壓力控制閥簡(jiǎn)稱壓力閥.ppt

1、1,2,壓力控制閥簡(jiǎn)稱壓力閥。 壓力閥包括： （1）用來(lái)控制液壓系統(tǒng)壓力的閥類。 （2）利用壓力變化作為信號(hào)來(lái)控制其它元件動(dòng)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(diǎn)是壓力負(fù)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(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)從液壓橋路和壓力負(fù)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(guò)程中，需要解決壓力可調(diào)和壓力反饋兩個(gè)方面的問(wèn)題。,6.1.1 調(diào)

2、壓原理,調(diào)壓是指以負(fù)載為對(duì)象，通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥口的大小，使系統(tǒng)輸給負(fù)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(fù)載流量QL的大小才能調(diào)節(jié)負(fù)載壓力PL。將控制閥口RX與負(fù)載Z并聯(lián)，通過(guò)閥口的溢流作用，能使負(fù)載流量QL發(fā)生變化，最終達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)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(fù)載壓力。這時(shí)可將控制閥口Rx串聯(lián)在壓力源PS和負(fù)載Z之間，通過(guò)閥口的減壓作用即可調(diào)節(jié)負(fù)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(jìn)、回油節(jié)流口串聯(lián)而成的分壓回路。為了簡(jiǎn)化加工，進(jìn)油節(jié)流口多采用固定節(jié)流孔來(lái)代替，回油節(jié)流口是由錐閥或

3、滑閥構(gòu)成可調(diào)節(jié)流口。這種調(diào)壓方式主要用于液壓閥的先導(dǎo)級(jí)中。,圖6.2,6.1.2 壓力負(fù)反饋,壓力的大小能夠調(diào)節(jié)，并不等于能夠穩(wěn)壓。當(dāng)負(fù)載因擾動(dòng)而發(fā)生變化時(shí)，負(fù)載壓力會(huì)隨之變化。壓力的穩(wěn)定必須通過(guò)壓力負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)。,構(gòu)造壓力反饋系統(tǒng)必須研究以下問(wèn)題： 代表期望壓力的指令信號(hào)如何產(chǎn)生？ 怎樣構(gòu)造在實(shí)際結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)的比較器？ 受控壓力PL如何測(cè)量？轉(zhuǎn)換成什么信號(hào)才便于比較？，怎樣反饋到比較器上去？,壓力負(fù)反饋控制的核心是要構(gòu)造一個(gè)壓力比較器。,力信號(hào)的比較最容易實(shí)現(xiàn)。,-,指令力通過(guò)調(diào)壓彈簧產(chǎn)生,壓力通過(guò)微型測(cè)量油缸測(cè)量反饋,不要形成正反饋！,負(fù)反饋部分,開環(huán)調(diào)壓回路,圖6.5,圖6.4,負(fù)反饋

4、部分,負(fù)反饋部分,6.1.3 先導(dǎo)控制,直動(dòng)型壓力控制中，由力比較器直接驅(qū)動(dòng)主控制閥芯，驅(qū)動(dòng)力遠(yuǎn)小于彈簧力，因此驅(qū)動(dòng)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(gè)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(jí)和主級(jí)兩個(gè)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(fù)反饋控制的共同特點(diǎn)如下：,先導(dǎo)型壓力負(fù)反饋控制中有兩個(gè)壓力負(fù)反饋回路。（先導(dǎo)級(jí)負(fù)責(zé)主級(jí)指令信號(hào)的穩(wěn)壓和調(diào)壓；

5、主級(jí)則負(fù)責(zé)系統(tǒng)的穩(wěn)壓。）,主閥芯既構(gòu)成主調(diào)壓回路的閥口，又作為主級(jí)壓力反饋的力比較器。（主級(jí)的測(cè)壓容腔設(shè)在主閥芯的一端，另一端作用有主級(jí)的指令力P2A。）,主級(jí)所需要的指令信號(hào)由先導(dǎo)級(jí)負(fù)責(zé)輸出。（先導(dǎo)級(jí)通過(guò)半橋回路向主級(jí)的力比較器輸出一個(gè)壓力P2，該壓力稱為主級(jí)的指令壓力，然后通過(guò)主閥芯端部的受壓面積轉(zhuǎn)化為主級(jí)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(jí)壓力反饋的力比較器。（先導(dǎo)級(jí)的測(cè)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(jí)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(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的液

6、壓閥稱為溢流閥。,溢流閥的主要用途有以下兩點(diǎn)： 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(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，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(shí)才開啟溢流，對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用。,溢流閥的特征是：閥與負(fù)載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進(jìn)口壓力負(fù)反饋， 不工作時(shí)閥口常開。 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩類。,圖6.7,滑閥式溢流口，端面測(cè)壓,6.2.1 直動(dòng)型溢流閥,直動(dòng)型溢流閥因閥口和測(cè)壓面結(jié)構(gòu)型式不同，形成了三種基本結(jié)構(gòu)。無(wú)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(cè)壓面等三個(gè)部分構(gòu)成。,錐閥式溢

7、流口 ，端面測(cè)壓,錐閥式溢流口，錐面測(cè)壓,直動(dòng)式溢流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(dòng)型溢流閥,直動(dòng)型溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)型溢流閥 與符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,溢流閥的符號(hào),比較：,直動(dòng)型溢流閥 與符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,溢流閥的符號(hào),6.2.2 先導(dǎo)型溢流閥,先導(dǎo)型溢流閥的主要特點(diǎn)：由主閥芯負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)級(jí)負(fù)責(zé)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(jí)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(jìn)油口P1,主閥口,調(diào)壓手柄,圖6.10 YF

8、型先導(dǎo)式溢流閥原理圖,閥 口,主級(jí)測(cè)壓面,主級(jí)指令,導(dǎo) 閥 比 較,主閥比較：,半橋式先導(dǎo)控制部分,圖6.9 YF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6.10 YF型先導(dǎo)式溢流閥原理圖,主級(jí)測(cè)壓面,主級(jí)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(jià)于1個(gè)孔,節(jié)流孔3構(gòu)成動(dòng)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(jí)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(hào),遠(yuǎn)程調(diào)壓原理,輸出2

9、5MPa,6.2.4 溢流閥靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)持性,靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)的特性，動(dòng)態(tài)特性是指閥在瞬態(tài)工況時(shí)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(dòng)式溢流閥。 也就是說(shuō)， 先導(dǎo)式溢流閥的調(diào)壓偏差比直動(dòng)式溢流閥的調(diào)壓偏差小，調(diào)壓精度更高。, 對(duì)同一個(gè)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦力的作用方向相反所致。,溢流閥的動(dòng)態(tài)特性是指流量階躍時(shí)的壓力響應(yīng)特性，如圖6.14。其衡量指標(biāo)主要有壓力超調(diào)量、響應(yīng)時(shí)間等。,圖6.13,（2） 動(dòng)態(tài)特性,6.3 減壓閥,根據(jù)“串聯(lián)減壓式壓力負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱為減壓閥。減壓閥主

10、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(rùn)滑等油路中。,減壓閥也有直動(dòng)型和先導(dǎo)型之分，直動(dòng)型減壓閥的工作原理如圖6.4所示，但直動(dòng)型減壓閥較少單獨(dú)使用。 在先導(dǎo)型減壓閥中，根據(jù)先導(dǎo)級(jí)供油的引入方式不同，有“先導(dǎo)級(jí)由減壓出口供油式”和“先導(dǎo)級(jí)由減壓進(jìn)口供油式”兩種結(jié)構(gòu)形式。,減壓閥的特征是： 閥與負(fù)載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負(fù)反饋，不工作時(shí)閥口常閉。,6.3.1 先導(dǎo)級(jí)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(dòng)型溢流閥 與符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,減壓閥符號(hào),先導(dǎo)型減壓閥 與符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,減壓閥符號(hào)

11、,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(jí)由減壓進(jìn)口供油的減壓閥,圖6.18,圖6.19,先導(dǎo)級(jí)可 變節(jié)流口,先導(dǎo)級(jí)固 定節(jié)流孔,泄油口L,出油口P2,進(jìn)油口P1,圖6.18 先導(dǎo)式減壓閥原理圖,由于減壓閥進(jìn)口壓力P1波動(dòng)較大，會(huì)引起導(dǎo)閥流量Q波動(dòng)，進(jìn)而使主閥指令壓力P3波動(dòng)。先導(dǎo)級(jí)采用恒流器后，Q基本不波動(dòng)，因此先導(dǎo)級(jí)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(hào)，控制油路通斷。,順序閥也有直動(dòng)型和先導(dǎo)型之分，根據(jù)控制壓力來(lái)源不同，它還有內(nèi)控式和外控式之分。通過(guò)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

12、閥和平衡閥等。,順序閥的特征是： 閥的出口一般接負(fù)載（串聯(lián)），調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用進(jìn)口測(cè)壓，不工作時(shí)閥口常開。,圖6.20,6.4.1 直動(dòng)型順序閥,直動(dòng)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(dòng)型順序閥 與符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,直動(dòng)型順序閥與直動(dòng)式溢流閥的比較,順序閥在油路中相當(dāng)于一個(gè)以油液壓力作為信號(hào)來(lái)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(fù)載；動(dòng)作時(shí)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(dòng)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

13、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(dú)接回油箱。但這種順序閥的缺點(diǎn)是外泄漏量過(guò)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(jì)成滑閥式，令導(dǎo)閥的測(cè)壓面與導(dǎo)閥閥口的節(jié)流邊分離。先導(dǎo)級(jí)設(shè)計(jì)為： 導(dǎo)閥的測(cè)壓面與主油路進(jìn)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(jí)仍采用帶進(jìn)油固定節(jié)流口

14、的半橋回路，固定節(jié)流口的進(jìn)油壓力為P1，先導(dǎo)閥閥口仍然作為先導(dǎo)級(jí)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(jìn)油口P1,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(cè)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(lái)啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。,壓力繼電器在壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，控制電氣元件動(dòng)作。 壓力繼電器有柱塞式、膜片式、彈簧管式和波紋管式四種

15、結(jié)構(gòu)形式。 柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖6.23所示，當(dāng)進(jìn)油口P處油液壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)，作用在柱塞1上的液壓力通過(guò)頂桿2的推動(dòng)，合上微動(dòng)電器開關(guān)4，發(fā)出電信號(hào)。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(dòng)作壓力。,進(jìn)油口,當(dāng)壓力超過(guò)彈簧力時(shí)，頂桿推動(dòng)電器開關(guān)，發(fā)出電信號(hào),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(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用溢流閥作安全閥用來(lái)限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過(guò)載。當(dāng)系統(tǒng)中如需要兩種以上壓力時(shí)，則可采用多級(jí)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(jí)調(diào)壓回路,

16、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(dāng)換向閥在左位工作時(shí)，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(dāng)執(zhí)行元件正反向運(yùn)動(dòng)需要不同的供油壓力時(shí)，可采用雙向調(diào)壓回路。,當(dāng)換向閥在右位工作時(shí)，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(shí)，閥2的出口被高壓油封閉，即閥1的遠(yuǎn)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(dāng)換向閥在右位工作時(shí)，液壓缸左腔通油箱，壓力為零，閥2相當(dāng)于閥1的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，泵的壓力由閥2調(diào)定。,（2） 雙向調(diào)壓回路,遠(yuǎn)程調(diào)壓原理,輸出25MPa,（2）

17、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(jí)調(diào)壓回路便可實(shí)現(xiàn)這種要求。,（3） 多級(jí)調(diào)壓回路,右圖所示為二級(jí)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。,圖示狀態(tài)下，閥2換位后，泵出口壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥1調(diào)為較低壓力。,（3） 多級(jí)調(diào)壓回路,（3） 多級(jí)調(diào)壓回路,（3） 多級(jí)調(diào)壓回路,（3） 多級(jí)調(diào)壓回路,液壓系統(tǒng)工作時(shí)，執(zhí)行元件短時(shí)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

18、示，當(dāng)二位二通換向閥電磁鐵通電時(shí)，電磁溢流閥可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓；電磁鐵斷電時(shí)，液壓泵處于卸荷（卸壓）狀態(tài)。,6.6.2 減壓回路,經(jīng)過(guò)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，工作中往往需要穩(wěn)定的低壓，為此，在該支路上需串接一個(gè)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(shí)，為了防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時(shí)保壓，在減壓閥后串接一個(gè)單向閥。圖示狀態(tài)，低壓由減壓閥1調(diào)定；當(dāng)二通閥通電后，閥1出口壓力則由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2決定，故此回路為二級(jí)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(fù)反饋原理工作的，用于調(diào)壓和穩(wěn)壓（控制壓力）。壓力負(fù)反饋的核心是將被控壓力轉(zhuǎn)化為力信號(hào)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(guò)“測(cè)壓面”、“測(cè)壓孔”、“調(diào)節(jié)閥口”、“先導(dǎo)橋路”等幾個(gè)要點(diǎn)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(dòng)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(jìn)油口壓力與彈簧力平衡的原理來(lái)工作