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1、7.2壓力控制閥壓力控制閥是用于控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力,或利用壓力變化作為信號來控制其它元件動作的閥。分類：溢流閥、減壓閥、順序閥，以及由順序閥派生出來的平衡閥、卸荷閥等。從工作原理來看，所有的壓力控制閥都是利用液壓油的壓力對閥芯產(chǎn)生的推力與彈簧的彈力相平衡，使閥芯停止在不同位置上，以控制閥口開度來實現(xiàn)壓力的控制。1 溢流閥     功能：保持閥前的油壓恒定，將多余的油液回流到油箱（安全閥，平時常閉），會流到閥后 管系（溢流閥，平時常開）。 要求: 靈敏可靠，工作平穩(wěn)，無噪音，壓力穩(wěn)定，機構簡單 。 分類：直動式，差動式，先導式 1）直動型溢流閥 直動式溢流閥是

2、作用在閥芯上的主油路液壓力與調(diào)壓彈簧力直接相平衡的溢流閥。 直動型溢流閥結構原理圖 (a)滑閥節(jié)流口，端面測壓;(b)錐閥節(jié)流口，端面測壓; (c)錐閥節(jié)流口，錐面測壓     當閥芯重力、摩擦力和液動力忽略不計，令指令力(彈簧調(diào)定力)F指K · x0時，直動式溢流閥在穩(wěn)態(tài)下的力平衡方程為: p·A = F指+ K · x 即 F指= F指 p·A = K · x 即 p=K(x0+x)/AKx0/A 式中 K彈簧剛度(Nm)； x0彈簧預壓縮量(m)； p(或pL)進口壓力即系統(tǒng)壓力(Pa)； F指 指令信號，即

3、彈簧預壓力(N)； F指控制誤差（取決于K）,即驅(qū)動閥芯的合力(N)；                             A 閥芯的有效承壓面積(m2)； x 閥開口量(m)。 由式可以看出，只要在設計時保證x << x0 ，即可使 p=K(x0+x)/AKx0/A =常數(shù)。這就表明，當溢流量變化時，直動式溢流

4、閥的進口壓力是近于恒定的。 直動型溢流閥的特點： 結構簡單，靈敏度高，但因壓力直接與調(diào)壓彈簧力平衡，不適于在高壓、大流量下工作。在高壓、大流量條件下，直動型溢流閥的閥芯摩擦力和液動力很大，不能忽略，故調(diào)壓精度低，恒壓特性不好。 工程機械上多作緩沖閥用。 下一頁 2）先導型溢流閥    先導型溢流閥有多種結構。圖所示是一種典型的三節(jié)同心結構先導型溢流閥，它由先導閥和主閥兩部分組成。       YF型三節(jié)同心先導型溢流閥結構圖(管式) 1-錐閥(先導閥);2-錐閥座;3-閥蓋;4-閥體;5-阻尼孔;6-主閥

5、芯; 7-主閥座;8-主閥彈簧;9-調(diào)壓(先導閥)彈簧;10-調(diào)節(jié)手柄 圖中，錐式先導閥1、主閥芯上的阻尼孔(固定節(jié)流孔)5及調(diào)壓彈簧9一起構成先導級壓力負反饋控制，負責向主閥芯6的上腔提供經(jīng)過先導閥穩(wěn)壓后的主級指令壓p2A2。 主閥芯是主控回路的比較器，上端面作用有主閥芯的指令力p2A2 ，下端面作為主回路的測壓面，作用有反饋力p1A1 ，其合力可驅(qū)動閥芯，調(diào)節(jié)溢流口的大小，最后達到對進口壓力p1進行調(diào)壓和穩(wěn)壓的目的。     工作時，液壓力同時作用于主閥芯及先導閥芯的測壓面上。當先導閥1未打開時，閥腔中油液沒有流動，作用在主閥芯6上下兩個方向的壓力相等，但因上

6、端面的有效受壓面積A2大于下端面的有效受壓面積A1，主閥芯在合力的作用下處于最下端位置，閥口關閉。當進油壓力增大到使先導閥打開時，液流通過主閥芯上的阻尼孔5、先導閥1流回油箱。由于阻尼孔的阻尼作用，使主閥芯6所受到的上下兩個方向的液壓力不相等，主閥芯在壓差的作用下上移，打開閥口，實現(xiàn)溢流，并維持壓力基本穩(wěn)定。調(diào)節(jié)先導閥的調(diào)壓彈簧9，便可調(diào)整溢流壓力。     根據(jù)先導型溢流閥的原理圖，當閥芯重力、摩擦力和液動力忽略不計，令導閥的指令力F指Ks · xs0 ，導閥芯在穩(wěn)態(tài)狀況下的力平衡方程為p2·As = F指+ Ks · xs 即Fs

7、= F指 p2·As = Ks · xs 即 p2 = Ks (xs0+ xs)/ As 式中 p2先導級的輸出壓力，即主級的指令壓力(Pa)； F指先導級的指令信號，即導閥的彈簧預壓力(N)； Fs先導級的控制誤差，即導閥芯的驅(qū)動力(N)； As導閥芯的有效承壓面積(m2)； Ks導閥彈簧剛度(Nm)； xs0導閥彈簧預壓縮量(m)； xs導閥開口量(m)。      因?qū)чy的流量極小，僅為主閥流量的1左右，導閥開口量xs很小，因此有 p2 KS · xs0/AS =（常數(shù)） 上一頁   &#

8、160;  下一頁2）先導型溢流閥    先導級可以對主級的指令壓力p2進行調(diào)壓和穩(wěn)壓。     在主閥中，當主閥芯重力、摩擦力和液動力忽略不計，令主閥的指令力F調(diào)=p2A2， 主閥芯在穩(wěn)態(tài)狀況下的力平衡方程為      p2·A2 + K（x0+ x) = p1·A1 即 F= F調(diào) p1·A1= p2·A2 p1·    A1 =K（x0+ x)     因主閥芯彈簧不起調(diào)壓彈簧作用

9、，因此彈簧極軟，彈簧力基本為零，即      F= K（x0+ x) 0 故有          p1 = F調(diào)/A1= P2·A2 / A1       p1 = F調(diào)/A1= p2·A2 / A1        p2 Ks · xs0/A s 式中  pl進口壓力，即系統(tǒng)壓力(Pa)；    &

10、#160;   A1主閥芯下端面的有效承壓面積(m2)；        A2主閥芯上端面的有效承壓面積(m2)，        K主閥彈簧剛度(Nm)；        x0主閥彈簧預壓縮量(m)；        x主閥開口量(m)；        F調(diào)主級的指令信號，即主閥芯上端

11、面有效承壓面積上所承受的液壓力(N)；        F指先導級的指令信號，即導閥的彈簧預壓力(N)；       F  主級的控制誤差，即主閥芯的驅(qū)動力，用于克服主閥液動力等阻力(N)；        As導閥芯的有效承壓面積(m2)；        Ks導閥彈簧剛度(Nm)；        xs

12、0導閥彈簧預壓縮量(m)；        xs導閥開口量(m)。     由式可以看出，只要在設計時保證主閥彈簧很軟，且主閥芯的測壓面積A1、A2較大，摩擦力和液動力相對于液壓驅(qū)動力可以忽略不計，即可使系統(tǒng)壓力p1=常數(shù)。    先導型溢流閥的特點：     在溢流量發(fā)生大幅度變化時，被控壓力p1只有很小的變化（因主閥芯彈簧剛度?。?，即定壓精度高。此外，由于先導閥的溢流量僅為主閥額定流量的1左右，因此先導閥閥座孔的面積和開口量、調(diào)壓彈簧

13、剛度都不必很大。所以，先導型溢流閥廣泛用于高壓、大流量場合。 上一頁      下一頁先導型溢流閥實例 o o      圖示為二節(jié)同心先導型溢流閥的結構圖，其主閥芯為帶有圓柱面的錐閥。為使主閥關閉時有良好的密封性，要求主閥芯1的圓柱導向面和圓錐面與閥套配合良好，兩處的同心度要求較高，故稱二節(jié)同心。 主閥芯上沒有阻尼孔，而將三個阻尼孔2、3、4分別設在閥體10和先導閥體6上。      其工作原理與三節(jié)同心先導型溢流閥相同，只不過油液從主閥下腔到主閥上腔，需經(jīng)過三個

14、阻尼孔。阻尼孔2和4相串聯(lián)，相當三節(jié)同芯閥主閥芯中的阻尼孔，是半橋回路中的進油節(jié)流口，作用是使主閥下腔與先導閥前腔產(chǎn)生壓力差，再過阻尼孔3作用于主閥上腔，從而控制主閥芯開啟。阻尼孔3的主要作用是提高主閥芯的穩(wěn)定性，它的設立與橋路無關。 o     先導型溢流閥的導閥部分結構尺寸較小，調(diào)壓彈簧不必很硬，因此壓力調(diào)整比較輕便。但因先導型溢流閥要在先導閥和主閥都動作后才能起控制作用，因此反應不如直動型溢流閥靈敏。 o 與三節(jié)同心結構相比，二節(jié)同心結構的特點是： o 主閥芯僅與閥套和主閥座有同心度要求，免去了與閥蓋的配合，故結構簡單，加工和裝配方便。 o 過流面積大，在相

15、同流量的情況下，主閥開啟高度??；或者在相同開啟高度的情況下，其通流能力大。 o 主閥芯與閥套可以通用化，便于組織批量生產(chǎn)。 o 電磁溢流閥是電磁換向閥與先導式溢流閥的組合，用于系統(tǒng)的多級壓力控制或卸荷。為減小卸荷時的液壓沖擊，可在電磁閥和溢流閥之間加裝緩沖器。 圖為電磁溢流閥的結構圖，它是先導型溢流閥與常閉型二位二通電磁閥的組合。     電磁閥的兩個油口分別與主閥上腔(導閥前腔)及主閥溢流口相連。當電磁鐵斷電時，電磁閥兩油口斷開，對溢流閥沒有影響。     當電磁鐵通電換向時，通過電磁閥將主閥上腔與主閥回油口相連通，溢流閥溢流口全開

16、，導致溢流閥進口卸壓(壓力為零)，這種狀態(tài)稱之為卸荷。 o     先導型溢流閥與常閉型二位二通電磁閥組合時稱為O型機能電磁溢流閥，見圖( b)； o 與常開型二位二通電磁閥組合時稱為H型機能電磁溢流閥，見圖( c)。 o 電磁溢流閥除應具有溢流閥的基本性能外，還要滿足以下要求： o (1)建壓時間短； o (2)具有通電卸荷或斷電卸荷功能； o (3)卸荷時間短且無液壓沖擊。 上一頁      下一頁二）壓力控制閥2 減壓閥 功能：保持閥后的油壓恒定。要求: 靈敏可靠，工作平穩(wěn)，無噪音，壓力穩(wěn)定，機構簡單 。分類

17、：直動式，先導式直動式減壓閥 其結構如圖所示。它主要由閥芯、閥殼、彈簧、調(diào)壓手輪組成。進口壓力稱為一次壓力p1，出口壓力稱為二次壓力p2。一p1進入閥體，流經(jīng)節(jié)流口X節(jié)流降壓后，從二次油路p2輸出，這是主油路。輸出的油，從出油口分支進入閥芯底部，流經(jīng)閥芯中心的阻尼孔進入彈簧腔溢流回油箱。閥芯上作用力的平衡方程式： p2×F = R0+ K（XmaxX）式中：（XmaxX）彈簧變形量。                 

18、    R0 彈簧預調(diào)壓力；                     K 彈簧剛性系數(shù)；                     F 閥芯底面積先導級由減壓出口

19、供油的減壓閥先導級由減壓出口供油的減壓閥如圖所示，由先導閥和主閥兩部分組成。該閥的原理如圖下： 圖中，壓力油由閥的進油口p1流入，經(jīng)主閥減壓口f減壓后由出口p2流出,錐式先導閥、主閥芯上的阻尼孔(固定節(jié)流孔)及先導閥的調(diào)壓彈簧一起構成先導級半橋分壓式壓力負反饋控制，負責向滑閥式主閥芯的上腔提供經(jīng)過先導閥穩(wěn)壓后的主級 指令壓力p3。主閥芯是主控回路的比較器，端面有效面積為A，上端面作用有主閥芯的指令力(即液壓力p3A與主閥彈簧力預壓力Ky0之和)，下端面作為主回路的測壓面，作用有反饋力p2A，其合力可驅(qū)動閥芯，并調(diào)節(jié)減壓口f的大小，最后達到對出口壓力p2進行減壓和穩(wěn)壓之目的。由圖可見，

20、出口壓力油經(jīng)閥體與下端蓋的通道流至主閥芯的下腔，再經(jīng)主閥芯上的阻尼孔e流到主閥芯的上腔，最后經(jīng)導閥閥口及泄油口L流回油箱。因此先導級的出口(即阻尼孔e的進口)壓力油引自減壓閥的出口p2，故稱為先導級由減壓出口供油的減壓閥。工作時，若出口壓力p2低于先導閥的調(diào)定壓力，先導閥芯關閉，主閥芯上、下兩腔壓力相等，主閥芯在彈簧力作用下處于最下端，減壓口開度y為最大，閥不起減壓作用，p2p1。當出口壓力達到先導閥調(diào)定壓力時，先導閥閥口打開，主閥彈簧腔的油液便由外泄口L流回油箱，由于油液在主閥芯阻尼孔e內(nèi)流動，使主閥芯兩端產(chǎn)生壓力差，主閥芯在壓差作用下，克服彈簧力抬起，減壓閥口y減小，壓降增大，使出口壓力下

21、降到調(diào)定的壓力值。此時，如果忽略液動力、摩擦力，則先導閥和主閥的力平衡方程式為 F=( p3·A+Ky0)-p2·A=Kyp3·As=Ks(x0+x) Ks · x0(常數(shù))上一頁      下一頁 二）壓力控制閥3 順序閥 功能：利用油液信號，控制執(zhí)行機構的動作順序。 要求: 靈敏可靠，工作平穩(wěn)，無噪音，壓力穩(wěn)定，機構簡單 。 分類：直控式，遠控式，卸荷式 o     順序閥的作用是利用油液壓力作為控制信號控制油路通斷。 o    

22、順序閥也有直動型和先導型之分，根據(jù)控制壓力來源不同，它還有內(nèi)控式和外控式之分。通過改變控制方式、泄油方式以及二次油路的連接方式，順序閥還可用作背壓閥、卸荷閥和平衡閥等。 1 直動型順序閥 o 直動型順序閥如圖所示，圖 (a)為實際結構圖，圖 (c)為原理圖。       直動式順序閥通常為滑閥結構，其工作原理與直動式溢流閥相似，均為進油口測壓，但順序閥為減小調(diào)壓彈簧剛度，還設置了斷面積比閥芯小的控制活塞A。順序閥與溢流閥的區(qū)別還有：其一，出口不是溢流口，因此出口p2不接回油箱，而是與某一執(zhí)行元件相連，彈簧腔泄漏油口L必須單獨接回油箱；其二，順序閥不是穩(wěn)壓

23、閥，而是開關閥，它是一種利用壓力的高低控制油路通斷的“壓控開關”，嚴格地說，順序閥是一個二位二通液動換向閥。 o     工作時，壓力油從進油口p1(兩個)進入，經(jīng)閥體上的孔道a和端蓋上的阻尼孔b流到控制活塞(測壓面積為A)的底部，當作用在控制活塞上的液壓力能克服閥芯上的彈簧力時，閥芯上移，油液便從p2流出。該閥稱為內(nèi)控式順序閥，其圖形符號如圖所示。 o 應該注意，當進油口一次油路壓力p1低于調(diào)定壓力時，順序閥一直處于關閉狀態(tài)，一旦超過調(diào)定壓力，閥口便全開(溢流閥口則是微開)，壓力油進入二次油路(出口p2)，驅(qū)動另一個執(zhí)行元件。    

24、; 上一頁      下一頁2 2        先導型順序閥如果在直動型順序閥的基礎上，將主閥芯上腔的調(diào)壓彈簧用半橋式先導調(diào)壓回路代替，且將先導閥調(diào)壓彈簧腔引至外泄口上，就可以構成圖所示先導式順序閥。外泄量較大的一種先導式順序閥(a)先導式順序閥符號；    (b)結構圖     這種先導式順序閥的原理與先導式溢流閥相似，所不同的是二次油路(即出口)不接回油箱，泄漏油口L必須單獨接回油箱。    

25、; 這種順序閥的缺點是外泄漏量過大。因先導閥是按順序壓力調(diào)整的，當執(zhí)行元件達到順序動作后，壓力可能繼續(xù)升高，將先導閥口開得很大，導致流量從導閥處大量外泄。故在小流量液壓系統(tǒng)中不宜采用這種結構。為減小導閥處的外泄量，可將導閥設計成滑閥式，令導閥的測壓面與導閥閥口的節(jié)流邊分離。先導級設計為： (1)導閥的測壓面與主油路進口一次壓力p1相通，由先導閥的調(diào)壓彈簧直接與p1相比較；(2)導閥閥口回油接出口二次壓力p2，這樣可不致產(chǎn)生大量外泄流量；(3)導閥彈簧腔接外泄口(外泄量極小)，使導閥芯彈簧側不形成背壓；(4)先導級仍采用帶進油固定節(jié)流口的半橋回路，固定節(jié)流口的進油壓力為p1，先導閥閥口仍然作為先

26、導級的回油閥口，但回油壓力為p2 。圖示的DZ型順序閥就是基于上述原理的先導式順序閥。主閥形似單向閥，先導閥為滑閥式。上一頁      下一頁         當順序閥內(nèi)裝并聯(lián)的單向閥，可構成單向順序閥。單向順序閥也有內(nèi)外控之分。若將出油口接通油箱，且將外泄改為內(nèi)泄，即可作平衡閥用，使垂直放置的液壓缸不因自重而下落 o 各種順序閥的職能符號如表所示。 控制與 泄油方式 內(nèi)控外泄外控外泄內(nèi)控內(nèi)泄外控內(nèi)泄名 稱順序閥外控順序閥背壓閥卸荷閥職能符號控制與 泄油方式 內(nèi)控外泄 加單向

27、閥 外控外泄 加單向閥 內(nèi)控內(nèi)泄 加單向閥 外控內(nèi)泄 加單向閥 名稱 單向順序閥 外控單向順序閥 內(nèi)控單向平衡閥 外控單向平衡閥 職能符號 直動式順序閥的派生閥:        上一頁       下一頁壓力閥在調(diào)壓與減壓回路中的應用調(diào)壓回路: o     在定量泵系統(tǒng)中(a)，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中(b)，用溢流閥作安全閥以限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。當系統(tǒng)中需要兩種以上壓力時，則可采用多級調(diào)壓回路(c)。 1.單級調(diào)壓回路 o

28、     在圖示的定量泵系統(tǒng)中，節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，定量泵輸出的流量大于進入液壓缸的流量，而多余油液便從溢流閥流回油箱。調(diào)節(jié)溢流閥便可調(diào)節(jié)泵的供油壓力，溢流閥的調(diào)定壓力必須大于液壓缸最大工作壓力和油路上各種壓力損失的總和。為了便于調(diào)壓和觀察，溢流閥旁一般要就近安裝壓力表。 2.雙向調(diào)壓回路 o     當執(zhí)行元件正、反向運動需要不同的供油壓力時，可采用雙向調(diào)壓回路，如圖所示。 o     圖 (a)中，當換向閥在左位工作時，活塞為工作行程，泵出口壓力較高，由溢流閥1調(diào)定。當換向閥在右位工作時，

29、活塞作空行程返回，泵出口壓力較低，由溢流閥2調(diào)定。     圖 (b)所示回路在圖示位置時，閥2的出口被高壓油封閉，即閥1的遙控口被堵塞，故泵壓由閥1調(diào)定為較高壓力。當換向閥在右位工作時，液壓缸左腔通油箱，壓力為零，閥2相當于閥1的遠程調(diào)壓閥，泵的壓力由閥2調(diào)定。 3.多級調(diào)壓回路     在不同的工作階段，液壓系統(tǒng)需要不同的工作壓力，多級調(diào)壓回路便可實現(xiàn)這種要求。 o       圖 (a)所示為二級調(diào)壓回路。圖示狀態(tài)下，泵出口壓力由溢流閥3調(diào)定為較高壓力，閥2換位后，泵出口壓力由遠程調(diào)壓閥1

30、調(diào)為較低壓力。     圖 (b)為三級調(diào)壓回路。溢流閥1的遠程控制口通過三位四通換向閥4分別接遠程調(diào)壓閥2和3，使系統(tǒng)有三種壓力調(diào)定值；換向閥在左位時，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定，換向閥在右時，系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定；換向閥在中位時，系統(tǒng)壓力由主閥1調(diào)定。 o       在此回路中，遠程調(diào)壓閥的調(diào)整壓力必須低于主溢流閥的調(diào)整壓力，只有這樣遠程調(diào)壓閥才能起作用。     上一頁       下一頁 減壓回路    液

31、壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、控制油路等支路，在工作時往往需要穩(wěn)定的低壓，為此，在該支路上需串接一個減壓閥圖 (a)。圖 (b)所示為用于工件夾緊的減壓回路。夾緊工作時為了防止系統(tǒng)壓力降低(例如送給缸空載快 進)、油液倒流，并短時保壓，通常在減壓閥后串接一個單向閥。圖示狀態(tài)，低壓由減壓閥1調(diào)定；當二通閥通電后，閥1出口壓力則由遠程調(diào)壓閥2決定，故此回路為二級減壓回路。 上一頁       下一頁小 結o o        壓力閥中，溢流閥和減壓閥是根據(jù)壓力負反饋原理工作的，用于穩(wěn)壓(控制壓力)和調(diào)壓。壓力負反饋的核心是將被控壓力轉化為力信號并與指令力比較，指令力可用調(diào)壓彈簧或比例電磁鐵產(chǎn)生，比較元件一般是主閥或先導閥。要通過“測壓面”、“測壓孔”、“調(diào)節(jié)閥口”、“先導橋路”等幾個要點去理解工作原理。    壓力閥中，溢流閥和減壓閥是根據(jù)壓力負反饋原理工作的，用于穩(wěn)壓(控制壓力)和調(diào)壓。壓力負反饋的核心是將被控壓力轉化為力信號并與指令力比較，指令力可用調(diào)壓彈簧或比例電磁鐵產(chǎn)生，比較元件一般是主閥或先導閥。要通過“測壓面”、“測壓孔”、“調(diào)節(jié)閥口”、“先導橋路”等幾個要點去理