壓力控制閥知多少？

壓力控制閥是控制和調(diào)節(jié)液流壓力的閥的總稱，簡(jiǎn)稱壓力閥。

其工作原理是采取使作用在閥芯上的液壓力與闊芯彈簧力相平衡的方法，建立和維持被控液體的工作壓力。如果彈簧力是可調(diào)的，則被控液體的壓力也可隨之改變，從而達(dá)到控制和調(diào)節(jié)液流壓力的目的。壓力閥都并聯(lián)在油路系統(tǒng)中加以使用。當(dāng)被控液體由于外界原因壓力升高超過(guò)彈簧預(yù)調(diào)壓力時(shí)，閥芯與彈簧的平衡關(guān)系被破壞，此肘，閥芯將被迫移動(dòng)，打開(kāi)通路向回油管路泄油(溢流)，使被控油液的壓力仍維持在彈簧預(yù)調(diào)壓力的水平；有時(shí)閥芯移動(dòng)不是打開(kāi)回油通路，而是改變其專設(shè)節(jié)流減壓口的通流斷面，即改變其壓力降，來(lái)使預(yù)調(diào)減壓油路的工作壓力維持不變；有時(shí)則有意提高油液壓力，使其進(jìn)入另一工作油路，以達(dá)到順序動(dòng)作的目的。

（一）溢流閥

（1）溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理

①直動(dòng)式溢流閥

圖5—14為直動(dòng)式溢流閥的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，圖5—15為直動(dòng)式P型溢流閥的結(jié)構(gòu)及符號(hào)，其工作原理是當(dāng)將溢流閥并聯(lián)在液壓系統(tǒng)的進(jìn)油管路上時(shí)，閥的進(jìn)油口壓力總是對(duì)應(yīng)于彈簧壓力和溢油口的背壓并與之相平衡，由于彈簧壓力是通過(guò)閥上部的調(diào)壓螺釘人為予以調(diào)定，因而滑動(dòng)閥芯A的移動(dòng)壓力也將隨之而變，這樣也就相當(dāng)于控制了進(jìn)油口的壓力，亦即系統(tǒng)壓力。當(dāng)調(diào)壓螺釘全松時(shí)，由于彈簧壓力和背壓甚小，此時(shí)系統(tǒng)將不能建立壓力而溢流(稱為卸荷)，即由油泵輸出的流量，將在接近于無(wú)壓的條件下，使滑動(dòng)閥芯A上移接通進(jìn)、出油口，使全部流量通過(guò)溢流閥返回油箱；隨著調(diào)壓螺釘不斷地旋緊，經(jīng)閥的進(jìn)油口作用在滑動(dòng)閥芯底面a上的壓力，即系統(tǒng)壓力，亦將對(duì)應(yīng)于彈簧壓力而逐漸上升，直達(dá)系統(tǒng)要求的工作壓力而調(diào)定。

圖5—14直動(dòng)式溢流閥的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)

圖5—15直動(dòng)式P型溢流閥的結(jié)構(gòu)圖及符號(hào)

②先導(dǎo)式溢流閥

先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥組成。圖5-16所示為先導(dǎo)式溢流閥的工作原理和圖形符號(hào)圖。P為進(jìn)油口，T為出油口，壓力油自P口經(jīng)通道a進(jìn)入主閥芯下腔A，作用在主閥芯底面上，，同時(shí)又經(jīng)阻尼孔b進(jìn)入主閥芯上腔B，作用在主閥芯上端面和先導(dǎo)閥上。

先導(dǎo)式溢流閥壓力流量特性優(yōu)于直動(dòng)式溢流閥。故先導(dǎo)式溢流閥廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和調(diào)壓精度要求較高的場(chǎng)合。又由于先導(dǎo)式溢流閥是二級(jí)閥，其靈敏度和響應(yīng)速度比直動(dòng)式溢流閥低一些。

圖5—16先導(dǎo)式滑閥型溢流閥

③溢流閥的典型結(jié)構(gòu)

圖5—17力士樂(lè)DBD型直動(dòng)式溢流閥

（a）錐閥型；（b）球閥型

圖5—18力士樂(lè)DB型先導(dǎo)式溢流閥

圖5—19YF型先導(dǎo)式溢流閥

1—主閥芯；2—閥座；3—先導(dǎo)閥芯；4—調(diào)整螺釘；5—閥體；

6—閥蓋；7—先導(dǎo)閥坐；8—阻尼孔；9—遙控口

（2）溢流閥的性能

①靜態(tài)特性

壓力調(diào)節(jié)范圍

壓力調(diào)節(jié)范圍是指調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)壓力能平穩(wěn)地上升或下降，且壓力無(wú)突跳及遲滯現(xiàn)象時(shí)的最大和最小調(diào)定壓力。溢流閥的最大允許流量為其額定流量，在額定流量下工作時(shí)，溢流閥應(yīng)無(wú)噪聲、溢流閥的最小穩(wěn)定流量取決于它的壓力平穩(wěn)性要求，一般規(guī)定為額定流量的15%。

啟閉特性

啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下從開(kāi)啟到閉合的過(guò)程中可調(diào)式減壓閥，被控壓力與通過(guò)溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。它是衡量溢流閥定壓精度的一個(gè)重要指標(biāo)，一般用溢流閥處于額定流量、調(diào)定壓力ps時(shí)，開(kāi)始溢流的開(kāi)啟壓力pk及停止溢流的閉合壓力pB分別與p1的百分比來(lái)衡量，前者稱為開(kāi)啟比pk，后者稱為閉合比ps，即:

(5—1)

(5—2)

式中：ps可以是溢流閥調(diào)壓范圍內(nèi)的任何一個(gè)值，顯然上述兩個(gè)百分比越大，則兩者越接近，溢流閥的啟閉特性就越好，一般應(yīng)使

≥90%，

≥85%可調(diào)式減壓閥，直動(dòng)式和先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性曲線如圖5-20所示。

圖5-20溢流閥的啟閉特性曲線

圖5-21流量階躍變化時(shí)溢流閥的進(jìn)口壓力響應(yīng)特性曲線

②動(dòng)態(tài)性能

當(dāng)溢流閥在溢流量發(fā)生由零至額定流量的階躍變化時(shí)，它的進(jìn)口壓力，也就是它所控制的系統(tǒng)壓力，將如圖5-21所示的那樣迅速升高并超過(guò)額定壓力的調(diào)定值，然后逐步衰減到最終穩(wěn)定壓力，從而完成其動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程。

定義最高瞬時(shí)壓力峰值與額定壓力調(diào)定值ps的差值為壓力超調(diào)量Δp，則壓力超調(diào)率Δp為：

(5—3)

它是衡量溢流閥動(dòng)態(tài)定壓誤差的一個(gè)性能指標(biāo)。一個(gè)性能良好的溢流閥，其

≤10%～30%。圖5-19中所示t1稱之為響應(yīng)時(shí)間；t2稱之為過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。顯然，t1越小，溢流閥的響應(yīng)越快；t2越小，溢流閥的動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間越短。

（3）溢流閥的應(yīng)用

溢流閥的應(yīng)用比較廣泛，它在回路中可以做溢流閥用、作安全閥用、作背壓閥用、作遠(yuǎn)程調(diào)壓用、作多級(jí)調(diào)壓用以及作卸荷閥用。具體應(yīng)用見(jiàn)圖5-22

圖5—22溢流閥的應(yīng)用

（a）做溢流閥用；（b）做安全閥用；（c）做背壓閥用；

（d）遠(yuǎn)程調(diào)壓；（e）多級(jí)調(diào)壓

（二）減壓閥

減壓閥是使出口壓力(二次壓力)低于進(jìn)口壓力(一次壓力)的一種壓力控制閥。其作用是降低液壓系統(tǒng)中某一回路的油液壓力，使用一個(gè)油源能同時(shí)提供兩個(gè)或幾個(gè)不同壓力的輸出。減壓閥在各種液壓設(shè)備的夾緊系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多。此外，當(dāng)油液壓力不穩(wěn)定時(shí)，在回路中串入一減壓閥可得到一個(gè)穩(wěn)定的較低的壓力。根據(jù)減壓閥所控制的壓力不同，它可分為定值輸出減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。

（1）定值輸出減壓閥

①工作原理

圖5-23所示為直動(dòng)式減壓閥的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)。P1口是進(jìn)油口，P2口是出油口，閥不工作時(shí)，閥芯在彈簧作用下處于最下端位置，閥的進(jìn)、出油口是相通的，亦即閥是常開(kāi)的。若出口壓力增大，使作用在閥芯下端的壓力大于彈簧力時(shí)，閥芯上移，關(guān)小閥口，這時(shí)閥處于工作狀態(tài)。若忽略其他阻力，僅考慮作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的條件，則可以認(rèn)為出口壓力基本上維持在某一定值——調(diào)定值上。這時(shí)如出口壓力減小，閥芯就下移，開(kāi)大閥口，閥口處阻力減小，壓降減小，使出口壓力回升到調(diào)定值；反之，若出口壓力增大，則閥芯上移，關(guān)小閥口，閥口處阻力加大，壓降增大，使出口壓力下降到調(diào)定值。

圖5—23直動(dòng)式減壓閥結(jié)構(gòu)

圖5—24先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)及符號(hào)

圖5-24所示為先導(dǎo)式減壓閥的工作原理圖和圖形符號(hào)，可仿前述先導(dǎo)式溢流閥來(lái)推演，這里不再贅述。

②工作特性

理想的減壓閥在進(jìn)口壓力、流量發(fā)生變化或出口負(fù)載增加，其出口壓力p2總是恒定不變。但實(shí)際上，p2是隨p1、q的變化，或負(fù)載的增大而有所變化。當(dāng)忽略閥芯的自重和摩擦力，當(dāng)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力為Fbs時(shí)，閥芯上的力平衡方程為：

(5-4)

式中：

為彈簧剛度；

為當(dāng)閥芯開(kāi)口

時(shí)彈簧的預(yù)壓縮量，其余符號(hào)見(jiàn)圖，亦即：

(5-5)

若忽略液動(dòng)力

，且

時(shí)，則有：

(5-6)

這就是減壓閥出口壓力可基本上保持定值的原因。

（2）定差減壓閥

定差減壓閥是使進(jìn)、出油口之間的壓力差等于或近似于不變的減壓閥，其工作原理如圖5-25所示。高壓油p1經(jīng)節(jié)流口xR減壓后以低壓p2流出，同時(shí)，低壓油經(jīng)閥芯中心孔將壓力傳至閥芯上腔，則其進(jìn)、出油液壓力在閥芯有效作用面積上的壓力差與彈簧力相平衡。

(5-7)

式中：

為當(dāng)閥芯開(kāi)口

時(shí)彈簧(其彈簧剛度為

)的預(yù)壓縮量；其余符號(hào)如圖所示。

由式(5-7)可知，只要盡量減小彈簧剛度

和閥口開(kāi)度

，就可使壓力差Δp近似地保持為定值。

圖5—25定差減壓閥結(jié)構(gòu)及符號(hào)

圖5—26定比減壓閥結(jié)構(gòu)及符號(hào)

（3）定比減壓閥

定比減壓閥能使進(jìn)、出油口壓力的比值維持恒定。圖5-26所示為其工作原理圖，閥芯在穩(wěn)態(tài)時(shí)忽略穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力、閥芯的自重和摩擦力時(shí)可得到力平衡方程為：

(5—8)

式中：

為閥芯下端彈簧剛度；

是閥口開(kāi)度為

時(shí)的彈簧的預(yù)壓縮量；其它符號(hào)如圖所示。若忽略彈簧力(剛度較小)，則有(減壓比)：

(5—9)

由式(5-9)可見(jiàn)，選擇閥芯的作用面積

和

，便可得到所要求的壓力比，且比值近似恒定。

（三）順序閥

順序閥是以壓力為信號(hào)自動(dòng)控制油路通斷的壓力控制閥。常用于控制同一系統(tǒng)多個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。按其控制方式有內(nèi)控和外控之分；按其結(jié)構(gòu)又有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分。通過(guò)改變控制方式、泄油方式和出口的接法，順序閥還可構(gòu)成多種功能，作背壓閥、卸荷閥、平衡閥和溢流閥用。

（1）直動(dòng)式順序閥

圖5—27所示為XE型直動(dòng)式內(nèi)控順序閥的結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)圖。其主要零件有閥體4、閥蓋3及7、閥芯5、控制活塞6、調(diào)壓彈簧2和調(diào)節(jié)螺釘1等。其結(jié)構(gòu)與直動(dòng)式溢流閥相似。不同的是，順序閥為減小彈簧剛度設(shè)置了控制活塞，且閥芯和閥體間的封油長(zhǎng)度比溢流閥長(zhǎng)。調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量即可調(diào)節(jié)順序閥的開(kāi)啟壓力。因?yàn)槭沁M(jìn)口壓力控制閥芯的啟閉，所以稱為內(nèi)控式順序閥。

外控順序閥又稱為液控順序閥，將圖5—27所示內(nèi)控順序閥的端蓋7旋轉(zhuǎn)90°或者

180°安裝，使通道8堵塞，外控口K與進(jìn)油腔隔離，并除去外控口螺堵，即可變成外控順序閥。其工作原理與內(nèi)控順序閥相同，只是控制活塞動(dòng)作的油源來(lái)自外控口K接通的控制油路，而與進(jìn)口壓力無(wú)關(guān)，因此稱作外控順序閥。外控順序閥的圖形符號(hào)如圖5—27所示。

圖5—27XE型直動(dòng)式順序閥

圖5—28力士樂(lè)DZ型先導(dǎo)式順序閥

（2）先導(dǎo)式順序閥

圖5—28所示為德國(guó)力士樂(lè)()公司DZ型先導(dǎo)式順序閥的結(jié)構(gòu)圖。其主要零件有先導(dǎo)閥芯、調(diào)壓彈簧、主閥芯及閥體等。其工作原理與前述先導(dǎo)式溢流閥相似，不再?gòu)?fù)述。

（四）壓力繼電器

壓力繼電器是一種將油液的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電液控制元件，當(dāng)油液壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)，即發(fā)出電信號(hào)，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等元件動(dòng)作，使油路卸壓、換向、執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作，或關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。

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