第五章-液压控制阀优秀PPT.ppt

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1、5.3 Pressure Operated Valves 压力限制压力限制阀阀1 Introduction 概述概述 Pressure control valves can be used to control the pressure level in a hydraulic circuit，limit the maximum pressure of a hydraulic system，or relay a signal when a certain pressure level has been achieved。对系统的压力进行限制和调整，或利用对系统的压力进行限制和调整，或利用压力的

2、变更作为信号来限制其它元件动作的压力的变更作为信号来限制其它元件动作的液压阀称为压力限制阀。压力限制阀简称为液压阀称为压力限制阀。压力限制阀简称为压力阀。压力阀。Functions 作用作用Overload protection 过载爱护过载爱护Maintain system pressure 系统稳压系统稳压 System unloading 系统卸荷系统卸荷Reduce sub-circuit pressure 降低支路压力降低支路压力Pressure sequence control 压力依次限制压力依次限制Force balance control 力平衡限制力平衡限制Offer pr

3、essure control signals 供应压力限制信号供应压力限制信号 Classifications 分类分类Pressure valves压力阀压力阀Relief valves溢流阀溢流阀Pressure reducing valves 减压阀减压阀Sequence valves依次阀依次阀Pressure switches压力继电器压力继电器Direct acting 直动式直动式Pilot operated 先导式先导式Fixed pressure 定压式定压式Fixed pressuredrop 定差式定差式Direct acting 直动式直动式Pilot operated

4、 先导式先导式Functions 作用作用 Limiting and maintaining system maximum pressure to protect system overload。限定并保持系统最高工作压力，防止系统超载。限定并保持系统最高工作压力，防止系统超载。Types 类型类型 Two main types：Direct-acting and pilot-operated 两大类型：直动式和先导型。两大类型：直动式和先导型。Direct-acting relief valve 直动式溢流阀直动式溢流阀 Structure 构造构造 Fig.5-7 Valve body 阀

5、体；阀体；Seat 阀座；阀座；Valve core 阀芯；阀芯；Spring 调压弹簧；调压弹簧；Reguating screw 调整螺母。调整螺母。2 Relief valves 溢流阀溢流阀Fig.5-7 Operating principle 工作原理工作原理 Leading valve inlet pressure in core bottom to compare with spring force in order to control valve opening and then to control inlet pressure。被控压力油作用于锥阀芯上产生的推力与弹簧被控压

6、力油作用于锥阀芯上产生的推力与弹簧 力比较，确定阀口的启闭及开口度，从而限制压力。力比较，确定阀口的启闭及开口度，从而限制压力。Valve graphic symbol 图形符号图形符号Adjusting spring preload force can control inlet pressure 调整弹簧预压缩量即可调整被控压力调整弹簧预压缩量即可调整被控压力 p 的大小。的大小。阀口开启后，若阀芯重量、液动力和摩擦力阀口开启后，若阀芯重量、液动力和摩擦力 忽视不计，阀芯的受力平衡方程式为：忽视不计，阀芯的受力平衡方程式为：p A=FS 即：即：p A=K(x0+x)式中：式中：p 被控压

7、力（系统压力）被控压力（系统压力）A阀芯的有效承压面积，阀芯的有效承压面积，AD2/4 K弹簧刚度弹簧刚度 x0弹簧预压缩量弹簧预压缩量(可用调压螺栓大范围调可用调压螺栓大范围调整整)x 阀口开度（阀口开度（x x0）阀正常工作时能保证被控压力近似为一常数。阀正常工作时能保证被控压力近似为一常数。由于由于x x0，故有：，故有：p K x0/A=C 若系统的流量大（若系统的流量大（A），压力高（），压力高（p），则），则 K或或 x0，导致调压困难。，导致调压困难。工作时存在静态调压偏差工作时存在静态调压偏差 p开启压力开启压力 pk（Cracking pressure）阀口被打开，起先溢流时

8、的压力。阀口被打开，起先溢流时的压力。调定压力调定压力 pS（Full flow pressure）当压力上升、阀口开度当压力上升、阀口开度 x 达最大时的压力。达最大时的压力。静态调压偏差静态调压偏差（Pressure override）p=pS pk=K xmax/A p 越小越好。越小越好。弹簧越硬（弹簧越硬（K)，溢流量，溢流量 越大（越大（xmax)，则，则p 越大。越大。特点 结构简洁，动作灵敏。但溢流压力变更大，工作稳定性差。一般用于低压小流量系统中。pk：开启压力：开启压力pb：闭合压力：闭合压力t1：压力上升时间压力上升时间t2：过渡时间过渡时间p：超调量超调量(p=pmax

9、-ps)Pilot-operated relief valve 先导式溢流阀先导式溢流阀Structures 结构结构 Fig.5-8 main valve+pilot valve 主控阀主控阀 +先导阀先导阀 Graphic symbol 图形符号图形符号Fig.5-8 工作原理工作原理导阀关闭时，主阀关闭，主阀和导阀的各压力导阀关闭时，主阀关闭，主阀和导阀的各压力腔压力相等；腔压力相等；当压力达到开启压力后导阀打开，主阀芯阻尼当压力达到开启压力后导阀打开，主阀芯阻尼孔孔中有油流过，主阀芯的上、下腔产生压力中有油流过，主阀芯的上、下腔产生压力差而使主阀口打开溢流。差而使主阀口打开溢流。溢流时

10、溢流时:限制油液流经限制油液流经 油箱。油箱。主溢流油路为主溢流油路为:油箱。油箱。留意：留意：主阀口是在阀前压力为主阀口是在阀前压力为p的前提下打开的。的前提下打开的。打开不是全开，阀口处对油液有阻尼作用打开不是全开，阀口处对油液有阻尼作用造成压降，此时限制压力造成压降，此时限制压力 p 不为零；不为零；溢流流量主要通过主阀口流走。导阀口流量溢流流量主要通过主阀口流走。导阀口流量很小，解决不了溢流问题。很小，解决不了溢流问题。工作特点工作特点导阀调整导阀调整 pS（调定压力）（调定压力）(导阀阀座小导阀阀座小 A导导 pS，故可用于高压系，故可用于高压系统统)主阀限制主阀限制p（静态调压偏差

11、）（静态调压偏差）p=K xmax/A主主 主阀弹簧仅起复位作用主阀弹簧仅起复位作用 K p 主阀有效面积大主阀有效面积大A主主 远控口远控口(Venting port)可实现卸荷及多级压力限制可实现卸荷及多级压力限制 卸荷卸荷(Unloading)：指泵在不停转的状况下，：指泵在不停转的状况下，以最小的输出功率工作。以最小的输出功率工作。电磁溢流阀实现卸荷电磁溢流阀实现卸荷远程调压远程调压多级调压多级调压 作用作用防止过载，保障系统平安。防止过载，保障系统平安。平安阀平安阀(阀口常闭阀口常闭)调整稳定系统的工作压力。调整稳定系统的工作压力。溢流阀溢流阀(阀口常开阀口常开)卸荷。卸荷。电磁溢流

12、阀电磁溢流阀远程调压。远程调压。为保证远程调压阀起作用，应有：为保证远程调压阀起作用，应有：远程阀的调定压力远程阀的调定压力 主阀的调定压力主阀的调定压力用于产生背压力。用于产生背压力。背压阀背压阀稳压溢流稳压溢流过载爱护过载爱护使泵卸荷使泵卸荷远程调压远程调压【例【例1】图示系统中溢流阀的调整压力分别为】图示系统中溢流阀的调整压力分别为 pA3MPa，pB1.4MPa，pC2MPa。试求系统的外负载趋于无限大时，泵的试求系统的外负载趋于无限大时，泵的 输出压力为多少？假如将溢流阀输出压力为多少？假如将溢流阀 B 的可的可 控口堵住，泵的输出压力又为多少？控口堵住，泵的输出压力又为多少？例例

13、题题（a）溢流阀溢流阀B可控口被堵住可控口被堵住 解：解：可控口未堵住：可控口未堵住：pp=pC2 MPa；可控口堵住可控口堵住:pp=pA=3 MPa。【例【例1】图示系统中各溢流阀的调整压力分别为】图示系统中各溢流阀的调整压力分别为 pA3 MPa，pB1.4 MPa，pC2 MPa。试求系统的外负载趋于无限大时，泵的输试求系统的外负载趋于无限大时，泵的输 出压力为多少？假如将溢流阀出压力为多少？假如将溢流阀 B 的可控口的可控口 堵住，泵的输出压力又为多少？堵住，泵的输出压力又为多少？2 Pressure-reducing valves 减压阀减压阀 减压阀用于降低液压系统某一局部回路的

14、压力，减压阀用于降低液压系统某一局部回路的压力，以便得到比液压泵供油较低的稳定压力，使同一液以便得到比液压泵供油较低的稳定压力，使同一液压系统能有两个或几个不同压力的回路。压系统能有两个或几个不同压力的回路。如在夹紧回路中运用减压阀可得到稳定的夹紧力。如在夹紧回路中运用减压阀可得到稳定的夹紧力。分类分类 可分为三类：可分为三类：定压减压阀：用于限制出口压力为定值。定压减压阀：用于限制出口压力为定值。定差减压阀：限制进、出口压差为定值。定差减压阀：限制进、出口压差为定值。定比减压阀：进、出口油压为调定不变的比值。定比减压阀：进、出口油压为调定不变的比值。定压减压阀定压减压阀（减压阀减压阀）减压阀

15、也有直动式和先导式之分，常用的是先减压阀也有直动式和先导式之分，常用的是先导式减压阀。导式减压阀。结构结构（先导式减压阀）（先导式减压阀）类似于溢流阀类似于溢流阀 图形符号图形符号 先导式减压阀先导式减压阀直动式减压阀直动式减压阀PAAP 工作原理工作原理 把阀后压力引入阀芯底部与弹簧力比较，从把阀后压力引入阀芯底部与弹簧力比较，从 而限制阀口开度，保证阀后压力为确定值。而限制阀口开度，保证阀后压力为确定值。减压阀的性能减压阀的性能 外形与溢流阀相同，也存在直动式和先导式外形与溢流阀相同，也存在直动式和先导式 之分；之分；当阀正常工作时，阀后压力为确定值；当阀正常工作时，阀后压力为确定值；而溢

16、流阀正常工作时阀前压力为确定值。而溢流阀正常工作时阀前压力为确定值。当阀不工作时，进、出口相通当阀不工作时，进、出口相通 常开；常开；而溢流阀为常闭。而溢流阀为常闭。弹簧腔油液外部接油箱，而溢流阀从内部回油；弹簧腔油液外部接油箱，而溢流阀从内部回油；串联在减压回路上，出口接减压油路；而溢串联在减压回路上，出口接减压油路；而溢 流阀一般与主油路并联，阀出口干脆通油箱。流阀一般与主油路并联，阀出口干脆通油箱。与溢流阀区分与联系应用应用减压作用：降低液压泵压力，供应低压回路；减压作用：降低液压泵压力，供应低压回路；稳压作用：减压阀输出的二次压力比较稳定；稳压作用：减压阀输出的二次压力比较稳定；与单向

17、阀并联实现单向减压。与单向阀并联实现单向减压。定差减压阀定差减压阀 多用于与其它元件串多用于与其它元件串联，保证这些元件的进、联，保证这些元件的进、出口压力差为定值。出口压力差为定值。（如与节流阀串联组成调速阀如与节流阀串联组成调速阀）p1p2 p1D2/4=p2D2/4+FS p1 p2=4FS/(/(D2)=Constant 例例 题题【例【例2】图】图a）、）、b）所示的压力限制回路，当溢流阀）所示的压力限制回路，当溢流阀 处于溢流状态时，处于溢流状态时，A 点的压力是多少？点的压力是多少？a）两减压阀串联）两减压阀串联 p14MPa p26MPa pY10MPaApAb）两减压阀并联）

18、两减压阀并联 p14MPa p26MPa pY10MPa pA?A答：答：图图 a）：）：pA 4 MPa 图图 b）：）：pA 6 MPa【例【例2】图】图a）、）、b）所示的压力限制回路，当溢流阀）所示的压力限制回路，当溢流阀 处于溢流状态时，处于溢流状态时，A 点的压力是多少？点的压力是多少？Problems 课后思索题课后思索题1.562.573.584.假如溢流阀与减压阀的进出口接反了，假如溢流阀与减压阀的进出口接反了，还能不能正常工作？还能不能正常工作？依次阀是利用油路中压力的变更来限制阀口启依次阀是利用油路中压力的变更来限制阀口启闭，以实现执行元件依次动作的液压元件。闭，以实现执

19、行元件依次动作的液压元件。结构与工作原理结构与工作原理 Fig.5-12、13 与溢流阀相像，区分在于：与溢流阀相像，区分在于：阀出口不确定干脆接油箱，其出口压力随阀后阀出口不确定干脆接油箱，其出口压力随阀后 负载而变更；负载而变更；弹簧腔油外部回油箱；弹簧腔油外部回油箱；为减小高压时弹簧的受力，直动式依次阀设置为减小高压时弹簧的受力，直动式依次阀设置 阀芯限制柱塞。阀芯限制柱塞。3 Sequence Valves 依次阀依次阀Graphic symbol 图形符号图形符号直动式依次阀直动式依次阀（外控式）（外控式）先导式依次阀先导式依次阀 直动式依次阀直动式依次阀 (内控式内控式)a）Ic）

20、E 作用作用 实现依次动作实现依次动作点焊缸点焊缸夹紧缸夹紧缸作卸荷阀作卸荷阀（Unloading valve）在重物下行时的回油路上设置一平衡阀（由在重物下行时的回油路上设置一平衡阀（由依次阀和单向阀组成），使其产生适当的阻力，依次阀和单向阀组成），使其产生适当的阻力，以平衡运动部件的重量，防止重物自行下落或使以平衡运动部件的重量，防止重物自行下落或使其下降平稳其下降平稳。立式液压装置的平衡配重立式液压装置的平衡配重 平衡阀（平衡阀（Counterbalance valve）可作一般溢流阀可作一般溢流阀重物悬吊在空中重物悬吊在空中下降重物下降重物溢溢 流流 阀阀减减 压压 阀阀顺顺 序序 阀

21、阀控制控制压力压力从阀进油端引压从阀进油端引压力油来实现控制力油来实现控制从阀出油端引压从阀出油端引压力油来实现控制力油来实现控制内控式内控式:从进油端从进油端 引入压力油引入压力油外控式外控式:从外部油从外部油 源引压力油源引压力油 来实现控制来实现控制连接连接方式方式连接溢流阀的油连接溢流阀的油路与主油路并联路与主油路并联,阀出口直通油箱阀出口直通油箱串联在减压油路串联在减压油路上，出口油到减上，出口油到减压部分去工作压部分去工作顺序控制时顺序控制时,出口出口到工作系统到工作系统;当起当起卸荷和平衡作用卸荷和平衡作用时时,出口通油箱出口通油箱溢流阀、减压阀、依次阀比较表溢流阀、减压阀、依次

22、阀比较表溢溢 流流 阀阀减减 压压 阀阀顺顺 序序 阀阀泄漏泄漏回油回油方式方式泄漏油经内部回油泄漏油经内部回油外泄回油外泄回油(阀体上设阀体上设置外泄口置外泄口)外泄回油，当外泄回油，当作卸荷阀用时作卸荷阀用时内泄回油内泄回油阀口阀口状态状态原始状态阀口关闭原始状态阀口关闭.工作时工作时,作安全阀用作安全阀用:阀口常闭阀口常闭;作溢流作溢流阀和背压阀阀和背压阀:阀口常阀口常开开原始状态原始状态阀口开启阀口开启,工作过程工作过程中阀口为中阀口为微开状态微开状态原始状态阀口原始状态阀口关闭，工作过关闭，工作过程中阀口常开程中阀口常开功能功能安全作用；溢流、安全作用；溢流、稳压作用稳压作用;卸荷作

23、用卸荷作用减压、稳减压、稳压作用压作用顺序控制作用顺序控制作用;卸荷作用卸荷作用;平衡平衡作用作用;背压作用背压作用4 Pressure relay（Pressure switch）压力继电器压力继电器 压力继电器是将压力信号转变为电信号的转压力继电器是将压力信号转变为电信号的转换装置。换装置。结构结构 Fig.5-15 以膜片式以膜片式(Diaphragm)为例为例：由柱塞、弹簧、：由柱塞、弹簧、调压螺钉、膜片、钢球、调压螺钉、膜片、钢球、微动开关等组成。微动开关等组成。图形符号图形符号 1膜片膜片2柱塞柱塞3弹簧弹簧4调整螺钉调整螺钉5钢球钢球6调压弹簧调压弹簧7调压螺钉调压螺钉8杠杆杠杆

24、压力继电器压力继电器工作原理工作原理 当液压系统通入压力继电器的油压达到其当液压系统通入压力继电器的油压达到其调定压力时，发出（或取消）电信号，通过电器调定压力时，发出（或取消）电信号，通过电器限制系统限制液压装置的动作。限制系统限制液压装置的动作。应用应用 用于实现系统的保压用于实现系统的保压卸荷；卸荷；用于限制执行元件的动作依次。用于限制执行元件的动作依次。夹紧机构液压缸的保压夹紧机构液压缸的保压卸荷回路卸荷回路压力继电器控制液压缸的动作顺序压力继电器控制液压缸的动作顺序进给油缸进给油缸夹紧油缸夹紧油缸1YA2YA 例例3 图示回路中，溢流阀的调定压力为图示回路中，溢流阀的调定压力为5 M

25、Pa，减压，减压 阀调定压力为阀调定压力为1.5 MPa，活塞运动时产生的负载，活塞运动时产生的负载 压力为压力为1 MPa，其它损失不计，试求：，其它损失不计，试求：1）活塞在运动中和碰上死挡铁后）活塞在运动中和碰上死挡铁后A、B处的压处的压 力各为多少？力各为多少？2）假如减压阀的外泄漏油口被堵死，当活塞）假如减压阀的外泄漏油口被堵死，当活塞 碰上死挡铁后碰上死挡铁后 A、B 处的压力值。处的压力值。例例 题题 AB死死 挡挡 铁铁解解：1）运动中：运动中：pA=pB=p负载负载=1 MPa 碰上死挡铁后：碰上死挡铁后：pA=p减减=1.5 MPa pB=p溢溢=5 MPa 2）pA=pB

26、=5 MPa例例4 已知两减压阀的调定压力分别为：已知两减压阀的调定压力分别为：pJ1=3.5 MPa，pJ2=2 MPa，溢流阀调定压力，溢流阀调定压力pY=4.5 MPa。活塞。活塞 运动时，负载力运动时，负载力F=1200N，活塞面积，活塞面积A1=15cm2。不计减压阀全开时的局部损失及管路损失，不计减压阀全开时的局部损失及管路损失，试试 确定在确定在(a)、(b)两种状况下：两种状况下：1）活塞在运动时和到达终端位置时，）活塞在运动时和到达终端位置时，A、B、C各点的压力；各点的压力；2）若负载力增加到）若负载力增加到 F=4200 N，各阀调，各阀调整值整值 不变，这时不变，这时A

27、、B、C各点的压力。各点的压力。（假设负载均为阻力负载）（假设负载均为阻力负载）（a）4.5MPapY2MPa3.5MPaFpLA1ABCpJ1pJ24.5MPapYpJ2pJ12MPa3.5MPaFpLA1ABC（b）解：解：（a）两减压阀串联两减压阀串联 （1）活塞运动时）活塞运动时 减压阀不工作，减压阀不工作，pA=pB=pC=pL=0.8 MPa。活塞到达终端位置时，溢流阀开启溢流，活塞到达终端位置时，溢流阀开启溢流，因此，因此，pA=pY=4.5 MPa pB=pJ1=3.5 MPa pC=pJ2=2 MPa（2）负载力增至）负载力增至F=4200 N时时 作用在液压缸活塞上的液压力

28、不能克服作用在液压缸活塞上的液压力不能克服 负载阻力，无法推动活塞运动，故有：负载阻力，无法推动活塞运动，故有：pA=pY=4.5 MPa pB=pJ1=3.5 MPa pC=pJ2=2 MPa（b）两减压阀并联两减压阀并联（1）活塞运动时）活塞运动时 两减压阀的阀口均处于开口度最大的两减压阀的阀口均处于开口度最大的 不工作状态，因此不工作状态，因此 pA=pB=pC=pL=0.8 MPa。活塞到达终端位置时，活塞到达终端位置时，pL上升。当上升。当 pL超过超过 pJ2(2MPa)时，减压阀时，减压阀2的先导阀打开，主阀口将的先导阀打开，主阀口将关闭，而阀关闭，而阀1的主阀口仍处于全开状态。

29、来自泵的的主阀口仍处于全开状态。来自泵的压力油使压力油使 pL 接着上升，同时压力油从反向流经阀接着上升，同时压力油从反向流经阀2的先导阀，使其主阀口完全关闭。当压力上升到的先导阀，使其主阀口完全关闭。当压力上升到 pLpJ1(3.5 MPa)时，减压阀时，减压阀1的主阀口关小，处的主阀口关小，处于平衡状态的阀于平衡状态的阀1保持一小开口状态，维持出口压保持一小开口状态，维持出口压力为调定压力值，即：力为调定压力值，即：pB=pC=pJ1=3.5 MPa 此时溢流阀开启溢流，故此时溢流阀开启溢流，故 pA=pY=4.5 MPa。（2）当负载力为）当负载力为F=4200 N时时 由于由于pJ2

30、pL pJ1，因此减压阀，因此减压阀2的阀口关的阀口关 闭，减压阀闭，减压阀1的阀口全开，压力油经减压阀的阀口全开，压力油经减压阀1 进入液压缸。此时进入液压缸。此时 pA=pB=pC=pL=2.8 MPa。活塞运动到终端位置时，状况与（活塞运动到终端位置时，状况与（1）相）相 同，即有：同，即有：pB=pC=pJ1=3.5 MPa，pA=pY=4.5 MPa。例例5 依次阀在系统中作卸荷阀用时，应选用（依次阀在系统中作卸荷阀用时，应选用（）；）；作背压阀时，应选用（作背压阀时，应选用（）。）。A.内控内泄式内控内泄式 B.内控外泄式内控外泄式 C.外控内泄式外控内泄式 D.外控外泄式外控外泄

31、式AC例例6 图示回路中，依次阀调定压力图示回路中，依次阀调定压力 pX=3 MPa，溢，溢 流阀的调定压力流阀的调定压力 pY=5 MPa，求下列工况，求下列工况下下A、B点的压力各为多少？点的压力各为多少？1）液压缸运动时，负载压力）液压缸运动时，负载压力 pL=4 MPa；2）液压缸运动时，负载压力）液压缸运动时，负载压力 pL=1 MPa；3）活塞运动到头停止时。）活塞运动到头停止时。ABpXpYpL解：解：1）液压缸运动，负载压力液压缸运动，负载压力 pL=4 MPa时：时：pA=pB=pL=4 MPa 2）液压缸运动，负载压力液压缸运动，负载压力 pL=1 MPa时：时：pA=pL=1 MPa pB=pX=3 MPa 3）活塞运动到头停止时：活塞运动到头停止时：pA=pB=pY=5 MPa