压力控制阀知多少？压力阀都并联在油路系统中加以使用

压力控制阀知多少？

压力控制阀是控制和调节液流压力的阀的总称，简称压力阀。

其工作原理是采取使作用在阀芯上的液压力与阔芯弹簧力相平衡的方法，建立和维持被控液体的工作压力。如果弹簧力是可调的，则被控液体的压力也可随之改变，从而达到控制和调节液流压力的目的。压力阀都并联在油路系统中加以使用。当被控液体由于外界原因压力升高超过弹簧预调压力时，阀芯与弹簧的平衡关系被破坏，此肘，阀芯将被迫移动，打开通路向回油管路泄油(溢流)，使被控油液的压力仍维持在弹簧预调压力的水平；有时阀芯移动不是打开回油通路，而是改变其专设节流减压口的通流断面，即改变其压力降，来使预调减压油路的工作压力维持不变；有时则有意提高油液压力，使其进入另一工作油路，以达到顺序动作的目的。

（一）溢流阀

（1）溢流阀的结构和工作原理

①直动式溢流阀

图5—14为直动式溢流阀的简化结构，图5—15为直动式P型溢流阀的结构及符号，其工作原理是当将溢流阀并联在液压系统的进油管路上时，阀的进油口压力总是对应于弹簧压力和溢油口的背压并与之相平衡，由于弹簧压力是通过阀上部的调压螺钉人为予以调定，因而滑动阀芯A的移动压力也将随之而变，这样也就相当于控制了进油口的压力，亦即系统压力。当调压螺钉全松时，由于弹簧压力和背压甚小，此时系统将不能建立压力而溢流(称为卸荷)，即由油泵输出的流量，将在接近于无压的条件下，使滑动阀芯A上移接通进、出油口，使全部流量通过溢流阀返回油箱；随着调压螺钉不断地旋紧，经阀的进油口作用在滑动阀芯底面a上的压力，即系统压力，亦将对应于弹簧压力而逐渐上升，直达系统要求的工作压力而调定。

图5—14直动式溢流阀的简化结构

图5—15直动式P型溢流阀的结构图及符号

②先导式溢流阀

先导式溢流阀由先导阀和主阀组成。图5-16所示为先导式溢流阀的工作原理和图形符号图。P为进油口，T为出油口，压力油自P口经通道a进入主阀芯下腔A，作用在主阀芯底面上，，同时又经阻尼孔b进入主阀芯上腔B，作用在主阀芯上端面和先导阀上。

先导式溢流阀压力流量特性优于直动式溢流阀。故先导式溢流阀广泛应用于高压、大流量和调压精度要求较高的场合。又由于先导式溢流阀是二级阀，其灵敏度和响应速度比直动式溢流阀低一些。

图5—16先导式滑阀型溢流阀

③溢流阀的典型结构

图5—17力士乐DBD型直动式溢流阀

（a）锥阀型；（b）球阀型

图5—18力士乐DB型先导式溢流阀

图5—19YF型先导式溢流阀

1—主阀芯；2—阀座；3—先导阀芯；4—调整螺钉；5—阀体；

6—阀盖；7—先导阀坐；8—阻尼孔；9—遥控口

（2）溢流阀的性能

①静态特性

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。溢流阀的最大允许流量为其额定流量，在额定流量下工作时，溢流阀应无噪声、溢流阀的最小稳定流量取决于它的压力平稳性要求，一般规定为额定流量的15%。

启闭特性

启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中可调式减压阀，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，一般用溢流阀处于额定流量、调定压力ps时，开始溢流的开启压力pk及停止溢流的闭合压力pB分别与p1的百分比来衡量，前者称为开启比pk，后者称为闭合比ps，即:

(5—1)

(5—2)

式中：ps可以是溢流阀调压范围内的任何一个值，显然上述两个百分比越大，则两者越接近，溢流阀的启闭特性就越好，一般应使

≥90%，

≥85%可调式减压阀，直动式和先导式溢流阀的启闭特性曲线如图5-20所示。

图5-20溢流阀的启闭特性曲线

图5-21流量阶跃变化时溢流阀的进口压力响应特性曲线

②动态性能

当溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时，它的进口压力，也就是它所控制的系统压力，将如图5-21所示的那样迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。

定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值ps的差值为压力超调量Δp，则压力超调率Δp为：

(5—3)

它是衡量溢流阀动态定压误差的一个性能指标。一个性能良好的溢流阀，其

≤10%～30%。图5-19中所示t1称之为响应时间；t2称之为过渡过程时间。显然，t1越小，溢流阀的响应越快；t2越小，溢流阀的动态过渡过程时间越短。

（3）溢流阀的应用

溢流阀的应用比较广泛，它在回路中可以做溢流阀用、作安全阀用、作背压阀用、作远程调压用、作多级调压用以及作卸荷阀用。具体应用见图5-22

图5—22溢流阀的应用

（a）做溢流阀用；（b）做安全阀用；（c）做背压阀用；

（d）远程调压；（e）多级调压

（二）减压阀

减压阀是使出口压力(二次压力)低于进口压力(一次压力)的一种压力控制阀。其作用是降低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。减压阀在各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中应用较多。此外，当油液压力不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。根据减压阀所控制的压力不同，它可分为定值输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀。

（1）定值输出减压阀

①工作原理

图5-23所示为直动式减压阀的结构示意图和图形符号。P1口是进油口，P2口是出油口，阀不工作时，阀芯在弹簧作用下处于最下端位置，阀的进、出油口是相通的，亦即阀是常开的。若出口压力增大，使作用在阀芯下端的压力大于弹簧力时，阀芯上移，关小阀口，这时阀处于工作状态。若忽略其他阻力，仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件，则可以认为出口压力基本上维持在某一定值——调定值上。这时如出口压力减小，阀芯就下移，开大阀口，阀口处阻力减小，压降减小，使出口压力回升到调定值；反之，若出口压力增大，则阀芯上移，关小阀口，阀口处阻力加大，压降增大，使出口压力下降到调定值。

图5—23直动式减压阀结构

图5—24先导式减压阀结构及符号

图5-24所示为先导式减压阀的工作原理图和图形符号，可仿前述先导式溢流阀来推演，这里不再赘述。

②工作特性

理想的减压阀在进口压力、流量发生变化或出口负载增加，其出口压力p2总是恒定不变。但实际上，p2是随p1、q的变化，或负载的增大而有所变化。当忽略阀芯的自重和摩擦力，当稳态液动力为Fbs时，阀芯上的力平衡方程为：

(5-4)

式中：

为弹簧刚度；

为当阀芯开口

时弹簧的预压缩量，其余符号见图，亦即：

(5-5)

若忽略液动力

，且

时，则有：

(5-6)

这就是减压阀出口压力可基本上保持定值的原因。

（2）定差减压阀

定差减压阀是使进、出油口之间的压力差等于或近似于不变的减压阀，其工作原理如图5-25所示。高压油p1经节流口xR减压后以低压p2流出，同时，低压油经阀芯中心孔将压力传至阀芯上腔，则其进、出油液压力在阀芯有效作用面积上的压力差与弹簧力相平衡。

(5-7)

式中：

为当阀芯开口

时弹簧(其弹簧刚度为

)的预压缩量；其余符号如图所示。

由式(5-7)可知，只要尽量减小弹簧刚度

和阀口开度

，就可使压力差Δp近似地保持为定值。

图5—25定差减压阀结构及符号

图5—26定比减压阀结构及符号

（3）定比减压阀

定比减压阀能使进、出油口压力的比值维持恒定。图5-26所示为其工作原理图，阀芯在稳态时忽略稳态液动力、阀芯的自重和摩擦力时可得到力平衡方程为：

(5—8)

式中：

为阀芯下端弹簧刚度；

是阀口开度为

时的弹簧的预压缩量；其它符号如图所示。若忽略弹簧力(刚度较小)，则有(减压比)：

(5—9)

由式(5-9)可见，选择阀芯的作用面积

和

，便可得到所要求的压力比，且比值近似恒定。

（三）顺序阀

顺序阀是以压力为信号自动控制油路通断的压力控制阀。常用于控制同一系统多个执行元件的顺序动作。按其控制方式有内控和外控之分；按其结构又有直动式和先导式之分。通过改变控制方式、泄油方式和出口的接法，顺序阀还可构成多种功能，作背压阀、卸荷阀、平衡阀和溢流阀用。

（1）直动式顺序阀

图5—27所示为XE型直动式内控顺序阀的结构原理和图形符号图。其主要零件有阀体4、阀盖3及7、阀芯5、控制活塞6、调压弹簧2和调节螺钉1等。其结构与直动式溢流阀相似。不同的是，顺序阀为减小弹簧刚度设置了控制活塞，且阀芯和阀体间的封油长度比溢流阀长。调节调压弹簧的预压缩量即可调节顺序阀的开启压力。因为是进口压力控制阀芯的启闭，所以称为内控式顺序阀。

外控顺序阀又称为液控顺序阀，将图5—27所示内控顺序阀的端盖7旋转90°或者

180°安装，使通道8堵塞，外控口K与进油腔隔离，并除去外控口螺堵，即可变成外控顺序阀。其工作原理与内控顺序阀相同，只是控制活塞动作的油源来自外控口K接通的控制油路，而与进口压力无关，因此称作外控顺序阀。外控顺序阀的图形符号如图5—27所示。

图5—27XE型直动式顺序阀

图5—28力士乐DZ型先导式顺序阀

（2）先导式顺序阀

图5—28所示为德国力士乐()公司DZ型先导式顺序阀的结构图。其主要零件有先导阀芯、调压弹簧、主阀芯及阀体等。其工作原理与前述先导式溢流阀相似，不再复述。

（四）压力继电器

压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。

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