6.4 压力控制阀.ppt

第四节压力控制阀 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 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 压力控制阀的分类 常见的压力控制阀按功能分为 溢流阀减压阀顺序阀压力继电器 一 溢流阀 溢流阀的主要功能是通过阀口的溢流 使被控制系统或回路的压力维持恒定 实现稳压 调压或限压的作用 对溢流阀的要求是 调压范围大 调压偏差小 压力振摆小 动作灵敏 过流能力大 噪声小 溢流阀 直动型溢流阀先导型溢流阀 直动式溢流阀结构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 调节螺母 弹簧 上盖 阀芯 阀体 直动式溢流阀结构图 进油口 回油口 径向孔 阻尼孔 油腔 通道 低压溢流阀 高压溢流阀 工作原理原始状态 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 直动式溢流阀 压力控制回路 直动型溢流阀 P T 阀芯受力 F与Ft 溢流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量 从而改变阀口的通流面积和系统的溢流量来达到定压目的的 当系统压力升高时 阀芯上升 阀口通流面积增加 溢流量增大 进而使系统压力下降 溢流阀内部通过阀芯的平衡和运动构成的这种负反馈作用是其定压作用的基本原理 也是所有定压阀的基本工作原理 由上述可知 弹簧力的大小与控制压力成正比 因此如果提高被控压力 一方面可用减小阀芯的面积来达到 另一方面则需增大弹簧力 因受结构限制 需采用大刚度的弹簧 这样 在阀芯相同位移的情况下 弹簧力变化较大 因而该阀的定压精度就低 所以 这种低压直动式溢流阀一般用于压力小于2 5MPa的小流量场合 在常位状态下 溢流阀进 出油口之间是不相通的 而且作用在阀芯上的液压力是由进口油液压力产生的 经溢流阀芯的泄漏油液经内泄漏通道进入回油口T 直动式溢流阀采取适当的措施也可用于高压大流量 例如 德国Rexroth公司开发的通径为6 20mm的压力为40 63MPa 通径为25 30mm的压力为31 5MPa的直动式溢流阀 最大流量可达到330L min 其中较为典型的锥阀式结构如下图所示 图为锥阀式结构的局部放大图 在锥阀的下部有一阻尼活塞3 活塞的侧面铣扁 以便将压力油引到活塞底部 该活塞除了能增加运动阻尼以提高阀的工作稳定性外 还可以使锥阀导向而在开启后不会倾斜 此外 锥阀上部有一个偏流盘1 盘上的环形槽用来改变液流方向 一方面以补偿锥阀2的液动力 另一方面由于液流方向的改变 产生一个与弹簧力相反方向的射流力 当通过溢流阀的流量增加时 虽然因锥阀阀口增大引起弹簧力增加 但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加 结果抵消了弹簧力的增量 有利于提高阀的通流流量和工作压力 直动式锥型溢流阀1 偏流盘2 锥阀3 活塞 直动型溢流阀特点 对应调压弹簧一定的预压缩量X0 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 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 先导式溢流阀 结构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 先导式溢流阀的结构 图形符号 弹簧 提动头 柱塞 小孔 仅 0 5 油箱 高压油 1 弹簧 2 提动头 3 柱塞 先导型溢流阀 调节螺钉 P T 符号 先导型溢流阀工作原理 先导型溢流阀工作原理 先导型溢流阀工作原理 由于油液通过阻尼孔而产生的P1与P2之间的压差值不太大 所以主阀芯只需一个小刚度的软弹簧即可 而作用在导阀4上的液压力P2与其导阀阀芯面积的乘积即为导阀弹簧5的调压弹簧力 由于导阀阀芯一般为锥阀 受压面积较小 所以用一个刚度不太大的弹簧即可调整较高的开启压力P2 用螺钉调节导阀弹簧的预紧力 就可调节溢流阀的溢流压力 先导型溢流阀特点 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 8 1 2mm 孔长l 8 12mm 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 压力流量特性 阀在工作状态 溢流量q变化时进口压力变化情况 溢流阀的性能 压力调节范围 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 静态特性 启闭特性 阀在开启闭合过程中 压力 流量间关系 卸荷压力 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流经阀的流量为额定值时 溢流阀的进口压力 压力超调 最大峰值压力与调定压力之间差值过渡时间 压力上升达到稳定调定值所需时间压力稳定性 压力在调定值之间变化 动态特性 进口压力突变时 压力与时间之间的关系 溢流阀的应用 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 溢流阀旁接在泵的出口 用来保证系统压力恒定 称为调压阀 溢流阀 电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载 卸荷阀 溢流阀接在执行元件的出口 用来保证系统运动平稳性 称为背压阀 减压阀 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 功能 在同一系统中 往往有一个泵要向几个执行元件供油 而各个执行元件所需的工作压力却不同 若某执行元件所需压力低于泵的工作压力时 可在该分支右路中串联一减压阀 油液经过该减压阀后 压力降低 且使与其出口处相接的某一回路的压力保持恒定 即定值减压阀 直动式减压阀 定值减压阀结构 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 传统型先导式减压阀 新先型导式减压阀 职能符号 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内流道内泄至出口 减压阀与溢流阀一样有遥控口 减压阀的特点 减压阀的应用 减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力或使出口压力稳定的二次油路上 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 减压回路 稳压回路 顺序阀 顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀 按结构可分为直动式和先导式 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 先导式顺序阀工作原理与先导式溢流阀相似 不同之处是其出口处不接油箱 而通向二