直動(dòng)式溢流閥調(diào)壓手輪彈簧力有效面積圖形符號(hào)9沒有溢流閥定壓作用，液壓缸運(yùn)動(dòng)速度不變節(jié)流口流量連續(xù)性方程通過節(jié)流口的流量若A0

減小，則必有p1增大，即qL

不變。10溢流閥的定壓作用等價(jià)通過節(jié)流口流量液壓缸運(yùn)動(dòng)速度11溢流閥的定壓作用n

p2

由負(fù)載決定，即n

p1

由溢流閥決定，即常數(shù)n

通過節(jié)流口流量為n

液壓缸運(yùn)動(dòng)速度為n

因此，調(diào)節(jié)節(jié)流口面積

A0

，即可調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度v12溢流閥的靜態(tài)特性有效面積彈簧力溢流閥壓力—流量特性曲線13溢流閥溢流的功率損失n

溢流閥的溢流轉(zhuǎn)化為功率損壓縮失，使系統(tǒng)油液溫度升高。重物溢流功率損失流流量與溢和它所控制有關(guān)。的壓力n

壓力越高、溢流流量越大，此時(shí)功率損失越大。14溢流閥溢流的功率損失n

溢流閥的功率損失溢流閥所控制壓力通過溢流閥的流量15直動(dòng)式溢流閥的特點(diǎn)壓縮n

液壓力與彈簧力相平衡進(jìn)行定壓。重物n

壓力越高，調(diào)壓彈簧剛度大。n

通過溢流閥流量大，閥規(guī)格大，調(diào)壓彈簧剛度也增大。n

對(duì)于中高壓、大流量液壓系統(tǒng)，調(diào)壓彈簧剛度大，閥開口量微小變化，都將使壓力產(chǎn)生較大波動(dòng)，精度降低。此時(shí)先導(dǎo)式溢流閥n

先導(dǎo)式溢流閥由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成。n

先導(dǎo)閥是小流量直動(dòng)式溢流閥，它由調(diào)壓手輪、調(diào)壓彈簧，錐形閥心等組成，起調(diào)壓控制作用。n

主閥由主閥閥心、主閥閥體和復(fù)位彈簧等組成，起主流量溢流作用。先導(dǎo)式溢流閥的工作原理432遙控口156阻尼孔a出油路通油箱進(jìn)油路溢流閥主閥閥口關(guān)閉溢流閥主閥閥口開啟溢流18先導(dǎo)式溢流閥的工作原理先導(dǎo)式溢流閥調(diào)壓原理n

先導(dǎo)閥閥心力平衡方程n

主閥閥心力平衡方程n

聯(lián)立求得先導(dǎo)式溢流閥定壓精度高n

先導(dǎo)式溢流閥調(diào)壓取決于n

主閥彈簧剛度ky,預(yù)壓縮量y0和變形量?y都非常小n

先導(dǎo)閥變形量?x也非常小n

主閥芯上下面積A1

、A

和先導(dǎo)閥芯面積A

均為常數(shù)2cn

因此，壓力

p

主要由

k

和

x

決定。211x0先導(dǎo)式溢流閥的特點(diǎn)n

定壓精度高n

定壓精度與溢流流量無關(guān)n

在高壓、大流量液壓系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。先導(dǎo)式溢流閥的卸荷作用n

當(dāng)主閥上腔油壓為零時(shí)，遙控口主閥完全開啟。n

將主閥上腔遙控口與油箱相通，則主閥完全開啟，液壓泵輸出流量經(jīng)溢流閥回油箱，泵出口壓力基本為零，達(dá)到系統(tǒng)卸荷目的。壓力為零主閥打開n

這種卸荷可通過電磁換向閥對(duì)遙控口的控制來實(shí)現(xiàn)。23思考題：遙控口怎么通油箱？先導(dǎo)式溢流閥通過電磁閥卸荷遙控口通油箱壓力為零主閥打開24先導(dǎo)式溢流閥卸荷原理25電磁溢流閥n

為實(shí)現(xiàn)溢流閥的調(diào)壓和卸荷功能，通常把電磁換向閥與先導(dǎo)式溢流閥組合，稱為電磁溢流閥。26溢流閥和電磁溢流閥電磁換向閥先導(dǎo)式溢流閥電磁溢流閥先導(dǎo)式溢流閥27電磁溢流閥的卸荷、定壓作用先導(dǎo)閥遙控口調(diào)壓手輪主閥28溢流閥做安全閥泵的排量

可調(diào)調(diào)節(jié)斜盤傾角、缸體傾角或定子與轉(zhuǎn)子之間偏心距液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度29溢流閥做背壓閥背壓閥調(diào)壓閥n

溢流閥可作背壓閥n

作背壓閥的還有單向閥思考題：溢流閥作背壓閥的功用？節(jié)流閥5.3.2

減壓閥n

減壓閥是基于節(jié)流作用產(chǎn)生壓力損失，使其出口壓力低于進(jìn)口壓力的控制閥。減壓閥分為n

直動(dòng)式n

先導(dǎo)式直動(dòng)式減壓閥的工作原理n

減壓閥出口壓力比入口壓力低直動(dòng)式減壓閥的減壓原理n

直動(dòng)式減壓閥調(diào)節(jié)作用的力平衡方程可表述為減壓閥設(shè)定壓力值彈簧剛度彈簧預(yù)壓縮量33作用面積直動(dòng)式減壓閥的特點(diǎn)n

調(diào)節(jié)精度受彈簧剛度影響較大，在工作壓力高和流量大的情況下，彈簧剛度較大，節(jié)流口微小變化量對(duì)壓力控制精度的影響較大。n

直動(dòng)式減壓閥只適合于中低壓、小流量的液壓系統(tǒng)。先導(dǎo)式減壓閥的工作原理35先導(dǎo)式減壓閥的特點(diǎn)n

壓力調(diào)節(jié)特性取決于先導(dǎo)閥的壓力調(diào)節(jié)精度，而與主閥流量無關(guān)，因此，其壓力調(diào)節(jié)精度高，在高壓、大流量的液壓系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。36減壓閥的應(yīng)用n

減壓閥是使液壓系統(tǒng)中某一支路的油液壓力低于系統(tǒng)主油路的壓力，并且在閥的進(jìn)、出油路壓力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，仍能保持閥的出油路壓力基本恒定。n

因此，減壓閥常適用于夾緊、控制油路和從主油路上獲得低于主油路壓力的分支油路等。37應(yīng)用減壓閥的減壓油路夾緊缸5主油路3421減壓閥出口壓力為減壓設(shè)定值385.3.3

順序閥n

順序閥是用油液壓力作為控制信號(hào)來控制油路的通斷，從而使多個(gè)執(zhí)行元件按先后順序動(dòng)作。39直動(dòng)式順序閥的工作原理閥芯開啟閥芯關(guān)閉關(guān)閉狀態(tài)開啟狀態(tài)40直動(dòng)式順序閥的特點(diǎn)n

靠液壓力直接與彈簧力相平衡進(jìn)行工作，控制精度受彈簧剛度影響大，僅適用于中低壓液壓系統(tǒng)，或高壓小流量液壓系統(tǒng)。n

而先導(dǎo)式順序閥則由先導(dǎo)調(diào)壓閥和主閥組成，其壓力調(diào)節(jié)性能好、調(diào)壓范圍寬，主要應(yīng)用于高壓、大流量液壓系統(tǒng)中。41直動(dòng)式、先導(dǎo)式順序閥先導(dǎo)閥直動(dòng)式調(diào)壓彈簧主閥42外控式順序閥外控口有油作用，開啟狀態(tài)43外控口沒有作用，關(guān)閉狀態(tài)順序閥做卸荷閥主油路n

順序閥可用于控制執(zhí)行元件順序動(dòng)作，還可做卸荷閥。卸荷閥n

把外控式順序閥出油路通油箱，并將外泄油直接通向出油路，即構(gòu)成卸荷閥。44卸荷閥的工作原理主油路n

當(dāng)壓力大于卸荷閥彈簧設(shè)定值時(shí),卸荷閥主閥打開,液壓泵卸荷。卸荷閥n

當(dāng)壓力小于卸荷閥彈簧設(shè)定值時(shí),卸荷閥主閥關(guān)閉,液壓泵壓力取決于負(fù)載。45卸荷閥的應(yīng)用液壓缸負(fù)載沒有推負(fù)載時(shí)，即空載運(yùn)動(dòng)推動(dòng)負(fù)載時(shí)，即負(fù)載運(yùn)動(dòng)卸荷閥使泵1卸荷，

流回油箱。單向順序閥n

順序閥與單向閥并聯(lián)組合一體而構(gòu)成單向順序閥。當(dāng)油液反向流過順序閥時(shí)，順序閥關(guān)閉，而單向閥起旁路作用，使油液可反向流動(dòng)。單向順序閥有內(nèi)控式和外控式之分。內(nèi)控式外控式47平衡閥n

將單向順序閥的外泄油通向出油路，而出油路通油箱，即可做平衡閥。平衡閥可分為內(nèi)控式和外控式。內(nèi)控式外控式48液壓平衡回路n

導(dǎo)彈重量幾百噸n

導(dǎo)彈起豎收放平穩(wěn)順序閥的應(yīng)用單向順序閥50溢流閥、減壓閥、順序閥的區(qū)別n

他們都是壓力控制閥，其共同特點(diǎn)是根據(jù)作用在閥芯上的液壓作用力和彈簧力相平衡的原理來工作的。n

他們外形相近，都有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩大類。直動(dòng)式適用低壓、小流量系統(tǒng)，先導(dǎo)式適用高壓、大流量系統(tǒng)。n

溢流閥是進(jìn)油口的油液作用在閥芯上，控制進(jìn)油路壓力并保持恒定，其出油路則是通油箱。n

順序閥是控制進(jìn)油路與出油路的通斷，若進(jìn)、出油路接通后，它們都是壓力油。n

減壓閥是出油口的油液作用在閥芯上，控制出口壓力并保51持恒定。溢流閥、減壓閥、順序閥的區(qū)別n

溢流閥溢流時(shí)，閥口開啟小，閥進(jìn)、出油口壓差大，壓力損失大。彈簧腔的泄漏油直接泄漏到出油口。n

減壓閥、順序閥，壓力損失取決于進(jìn)、出油口的壓力差，由于他們的出油口都有壓力，彈簧腔的泄漏油需要單獨(dú)的泄油口。n

順序閥與單向閥并聯(lián)組合一體可以作為平衡閥；外控式順序閥可以作為卸荷閥。5.3.4

壓力繼電器n

壓力繼電器是用油液壓力來啟閉電氣觸點(diǎn)的液電轉(zhuǎn)換元件。n

當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時(shí)，控制電氣觸點(diǎn)閉合或斷開。由電氣觸點(diǎn)閉合或斷開而產(chǎn)生的電信號(hào)，可以控制電氣元件(如電磁鐵、繼電器、電動(dòng)機(jī)等)的動(dòng)作，使油路卸荷、換向、起停電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作等。53壓力繼電器的分類n

壓力繼電器主要有nnnn柱塞式彈簧管式膜片式波紋管式54柱塞式壓力繼電器的工作原理圖形符號(hào)彈簧管式壓力繼電器的工作原理壓力設(shè)定手柄進(jìn)油口565.4

流量控制閥n

流量控制閥簡稱流量閥，控制液壓系統(tǒng)中的流量。n

調(diào)節(jié)流量閥通流面積，可控制流經(jīng)閥的流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。n

流量閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥和分流集流閥等。5.4.1

節(jié)流閥n

節(jié)流閥是最簡單的流量控制閥，借助于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使閥心相對(duì)于閥體孔運(yùn)動(dòng)來改變閥口過流面積，從而控制流過閥的流量，達(dá)到控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的目的。8節(jié)流閥的工作原理圖形符號(hào)節(jié)流口關(guān)閉節(jié)流口打開59節(jié)流閥的流量穩(wěn)定性n

節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式n

節(jié)流口壓力差、溫度的影響及阻塞。錐面節(jié)流口帶V形槽節(jié)流口

帶矩形槽節(jié)流口60節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)原理n

基于節(jié)流作用，通過節(jié)流口的流量和前后壓差的流量特性方程為n

節(jié)流閥的功率損失節(jié)流口61節(jié)流調(diào)速原理節(jié)流調(diào)節(jié)的流量液壓缸伸出運(yùn)動(dòng)液壓缸縮回運(yùn)動(dòng)節(jié)流口面積62節(jié)流閥流量—壓力特性曲線63節(jié)流閥的特點(diǎn)n

節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡單，但負(fù)載和溫度變化對(duì)流量穩(wěn)定性影響較大，因此，節(jié)流閥作為流量控制元件只適用于負(fù)載變化小、速度穩(wěn)定性要求不高的液壓調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥流量計(jì)算舉例【例5-2】單向節(jié)流閥n

結(jié)構(gòu)及工作原理ABABABA到

B方向，單向閥打開B到

A方向，通過節(jié)流口66單向節(jié)流閥調(diào)速回路伸出運(yùn)動(dòng)單向節(jié)流閥

5調(diào)速縮回運(yùn)動(dòng)單向節(jié)流閥

4調(diào)速單向節(jié)流閥

4單向節(jié)流閥

5疊加式單向節(jié)流閥板式連接系統(tǒng)裝置集成化節(jié)流閥的加載和阻尼作用節(jié)流閥阻尼作用節(jié)流閥加載695.4.2

調(diào)速閥n

為減小節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量受負(fù)載變化影響，通常對(duì)節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償，即采取措施使節(jié)流閥前后壓力差在負(fù)載變化時(shí)始終保持不變，從而使通過節(jié)流閥的流量只由其開口大小來決定。帶壓力補(bǔ)償?shù)墓?jié)流閥稱之為調(diào)速閥。調(diào)速閥的工作原理節(jié)流閥定差減壓閥71調(diào)速閥的補(bǔ)償原理n

若不計(jì)摩擦力和液動(dòng)力影響，當(dāng)減壓閥閥心處于平衡狀態(tài)時(shí)，則節(jié)流閥即調(diào)速閥的流量特性節(jié)流閥節(jié)流閥調(diào)速閥73調(diào)速閥的壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償n

壓力補(bǔ)償調(diào)速閥的流量基本不受負(fù)載變化影響，但當(dāng)油溫升高而使油液粘度減小時(shí)，調(diào)速閥的流量會(huì)增大。n

為減小負(fù)載和油溫變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響，在壓力補(bǔ)償基礎(chǔ)上增加溫度補(bǔ)償裝置，即壓力溫度補(bǔ)償型調(diào)速閥。其特點(diǎn)是：定差減壓閥保持節(jié)流口前后壓差基本不變，而溫度補(bǔ)償裝置使節(jié)流口開口隨溫度變化自動(dòng)作相應(yīng)變化，以補(bǔ)償溫度變化對(duì)流量的影響。74壓力補(bǔ)償流量控制閥調(diào)節(jié)手柄詳細(xì)符號(hào)簡化符號(hào)75兩種壓力補(bǔ)償流量控制閥765.4.3行程節(jié)流閥n

行程節(jié)流閥的功能是當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到規(guī)定的位置時(shí),通過機(jī)械方式逐漸關(guān)閉節(jié)流口,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度降低,故也稱之為減速閥。775.4.4

分流－集流閥n

分流－集流閥是分流閥、集流閥和分流－集流閥的總稱。它是使閥的兩個(gè)出流或入流流量相等，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件的速度同步，故又稱為同步閥。