液压与气压传动技术 压力控制阀

课题序号教学班级教学课时2教学形式新授课题名称压力控制阀溢流阀的工作原理使用教具投影仪、电脑教学目标学会溢流阀的工作原理、特性和应用教学重点先导式溢流阀的工作原理、特性和应用教学难点先导式溢流阀的工作原理、特性和应用更新、补充、删节内容无课前准备按照人才培养方案精心备课、准备相关课件。了解学生学习状况课外作业本章习题板书设计溢流阀1、溢流阀的基本结构及其工作原理溢流阀的作用(2)液压系统对溢流阀的性能要求2.溢流阀的结构和工作原理(1)直动式溢流阀（2）先导式溢流阀教学感想讲溢流阀的工作原理时，可以从溢流阀的应用导入，学会溢流阀的原理，举例讲溢流阀的各种场合的应用，巩固和加深对溢流阀原理的理解和掌握。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式复习新课1、电磁换向阀的特点？应用场合？2、电液换向阀的特点？应用场合？压力控制阀在液压传动系统中,控制油液压力高低的液压阀称之为压力控制阀,简称压力阀。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。在具体的液压系统中，根据工作需要的不同，对压力控制的要求是各不相同的：有的需要限制液压系统的最高压力，如安全阀；有的需要稳定液压系统中某处的压力值（或者压力差，压力比等），如溢流阀、减压阀等定压阀；还有的是利用液压力作为信号控制其动作，如顺序阀、压力继电器等。溢流阀1、溢流阀的基本结构及其工作原理溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。几乎在所有的液压系统中都需要用到它，其性能好坏对整个液压系统的正常工作有很大影响。提问多媒体、启发、案例式教学课件讲解课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式图5-14溢流阀的作用1—定量泵2—溢流阀3—节流阀4—液压缸5—变量溢流阀的作用在液压系统中维持定压是溢流阀的主要用途。它常用于节流调速系统中，和流量控制阀配合使用，调节进入系统的流量，并保持系统的压力基本恒定。如图5-14(a)所示，溢流阀2并联于系统中，进入液压缸4的流量由节流阀3调节。由于定量泵1的流量大于液压缸4所需的流量，油压升高，将溢流阀2打开，多余的油液经溢流阀2流回油箱。因此，泵在这里溢流阀的功用就是在不断的溢流过程中保持系统压力基本不变。用于过载保护的溢流阀一般称为安全阀。如图5-14(b)所示的变量泵调速系统。在正常工作时，安全阀2关闭，不溢流，只有在系统发生故障，压力升至安全阀的调整值时，阀口才打开，使变量泵排出的油液经溢流阀2流回油箱，以保证液压系统的安全。3、液压系统对溢流阀的性能要求①定压精度高。当流过溢流阀的流量发生变化时，系统中的压力变化要小，即静态压力超调要小。②灵敏度要高。如图5-14(a)所示，当液压缸4突然停止运动时，溢流阀2要迅速开大。否则，定量泵1输出的油液将因不能及时排出而使系统压力突然升高，并超过溢流阀的调定压力，讲解分析课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式称动态压力超调，使系统中各元件及辅助受力增加，影响其寿命。溢流阀的灵敏度越高，则动态压力超调越小。③工作要平稳，且无振动和噪声。④当阀关闭时，密封要好，泄漏要小。对于经常开启的溢流阀，主要要求前三项性能；而对于安全阀，则主要要求第二和第四两项性能。其实，溢流阀和安全阀都是同一结构的阀，只不过是在不同要求时有不同的作用而已。4、溢流阀的结构和工作原理常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。(1)直动式溢流阀直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，图5-15(a)所示是一种低压直动式溢流阀，P是进油口，T是回油口，进口压力油经阀芯4中间的阻尼孔g作用在阀芯的底部端面上，当进油压力较小时，阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置，将P和T两油口隔开。当油压力升高，在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力F。此时，阀芯上升，阀口被打开，将多余的油液排回油箱，阀芯上的阻尼孔g用来对阀芯的动作产生阻尼，以提高阀的工作平衡性，调整螺帽1可以改变弹簧的压紧力，这样也就调整了溢流阀进口处的油液压力p。讨论分析讲解讨论分析课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式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。由式(5-2)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，图5-15(b)所示为直动式溢流阀的图形符号.由图5-15(a)还可看出，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图5-16所示。图5-16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，一方面以课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式补偿锥阀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。(2)先导式溢流阀图5-17所示为先导式溢流阀的结构示意图，在图中压力油从P口进入，通过阻尼孔3后作用在导阀4上，当进油口压力较低，导阀上的液压作用力不足以克服导阀右边的弹簧5的作用力时，导阀关闭，没有油液流过阻尼孔，所以主阀芯2两端压力相等，在较软的主阀弹簧1作用下主阀芯2处于最下端位置，溢流阀阀口P和T隔断，没有溢流。当进油口压力升高到作用在导阀上的液压力大于导阀弹簧作用力时，导阀打开，压力油就可通过阻尼孔、经导阀流回油箱，由于阻尼孔的作用，使主阀芯上端的液压力p2小于下端压力p1，当这个压力差作用在面积为AB的主阀芯上的力等于或超过主阀弹簧力Fs，轴向稳态液动力Fbs、摩擦力Ff和主阀芯自重G时，主阀芯开启，油液从P口流入，经主阀阀口由T流回油箱，实现溢流，即有：Δp=p1-p2≥Fs+Fbs+G±Ff/AB(5-3)

课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式课堂小结课后练习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。先导式溢流阀有一个远程控制口K，如果将K口用油管接到另一个远程调压阀(远程调压阀的结构和溢流阀的先导控制部分一样)，调节远程调压阀的弹簧力，即可调节溢流阀主阀芯上端的液压力，从而对溢流阀的溢流压力实现远程调压。但是，远程调压阀所