《压力、流量控制阀》PPT课件.ppt

5.3 压力控制阀,6h,压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。它包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。 压力控制阀的基本工作原理 通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。 调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为调压弹簧。 要掌握各种压力阀的结构原理及其应用。,按结构形式分 直动型溢流阀 先导型溢流阀,结构原理 直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。阀体上进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面，当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢回油箱。此时阀芯受力平衡，阀口溢流满足压力流量方程。,直动型溢流阀,阀口刚开启时阀芯受力平衡方程 pkD 2/4 = K（xo+ L） 阀口开启后阀芯受力平衡方程 pD 2/4 = K（xo+ L+ x）+Fs 阀口开启后溢流的压力流量方程 q =CD x（2p/）1/2,对应调压弹簧一定的预压缩量 xo，阀的进口压力 p 基本为一定值。 由于阀开口大小 x 和 稳态液动力Fs的影响，阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时的阀的进口压力 ps 最大，ps称为阀的调定压力。 弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。 对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。,直动型溢流阀工作原理要点,结构组成 它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。 图形符号,动作原理动画,先导型溢流阀,先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡，其阀口都满足压力流量方程。阀的进口压力由两次比较得到，压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。 通过先导阀的流量很小，是主阀额定流量的1，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。 主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差。阻力孔一般为细长孔，孔径很小=0.81.2mm，孔长l = 812mm，因此工作时易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。 先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。,先导型溢流阀工作原理要点,远程调压阀实际上是一个独立的压力先导阀，旁接在先导型溢流阀遥控口起远程调压作用，其调定压力必须低于先导阀的调定压力。无论哪个起作用，泵的溢流量始终经主阀阀口回油箱。,先导阀前腔有一遥控口，在该控制口接远程调压阀可实现远控，接电磁阀通回油箱可实现卸载。,先导型溢流阀遥控口接法,溢流阀旁接在泵的出口，用来保证系统压力恒定，称为定压阀。,溢流阀旁接在泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用，称为安全阀。,电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载。,溢流阀的功用,调压范围 ： 在规定的范围内调节时，阀的输出压力能平稳的升降，无突跳或迟滞现象。为改善高压溢流阀的调节性能，往往通过更换四根刚度不同的弹簧0.68、416、820、1632MPa实现四级调压。 压力流量特性： 溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能；又称为启闭特性。 （ps-pk）、（ps-pb）称为调压偏差，调压偏差小好 nk=pk/ps 称为开启压力比， nb=pb/ps 称为闭合压力比，nk 、 nb大好。 压力损失和卸载压力： 当调压弹簧预压缩量等于零或主阀上腔经遥控口直接接回油箱时，流经阀的流量为额定值时，溢流阀的进口压力。 压力损失略高于卸载压力。,溢流阀的性能,减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。 按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀。,减压阀,减压阀由压力先导阀和主阀组成。出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔，当出口压力大于减压阀的调定压力时，先导阀开启，主阀芯上移，减压缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。 图形符号,定值减压阀的结构原理,与先导型溢流阀比较： 减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值。 减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。 减压阀有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。 减压阀与溢流阀一样有遥控口。,减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上，如夹紧回路、润滑回路和控制回路。必须说明，减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。,减压阀的特点与功用,顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀。 按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。,内控内泄,内控外泄,外控内泄,外控外泄,顺序阀,通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型。,顺序阀的四种结构形式及其图形符号,内控外泄顺序阀与溢流阀非常相象：阀口常闭，进口压力控制，但是该阀出口油液要去工作，所以有单独的泄油口。 内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。其进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载。当负载压力高于阀的调定压力时，进口压力等于出口压力，阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力等于调定压力，阀的开口一定。,顺序阀的功用,内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。如图示阀3作背压阀。,外控内泄顺序阀等同于二位二通阀，可作卸载阀，如双泵供油回路中阀3是泵1的卸载阀。,外控外泄顺序阀可作液动开关和限速锁。如远控平衡阀可限制重物下降的速度。,5.4 流量控制阀,流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀。 普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。,节流阀,调速阀,流经薄壁小孔的流量 q = cdA(2p/)1/2 流经细长孔的流量 q =(d 4/128l )p 综合两式得通用节流方程 q = KLAp m 节流元件的节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形等。工业上又将节流口的过流面积A 的倒数称为液阻，将过流面积可调的节流口称为可变液阻。由节流方程知，当压力差一定时，改变开口面积即改变液阻就可改变流量。,流量控制原理,结构原理 主要零件有阀芯、阀体和螺母。阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。,节流阀,流量特性方程 q = KLAp m 它反映了流经节流阀的流量q与阀前后压力差p 和开口面积A 之间的关系。 刚性 外负载波动引起阀前后压力差p 变化，即使阀的开口面积A 不变，也会导致流经阀的流量q 不稳定。 定义：阀的开口面积A 一定时 ， T = dp/dq = p1-m/ KLAm 为节流阀的刚性 。 T 越大，节流阀的性能越好。故薄刃口（m=0.5 ）多作节流阀阀口。,p 大有利于提高节流阀刚性，但过大不仅造成压力损失增大，而且可能因阀口太小而堵塞，一般取p （0.150.4 ）MPa。 最小稳定流量 节流阀在很小开口下工作时，流经阀的流量会出现周期性脉动，甚至间歇式断流，这种现象称为节流阀的堵塞现象。为此对节流阀有一个能正常工作的最小流量的限制。,当节流阀前后p 一定时，改变A 可改变流经阀的流量起节流调速作用，如阀3。 当q 一定时，改变A 可改变阀前后压力差p起负载阻尼作用，如阀1。 当q0 时，安装节流元件可延缓压力突变的影响起压力缓冲作用，如阀2。,节流阀的应用,结构原理 调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。 压力油p1先经定差减压阀，然后经节流阀流出。节流阀进、出口压力油p2、p3经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端，(p2-p3)与定差减压阀的弹簧力进行比较，因定差减压阀阀口的压力补偿作用，使得(p2-p3)基本不变。,调速阀,调速阀工作原理动画,调速阀可以是定差减压阀在前，节流阀在后，也可以是节流阀在前，定差减压阀在后。 调速阀工作时的静态方程 定差减压阀受力平衡方程 p2A= p3A+Ft-Fs 定差减压阀压力流量方程 q1=Cd1d x2（p1-p2）/1/2 节流阀压力流量方程 q2=Cd2 Aj 2（p2-p3）/1/2 通过调速阀的流量 q1=q2=q,流量稳定性分析,调速阀用于调节执行元件运动速度，并保证其速度的稳定。这是因为节流阀既是调节元件，又是检测元件。当阀口面积调定后，它一方面控制流量的大小，一方面检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面，与弹簧力相比较，当检测的压力差偏离预定值时，定差减压阀阀芯产生相应位移，改变减压缝隙进行压力补偿，保证节流阀前后的压力差基本不变。但是阀芯位移势必引起弹簧力和液动力波动，因此流经调速阀的流量只能基本稳定。调速阀的速度刚性可近似为。 为保证定差减压阀的压力补偿作用，调速阀的进出口压力差应大于弹簧力Ft 和液动力Fs 所确定的最小压力差。否则无法保证流量稳定。,结构原理 该阀又称为溢流节流阀，由节流阀与差压式溢流阀并连而成，阀体上有一个进油口，一个出油口，一个回油口。这里节流阀既是调节元件，又是检测元件；差压式溢流阀是压力补偿元件，它保证了节流阀前后压力差p 基本不变。,旁通型调速阀,旁通型调速阀用于调节执行元件运动速度只能安装在执行元件的进油路上，其速度刚性较调速阀小，但因此时的系统压力为（负载压力节流阀前后压差p ），是变压系统，与调速阀调速回路相比，回路效率较高。,动作原理动画,分流集流阀是用来保证多个执行元件速度同步的流量控制阀，又称为同步阀。它包括分流阀、集流阀和分流集流阀三种控制类型。 分流阀结构原理：它由两个固定节流孔1、2、阀体、阀芯和两个对中弹簧等组成。阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口3、4。固定节流孔起检测流量的作用，可变节流口起压力补偿作用，其过流面