先导式溢流阀

先导式溢流阀主讲人：郭桐华侨大学机电及自动化学院2026年8月10日第六章液压控制阀2内容提要基本结构和工作原理性能分析溢流阀的性能溢流阀的应用1234一、基本结构和工作原理直动式溢流阀-比较器FpF弹簧力力比较器直接驱动阀芯高压、大流量系统？——直动式——先导式压力控制阀

——低压小流量4阀中有大小两个阀芯小阀芯——先导阀大阀芯——主阀有两个压力调节回路：先导级、主级一、基本结构和工作原理先导式溢流阀由于溢流阀能够稳定入口压力，因此可以将先导式溢流阀的入口压力作为指令力提供给主阀，从而使主阀的入口压力近似等于设定压力，而达到稳定入口压力的目的。先导型溢流阀的主要特点：由主阀芯负责控制系统的溢流量，先导级负责向主阀提供指令力，作用在主阀芯上的主油路液压力与先导级所输出的“指令压力”相平衡，即系统压力由先导级设定。一、基本结构和工作原理三节同心先导式溢流阀两节同心先导式溢流阀1—主阀芯；2、3、4—阻尼孔；5—先导阀座；6—先导阀体；7—先导阀芯；8—先导弹簧；9—主阀复位弹簧；10—主阀体一、基本结构和工作原理远程调压：K口接远程调压阀，设定压力小于先导式溢流阀卸荷：K口接二位二通换向阀，导通模式下，系统卸荷K口二、性能分析根据原理图可知，先导式溢流阀的入口压力可表示为：先导式溢流阀的等效原理图p3——主阀芯上端的压力。

由于：Fs——主阀芯的弹簧力。

先导式和直动式溢流阀的特性曲线先导式溢流阀的主要性能如下：（1）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，反应慢，因此先导式溢流阀一般不用做安全阀。（2）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，一般主阀芯的复位弹簧力不大。以20通径的溢流阀为例，弹簧力大约为40~70N。（3）通过先导阀的流量很小，仅为主阀额定流量的1％左右，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大，先导级的稳态液动力也较小。先导式溢流阀的调节性能主要取决于先导级，因此先导式溢流阀和直动式溢流阀相比其调压偏差较小，稳定性好，波动小，如图所示。二、性能分析先导式溢流阀的主要性能如下：（4）阻尼孔1）阻尼孔结构阻尼孔一般为细长孔，孔径很小φ=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。因此较长的阻尼孔一般分成多个安装在不同的位置。比如图中所示的阻尼孔2和阻尼孔4。2）阻尼孔的作用图中存在三个阻尼孔，分别是阻尼孔2，3，4。其中阻尼孔2和4的作用相同可以等效成一个阻尼孔，其主要作用是利用液流流经阻尼孔形成的压力差，该压力差作用在主阀芯上下两腔产生一个不平衡的液压推力与复位弹簧力相对抗，因此，阻尼孔2和4可以称为压差阻尼。而阻尼孔3的作用是当主阀芯从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时，主阀芯的位移发生变化，进而导致主阀芯上腔的弹簧腔的体积发生变化，导致部分液压油经过阻尼孔3而产生一个压差，对主阀芯的运动起到的一个阻尼的作用。从图6中可以看出当主阀芯已经处于一个稳定状态时，主阀芯的上腔的弹簧腔的体积并不发生变化，理论上没有液压油经过阻尼孔3，不能起到阻尼作用。因此，阻尼孔3也被称为动态阻尼。二、性能分析先导式溢流阀的主要性能如下：（5）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0.6～8、4～16、8～20、16～32MPa实现四级调压。如图所示，图(a)中的溢流阀的压力等级为215bar，其对应的弹簧刚度为656N/cm，而图(b)的溢流阀的压力等级大约为100bar，其弹簧刚度为225N/cm。再从图中可以看出，不论是哪种压力等级的溢流阀，在接近其压力等级的设定压力附近工作时，其调压偏差较小，在远低于其压力等级时，由于弹簧刚度较大引起的附加弹簧力较大，从而导致调压偏差较大。（a）

压力等级215bar（b）

压力等级100bar三、溢流阀的性能主要包括静态特性和动态特性。压力调节范围压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定压力。溢流阀的最大允许流量为其额定流量，在额定流量下工作时，溢流阀应无噪声、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%。静态特性是指阀在稳态工况时的特性。静态特性主要包括压力调节范围、启闭特性和卸荷压力。三、溢流阀的性能启闭特性启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标，一般用溢流阀处于额定流量、调定压力时，开始溢流的开启压力及停止溢流的闭合压力分别与的百分比来衡量，前者称为开启比，后者称为闭合比。开启比和闭合比越大，则两者越接近，溢流阀的启闭特性就越好。三、溢流阀的性能直动式和先导式溢流阀的启闭特性曲线如图所示:对同一个溢流阀来说，其开启特性与闭合特性不重合。这主要是由于在开启和闭合两种运动过程中，摩擦力的作用方向相反所致。先导式溢流阀的启闭特性优于直动式溢流阀。也就是说，先导式溢流阀的调压偏差比直动式溢流阀的调压偏差小，调压精度更高。三、溢流阀的性能卸荷压力当溢流阀的指令力为零，主阀芯全开，额定流量经过溢流阀时在阀口上产生的压力损失称为卸荷压力，一般为7~10bar。三、溢流阀的性能动态特性是指阀在瞬态工况时的特性。当溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时，它的进口压力，也就是它所控制的系统压力，会迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。如图所示。定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值ps的差值为压力超调量Δp，则压力超调率为：：四、溢流阀的应用溢流阀的作用：调压溢流安全保护远程压力控制回路多级压力切换回路系统卸荷四、溢流阀的应用远程压力控制回路如图所示回路，液压泵的出口压力调定是由遥控/远程溢流阀所控制，回路压力维持在3MPa。遥控/远程溢流阀的调定压力一定要低于主溢流阀调定压力，否则等于将主溢流阀遥控口堵塞。四、溢流阀的应用多级压力切换回路如图所示是利用电磁换向阀可调出三种回路压力。当换向阀处于中位时，系统压力由主溢流阀设定为10MPa，当左侧电磁铁通电时，主溢流阀的遥控口通7MPa的溢流阀，则系统压力由遥控级压力确定为7MPa，同理当右侧电磁铁通电时，系统压力为3MPa。最大压力一定要在主溢流阀上设定。四、溢流阀的应用系统卸荷如图所示的两个系统均能使液压泵卸荷。(a)图中，一个小通径的电磁换向阀连接在先导式溢流阀的遥控口上，当电磁铁断电时，系统压力由溢流阀设定；而当电磁铁通电时，由于遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。(b)图中，当电磁铁断电时，液压泵出口通过电磁阀通油箱，液压泵卸荷；当电磁铁通电时，系统压力由溢流阀设定。两个系统均可以通过电磁换向阀实现卸荷功能，