液压与气压传动技术 第四版 课件 任务三 压力控制阀

任务三压力控制阀弹簧驱动阀芯（产生液压力）溢流阀在液压系统中，控制油液压力或以压力为信号对系统其它元件的动作进行控制的阀，统称为压力控制阀。根据压力控制阀的功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。任务三压力控制阀减压阀弹簧驱动阀芯（产生液压力）在液压系统中，控制油液压力或以压力为信号对系统其它元件的动作进行控制的阀，统称为压力控制阀。根据压力控制阀的功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。任务三压力控制阀顺序阀弹簧驱动阀芯（产生液压力）在液压系统中，控制油液压力或以压力为信号对系统其它元件的动作进行控制的阀，统称为压力控制阀。根据压力控制阀的功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。任务三压力控制阀压力继电器弹簧驱动阀芯（产生液压力）在液压系统中，控制油液压力或以压力为信号对系统其它元件的动作进行控制的阀，统称为压力控制阀。根据压力控制阀的功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。任务三压力控制阀压力控制阀的共同点是利用作用在阀芯上的液体压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。弹簧驱动阀芯（产生液压力）任务三压力控制阀主要用途：一是起溢流稳压作用，保持系统或回路的压力恒定（常用于节流调速系统中，和流量控制阀配合使用，保持泵出口压力基本恒定）；二是起安全保护作用，在液压系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，只有在系统压力大于或等于其调定压力时才开启溢流，防止液压系统过载，于过载保护的溢流阀一般称为安全阀。一、溢流阀溢流阀按其结构形式分为直动型和先导型两种，直动型一般用于低压系统，先导型用于中、高压系统。直动型先导型1.直动型溢流阀直动型溢流阀是依靠作用在阀芯上进油路的油液压力，直接与作用在阀芯另一端的弹簧力相平衡来控制阀芯启闭的。弹簧驱动阀芯（产生液压力）一、溢流阀任务三压力控制阀1.直动型溢流阀直动型溢流阀主要由调节螺母1、调压弹簧2、阀芯3、阀体4组成等组成。一、溢流阀任务三压力控制阀观察结构1.直动型溢流阀进油口P压力油经阀芯3上的阻尼小孔a通到阀芯底部。当进油压力较小时，阀芯3在调压弹簧2的作用下处于下端位置，阀口关闭，P和T两油口互不相通；当进油压力升高时，阀芯3下端产生的液压作用力超过弹簧2的压紧力Fs、稳态轴向液压力、阀芯的自重及摩擦力之和时，阀芯3抬起，阀口被打开，油口P与T连通，使多余的油液排回油箱，即起溢流、定压作用。观察原理一、溢流阀任务三压力控制阀1.直动型溢流阀阻尼小孔a的作用是增加液阻，减小阀芯振动，提高阀工作的平稳性。aa通过调节螺母1，可以改变弹簧的预压紧力，进而调整溢流阀的溢流压力。一、溢流阀任务三压力控制阀1.直动型溢流阀由阀芯缝隙处泄漏到弹簧腔的油液，经阀体上的孔道b和c通回油口T排入油箱。直动型溢流阀的图形符号见下图。bbcc一、溢流阀任务三压力控制阀对直动型溢流阀，若忽略阀芯自重及摩擦力，则阀芯稳态下受力平衡方程为：pA=FS；即：式中：p——进油口压力（Pa）；

A——阀芯承受油液压力的有效面积（m2）；

FS——弹簧的调定作用力（N）；k——调压弹簧的刚度（N/m2）；

x0——调压弹簧的预压缩量（m）；△x——调压弹簧的附加压缩量（m）。溢流阀是利用弹簧力与进油口油液压力所产生的作用力相平衡来进行工作的。由于溢流阀正常工作时，阀口开度的变化量很小，因此，弹簧的附加压缩量△x也较小，可以认为进油口压力值p基本保持不变，从而控制系统压力维持在调定值附近。一、溢流阀任务三压力控制阀若用直动型溢流阀控制较高压力或通过较大流量时，则需用刚度较大的硬弹簧，结构尺寸也将较大，调节困难，特别是溢流量较大时，阀的开口增大，使调压弹簧的变形量较大，从而导致阀的控制压力随之增大，使得油液压力和流量的波动较大，降低了溢流阀的稳压性能。所以直动型溢流阀一般用于压力小于2.5MPa的小流量场合，或在中、高压系统中作为先导阀使用。2.先导型溢流阀先导型溢流阀是由先导阀和溢流主阀两部分组成。先导阀为一直动型溢流阀（多为锥阀式结构），它起调控主阀溢流压力的作用；系统的油液则主要是通过溢流主阀进行溢流。先导阀溢流主阀一、溢流阀任务三压力控制阀2.先导型溢流阀：1-阀体2-主阀阀芯3-主阀弹簧4-调节杆5-调节螺母6-导阀弹簧7-锁紧螺母8-导阀阀芯9-导阀座10-上盖P-进油口T-回油口a-导阀小孔b-孔c-主阀芯上腔d-阻尼小孔e-阻尼孔f-主阀芯下腔g-内泄回油口观察结构一、溢流阀任务三压力控制阀任务一压力控制阀结构分析压力控制阀和压力控制基本回路2.先导型溢流阀：压力油从进油口P进入分成两路，一路经主阀芯2上的阻尼孔e

作用于阀芯2的下端，另一路又经阻尼小孔d进入阀芯2上端，并经孔b和a作用于先导阀阀芯8的右端部。当进油口油压较低，作用在先导阀阀芯上的油液作用力不足以克服先导阀弹簧6的弹簧力时，先导阀关闭，主阀内没有油液流动，主阀芯2上、下两端的油压相等，在较弱的主阀弹簧3的作用下，主阀阀芯处于最下端位置，溢流口封闭，阀不溢流。观察原理2.先导型溢流阀：当进油口P的压力超过到先导阀弹簧的调定压力时，先导阀被打开，主阀芯上腔处油液经先导阀口及阀体上的孔道，由回油口T流回油箱。主阀芯2上腔的油液则经过阻尼小孔流动，由于小孔的阻尼作用，压力油流经阻尼小孔时会产生压降，主阀芯2上端的油压将小于下端的油压，使主阀芯上、下两端产生压力差，当主阀芯2在此压力差所产生的作用力超过主阀弹簧3的弹簧力时，主阀芯2上移，打开溢流口，主阀进、回油口连通，油液从P口流入，经主阀阀口由出油口T流回油箱，实现溢流和稳压的作用。一、溢流阀任务三压力控制阀观察原理2.先导型溢流阀：调节调节螺母5，便可调节先导阀调压弹簧的预紧力，即可调整溢流阀的溢流压力。更换先导阀的弹簧刚度，便可得到不同的调压范围。阀在稳定工作时的受力平衡方程为：p1A=p2A+FS。式中：p1——溢流阀进油口压力；

p2——主阀芯上腔的控制压力；

A——主阀芯的有效作用面积；

k——主阀芯弹簧的刚度；

x0——主阀弹簧的预压缩量；

△x——主阀弹簧的附加压缩量；FS

——主阀弹簧的调定作用力。这种结构的溢流阀，由于主阀芯上腔有控制压力p2存在，主阀芯是利用压差作用开启的，其主阀弹簧的作用力只是用来克服阀芯复位时移动的摩擦力，故可以做得较软。当负载变化时，通过主阀芯的流量会有改变，阀口开度也会随之变化，主阀弹簧的附加压缩量△x发生相应变化。由于主阀弹簧刚度较低，△x的变动量相对预压缩量x0的变动量很小，所以溢流阀进口压力p1变化甚小，因此，定压精度高。一、溢流阀任务三压力控制阀2.先导型溢流阀：先导型溢流阀结构较紧凑，调压轻便、振动小、噪音低、压力稳定，但因先导阀和主阀都动作后才能起到控制作用，故其灵敏度比直动型溢流阀低，调压范围一般为0.6~6.3MPa，所以常用在压力较高或流量较大的场合，如机床液压系统中。先导型溢流阀有一个遥控口K，它与主阀上腔连通（不用时堵住），若将K口与其它控制阀接通，就可以实现各种控制功能。当K口通过二位二通电磁换向阀与油箱接通时，可用先导型溢流阀实现系统卸荷；当K口与远程调压阀（结构和先导阀一样）接通时，调节远程调压阀的弹簧力，即可调节溢流阀主阀芯上端的液压力，从而对溢流阀的溢流压力实现远程控制，此时远程调压阀的调定压力应小于先导阀的调整压力；当K口通过电磁换向阀外接多个远程调压阀时，可实现多级调压。一、溢流阀任务三压力控制阀2.先导型溢流阀：图示为另一中先导型溢流阀（主阀类似单向阀），结构简单，装配方便，锥面直径大，过流面积大，常用于压力较高的场合。一、溢流阀任务三压力控制阀观察原理3.溢流阀的性能：包括静态特性和动态特性。一般以溢流阀稳定工作时的压力－流量特性、启闭特性、卸荷压力及压力稳定性等来描述溢流阀的静态特性。1）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。一、溢流阀任务三压力控制阀2）启闭特性：启闭特性是指溢流阀从开启到闭合过程中，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，一般用溢流阀开始溢流时的开启压力pK以及停止溢流时的闭合压力pB与额定流量下的调定压力pS的比值pK/pS

、pB/pS百分率来衡量。前者称为开启比，后者称为闭合比，比值越大，溢流阀启闭特性越好。一般开启比大于90％，闭合比大于85％。直动型和先导型溢流阀的启闭曲线如图所示。由图中曲线可看出，先导型溢流阀的定压稳定性比直动型溢流阀好。3）卸荷压力当溢流阀的遥控口与油箱连通时，额定流量下进出口的压力差称为卸荷压力。卸荷压力越小，油液通过溢流阀开口处的损失越小，油液的发热量越小。例:分析图所示回路中溢流阀的用途解：图a，起溢流作用，维持系统的压力恒定，使多余油液排回油箱。图b，作安全阀用，对系统起过载保护作用。图c，作卸荷阀用，由先导式溢流阀和二位二通电磁换向阀配合使用，可使系统卸荷。一、溢流阀任务三压力控制阀例:分析图所示回路中溢流阀的用途作远程调压阀用，将先导式溢流阀的遥控口接至调节方便的远程调压阀进口处，以实现远程控制的目的。一、溢流阀任务三压力控制阀观察原理例:分析图所示回路，系统可以获得几种压力？解：可调出三种回路压力。电磁换向阀2的两线圈不带电时，换向阀2处于中位，系统压力由溢流阀A设定为10MPa；电磁换向阀2的4YA带电，阀处于右位，系统压力由溢流阀B设定为8MPa，B对A起到远程控制；电磁换向阀2的3YA带电，阀处于左位，系统压力由溢流阀C设定为4MPa，C对A起到远程控制。一、溢流阀任务三压力控制阀例题：图示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa，pB=3MPa，pC=2MPa，当系统外负载为无穷大时，液压泵的出口压力各为多少？图a系统中的溢流量是如何分配的？一、溢流阀任务三压力控制阀例题：图示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa，pB=3MPa，pC=2MPa，当系统外负载为无穷大时，液压泵的出口压力各为多少？图a系统中的溢流量是如何分配的？一、溢流阀任务三压力控制阀解：（1）图a当负载为无穷大时，液压泵的出口压力为2MPa。因为pP=

2Mpa时溢流阀C开启，一小股压力为2MPa的液流从阀A

遥控口经阀B遥控口和阀C流回油箱。所以，阀A

和阀B主阀口均被打开。但大量油液从阀A主阀口溢流回油箱，而从阀B和阀C流走的仅为很小一股液流，且qB＞qC。压差0MPa压差0MPa压差2MPa例题：图示两系统中溢流阀的调整压力分别为pA=4MPa，pB=3MPa，pC=2MPa，当系统外负载为无穷大时，液压泵的出口压力各为多少？图a系统中的溢流量是如何分配的？（2）图b

当负载为无穷大时，液压泵的出口压力为6

MPa。因为该系统中阀B遥控口接油箱，阀口全开，相当于一个通道，泵的工作压力由阀A和阀C决定，即：pP=pA+pC=4Mpa+2Mpa=6MPa一、溢流阀任务三压力控制阀压差4MPa压差0MPa压差2MPa先导式定值减压阀由先导阀和主阀组成，先导阀用于调压，主阀用于主油路的减压。观察结构二、减压阀：减压阀是利用液流流过缝隙产生压力降的原理，使其阀的出口压力低于进口压力的压力控制阀。减压阀按结构分为直动式和先导式两种；按功能分为定值减压阀、定差减压阀和定比减压阀。定值减压阀应用最广泛，简称为减压阀。任务三压力控制阀缝隙先导阀主阀

结构：J型先导型减压阀的组成如图所示。阀体1上开有进油口、出油口、遥控口和外泄油孔L。1-阀体2-主阀（减压）阀芯3-主阀弹簧4-先导阀（锥）阀座5-先导阀阀芯6-先导阀弹簧7-调节螺母观察结构任务三压力控制阀二、减压阀任务三压力控制阀观察结构二、减压阀工作原理：高压油经主阀进口P1流入，经缝隙后流至出油口P2。同时出油口的压力油经主阀阀芯上的小孔a作用在主阀芯2的底部，并经阻尼小孔5c至主阀芯上腔，作用在先导阀阀芯5上。当出油口P2的油压力低于先导阀弹簧6的调定压力时，先导阀关闭，主阀芯上阻尼小孔c中的油液不流动，主阀阀芯2上、下两腔压力相等，这时主阀芯在较软主阀弹簧3作用下处于最下端位置，阀口处于最大开口状态，不起减压作用。观察原理任务三压力控制阀二、减压阀当出油口P2的油压力超过先导阀弹簧6的调定压力时，先导阀打开，一小部分油液经阻尼小孔c、先导阀和泄油口L流回油箱。由于阻尼小孔c

的作用，主阀芯上腔的压力下降，主阀芯下腔压力大于上腔压力，使主阀芯在两端压力差的作用下，克服较软主阀弹簧3弹簧阻力而向上移动，阀口关小，油液流经缝隙时压降增大，使出油口压力降低，此时出油口的压力即为减压阀的调定压力。若由于负载继续加大，使出口油压力大于调定压力的瞬间，主阀芯立即上移，使阀口的开度y迅速减小，油液流动的阻力进一步加大，出油口压力便自动下降，回到原来的调定值。由此可见，减压阀是利用出油口压力的反馈作用，自动调整减压缝隙(主阀阀口开度)的大小，保持出口压力值基本不变。调整调压弹簧的预压缩量即可调节减压阀的出口压力。缝隙任务三压力控制阀二、减压阀观察原理减压阀与溢流阀的区别减压阀与溢流阀外形和阀体比较相似，但实际上它们的结构、工作原理和图形符号都有较大的区别，其主要体现为：（1）减压阀保持出口处压力不超过调定值，而溢流阀保持进口处压力不超过调定值。（2）减压阀的进、出油口均有压力，所以它的先导阀弹簧腔的泄油是单独外接油箱，而溢流阀则可以沿内部通道经回油口流回油箱。（3）不工作时，减压阀进、出油口互通，而溢流阀进、出油口不通。不通互通外接油箱任务三压力控制阀二、减压阀例：如图所示，溢流阀调定压力py

=5MPa，减压阀的调定压力pj

=3.5MPa，活塞面积A=20×10-4

m2，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，试求：（1）负荷F=1000N

，活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力。（2）当负载F=8000N时，A、B两点压力是多少？解：（1）负荷F=1000N

，活塞运动时，作用在活塞上的工作压力为：

pL

=F/A=1000/（20×10-4）=0.5MPa

因作用在活塞上的工作压力相当于减压阀的出口压力，且小于减压阀的调定压力，故减压阀不起减压作用，减压阀口全开，此时A、B两点的压力是：

pA=pB

=pL

==0.5MPa活塞到达行程终点时，作用在活塞上的工作压力将增加，且直至减压阀的调定压力时，活塞无法运动，减压阀起减压作用，阀口关闭，此时、两点的压力是：

pA=pB

=pL

==3.5MPa（2）负载F=8000N时,活塞所承受的压力为：pL

=F/A=8000/（20×10-4）=4MPa

因为减压阀的调定压力pj＜pL，减压阀阀口关闭，减压阀出口压力最大是3.5MPa

，无法推动活塞，所以，A、B两点的压力分别为：pA=py

=5

MPa,：pB=pj

=3.5

MPa。任务三压力控制阀二、减压阀任务一压力控制阀顺序阀是利用油路中液流压力的变化来控制阀口的启闭，以实现系统中多个执行元件顺序动作的压力控制阀。根据控制压力的不同，可分为内控式和外控式两种。前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭，后者用外来的控制压力控制阀芯的启闭（液控顺序阀）。顺序阀也有直动型和先导型两种，前者用于低压系统，后者用于中、高压系统。三、顺序阀顺序阀的结构和工作原理:直动型顺序阀主要由上阀盖、阀芯、阀体、螺塞、下阀盖、

控制活塞、弹簧、调节螺钉等组成。1-上阀盖2-阀芯3-阀体4-螺塞5-下阀盖6-控制活塞7-弹簧8-调节螺钉观察结构任务三压力控制阀三、顺序阀顺序阀的结构和工作原理:(直动型内控外泄顺序阀)：当进口油压低于调压弹簧的调定压力时，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端，阀口关阀，出油口无压力油输出。进口油压达到或超过弹簧的调定压力时，控制活塞5才有足够的力量克服弹簧力而使阀芯上移，将阀口打开，压力油自出油口输出。观察原理外泄内控任务三压力控制阀三、顺序阀如果将直动型顺序阀的下盖转过90°，并打开螺塞，在该处接上控制油管并输入控制油，则阀的启闭便可由外部的控制油控制。以此种方式工作的顺序阀，称为液控式顺序阀。观察原理外泄外控1-上阀盖2-阀芯3-阀体4-螺塞5-下阀盖6-控制活塞7-弹簧8-调节螺钉任务三压力控制阀三、顺序阀直动型外控内泄顺序阀：当顺序阀的出口直接连向油箱时，泄漏油液可以通过阀体上的通道直接连到出油口。内泄外控1-上阀盖2-阀芯3-阀体4-螺塞5-下阀盖6-控制活塞7-弹簧8-调节螺钉任务三压力控制阀三、顺序阀先导型顺序阀：其结构与先导型溢流阀相似，所不同的是先导式顺序阀有专门的泄油口，将先导阀溢出的油液输出阀外。观察结构1-先导阀芯2-主阀芯3-下端盖任务三压力控制阀三、顺序阀观察原理压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。它在油液压力达到压力继电器的调定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现液压系统的程序控制和起安全保护作用。四、压力继电器任务三压力控制阀压力继电器按其结构特点可分为柱塞式、弹簧管式、膜片式和波纹式等四种形式，但结构原理基本相同。图示为柱塞式压力继电器的结构，它主要有柱塞l、顶杆2、调节螺钉3、微动开关4和弹