第七章 压力阀和压力控制回路

至 主 油 路
图 7-21
减压回路
下图为二级调压回路，将减压阀的远程控制口 通过二位二通电磁阀与远程调压相连便可获得两 种预调的压力。
至 主 油 路
图 7-22
二级调压回路
在图示的操纵回路中， 液压操纵泵2的控制油进入 减压阀式先导操纵阀3,然后 扳动该阀操作手柄就可以时 主回路中液动换向阀4换向， 从而使液压阀工作。其中具 有两个小阀的先导阀组，由 手柄操纵。手柄绕球铰可以 把操纵力作用在任何一个小 阀上，由于每个小阀控制一 个单向动作，因此这种阀可 以操纵主回路的主换向回路 之间左右换向动作。
至 系 统 远程调压阀
5、二级调压回路
图7-15所为二级调压回路的一例。活塞下降为 工作行程，高压溢流阀4限制系统最高压力。活塞 上升为非工作行程，低压溢流阀3的调节压力只需 克服运动部件自重和摩擦阻力即可。此回路常用 于压力机的液压系统中。图7-16为二级调压回路另 一例。活塞下降压 力由高压溢流阀 3调节。活塞上 升系统压力由远 程调压阀5调节。
溢流阀的压力—流量特性曲线
图 7-7 溢 流 阀 的 压 力 流 量 特 性 曲 线
从上式可以得到以下几点结论：
（1）不同的开启压力pk对应不同的曲线。Pk的大 小可用改变弹簧的预压缩量x0来调节；
（2）当开启压力pk一定时，溢流压力随溢流量的 增加而增加。当溢流量达到阀的额定流量QT时， 与此相对应的压力值称为溢流阀的全流量溢流压 力PT。从上式看出，弹簧刚度K越小，曲线就越陡， 溢流量变化所引起的压力变化量就越小，定压性 能就好。反之，调压性能就差。常用调压偏差(PkPk)和开启比Pk/PT来衡量定压性能的好坏。调压偏 差越小则该阀的定压性能越好。且进一步开启比 来衡量定压性能的优劣，其值越高越好。
图示为一级同心式减压阀的结构和图形符号。 与一级同心式溢流阀相比，结构非常相似，但两者 的阀芯形状及油口连通情况有明显的差别。其区别 为：在原始状态时，溢流阀的进出油口完全不通， 而减压阀进出油口是通畅的；进出油口位置两者恰 好相反；溢流阀利用进油口压力来控制阀芯移动， 保持进口压力恒定，而减压阀则利用出口压力来控 制阀芯移动，保持出口压力恒定；溢流阀调压弹簧 腔的内部通道通 出油口，而减压 阀调压弹簧腔的 油液单独接油箱。
1-回 位 弹 簧 转盘
2-阀 芯
3-接 控 制 泵 来 油 口 球绞 操纵受柄
接油箱口 螺母
调压弹簧 调整螺钉
结束
§ 7-3
顺序阀
顺序阀是以压力为控制信号，在一定的控制 压力作用下能自动接通或断开某一油路的压力阀。
根据控制方式的不同可分为两类：一是直接 利用阀进油口的压力来控制阀口启闭的内控顺序 阀，简称顺序阀;二是独立于阀进口的外来压力控 制阀口启闭的外控顺序阀，亦称顺序阀。按结构 不同可分为直动式和先导式顺序阀两类。
图 7-11 溢流阀在容积调
整系统中起限压安全作用
3、作背压阀用
将溢流阀装在回油路上，调节溢流阀的调压 弹簧即能调节背压力的大小。见下图。
图 7-12 溢 流 阀 作 背 压 阀 用
4、远程调压回路
将先导式溢流阀的远程控制口K接远程调压阀 进油口，而远程调压阀出油口接油箱，即构成了 远程调压回路。见右图。远程调压阀结构见左图， 其结构类似溢流阀中的先导阀。调节远程调压阀 的调压弹簧即可实现远程调压。
2、先导式溢流阀
先导式溢流阀由 主阀和先导阀两部分 组成。先导阀的结构 原理与直动式溢流阀 相同，但一般采用锥 形坐阀式结构。主阀 可分为：滑阀式(一级 同心)结构、二级同心 结构和三级同心结构。 图为一级同心溢流阀 的工作原理图。
现在来研究主阀芯处于某一平衡位置时的状态。 忽略阀芯自重和摩擦力,主阀受力平衡为: PA=P1A+Fa=P1A+K(x0+x) 或 P=P1+K(x0+x)/A P-溢流阀所控制的主阀下腔压力,即进油口压力; P1-主阀芯上腔的压力; A-主阀芯上端面面积; K-主阀芯平衡弹簧的刚度; x0-平衡弹簧的预压缩量; x-主阀开启后,平衡弹簧增加的压缩量; Fa-平衡弹簧对主阀芯的作用力. 由上式可知,先导式溢流阀所控制的压力由P1 和Fa/A两项组成。由于有主阀上腔P1的存在。即使 被控压力P较大,主阀上平衡弹簧力也只需很小,只 要能克服摩擦力使主阀芯复位即可。
第七章
压力阀和压力控制回路
溢流阀和调压阀 减压阀和减压回路 顺序阀 阀和调压阀
溢流阀主要作用有两个：一是定量泵节流调 节系统中，用来保持液压泵出口压力恒定，并将 液压泵多余的油液溢流回油箱。这时溢流阀起定 压溢流作用；二是在系统中起安全作用。
一、溢流阀的结构和工作原理 二、溢流阀的主要性能
三、溢流阀的应用和调压回路
一、溢流阀的结构和工作原理
根据结构不同，溢流阀可分为直动式和先导 式两类。
1、直动式溢流阀
直动式溢流阀按其 阀芯形式不同可分 为球阀式、锥阀式、 滑阀式等。现以力 士乐DBD直动式溢 流阀来说明直动式 溢流阀的结构和工 作原理。其结构如图。
图中虚线2 为无摩擦阻力时的理想曲线，由于 要克服摩擦阻力Ff，实际压力损失须大于Pk并升高 到P’k后阀才开启。当溢流量增加，压力沿曲线1上 升。溢流量为QT时，压力为P’T。同样要等压力降 低到P”T时，压力沿曲线3下降。完全闭和时压力 为P”k。
图 7-9
溢流阀启闭特性
2、压力稳定性
溢流阀工作压力稳定性有两种涵义。一是指 阀的调整装置保持不变的情况下，调整压力的变 动值。另一种涵义是指溢流阀工作时系统压力的 波动或振摆值，它和泵源的流量脉动以及阀和管 路的动态特性有关，是一种综合的指标。
三、溢流阀的应用和调压回路 1、作溢流阀用
在采用定量泵节流调速 中，调节节流阀的开口大小 可调节进入执行元件的流量， 而定量泵多余的油液则从溢 流阀溢回油箱。在工作过程 中阀是常开的，液压泵的工 作压力决定于溢流阀的调整 压力且基本保持恒定。见下 图。
2、作安全阀用
此时阀是常闭的。 只有当系统压力超过溢 流阀调整压力时，阀才 打开，油液经阀流回油 箱，系统压力不再增高， 因而可以防止系统过载， 起安全作用。见右图。
低压
远程调压阀
结束
图 7-16 图 7-15 二 级 调 压 回 路
二级调压回路
§ 7-2
减压阀和减压回路
一、减压阀的结构和工作原理
二、减压回路
一、减压阀的结构和工作原理
减压阀是一种利用液流流过隙缝产生压降的 原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。 减压阀又可分为定压减压阀、定比减压阀和定差 减压阀三种。其中定压减压阀应 用最广，简称为减压阀。 减压阀也分为直动式和先 导式两种。图为先导式减 压阀工作原理图。它分为 两部分，由先导阀调压， 主阀减压。压力油从进油 口流入，再从出油口流出。 出油口的压力低于进油口。
主阀芯上力平衡方程式为： P2.A=P3A+Fa=P3A+K(x0+x) 既 P2=P3+K(x0+x)/A 式中 A—主阀芯受力面积； P3—主阀芯上腔的压力，调压弹簧一旦调定 后，基本为一定值； x0 —主阀弹簧的预压缩量； x —主阀上升后弹簧增加的压缩量； K —主阀弹簧刚度。 由于主阀弹簧只需克服阀芯运动是的摩擦力， 弹簧预紧力小，且其刚度也较小，而设计时x0>>x， 故上式可近似表达为： P2=P3+KX0/A=常数
图示为二级同心式高压溢流阀的结构原理图.该 阀由先导阀和主阀两部分组成。其主阀芯导向面和 锥面与阀套配合良好，两处同心度要求较高，二级 同心由此得名.当系统压力低于调压弹簧调定值时， 主阀芯下压在阀座上，进油口和溢流口不通。当系 统压力超过调压弹簧的调定值时，先导阀打开，油 液回油腔。这样，主阀 芯向上抬起，使P腔和O腔 接通，压力油从P腔溢流 至O腔。阻尼孔对阀芯的 运动产生阻尼，以提高溢 流阀工作的稳定性。这种 阀的密封性好,通油能力 大,压力损失小,结构紧凑。
图为溢流阀实物
溢流阀的开启压力为PR，即 Pk. A=PR=KX0 或 Pk=KX0/A 当阀芯处于某一位置时，阀芯的受力平衡为： P .A=K(X0+x) 式中，x为弹簧附加压缩量。由上式可知，当阀芯 处于不同位置时，溢流压力是变化的。然而由于 弹簧的附加压缩量x相对于预压缩量x0来说是较小 的，所以可认为溢流压力P基本保持恒定，这就是 溢流阀起定压溢流作用的工作原理。 直动式溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接 与下端面的液压力相平衡来控制溢流压力的。一 般直动式阀只做成低压、流量不大的溢流阀。
1-主 阀 芯 2、 3、 4-节 流 孔 5-先 导 阀 座 9-软 弹 簧 6-先 导 阀 体 7-先 导 阀 芯 8调 压 弹 簧 10-阀 体
二、溢流阀的主要性能
1、压力-流量特性 当溢流量变化时,阀口开度也相应地变化,其 溢流压力也有所变化,这就是溢流阀的压力-流量 特性.图示为直动式溢流阀的两个工作位臵.a图为 关闭状态,b图为开启状态.
弹 簧 压 缩 量
x0
弹 簧 压 缩 量
x 0+ x
当系统压力Pk为时,液压力与弹簧预紧力相平衡,阀口 处于将开的临界状态。此时,阀芯的受力平衡方程为 Pk.d2/4=KX0 式中 Pk—开启压力；d—滑阀直径；k—弹簧刚度； x0—弹簧顶压缩量。 当油压增加到P时，阀口开度为x，阀芯的受力平衡 方程为： Pk. d2/4=K(x0+x) 两式相减得 x= (d2/4K)(p-pk) 通过阀口的流量可按薄壁小孔流量公式计算： 即 Q=Cq.a.(2/)1/2p=Cq. dx(2/)1/2p 将两式整理得：Q=(Cq 2d3/4K)(2/)1/2(p3/2-pk.p1/2) 上式即为溢流阀的压力—流量特性方程，相应的 特性曲线如下图所示。
下图表示了高压减压阀结构。其原理与 一级同心式减压阀基本相同。
二、减压回路