壓力閥和壓力控制回路

壓力閥和壓力控制回路工程機(jī)械運(yùn)用技術(shù)專業(yè)國家級教學(xué)資源庫溢流閥01順序閥03減壓閥02CONTENT壓力繼電器04平衡回路05卸荷回路06PART01溢流閥溢流閥主要作用有兩個：一是定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，用來保持液壓泵出口壓力恒定，并將液壓泵多余的油液溢流回油箱。這時溢流閥起定壓溢流作用；二是在系統(tǒng)中起安全作用。一溢流閥根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動式和先導(dǎo)式兩類。1、直動式溢流閥直動式溢流閥按其閥芯形式不同可分為球閥式、錐閥式、滑閥式等?，F(xiàn)以力士樂DBD直動式溢流閥來說明直動式溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。2先導(dǎo)式溢流閥

先導(dǎo)式溢流閥由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成。先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)原理與直動式溢流閥相同，但一般采用錐形坐閥式結(jié)構(gòu)。主閥可分為：滑閥式(一級同心)結(jié)構(gòu)、二級同心結(jié)構(gòu)和三級同心結(jié)構(gòu)。圖為一級同心溢流閥的工作原理圖。

現(xiàn)在來研究主閥芯處于某一平衡位置時的狀態(tài)。忽略閥芯自重和摩擦力,主閥受力平衡為:PA=P1A+Fa=P1A+K(x0+x)或P=P1+K(x0+x)/AP-溢流閥所控制的主閥下腔壓力,即進(jìn)油口壓力;P1-主閥芯上腔的壓力;A-主閥芯上端面面積;K-主閥芯平衡彈簧的剛度;x0-平衡彈簧的預(yù)壓縮量;x-主閥開啟后,平衡彈簧增加的壓縮量;Fa-平衡彈簧對主閥芯的作用力。

由上式可知,先導(dǎo)式溢流閥所控制的壓力由P1和Fa/A兩項組成。由于有主閥上腔P1的存在。即使被控壓力P較大,主閥上平衡彈簧力也只需很小,只要能克服摩擦力使主閥芯復(fù)位即可。2先導(dǎo)式溢流閥

圖示為二級同心式高壓溢流閥的結(jié)構(gòu)原理圖.該閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。其主閥芯導(dǎo)向面和錐面與閥套配合良好，兩處同心度要求較高，二級同心由此得名.當(dāng)系統(tǒng)壓力低于調(diào)壓彈簧調(diào)定值時，主閥芯下壓在閥座上，進(jìn)油口和溢流口不通。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過調(diào)壓彈簧的調(diào)定值時，先導(dǎo)閥打開，油液回油腔。這樣，主閥芯向上抬起，使P腔和O腔接通，壓力油從P腔溢流至O腔。阻尼孔對閥芯的運(yùn)動產(chǎn)生阻尼，以提高溢流閥工作的穩(wěn)定性。這種閥的密封性好,通油能力大,壓力損失小,結(jié)構(gòu)緊湊。2先導(dǎo)式溢流閥3溢流閥的主要性能1、壓力-流量特性

當(dāng)溢流量變化時,閥口開度也相應(yīng)地變化,其溢流壓力也有所變化,這就是溢流閥的壓力-流量特性。圖示為直動式溢流閥的兩個工作位置；a圖為關(guān)閉狀態(tài),b圖為開啟狀態(tài)。

溢流閥的結(jié)構(gòu)不同,其定壓性能也不同.下圖分別畫出了調(diào)定壓力壓力相同的直動式和先導(dǎo)式溢流閥的曲線,以便比較。由圖可以看出先導(dǎo)式溢流閥的定壓性能優(yōu)于直動式溢流閥。溢流閥流量特性比較3溢流閥的主要性能2、壓力穩(wěn)定性溢流閥工作壓力穩(wěn)定性有兩種涵義。一是指閥的調(diào)整裝置保持不變的情況下，調(diào)整壓力的變動值。另一種涵義是指溢流閥工作時系統(tǒng)壓力的波動或振擺值，它和泵源的流量脈動以及閥和管路的動態(tài)特性有關(guān)，是一種綜合的指標(biāo)。3、壓力損失當(dāng)調(diào)壓彈簧全部放松，閥通過額定流量時，進(jìn)油腔壓力與回油腔壓力的差值為閥的壓力損失。它主要和閥中主油路的阻尼有關(guān)，但在測試先導(dǎo)式溢流閥的壓力損失時，還受平衡彈簧預(yù)緊力的影響。4、卸荷壓力將先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程控制口直接油箱，當(dāng)閥通過額定流量時，閥的進(jìn)油腔壓力和回油腔壓力的差值稱為卸荷壓力。顯然，它和通道阻力和平衡彈簧預(yù)緊力有關(guān)。3溢流閥的主要性能1、作溢流閥用在采用定量泵節(jié)流調(diào)速中，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口大小可調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，而定量泵多余的油液則從溢流閥溢回油箱。在工作過程中閥是常開的，液壓泵的工作壓力決定于溢流閥的調(diào)整壓力且基本保持恒定。如圖所示。4溢流閥的應(yīng)用2、作安全閥用此時閥是常閉的。只有當(dāng)系統(tǒng)壓力超過溢流閥調(diào)整壓力時，閥才打開，油液經(jīng)閥流回油箱，系統(tǒng)壓力不再增高，因而可以防止系統(tǒng)過載，起安全作用。見右圖。4溢流閥的應(yīng)用限壓安全作用

3、作背壓閥用將溢流閥裝在回油路上，調(diào)節(jié)溢流閥的調(diào)壓彈簧即能調(diào)節(jié)背壓力的大小。作背壓閥用4溢流閥的應(yīng)用

4、遠(yuǎn)程調(diào)壓回路將先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程控制口K接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥進(jìn)油口，而遠(yuǎn)程調(diào)壓閥出油口接油箱，即構(gòu)成了遠(yuǎn)程調(diào)壓回路。見右圖。遠(yuǎn)程調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)見左圖，其結(jié)構(gòu)類似溢流閥中的先導(dǎo)閥。調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)壓彈簧即可實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。遠(yuǎn)程調(diào)壓4溢流閥的應(yīng)用

5、二級調(diào)壓回路圖7-15所為二級調(diào)壓回路的一例?；钊陆禐楣ぷ餍谐蹋邏阂缌鏖y4限制系統(tǒng)最高壓力?；钊仙秊榉枪ぷ餍谐蹋蛪阂缌鏖y3的調(diào)節(jié)壓力只需克服運(yùn)動部件自重和摩擦阻力即可。此回路常用于壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)中。圖7-16為二級調(diào)壓回路另一例。活塞下降壓力由高壓溢流閥3調(diào)節(jié)?；钊仙到y(tǒng)壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥5調(diào)節(jié)。二級調(diào)壓回路4溢流閥的應(yīng)用PART02減壓閥和減壓回路1減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理1、減壓閥減壓閥是一種利用液流流過隙縫產(chǎn)生壓降的原理，使出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。減壓閥又可分為定壓減壓閥、定比減壓閥和定差減壓閥三種。其中定壓減壓閥應(yīng)用最廣，簡稱為減壓閥。減壓閥也分為直動式和先導(dǎo)式兩種。圖為先導(dǎo)式減壓閥工作原理圖。它分為兩部分，由先導(dǎo)閥調(diào)壓，主閥減壓。壓力油從進(jìn)油口流入，再從出油口流出。油口的壓力低于進(jìn)油口。主閥芯上力平衡方程式為：

P2.A=P3A+Fa=P3A+K(x0+x)

既P2=P3+K(x0+x)/A式中A—主閥芯受力面積；

P3—主閥芯上腔的壓力，調(diào)壓彈簧一旦調(diào)定后，基本為一定值；

x0—主閥彈簧的預(yù)壓縮量；

x—主閥上升后彈簧增加的壓縮量；

K—主閥彈簧剛度。由于主閥彈簧只需克服閥芯運(yùn)動是的摩擦力，彈簧預(yù)緊力小，且其剛度也較小，而設(shè)計時x0>>x，故上式可近似表達(dá)為：

P2=P3+KX0/A=常數(shù)1減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理

圖示為一級同心式減壓閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號。與一級同心式溢流閥相比，結(jié)構(gòu)非常相似，但兩者的閥芯形狀及油口連通情況有明顯的差別。其區(qū)別為：在原始狀態(tài)時，溢流閥的進(jìn)出油口完全不通，而減壓閥進(jìn)出油口是通暢的；進(jìn)出油口位置兩者恰好相反；溢流閥利用進(jìn)油口壓力來控制閥芯移動，保持進(jìn)口壓力恒定，而減壓閥則利用出口壓力來控制閥芯移動，保持出口壓力恒定；溢流閥調(diào)壓彈簧腔的內(nèi)部通道通出油口，而減壓閥調(diào)壓彈簧腔的油液單獨接油箱。1減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理下圖表示了高壓減壓閥結(jié)構(gòu)。其原理與一級同心式減壓閥基本相同。1減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理在夾緊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)中常需要減壓回路。圖為常見的一種減壓回路。液壓泵排出油液的最大壓力由溢流閥根據(jù)主系統(tǒng)的需要來調(diào)節(jié)。當(dāng)液壓缸A需要得到比泵的供油壓力低的壓力時，可在油路中串聯(lián)一減壓閥，減壓閥可保持減壓后壓力恒定，但至少應(yīng)比溢流閥調(diào)定壓力低0.5MPa。當(dāng)執(zhí)行元件的速度需要調(diào)節(jié)時，節(jié)流元件應(yīng)裝在減壓閥的出口。2減壓回路下圖為二級調(diào)壓回路，將減壓閥的遠(yuǎn)程控制口通過二位二通電磁閥與遠(yuǎn)程調(diào)壓相連便可獲得兩種預(yù)調(diào)的壓力。2減壓回路二級調(diào)壓回路圖為減壓閥式先導(dǎo)操縱閥的結(jié)構(gòu)。當(dāng)扳動手柄時，推桿9、調(diào)壓彈簧10和閥芯13向下移動，下移一段距離后，閥芯13上的開口對著p口，使液壓操縱泵輸出的液壓油減壓成PA后再經(jīng)A口流至換向閥液動控制端面，推動主換向閥工作，從而實現(xiàn)對液壓馬達(dá)的正、反旋轉(zhuǎn)調(diào)速操縱。3減壓閥式先導(dǎo)操縱閥PART03順序閥

順序閥是以壓力為控制信號，在一定的控制壓力作用下能自動接通或斷開某一油路的壓力閥。根據(jù)控制方式的不同可分為兩類：一是直接利用閥進(jìn)油口的壓力來控制閥口啟閉的內(nèi)控順序閥，簡稱順序閥;二是獨立于閥進(jìn)口的外來壓力控制閥口啟閉的外控順序閥，亦稱順序閥。按結(jié)構(gòu)不同可分為直動式和先導(dǎo)式順序閥兩類。1順序閥2順序閥的結(jié)構(gòu)和原理1、直動式順序閥和先導(dǎo)式順序閥如圖所示，上圖為直動式順序閥，下圖為先導(dǎo)式順序閥。從圖中可看出他們跟溢流閥很相似。其主要差別在于溢流閥的出油口接油箱，而順序閥的出油口與系統(tǒng)其它油路相連，因此它的泄油口要單獨接油箱，另外順序閥有很好的密封性能，因此閥芯和閥體間的封油長度較長。2、單向順序閥下圖為單向順序閥的結(jié)構(gòu)原理圖和圖形符號。它由順序閥和單向閥并聯(lián)而成。當(dāng)油液從P1口進(jìn)入時,單向閥關(guān)閉;進(jìn)油口壓力超過調(diào)壓彈簧的調(diào)定值時,順序閥打開,油液從P2流出。當(dāng)油液從P2口進(jìn)入時，油液經(jīng)單向閥從P1口流出。2順序閥的結(jié)構(gòu)和原理3、液控順序閥的結(jié)構(gòu)它和順序閥的主要差別在于閥芯是實心的，從P1口進(jìn)入的壓力油不能進(jìn)入滑閥底部，滑閥底部的控制壓力油由控制口K引入。當(dāng)控制油壓超過彈簧的調(diào)定壓力時閥口打開，P1口和P2口接通。閥口的開啟和閉合與閥主油路進(jìn)油口壓力無關(guān)，而決定于控制口K引入的控制油壓的高低。2順序閥的結(jié)構(gòu)和原理1、用來使兩個或兩個以上執(zhí)行元件按一定的順序動作。下圖所示為一定位夾緊回路，要求先定位后夾緊。如圖示液壓泵供油，一路至主系統(tǒng)，另一路經(jīng)減壓閥、單向閥、換向閥至定位缸的上腔，推動活塞下行進(jìn)行定位。定位后缸的活塞停止運(yùn)動，順序閥打開，壓力油進(jìn)入夾緊液壓缸的上腔，推動活塞下行，進(jìn)行夾緊。3順序閥的應(yīng)用2、作背壓閥用3、單向順序閥可作為平衡閥用，以防止垂直運(yùn)動部件在泵不工作時，因自重下滑。4、液控順序閥可作卸荷閥用5、保證油路的最低壓力

如圖所示，當(dāng)液壓缸I的活塞開始上升后，在壓力超過順序閥A的調(diào)整壓力時液壓缸II才動作；這樣在液壓缸II動作時，不致因壓力過低，而使液壓缸I的活塞在自重作用下下落。3順序閥的應(yīng)用順序閥保證油路的最低壓力PART04壓力繼電器1壓力繼電器壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)中的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的轉(zhuǎn)換裝置。它的作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內(nèi)的微動開關(guān)，自動接通或切斷有關(guān)電路，以實現(xiàn)順序動作或安全保護(hù)等。1壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理右圖為薄膜式壓力繼電器結(jié)構(gòu)。其工作原理是控制油口K接到需要取得液壓信號的油路上，而后壓力油使柱塞3上升，使得兩邊彈簧座與外套筒臺肩相碰；同時鋼球水平移動使杠桿繞軸轉(zhuǎn)動，杠桿另一端壓下微動開關(guān)的觸頭，發(fā)出電信號。2壓力繼電器的應(yīng)用舉例壓力繼電器按左圖的接法安裝在節(jié)流閥和液壓缸之間，稱為升壓發(fā)信。按右圖安裝在回油路上，位于液壓缸和節(jié)流閥之間，稱為零壓發(fā)信。PART05平衡回路1平衡回路為了防止立式液壓缸及其聯(lián)在一起的工作部件因自重而下滑，常采用平衡回路。2用單向順序閥的平衡回路圖中是用單向順序閥組成的平衡回路。單向順序閥的調(diào)定壓力應(yīng)調(diào)整到能平衡運(yùn)動部件自重為度。理論應(yīng)力

P=W/A

式中P—順序閥的調(diào)定壓力；W—運(yùn)動部件的總重量；A—液壓缸回油腔的有效面積。由于順序閥的存在，運(yùn)動部件不會因自重而下滑。只有當(dāng)電磁鐵1DT通電時，液壓力使缸下腔的壓力超過順序閥的調(diào)定壓力，活塞才向下運(yùn)動。用單向順序閥組成的平衡回路如圖所示,我們在單向順序閥和液壓缸之間增加一液控單向閥。因液控單向閥關(guān)閉時密性好,所以在三位四通電磁換向閥處于執(zhí)行元件停止運(yùn)動的狀態(tài)下,可以防止運(yùn)動部件因順序閥泄漏而緩慢下滑。2用單向順序閥的平衡回路用單向順序閥+液控單向閥的平衡回路3用液控順序閥的平衡回路右圖是采用液控順序閥的起重平衡回路。此回路適用于在平衡重量有變化的情況。當(dāng)換向閥切換至右位時，液壓缸舉起重物。當(dāng)換向閥切換至左位時，活塞下行放下重物。將換向閥切換至中位，活塞停止運(yùn)動。這一回路的特點是液控順序閥的啟閉取決于控制口的油壓，而與負(fù)載大小無關(guān)。液控順序閥的起重平衡回路但上圖的平衡回路是不完善的。當(dāng)壓力油使液控順序閥打開，活塞開始向下運(yùn)動時，液壓缸上腔的壓力將迅速降低，這可能導(dǎo)致液控順序閥關(guān)閉，活塞停止運(yùn)動。緊接著壓力升高，液控順序閥又打開，活塞又開始運(yùn)動。所以活塞繼續(xù)下降，產(chǎn)生所謂“點頭”現(xiàn)象。為了解決這一問題，可在控制油路中裝一節(jié)流閥，使液控順序閥的啟閉動作減慢。如圖所示。3用液控順序閥的平衡回路PART06卸荷回路卸荷回路工程機(jī)械在工作循環(huán)中為保持大量作用力，會造成功率損失和油液發(fā)熱。為減少損失，應(yīng)使泵在空載的工況下運(yùn)動，這種工況稱為卸荷。在實際系統(tǒng)中卸荷有兩種方法：一種是使泵的輸出直接回油箱，泵在壓力為零的情況下工作，稱為流量卸荷；另一種是使泵的流量為零而壓力仍然維持原來情況，稱為流量卸荷。以下介紹幾種典型的卸荷回路。1執(zhí)行元件不需要保壓的卸荷回路1、用三位換向閥卸菏的回路當(dāng)滑閥中位機(jī)能為“H”、”K”、或”M”型的三位換向閥處于中位時，泵輸出的油液直接回油箱。如圖所示。這種方法比較簡單，但不適用于一泵驅(qū)動兩個或兩個以上執(zhí)行元件的系統(tǒng)。用電磁換向閥的卸荷回路當(dāng)流量較大時，可采用電液換向閥，如圖所示。圖中采用內(nèi)控內(nèi)回油的電液換向閥，為提供控制油壓，在回油路上增加一個調(diào)整壓力為0.3~0.5MPa