液壓氣動技術(shù)6

1、1,2,壓力控制閥簡稱壓力閥。壓力閥包括：（1）用來控制液壓系統(tǒng)壓力的閥類。（2）利用壓力變化作為信號來控制其它元件動作的閥類。按其功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。,3,本章提要,調(diào)壓和穩(wěn)壓的基本原理溢流閥減壓閥順序閥壓力繼電器調(diào)壓與減壓回路,本章的重點是壓力負反饋、溢流閥的工作原理和性能、減壓閥的工作原理以及調(diào)壓回路。其中先導(dǎo)式溢流閥的工作原理尤為重要。學習時應(yīng)從液壓橋路和壓力負反饋等基本概念著手理解這些閥的工作原理。,本章主要內(nèi)容為：,6.1壓力的調(diào)節(jié)與控制,在壓力閥控制壓力的過程中，需要解決壓力可調(diào)和壓力反饋兩個方面的問題。,6.1.1調(diào)壓原理,調(diào)壓是指以負載為

2、對象，通過調(diào)節(jié)控制閥口的大小，使系統(tǒng)輸給負載的壓力大小可調(diào)。,（1）流量型油源并聯(lián)溢流式調(diào)壓,顯然，只有改變負載流量QL的大小才能調(diào)節(jié)負載壓力PL。將控制閥口RX與負載Z并聯(lián)，通過閥口的溢流作用，能使負載流量QL發(fā)生變化，最終達到調(diào)節(jié)負載壓力之目的。,（2）壓力型油源串聯(lián)減壓式調(diào)壓,如果油源換成恒壓源PS，并聯(lián)式調(diào)節(jié)不能改變負載壓力。這時可將控制閥口Rx串聯(lián)在壓力源PS和負載Z之間，通過閥口的減壓作用即可調(diào)節(jié)負載壓力PL。,（3）半橋回路分壓式調(diào)壓,液壓半橋?qū)嵸|(zhì)上是由進、回油節(jié)流口串聯(lián)而成的分壓回路。為了簡化加工，進油節(jié)流口多采用固定節(jié)流孔來代替，回油節(jié)流口是由錐閥或滑閥構(gòu)成可調(diào)節(jié)流口。這種調(diào)

3、壓方式主要用于液壓閥的先導(dǎo)級中。,圖6.2,6.1.2壓力負反饋,壓力的大小能夠調(diào)節(jié)，并不等于能夠穩(wěn)壓。當負載因擾動而發(fā)生變化時，負載壓力會隨之變化。壓力的穩(wěn)定必須通過壓力負反饋來實現(xiàn)。,構(gòu)造壓力反饋系統(tǒng)必須研究以下問題：代表期望壓力的指令信號如何產(chǎn)生？怎樣構(gòu)造在實際結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)的比較器？受控壓力PL如何測量？轉(zhuǎn)換成什么信號才便于比較？，怎樣反饋到比較器上去？,壓力負反饋控制的核心是要構(gòu)造一個壓力比較器。,力信號的比較最容易實現(xiàn)。,-,指令力通過調(diào)壓彈簧產(chǎn)生,壓力通過微型測量油缸測量反饋,不要形成正反饋！,負反饋部分,開環(huán)調(diào)壓回路,圖6.5,圖6.4,負反饋部分,負反饋部分,6.1.3先導(dǎo)控

4、制,直動型壓力控制中，由力比較器直接驅(qū)動主控制閥芯，驅(qū)動力遠小于彈簧力，因此驅(qū)動能力十分有限。這種控制方式導(dǎo)致主閥芯不能做得太大，不適合用于高壓大流量系統(tǒng)中。,所謂先導(dǎo)型壓力控制，是指控制系統(tǒng)中有大、小兩個閥芯，小閥芯為先導(dǎo)閥芯，大閥芯為主閥芯，并相應(yīng)形成先導(dǎo)級和主級兩個壓力調(diào)節(jié)回路。,在高壓大流量系統(tǒng)中一般應(yīng)采用先導(dǎo)控制。,圖6.6,半橋式先導(dǎo)控制部分,導(dǎo)閥比較：,主閥比較：,半橋式先導(dǎo)控制部分,圖6.6,導(dǎo)閥比較：,主閥比較：,上述先導(dǎo)型壓力壓力負反饋控制的共同特點如下：,先導(dǎo)型壓力負反饋控制中有兩個壓力負反饋回路。（先導(dǎo)級負責主級指令信號的穩(wěn)壓和調(diào)壓；主級則負責系統(tǒng)的穩(wěn)壓。）,主閥芯既構(gòu)

5、成主調(diào)壓回路的閥口，又作為主級壓力反饋的力比較器。（主級的測壓容腔設(shè)在主閥芯的一端，另一端作用有主級的指令力P2A。）,主級所需要的指令信號由先導(dǎo)級負責輸出。（先導(dǎo)級通過半橋回路向主級的力比較器輸出一個壓力P2，該壓力稱為主級的指令壓力，然后通過主閥芯端部的受壓面積轉(zhuǎn)化為主級的指令力P2A。）,先導(dǎo)閥芯既構(gòu)成先導(dǎo)調(diào)壓回路的閥口，又作為先導(dǎo)級壓力反饋的力比較器。（先導(dǎo)級的測壓容腔設(shè)在先導(dǎo)閥芯的一端，另一端安裝有作為先導(dǎo)級指令元件的調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄。）,主閥和先導(dǎo)閥均有滑閥式和錐閥式兩種典型結(jié)構(gòu)。,6.2溢流閥,根據(jù)“并聯(lián)溢流式壓力負反饋”原理設(shè)計而成的液壓閥稱為溢流閥。,溢流閥的主要用途有以下

6、兩點：1）調(diào)壓和穩(wěn)壓。如用在由定量泵構(gòu)成的液壓源中，用以調(diào)節(jié)泵的出口壓力，保持該壓力恒定。2）限壓。如用作安全閥，當系統(tǒng)正常工作時，溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)定壓力時才開啟溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。,溢流閥的特征是：閥與負載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進口壓力負反饋，不工作時閥口常開。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動型和先導(dǎo)型兩類。,圖6.7,滑閥式溢流口，端面測壓,6.2.1直動型溢流閥,直動型溢流閥因閥口和測壓面結(jié)構(gòu)型式不同，形成了三種基本結(jié)構(gòu)。無論何種結(jié)構(gòu)，均是由調(diào)壓彈簧和調(diào)壓手柄、溢流閥口、測壓面等三個部分構(gòu)成。,錐閥式溢流口，端面測壓,錐閥式溢流口，錐面測壓,直動式溢流

7、閥是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。,圖6.7,錐閥式直動型溢流閥,直動型溢流閥結(jié)構(gòu)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。,調(diào)壓手柄,18,直動型溢流閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,溢流閥的符號,比較：,直動型溢流閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,溢流閥的符號,6.2.2先導(dǎo)型溢流閥,先導(dǎo)型溢流閥的主要特點：由主閥芯負責控制系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)級負責向主閥提供指令力，作用在主閥芯上的主油路液壓力與先導(dǎo)級所輸出的“指令壓力”相平衡。,（1）三節(jié)同芯先導(dǎo)型溢流閥,進油口P1,主閥口,調(diào)壓手柄,圖6.10YF型先導(dǎo)式溢流閥原理圖,閥口,主級測壓面,主級指令,導(dǎo)閥比較,

8、主閥比較：,半橋式先導(dǎo)控制部分,圖6.9YF型先導(dǎo)式溢流閥,圖6.11二節(jié)同芯先導(dǎo)式溢流閥,（2）二節(jié)同芯先導(dǎo)型溢流閥,圖6.10YF型先導(dǎo)式溢流閥原理圖,主級測壓面,主級指令,導(dǎo)閥比較,主閥比較：,半橋式先導(dǎo)控制部分,節(jié)流孔2、4串聯(lián)等價于1個孔,節(jié)流孔3構(gòu)成動態(tài)阻尼，穩(wěn)定主閥,圖6.11二節(jié)同芯型先導(dǎo)式溢流閥,圖6.12電磁溢流閥,6.2.3電磁溢流閥,電磁溢流閥是電磁換向閥與先導(dǎo)式溢流閥的組合，用于系統(tǒng)的多級壓力控制或卸荷。,電磁閥部分,先導(dǎo)式溢流閥部分,電磁溢流閥原理圖,符號,遠程調(diào)壓原理,輸出25MPa,6.2.4溢流閥靜態(tài)特性與動態(tài)持性,靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)態(tài)工況時的特性，動態(tài)特性是

9、指閥在瞬態(tài)工況時的特性。,圖6.13,（1）靜態(tài)特性,先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性優(yōu)于直動式溢流閥。也就是說，先導(dǎo)式溢流閥的調(diào)壓偏差比直動式溢流閥的調(diào)壓偏差小，調(diào)壓精度更高。,對同一個溢流閥.其開啟特性總是優(yōu)于閉合特性。這主要是由于在開啟和閉合兩種運動過程中，摩擦力的作用方向相反所致。,溢流閥的動態(tài)特性是指流量階躍時的壓力響應(yīng)特性，如圖6.14。其衡量指標主要有壓力超調(diào)量、響應(yīng)時間等。,圖6.13,（2）動態(tài)特性,6.3減壓閥,根據(jù)“串聯(lián)減壓式壓力負反饋”原理設(shè)計而成的液壓閥稱為減壓閥。減壓閥主要用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。,減壓閥也有直動型和先導(dǎo)型之分，

10、直動型減壓閥的工作原理如圖6.4所示，但直動型減壓閥較少單獨使用。在先導(dǎo)型減壓閥中，根據(jù)先導(dǎo)級供油的引入方式不同，有“先導(dǎo)級由減壓出口供油式”和“先導(dǎo)級由減壓進口供油式”兩種結(jié)構(gòu)形式。,減壓閥的特征是：閥與負載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負反饋，不工作時閥口常閉。,6.3.1先導(dǎo)級由減壓出口供油的減壓閥,圖6.16,圖6.17,圖6.17先導(dǎo)式減壓閥原理圖,半橋式先導(dǎo)控制部分,直動型溢流閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,減壓閥符號,先導(dǎo)型減壓閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,減壓閥符號,半橋式先導(dǎo)控制部分,圖6.16先導(dǎo)式減壓閥,6.3.2先導(dǎo)級由減壓進口供油的減壓閥,圖6.18,圖6.19,先導(dǎo)級可變節(jié)

11、流口,先導(dǎo)級固定節(jié)流孔,泄油口L,出油口P2,進油口P1,圖6.18先導(dǎo)式減壓閥原理圖,由于減壓閥進口壓力P1波動較大，會引起導(dǎo)閥流量Q波動，進而使主閥指令壓力P3波動。先導(dǎo)級采用恒流器后，Q基本不波動，因此先導(dǎo)級輸出壓力P3能夠穩(wěn)定。,6.4順序閥,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。,順序閥也有直動型和先導(dǎo)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。,順序閥的特征是：閥的出口一般接負載（串聯(lián)），調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用進口測壓，不工作時閥口常開。,圖6.20,6.4.

12、1直動型順序閥,直動式順序閥是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順序閥。,調(diào)壓手柄,直動型順序閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,直動型順序閥與直動式溢流閥的比較,順序閥在油路中相當于一個以油液壓力作為信號來控制油路通斷的液壓開關(guān)。它與溢流閥的工作原理基本相同，主要差別為：出口接負載；動作時閥口不是微開而是全開；有外泄口。,出口回油箱,順序閥,溢流閥,調(diào)壓手柄,6.4.2先導(dǎo)型順壓閥,如果在直動型順序閥在基礎(chǔ)上，將主閥芯上腔的調(diào)壓彈簧用半橋式先導(dǎo)調(diào)壓回路代替，且將先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧腔引至外泄口L，就可以構(gòu)成圖6.21所示先導(dǎo)式順序閥。,圖6.21先導(dǎo)式順序閥原理圖,這種先導(dǎo)式順序閥的原理與先導(dǎo)式溢

13、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。但這種順序閥的缺點是外泄漏量過大。,圖6.21先導(dǎo)式順序閥,為減少導(dǎo)閥處的外泄量，可將導(dǎo)閥設(shè)計成滑閥式，令導(dǎo)閥的測壓面與導(dǎo)閥閥口的節(jié)流邊分離。先導(dǎo)級設(shè)計為：導(dǎo)閥的測壓面與主油路進口一次壓力P1相通，由先導(dǎo)閥的調(diào)壓彈簧直接與P1相比較；,導(dǎo)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；導(dǎo)閥彈簧腔接外泄口，使導(dǎo)閥芯彈簧側(cè)不形成背壓；先導(dǎo)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(dǎo)閥閥口仍然作為先導(dǎo)級的回油閥口，但回油壓力為P2。,圖6.22,DZ型先導(dǎo)式順序閥,P3,出油口P2,進油口P1

14、,圖6.21先導(dǎo)式順序閥原理圖,這種先導(dǎo)式順序閥在先導(dǎo)閥上直接測壓,單向順序閥有內(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。把外控式順序閥的出油口接通油箱，且將外泄改為內(nèi)泄，即可構(gòu)成卸荷閥。,6.5壓力繼電器,壓力繼電器是利用油液的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。,壓力繼電器在壓力達到調(diào)定值時，發(fā)出電信號，控制電氣元件動作。壓力繼電器有柱塞式、膜片式、彈簧管式和波紋管式四種結(jié)構(gòu)形式。柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖6.23所示，當進油口P處油液壓力達到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，作用在柱塞1上的液壓力通過頂桿2的推動，合上微動電器開

15、關(guān)4，發(fā)出電信號。圖中，L為泄油口。改變彈簧的壓縮量，可以調(diào)節(jié)繼電器的動作壓力。,進油口,當壓力超過彈簧力時，頂桿推動電器開關(guān)，發(fā)出電信號,6.6壓力閥在調(diào)壓與減壓回路中的應(yīng)用,在定量泵系統(tǒng)中，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，用溢流閥作安全閥用來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。當系統(tǒng)中如需要兩種以上壓力時，則可采用多級調(diào)壓回路。,6.6.1調(diào)壓回路,調(diào)節(jié)溢流閥便可調(diào)節(jié)泵的供油壓力。,（1）單級調(diào)壓回路,為了便于調(diào)壓和觀察，溢流閥旁一般要就近安裝壓力表。,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。,（2）雙向調(diào)壓回路,當執(zhí)行元件正反向運動需要不

16、同的供油壓力時，可采用雙向調(diào)壓回路。,當換向閥在右位工作時，活塞作空行程返回，泵出口壓力較低，由溢流閥2調(diào)定。,（2）雙向調(diào)壓回路,（2）雙向調(diào)壓回路,在圖示位置時，閥2的出口被高壓油封閉，即閥1的遠控口被堵塞，故泵壓由閥1調(diào)定為較高壓力。,（2）雙向調(diào)壓回路,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。,（2）雙向調(diào)壓回路,遠程調(diào)壓原理,輸出25MPa,（2）雙向調(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。,（3）多級調(diào)壓回路,右圖所示為二級調(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

17、。,圖示狀態(tài)下，閥2換位后，泵出口壓力由遠程調(diào)壓閥1調(diào)為較低壓力。,（3）多級調(diào)壓回路,（3）多級調(diào)壓回路,（3）多級調(diào)壓回路,（3）多級調(diào)壓回路,液壓系統(tǒng)工作時，執(zhí)行元件短時間停止工作，不宜采用開停液壓泵的方法，而應(yīng)使泵卸荷（如壓力為零）。利用電磁溢流閥可構(gòu)成調(diào)壓-卸荷回路。,（4）電磁溢流閥調(diào)壓-卸荷回路,電磁溢流閥是由先導(dǎo)式溢流閥和兩位兩通電磁換向閥組合而成的復(fù)合閥，既能調(diào)壓又能卸荷。如圖6.27所示，當二位二通換向閥電磁鐵通電時，電磁溢流閥可實現(xiàn)調(diào)壓；電磁鐵斷電時，液壓泵處于卸荷（卸壓）狀態(tài)。,6.6.2減壓回路,經(jīng)過減壓后支路壓力為3MPa,液壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、控制油路等支路，工

18、作中往往需要穩(wěn)定的低壓，為此，在該支路上需串接一個減壓閥圖6.28(a)。,6.6.2減壓回路,圖6.28(b)為用于工件夾緊的減壓回路。夾緊時，為了防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時保壓，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。,小結(jié),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，用于調(diào)壓和穩(wěn)壓（控制壓力）。壓力負反饋的核心是將被控壓力轉(zhuǎn)化為力信號與指令力比較，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(dǎo)閥。要通過“測壓面”、“測壓孔”、“調(diào)節(jié)閥口”、“先導(dǎo)橋路”等幾個要點去理解工作原理。,溢流閥的主要作用有：在某些定量泵系統(tǒng)中起定壓溢流作用；在變量泵系統(tǒng)或某些重要部位起安全限壓作用。,溢流閥的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：直動式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。前者一般用于低壓或小流量，后者用于高壓大流量。,小結(jié),溢流閥是利用作用于閥芯的進油口壓力與彈簧力平衡的原理來工作的。彈簧力可以調(diào)