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溢流阀 开发出新技术研究所余建福 课程主要内容 作用 三个方面 结构和工作原理 两种 性能 两个方面 应用 六个方面 溢流阀的作用 溢流阀属于那种类型的阀 溢流阀究竟液压系统中起什么作用 溢流阀是液压系统的重要元件之一 几乎所有的液压系统中都必须安装 可以说它在液压系统中无处不在 无处没有 溢流阀既是控制阀中的重点 又是控制阀中的难点 还是学习其它压力阀和一些基本回路的基础 它主要起限压 保压 稳压及远控调压的作用 主要是安全阀 由于液压泵输出的压力是随负载而变化的 当在系统出现异常 如过载 时 使压力超过设计时的压力 使系统进入危险时 阀开启溢流 对系统起过载保护 现在不知道这个的液压系统 溢流阀在这种情况也可能是起稳压和调压的功能 使系统的压力能稳定于溢流阀设定的压力上 因为溢流阀的溢流压力是可以调节的 要是做安全阀用相当于你家的电路装保险丝要是起稳压作用相当于你家的冰箱稳压器 结构和工作原理 典型结构直动式溢流阀先导式溢流阀工作原理直动式溢流阀先导式溢流阀 直动式溢流阀 结构和工作原理结构右图为直动式溢流阀的结构示意图 基本结构有 调压螺母 弹簧 阀芯 阀体等 工作原理直动式溢流阀依靠系统中压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡 以控制阀芯的起闭动作 右图中阀芯在最低位置 P与T关断 这也是溢流阀的常态位置 或静态位置 压力油从P口进入 如右图兰色箭头所示 一路经阻尼孔a进入阀芯底部 形成底部压力油区 作用在阀芯底部面积Ar上 推动阀芯向上 另一路经开口h流入回油口T 将多于的油液排回油箱 阻尼孔a用来对阀芯动作产生阻尼 以提高阀芯工作的稳定性 调压螺母可以改变弹簧的压紧力 这样也就调整了进口处的压力P 当弹簧调定时 开口h的大小决定进口油压P的油压力p P较大时 液压力大于弹簧力 阀芯向上移动 h较大 经T口流回油箱的油液也较多 如右图所示 P较小时 液压力小于弹簧力 阀芯向下移动 h较小 经T口流回油箱的油液也较少 如右图所示 当溢流阀稳定工作时 作用在阀芯上的油液压力 弹簧压力Fs 稳态轴向液动力Fbs 阀芯自重G和摩擦力Ff是平衡的 表达式如下 PAr Fs Fbs G Ff忽略Fbs G Ff 可简化为 PAr Fs或写成 P Fs Ar从上式可以看出 进出口油液压力p是由弹簧力Fs决定的 这就是溢流阀能稳定进口压力的基本原理负反馈原理 溢流阀利用被控压力 进口出压力 作为控制信号来改变弹簧的压缩量 溢流阀内部通过阀芯的平衡和运动构成了一种负反馈作用 控制信号p增加 阀芯上移 开口h增大 通过T口泄回油箱的液流增多 从而使进口处压力p下降 回到原来的大小 反之 如果控制信号p下降 这种负反馈作用会使进口处压力p上升 直动式溢流阀动画原理示意1 动画中表示阀芯运动情况 阀芯由于进口压力的变化上下移动 直动式溢流阀动画原理示意2 动画中表示当压力稳定时 阀芯经过短暂振荡后 达到平衡 直动式溢流阀动画原理示意3 动画中表示当进口压力增加时 阀芯向上移 开口h增大 阀芯经过短暂振荡后 达到平衡 直动式溢流阀动画原理示意4 动画中表示当进口压力减小时 阀芯向下移 开口h减小 阀芯经过短暂振荡后 达到平衡 先导式溢流阀 结构和工作原理结构如右图所示 它由主阀和先导阀构成 工作原理压力油从P口进入 按图中红色箭头所示方向 通过阻尼孔作用到先导阀芯上 当进油压力较低时 液压力不足以克服先导弹簧力 先导阀关闭 阻尼孔a内的液流不流动 阻尼孔两端没有压差 即两端压力相等 上下腔压力相等 主阀芯仅需在较小的弹簧力的推动下 处于最下端 此时 P T口不同 没有溢流通过T口 当进油口压力P升高到作用在先导阀芯上的液压力大于先导弹簧力时 先导阀打开 压力油经阻尼孔 先导阀口和和h1流回油箱 此时 由于阻尼孔内油液流流动 产生压差 P P1 P2 设上下腔有效工作面积均为Ar 忽略摩擦力 轴向稳态力和自重 主阀芯的平衡方程为 P P1 P2 Fs Ar当 PAr Fs时 阀芯上移 油液从P口通过h口 流回油箱 实现溢流 由上分析可知 主弹簧力是和压力差平衡的 压力差比较小 因而弹簧的刚度可以做的较小 虽然P2直接与先导阀弹簧相平衡 但先导阀一般为锥阀 受压面积也小 故先导阀的弹簧刚度也不太大 调节调压螺钉 可以调节先导弹簧的预紧力 也可以调节溢流阀的溢流压力 这个压力就是溢流阀的调整压力 先导式溢流阀的负反馈和直动式溢流阀基本相同 如果调整压力不变 有如下过程 P口压力p上升P1上升 P2不变 主阀芯上移h口增大P口压力p下降P口压力p下降时过程与上相反 先导式溢流阀动画演示 特别注意阻尼孔两边的压力变化 当液流流动时产生压力差 P P1 P2 先导式溢流阀控制口K的作用先导式溢流阀有一个远程控制口K 不用的时候时封闭的 如果用油管接到另一个远程调压阀 其结构和先导控制部分一样 则先导式溢流阀的控制情况有所不同 如右图所示 三条红线分别时调整压力高 中 低位置 也就是调整螺母的调整位置 当远程调整压力大于先导阀的调整压力时 远程阀不起作用 如动画演示当远程调整压力小于先导阀的调整压力时 先导阀的实际压力由远程阀决定 从而实现对溢流阀的远程控制 如动画演示当控制口K直接通向油箱时 主阀上强压力接近零 主阀上移到最高位置 阀口 h最大 进口P的流量全部流回T口流回油箱 P口压力很低 约为零 实现泵的卸荷 如动画演示 溢流阀的性能 溢流阀的性能有静态性能和动态性能两部分 溢流阀的主要性能要求 调压范围大 调压偏差小 工作平稳 动作灵敏 过留能力大 压力损失小 噪声小等1 静态性能1 压力调节范围压力调节范围是指调压弹簧在给定的范围内调节时 系统压力能平稳地上升或下降 且压力无突跳及迟滞现象 这个范围即为压力调节范围 2 最大流量和最小稳定流量最大流量和最小稳定流量决定了溢流阀的流量调节范围 流量调节范围越大的溢流阀应用范围越广 溢流阀的最大流量也就是它的公称流量 又称为额定流量 在此流量下溢流阀工作应无噪声 溢流阀的最小稳定流量取决于它的压力平稳性要求 一般规定为额定流量的15 3 卸荷压力当溢流阀的远程控制口K与油箱相连时 额定流量下的压力损失称为卸荷压力 4 启闭特性也称为压力流量特性 p q特性 在溢流阀调压弹簧的预压缩量调定以后 溢流阀的开启压力pk即已确定 阀口开启后溢流阀的进口压力随溢流量的增加而略有升高 流量为额定值时的压力ps最高 随着流量减少 阀口则反向趋于关闭 阀的进口压力降低 阀口关闭的压力为pb 因摩擦力的方向不同 pb pk 启闭特性的好坏用开启比和闭合比衡量 溢流阀启闭性 2 溢流阀的动态性能当溢流阀阀口从关闭到打开 溢流量由零至额定流量发生阶跃变化时 它的进口压力 也就是它所控制的系统压力由零迅速升至调定压力pT 升压时间 响应时间 为 t1 但是 它并不能立即稳定下来 而需要一个振荡衰减过程 最终稳定在pT上 当振幅在pT 5 pT范围内 视为稳定 这个过渡过程经过的时间 t2称为过渡过程时间 显然 t1越小 溢流阀的响应时间越快 t2越小 溢流阀的动