液壓與氣壓傳動技術 第四版 課件 任務三 壓力控制閥

任務三壓力控制閥彈簧驅動閥芯（產生液壓力）溢流閥在液壓系統(tǒng)中，控制油液壓力或以壓力為信號對系統(tǒng)其它元件的動作進行控制的閥，統(tǒng)稱為壓力控制閥。根據壓力控制閥的功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。任務三壓力控制閥減壓閥彈簧驅動閥芯（產生液壓力）在液壓系統(tǒng)中，控制油液壓力或以壓力為信號對系統(tǒng)其它元件的動作進行控制的閥，統(tǒng)稱為壓力控制閥。根據壓力控制閥的功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。任務三壓力控制閥順序閥彈簧驅動閥芯（產生液壓力）在液壓系統(tǒng)中，控制油液壓力或以壓力為信號對系統(tǒng)其它元件的動作進行控制的閥，統(tǒng)稱為壓力控制閥。根據壓力控制閥的功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。任務三壓力控制閥壓力繼電器彈簧驅動閥芯（產生液壓力）在液壓系統(tǒng)中，控制油液壓力或以壓力為信號對系統(tǒng)其它元件的動作進行控制的閥，統(tǒng)稱為壓力控制閥。根據壓力控制閥的功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。任務三壓力控制閥壓力控制閥的共同點是利用作用在閥芯上的液體壓力和彈簧力相平衡的原理進行工作的。彈簧驅動閥芯（產生液壓力）任務三壓力控制閥主要用途：一是起溢流穩(wěn)壓作用，保持系統(tǒng)或回路的壓力恒定（常用于節(jié)流調速系統(tǒng)中，和流量控制閥配合使用，保持泵出口壓力基本恒定）；二是起安全保護作用，在液壓系統(tǒng)正常工作時，溢流閥處于關閉狀態(tài)，只有在系統(tǒng)壓力大于或等于其調定壓力時才開啟溢流，防止液壓系統(tǒng)過載，于過載保護的溢流閥一般稱為安全閥。一、溢流閥溢流閥按其結構形式分為直動型和先導型兩種，直動型一般用于低壓系統(tǒng)，先導型用于中、高壓系統(tǒng)。直動型先導型1.直動型溢流閥直動型溢流閥是依靠作用在閥芯上進油路的油液壓力，直接與作用在閥芯另一端的彈簧力相平衡來控制閥芯啟閉的。彈簧驅動閥芯（產生液壓力）一、溢流閥任務三壓力控制閥1.直動型溢流閥直動型溢流閥主要由調節(jié)螺母1、調壓彈簧2、閥芯3、閥體4組成等組成。一、溢流閥任務三壓力控制閥觀察結構1.直動型溢流閥進油口P壓力油經閥芯3上的阻尼小孔a通到閥芯底部。當進油壓力較小時，閥芯3在調壓彈簧2的作用下處于下端位置，閥口關閉，P和T兩油口互不相通；當進油壓力升高時，閥芯3下端產生的液壓作用力超過彈簧2的壓緊力Fs、穩(wěn)態(tài)軸向液壓力、閥芯的自重及摩擦力之和時，閥芯3抬起，閥口被打開，油口P與T連通，使多余的油液排回油箱，即起溢流、定壓作用。觀察原理一、溢流閥任務三壓力控制閥1.直動型溢流閥阻尼小孔a的作用是增加液阻，減小閥芯振動，提高閥工作的平穩(wěn)性。aa通過調節(jié)螺母1，可以改變彈簧的預壓緊力，進而調整溢流閥的溢流壓力。一、溢流閥任務三壓力控制閥1.直動型溢流閥由閥芯縫隙處泄漏到彈簧腔的油液，經閥體上的孔道b和c通回油口T排入油箱。直動型溢流閥的圖形符號見下圖。bbcc一、溢流閥任務三壓力控制閥對直動型溢流閥，若忽略閥芯自重及摩擦力，則閥芯穩(wěn)態(tài)下受力平衡方程為：pA=FS；即：式中：p——進油口壓力（Pa）；

A——閥芯承受油液壓力的有效面積（m2）；

FS——彈簧的調定作用力（N）；k——調壓彈簧的剛度（N/m2）；

x0——調壓彈簧的預壓縮量（m）；△x——調壓彈簧的附加壓縮量（m）。溢流閥是利用彈簧力與進油口油液壓力所產生的作用力相平衡來進行工作的。由于溢流閥正常工作時，閥口開度的變化量很小，因此，彈簧的附加壓縮量△x也較小，可以認為進油口壓力值p基本保持不變，從而控制系統(tǒng)壓力維持在調定值附近。一、溢流閥任務三壓力控制閥若用直動型溢流閥控制較高壓力或通過較大流量時，則需用剛度較大的硬彈簧，結構尺寸也將較大，調節(jié)困難，特別是溢流量較大時，閥的開口增大，使調壓彈簧的變形量較大，從而導致閥的控制壓力隨之增大，使得油液壓力和流量的波動較大，降低了溢流閥的穩(wěn)壓性能。所以直動型溢流閥一般用于壓力小于2.5MPa的小流量場合，或在中、高壓系統(tǒng)中作為先導閥使用。2.先導型溢流閥先導型溢流閥是由先導閥和溢流主閥兩部分組成。先導閥為一直動型溢流閥（多為錐閥式結構），它起調控主閥溢流壓力的作用；系統(tǒng)的油液則主要是通過溢流主閥進行溢流。先導閥溢流主閥一、溢流閥任務三壓力控制閥2.先導型溢流閥：1-閥體2-主閥閥芯3-主閥彈簧4-調節(jié)桿5-調節(jié)螺母6-導閥彈簧7-鎖緊螺母8-導閥閥芯9-導閥座10-上蓋P-進油口T-回油口a-導閥小孔b-孔c-主閥芯上腔d-阻尼小孔e-阻尼孔f-主閥芯下腔g-內泄回油口觀察結構一、溢流閥任務三壓力控制閥任務一壓力控制閥結構分析壓力控制閥和壓力控制基本回路2.先導型溢流閥：壓力油從進油口P進入分成兩路，一路經主閥芯2上的阻尼孔e

作用于閥芯2的下端，另一路又經阻尼小孔d進入閥芯2上端，并經孔b和a作用于先導閥閥芯8的右端部。當進油口油壓較低，作用在先導閥閥芯上的油液作用力不足以克服先導閥彈簧6的彈簧力時，先導閥關閉，主閥內沒有油液流動，主閥芯2上、下兩端的油壓相等，在較弱的主閥彈簧3的作用下，主閥閥芯處于最下端位置，溢流口封閉，閥不溢流。觀察原理2.先導型溢流閥：當進油口P的壓力超過到先導閥彈簧的調定壓力時，先導閥被打開，主閥芯上腔處油液經先導閥口及閥體上的孔道，由回油口T流回油箱。主閥芯2上腔的油液則經過阻尼小孔流動，由于小孔的阻尼作用，壓力油流經阻尼小孔時會產生壓降，主閥芯2上端的油壓將小于下端的油壓，使主閥芯上、下兩端產生壓力差，當主閥芯2在此壓力差所產生的作用力超過主閥彈簧3的彈簧力時，主閥芯2上移，打開溢流口，主閥進、回油口連通，油液從P口流入，經主閥閥口由出油口T流回油箱，實現溢流和穩(wěn)壓的作用。一、溢流閥任務三壓力控制閥觀察原理2.先導型溢流閥：調節(jié)調節(jié)螺母5，便可調節(jié)先導閥調壓彈簧的預緊力，即可調整溢流閥的溢流壓力。更換先導閥的彈簧剛度，便可得到不同的調壓范圍。閥在穩(wěn)定工作時的受力平衡方程為：p1A=p2A+FS。式中：p1——溢流閥進油口壓力；

p2——主閥芯上腔的控制壓力；

A——主閥芯的有效作用面積；

k——主閥芯彈簧的剛度；

x0——主閥彈簧的預壓縮量；

△x——主閥彈簧的附加壓縮量；FS

——主閥彈簧的調定作用力。這種結構的溢流閥，由于主閥芯上腔有控制壓力p2存在，主閥芯是利用壓差作用開啟的，其主閥彈簧的作用力只是用來克服閥芯復位時移動的摩擦力，故可以做得較軟。當負載變化時，通過主閥芯的流量會有改變，閥口開度也會隨之變化，主閥彈簧的附加壓縮量△x發(fā)生相應變化。由于主閥彈簧剛度較低，△x的變動量相對預壓縮量x0的變動量很小，所以溢流閥進口壓力p1變化甚小，因此，定壓精度高。一、溢流閥任務三壓力控制閥2.先導型溢流閥：先導型溢流閥結構較緊湊，調壓輕便、振動小、噪音低、壓力穩(wěn)定，但因先導閥和主閥都動作后才能起到控制作用，故其靈敏度比直動型溢流閥低，調壓范圍一般為0.6~6.3MPa，所以常用在壓力較高或流量較大的場合，如機床液壓系統(tǒng)中。先導型溢流閥有一個遙控口K，它與主閥上腔連通（不用時堵住），若將K口與其它控制閥接通，就可以實現各種控制功能。當K口通過二位二通電磁換向閥與油箱接通時，可用先導型溢流閥實現系統(tǒng)卸荷；當K口與遠程調壓閥（結構和先導閥一樣）接通時，調節(jié)遠程調壓閥的彈簧力，即可調節(jié)溢流閥主閥芯上端的液壓力，從而對溢流閥的溢流壓力實現遠程控制，此時遠程調壓閥的調定壓力應小于先導閥的調整壓力；當K口通過電磁換向閥外接多個遠程調壓閥時，可實現多級調壓。一、溢流閥任務三壓力控制閥2.先導型溢流閥：圖示為另一中先導型溢流閥（主閥類似單向閥），結構簡單，裝配方便，錐面直徑大，過流面積大，常用于壓力較高的場合。一、溢流閥任務三壓力控制閥觀察原理3.溢流閥的性能：包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。一般以溢流閥穩(wěn)定工作時的壓力－流量特性、啟閉特性、卸荷壓力及壓力穩(wěn)定性等來描述溢流閥的靜態(tài)特性。1）壓力調節(jié)范圍：壓力調節(jié)范圍是指調壓彈簧在規(guī)定的范圍內調節(jié)時，系統(tǒng)壓力能平穩(wěn)地上升或下降，且壓力無突跳及遲滯現象時的最大和最小調定壓力。一、溢流閥任務三壓力控制閥2）啟閉特性：啟閉特性是指溢流閥從開啟到閉合過程中，被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關系。它是衡量溢流閥定壓精度的一個重要指標，一般用溢流閥開始溢流時的開啟壓力pK以及停止溢流時的閉合壓力pB與額定流量下的調定壓力pS的比值pK/pS

、pB/pS百分率來衡量。前者稱為開啟比，后者稱為閉合比，比值越大，溢流閥啟閉特性越好。一般開啟比大于90％，閉合比大于85％。直動型和先導型溢流閥的啟閉曲線如圖所示。由圖中曲線可看出，先導型溢流閥的定壓穩(wěn)定性比直動型溢流閥好。3）卸荷壓力當溢流閥的遙控口與油箱連通時，額定流量下進出口的壓力差稱為卸荷壓力。卸荷壓力越小，油液通過溢流閥開口處的損失越小，油液的發(fā)熱量越小。例:分析圖所示回路中溢流閥的用途解：圖a，起溢流作用，維持系統(tǒng)的壓力恒定，使多余油液排回油箱。圖b，作安全閥用，對系統(tǒng)起過載保護作用。圖c，作卸荷閥用，由先導式溢流閥和二位二通電磁換向閥配合使用，可使系統(tǒng)卸荷。一、溢流閥任務三壓力控制閥例:分析圖所示回路中溢流閥的用途作遠程調壓閥用，將先導式溢流閥的遙控口接至調節(jié)方便的遠程調壓閥進口處，以實現遠程控制的目的。一、溢流閥任務三壓力控制閥觀察原理例:分析圖所示回路，系統(tǒng)可以獲得幾種壓力？解：可調出三種回路壓力。電磁換向閥2的兩線圈不帶電時，換向閥2處于中位，系統(tǒng)壓力由溢流閥A設定為10MPa；電磁換向閥2的4YA帶電，閥處于右位，系統(tǒng)壓力由溢流閥B設定為8MPa，B對A起到遠程控制；電磁換向閥2的3YA帶電，閥處于左位，系統(tǒng)壓力由溢流閥C設定為4MPa，C對A起到遠程控制。一、溢流閥任務三壓力控制閥例題：圖示兩系統(tǒng)中溢流閥的調整壓力分別為pA=4MPa，pB=3MPa，pC=2MPa，當系統(tǒng)外負載為無窮大時，液壓泵的出口壓力各為多少？圖a系統(tǒng)中的溢流量是如何分配的？一、溢流閥任務三壓力控制閥例題：圖示兩系統(tǒng)中溢流閥的調整壓力分別為pA=4MPa，pB=3MPa，pC=2MPa，當系統(tǒng)外負載為無窮大時，液壓泵的出口壓力各為多少？圖a系統(tǒng)中的溢流量是如何分配的？一、溢流閥任務三壓力控制閥解：（1）圖a當負載為無窮大時，液壓泵的出口壓力為2MPa。因為pP=

2Mpa時溢流閥C開啟，一小股壓力為2MPa的液流從閥A

遙控口經閥B遙控口和閥C流回油箱。所以，閥A

和閥B主閥口均被打開。但大量油液從閥A主閥口溢流回油箱，而從閥B和閥C流走的僅為很小一股液流，且qB＞qC。壓差0MPa壓差0MPa壓差2MPa例題：圖示兩系統(tǒng)中溢流閥的調整壓力分別為pA=4MPa，pB=3MPa，pC=2MPa，當系統(tǒng)外負載為無窮大時，液壓泵的出口壓力各為多少？圖a系統(tǒng)中的溢流量是如何分配的？（2）圖b

當負載為無窮大時，液壓泵的出口壓力為6

MPa。因為該系統(tǒng)中閥B遙控口接油箱，閥口全開，相當于一個通道，泵的工作壓力由閥A和閥C決定，即：pP=pA+pC=4Mpa+2Mpa=6MPa一、溢流閥任務三壓力控制閥壓差4MPa壓差0MPa壓差2MPa先導式定值減壓閥由先導閥和主閥組成，先導閥用于調壓，主閥用于主油路的減壓。觀察結構二、減壓閥：減壓閥是利用液流流過縫隙產生壓力降的原理，使其閥的出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。減壓閥按結構分為直動式和先導式兩種；按功能分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。定值減壓閥應用最廣泛，簡稱為減壓閥。任務三壓力控制閥縫隙先導閥主閥

結構：J型先導型減壓閥的組成如圖所示。閥體1上開有進油口、出油口、遙控口和外泄油孔L。1-閥體2-主閥（減壓）閥芯3-主閥彈簧4-先導閥（錐）閥座5-先導閥閥芯6-先導閥彈簧7-調節(jié)螺母觀察結構任務三壓力控制閥二、減壓閥任務三壓力控制閥觀察結構二、減壓閥工作原理：高壓油經主閥進口P1流入，經縫隙后流至出油口P2。同時出油口的壓力油經主閥閥芯上的小孔a作用在主閥芯2的底部，并經阻尼小孔5c至主閥芯上腔，作用在先導閥閥芯5上。當出油口P2的油壓力低于先導閥彈簧6的調定壓力時，先導閥關閉，主閥芯上阻尼小孔c中的油液不流動，主閥閥芯2上、下兩腔壓力相等，這時主閥芯在較軟主閥彈簧3作用下處于最下端位置，閥口處于最大開口狀態(tài)，不起減壓作用。觀察原理任務三壓力控制閥二、減壓閥當出油口P2的油壓力超過先導閥彈簧6的調定壓力時，先導閥打開，一小部分油液經阻尼小孔c、先導閥和泄油口L流回油箱。由于阻尼小孔c

的作用，主閥芯上腔的壓力下降，主閥芯下腔壓力大于上腔壓力，使主閥芯在兩端壓力差的作用下，克服較軟主閥彈簧3彈簧阻力而向上移動，閥口關小，油液流經縫隙時壓降增大，使出油口壓力降低，此時出油口的壓力即為減壓閥的調定壓力。若由于負載繼續(xù)加大，使出口油壓力大于調定壓力的瞬間，主閥芯立即上移，使閥口的開度y迅速減小，油液流動的阻力進一步加大，出油口壓力便自動下降，回到原來的調定值。由此可見，減壓閥是利用出油口壓力的反饋作用，自動調整減壓縫隙(主閥閥口開度)的大小，保持出口壓力值基本不變。調整調壓彈簧的預壓縮量即可調節(jié)減壓閥的出口壓力?？p隙任務三壓力控制閥二、減壓閥觀察原理減壓閥與溢流閥的區(qū)別減壓閥與溢流閥外形和閥體比較相似，但實際上它們的結構、工作原理和圖形符號都有較大的區(qū)別，其主要體現為：（1）減壓閥保持出口處壓力不超過調定值，而溢流閥保持進口處壓力不超過調定值。（2）減壓閥的進、出油口均有壓力，所以它的先導閥彈簧腔的泄油是單獨外接油箱，而溢流閥則可以沿內部通道經回油口流回油箱。（3）不工作時，減壓閥進、出油口互通，而溢流閥進、出油口不通。不通互通外接油箱任務三壓力控制閥二、減壓閥例：如圖所示，溢流閥調定壓力py

=5MPa，減壓閥的調定壓力pj

=3.5MPa，活塞面積A=20×10-4

m2，減壓閥全開時的壓力損失及管路損失忽略不計，試求：（1）負荷F=1000N

，活塞在運動時和到達盡頭時，A、B兩點的壓力。（2）當負載F=8000N時，A、B兩點壓力是多少？解：（1）負荷F=1000N

，活塞運動時，作用在活塞上的工作壓力為：

pL

=F/A=1000/（20×10-4）=0.5MPa

因作用在活塞上的工作壓力相當于減壓閥的出口壓力，且小于減壓閥的調定壓力，故減壓閥不起減壓作用，減壓閥口全開，此時A、B兩點的壓力是：

pA=pB

=pL

==0.5MPa活塞到達行程終點時，作用在活塞上的工作壓力將增加，且直至減壓閥的調定壓力時，活塞無法運動，減壓閥起減壓作用，閥口關閉，此時、兩點的壓力是：

pA=pB

=pL

==3.5MPa（2）負載F=8000N時,活塞所承受的壓力為：pL

=F/A=8000/（20×10-4）=4MPa

因為減壓閥的調定壓力pj＜pL，減壓閥閥口關閉，減壓閥出口壓力最大是3.5MPa

，無法推動活塞，所以，A、B兩點的壓力分別為：pA=py

=5

MPa,：pB=pj

=3.5

MPa。任務三壓力控制閥二、減壓閥任務一壓力控制閥順序閥是利用油路中液流壓力的變化來控制閥口的啟閉，以實現系統(tǒng)中多個執(zhí)行元件順序動作的壓力控制閥。根據控制壓力的不同，可分為內控式和外控式兩種。前者用閥的進口壓力控制閥芯的啟閉，后者用外來的控制壓力控制閥芯的啟閉（液控順序閥）。順序閥也有直動型和先導型兩種，前者用于低壓系統(tǒng)，后者用于中、高壓系統(tǒng)。三、順序閥順序閥的結構和工作原理:直動型順序閥主要由上閥蓋、閥芯、閥體、螺塞、下閥蓋、

控制活塞、彈簧、調節(jié)螺釘等組成。1-上閥蓋2-閥芯3-閥體4-螺塞5-下閥蓋6-控制活塞7-彈簧8-調節(jié)螺釘觀察結構任務三壓力控制閥三、順序閥順序閥的結構和工作原理:(直動型內控外泄順序閥)：當進口油壓低于調壓彈簧的調定壓力時，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端，閥口關閥，出油口無壓力油輸出。進口油壓達到或超過彈簧的調定壓力時，控制活塞5才有足夠的力量克服彈簧力而使閥芯上移，將閥口打開，壓力油自出油口輸出。觀察原理外泄內控任務三壓力控制閥三、順序閥如果將直動型順序閥的下蓋轉過90°，并打開螺塞，在該處接上控制油管并輸入控制油，則閥的啟閉便可由外部的控制油控制。以此種方式工作的順序閥，稱為液控式順序閥。觀察原理外泄外控1-上閥蓋2-閥芯3-閥體4-螺塞5-下閥蓋6-控制活塞7-彈簧8-調節(jié)螺釘任務三壓力控制閥三、順序閥直動型外控內泄順序閥：當順序閥的出口直接連向油箱時，泄漏油液可以通過閥體上的通道直接連到出油口。內泄外控1-上閥蓋2-閥芯3-閥體4-螺塞5-下閥蓋6-控制活塞7-彈簧8-調節(jié)螺釘任務三壓力控制閥三、順序閥先導型順序閥：其結構與先導型溢流閥相似，所不同的是先導式順序閥有專門的泄油口，將先導閥溢出的油液輸出閥外。觀察結構1-先導閥芯2-主閥芯3-下端蓋任務三壓力控制閥三、順序閥觀察原理壓力繼電器是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉換為電信號輸出的元件。它在油液壓力達到壓力繼電器的調定壓力時，發(fā)出電信號，控制電氣元件動作，實現液壓系統(tǒng)的程序控制和起安全保護作用。四、壓力繼電器任務三壓力控制閥壓力繼電器按其結構特點可分為柱塞式、彈簧管式、膜片式和波紋式等四種形式，但結構原理基本相同。圖示為柱塞式壓力繼電器的結構，它主要有柱塞l、頂桿2、調節(jié)螺釘3、微動開關4和彈