《液压与气压传动教学》5.2压力控制阀

压力ps之差的10％上升到90％的时间，该时 间越小，说明溢流阀响应越快。
3、过渡过程时间：从0.9（ps－p0）的压力
到瞬时过渡过程的最终时刻之间的时间，该时 间越小，表明动态过渡过程越短。
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
4、升压时间：流量阶跃变化时，从0.1 （pn－p0）到0.9（pn-p0）的时间，与 响应时间一致，该值越小，阀的动态性能 越好。
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5.2压力控制阀－减压阀( Reducing valve )
减压阀分类 按结构形式分为：直动式和先导式减压阀。 按调节要求分为：定压输出减压阀、定差
减压阀和定比减压阀。 1. 定压输出减压阀：保证出口压力为定值。 2. 定差减压阀：保证进出口压力差不变。 3. 定比减压阀：保证进出口压力成比例。
5.2压力控制阀
常用的压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺 序阀、压力继电器。
功能简介：可控制液压系统中油液的压力 （溢流阀、减压阀）或通过压力信号实现 系统的控制（顺序阀、压力继电器）。
原理简介：利用作用在阀芯上的液压力和 弹簧力平衡的原理进行工作。
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5.2压力控制阀
学习内容 溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器工
的弹簧力及其弹簧刚度增加，装配困难。 锥阀处的流量公式为 qCqA 2p/ ，可
知当 q 变化， p p进口 也将变化，故溢
流压力的波动较大，所以图5-1所示的直 动式溢流阀只适用于低压系统。
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
针对图5-1存在的问题，在结构上进行了改进
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直动式减压阀工作原理
1－阀芯 2－弹簧
A0
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直动式减压阀工作原理 进口油液压力p1小于减压阀调定值（由弹
簧2调定）时，阀芯1处于最下端，减压口 或节流口最大，此时p1＝p2。 进口油液压力p1大于减压阀调定值（由弹 簧2调定）时，阀芯1向上移动，弹簧被压 缩，达到新的平衡，减压口或节流口变小， 产生压降，导致p1>p2，从而实现出口压 力下降，即减压。
由于 xmaxxx0，所以
p2
p3
k x0 Ak
（1）
先导阀阀芯受力平衡方程 ：
p 3 A 先 导 k 先 ( 阀 y 导 0 y ) 阀 p 3 k 先 ( y 导 0 y ) /阀 A 先导阀
由于 y y0，所以
p3
k先导阀 y0 A先导阀
（2）
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T
出油口
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先导式溢流阀工作原理
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先导式溢流阀工作原理
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先导式溢流阀工作原理
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
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图5-3溢流过程受力分析
主阀芯受力方程为：
p • A k (x 0 x ) p 1 • A p p 1 k (x A x 0 )
先导阀阀芯受力方程为： 联p1立•A 两先式导 ：阀 k先导 (y阀 y0)p1k先A 导 先 (y阀 导 y阀 0)
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出口压力控制式先导型定压输出减压阀
先导阀
主阀
先导阀调压，主阀减压
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先导型减压阀工作过程描述 p2 p调定，控制阀芯向下运动，阀开口
最大，无减压作用； p2 p调定 ，控制阀芯向上运动，阀开
溢流定压作用
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安全作用
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远程多级调压
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背压
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图5-3工作过程分析
系统压力低于先导阀的调定压力，油液无流动， 上下腔压力相等，弹簧力作用，主阀芯处于最下 端，P口与T口断开；
系统压力大于先导阀的调定压力，先导阀被打开， 油液流动，由于阻尼孔产生压差，当主阀芯两端 液压作用力之合力大于弹簧力，主阀芯向上移动， P口与T口接通。
综上，可知先导阀起调压控制作用，主阀起 主流量溢流作用。
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2、启闭特性：溢流阀
在稳态情况下从开 启到闭合的过程中， 被控压力与通过溢 流阀的溢流量之间
的关系 ，是衡量溢 流阀定压精度的 重要指标。
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3、卸荷压力：先导阀的遥控口通油箱，此 时卸荷，则额定流量下溢流阀进、出油 口的压力差为卸荷压力，通常希望越小 越好。
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Y-25B型先导式溢流阀
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溢流阀的静态特性
即溢流阀在稳定工况 时的性能。
1、压力调节范围：调
压弹簧在规定的范围 内调节，系统压力能 平稳上升或下降，且 压力无突变及迟滞现 象时的最大和最小调 定压力。
先导式减压2
k先导阀 y0 k x0 A先导阀 Ak
由于主阀弹簧刚度很小，先导阀有效作用面积A先导阀 远小 于主阀有效作用面积 Ak ，可认为 ：
4、最大允许流量和最小稳定流量：前者为 额定流量，后者通常为额定流量的15％， 取决于对压力平稳性要求。
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动态特性即溢流阀在瞬态工况时的性能。 1、压力超调量：最高瞬时压力峰值与调定压
力值pn的差值，是衡量动态定压误差及稳 定性的重要指标，要求小于30％。 2、响应时间：从起始稳态压力p0与最终稳态
简介
减压阀亦称压力调节阀，是利用液流流过缝隙产 生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力 控制阀。
可以限制二次压力，即输出压力。只要输入压力 （一次压力）超过调定的数值，二次压力即不受 一次压力的影响而保持不变，该内容仅针对定值 减压阀。
综上，减压阀作用是降低系统某一支路的油液 压力，使同一系统有两个或多个不同压力，且该 压力可以保持定值、定比或定差。
p k先导阀 (yy0) k(xx0)
A先导阀
A
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图5-3溢流过程受力分析 由于主阀弹簧的作用力只是克服阀芯运动
时的摩擦力，因此选用较软的弹簧，即 k 很小，且 k k先导阀，A先导阀 A ，所以先 导阀的溢流流量较主阀小的多，可认为：
5、卸荷时间：卸荷信号发出后，由0.9 （pn-p0）至0.1（pn-p0）的时间，该 值越小，阀的动态性能越好。
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溢流阀的作用 溢流定压作用，此时主阀芯处于常开状态，
系统压力由溢流阀调定值调定。 安全作用，主阀芯处于常闭状态，系统压
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与图5-3比较，图5-4的特点： 二节同心，所以结构简单，加工和装配方
便。 主阀芯和阀套通用化程度好，便于批量生
产。 通流面积大，在相同开启情况下，其通流
能力大。
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Y-25B型先导式溢流阀
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直动式减压阀力平衡方程式
p2A 0k(x0x) k －弹簧刚度；x0－弹簧预压缩量；x－弹簧变化量；
1. 由力于p 2可x基本x稳0，定如。果弹簧刚度比较小，则减压阀出口压
2. 该类型减压阀的调节精度受弹簧影响较大，高压大流量场 合，弹簧刚度会较大，节流口的微小变化都会造成较大的 出口压力波动，所以只适合中低压、小流量的液压系统。
力由负载决定，当系统压力达到溢流阀调 定值，主阀芯打开，起过载保护作用。
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溢流阀的作用 利用溢流阀的遥控口，可以实现远程多级
调压，具体内容在回路中将详细介绍。 将溢流阀接在系统回油路上，作背压阀用。
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作原理； 溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器图
形符号； 溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器作
用；
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
左下两个为直动时，右上为先导式溢流阀
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
溢流阀分为 直动式- Spring loaded type relief valve （a） 先导式- Pilot operated relief valve （b）
•偏流盘1：其上的环形槽可改变液流方向，
补偿锥阀2的液动力；此外由于液流方向的改变， 产生一个与弹簧力相反方向的射流力。
•阻尼活塞3：增加运动阻尼，为锥阀2导
向，提高了阀的工作稳定性。 •由于以上结构变化，该结构的直动式溢流阀可用
于高压大流量场合。
DBD型直动溢流阀，如图5-2
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p k先导阀 ( y y0 ) A先导阀
所以溢流时，进油口压力由先导阀的弹簧 决定；而主阀芯溢流时，流量的变化对进 油口压力的影响较小，故可用于大流量、 高压的场合。
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下面简单介绍二节同心式溢流阀结构
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图5-4 二节同心式溢流阀
P-B63B型直动式溢流阀
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
P-B63B型直动式溢流阀
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先导式溢流阀
符号
调压弹簧 锥阀 锥阀座 遥控口K
T P
阀体
主阀芯
主阀体
主阀弹簧
进油口
P
图5-3 三节同心式先导式溢流阀
口x ，P （减压口或节流口进出口压 差），导致 p2 ； 出口压力由先导阀调压弹簧决定。
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先导式减压阀力平衡方程式
主阀阀芯受力平衡方程：
p 2 A k p 3 A k k ( x 0 x ) p 2 p 3 k ( x 0 A x k m a x ) x
对溢流阀的性能要求 定压精度要高，即静态压力超调要小。 灵敏度要高，即动态超调量要小。 工作平稳，振动和噪声小。 阀关闭时，密封要好，泄漏要小。
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左上为先导式，其它为直动式
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
直动式：系统中的压力油直接作用在阀芯 上，利用产生的液压力与阀芯的弹簧力相 互作用，控制阀芯的启闭。一般用于低压 小流量场合，如图5-1；当对阀芯采用适 当措施，也可用于高压大流量场合，如图 5-2。
先导式：由先导阀和主阀组成，广泛用于 高压、大流量场合。
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直动式工作原理
符号
T P P
T
图5-1直动式溢流阀
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直动式溢流阀工作过程中受力分析 当油压大于开启压力时，锥阀阀芯被顶起，
开始溢流； 不考虑阀芯重力、摩擦力以及液动力的情
况下，阀芯受力方程为：
P •A K (x0x) PK (x0 A x)
x为阀口的开度，x0 为弹簧的预压缩量，工 作过程中，x变化较小，且 x x0，可认为 进口压力基本恒定，实现溢流定压的作用。
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5.2压力控制阀－溢流阀(relief valve)
图5-1存在的问题 由于工作压力的提高，导致直动式溢流阀