第六章 液壓控制閥及液壓基本回路3-4

1、第三節(jié) 壓力控制閥及壓力控制基本回路,在液壓系統(tǒng)中，控制液體壓力的閥(溢流閥、減壓閥等)和控制執(zhí)行元件或電氣元件等在某一調(diào)定壓力下產(chǎn)生動作的閥(順序閥、壓力繼電器等)，統(tǒng)稱為壓力控制閥。這類閥的共同特點是，利用作用于閥芯上的液體壓力和彈簧力相平衡的原理來進行工作。壓力控制回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷、平衡回路等。,一、溢流閥及調(diào)壓回路,,根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動型和先導(dǎo)型兩類。,,圖6.7,錐閥式直動型溢流閥,,直動型溢流閥

2、結(jié)構(gòu)簡單，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,直動式溢流閥,,直動型溢流閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,溢流閥的符號,直動型溢流閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,溢流閥的符號,,先導(dǎo)型溢流閥,先導(dǎo)型溢流閥的主要特點：由主閥芯負責(zé)控制系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)級負責(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,,進油口P1,,主閥口,,調(diào)壓手柄,,YF型先導(dǎo)式溢

3、流閥,先導(dǎo)控制,直動型壓力控制中，由力比較器直接驅(qū)動主控制閥芯，驅(qū)動力遠小于彈簧力，因此驅(qū)動能力十分有限。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)級和主級兩個壓力調(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。,,,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)的多級壓力控制或卸荷。,,電磁閥

4、部分,先導(dǎo)式溢流閥部分,,電磁溢流閥原理圖,,符號,溢流閥靜態(tài)特性與動態(tài)持性,靜態(tài)特性是指閥在穩(wěn)態(tài)工況時的特性，主要包括溢流閥在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的壓力-流量特性、啟閉特性、卸荷特性及壓力穩(wěn)定性等。,,,（1） 靜態(tài)特性,,,,,② 先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性優(yōu)于直動式溢流閥。 也就是說， 先導(dǎo)式溢流閥的調(diào)壓偏差比直動式溢流閥的調(diào)壓偏差小，調(diào)壓精度更高。,,① 對同一個溢流閥.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動過

5、程中，摩擦力的作用方向相反所致。,,溢流閥的動態(tài)特性是指流量階躍時的壓力響應(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)時間等。,,,（2） 動態(tài)特性,,,順序閥,順序閥的作用是利用油液壓力作為控制信號，控制油路通斷。,順序閥也有直動型和先導(dǎo)型之分，根據(jù)控制壓力來源不同，它還有內(nèi)控式和外控式之分。通過改變控制方式、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、卸荷閥和平衡閥等。,順序閥的特征是： 閥的

6、出口一般接負載（串聯(lián)），調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用進口測壓，不工作時閥口常開。,圖6.20,,直動型順序閥,直動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,直動型順序閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,直動型順序閥與直動式溢流閥的比較,,順序閥在油路中相當(dāng)于一個以油液壓力作為信號來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：①出口接負載；②動作時閥口不是微開而是全開；③有外泄口。,出口回油

7、箱,順序閥,溢流閥,,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必須單獨接回油箱。但這種順序閥的缺點是外泄漏量過大。,,先導(dǎo)式順序閥,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。,減壓閥,根據(jù)“串聯(lián)減壓式壓力負反饋”原理設(shè)計而成的

8、液壓閥稱為減壓閥。減壓閥主要用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。,,減壓閥也有直動型和先導(dǎo)型之分，直動型減壓閥的工作原理如圖6.4所示，但直動型減壓閥較少單獨使用。 在先導(dǎo)型減壓閥中，根據(jù)先導(dǎo)級供油的引入方式不同，有“先導(dǎo)級由減壓出口供油式”和“先導(dǎo)級由減壓進口供油式”兩種結(jié)構(gòu)形式。,減壓閥的特征是： 閥與負載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負反饋，不工

9、作時閥口常閉。,,先導(dǎo)級由減壓出口供油的減壓閥,,,,,先導(dǎo)式減壓閥原理圖,,,,,半橋式先導(dǎo)控制部分,,,,先導(dǎo)型減壓閥與符號的對應(yīng)關(guān)系,減壓閥符號,半橋式先導(dǎo)控制部分,,先導(dǎo)式減壓閥,,先導(dǎo)級由減壓進口供油的減壓閥,圖6.18,圖6.19,,先導(dǎo)級可變節(jié)流口,先導(dǎo)級固定節(jié)流孔,泄油口L,出油口P2,進油口P1,先導(dǎo)式減壓閥原理圖,,,,壓力繼電器,壓力繼電器是利用油液的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。,壓力繼電器

10、在壓力達到調(diào)定值時，發(fā)出電信號，控制電氣元件動作。 壓力繼電器有柱塞式、膜片式、彈簧管式和波紋管式四種結(jié)構(gòu)形式。 柱塞式壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖6.23所示，當(dāng)進油口P處油液壓力達到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，作用在柱塞1上的液壓力通過頂桿2的推動，合上微動電器開關(guān)4，發(fā)出電信號。圖中，L為泄油口。改變彈簧的壓縮量，可以調(diào)節(jié)繼電器的動作壓力。,膜片式壓力繼電器膜片位移小、反應(yīng)快、重復(fù)精度高。其缺點是

11、易受壓力波動的影響，不宜用于高壓系統(tǒng)，常用于中、低壓液壓系統(tǒng)中。高壓系統(tǒng)中常使用單觸點柱塞式壓力繼電器。,壓力繼電器發(fā)出電信號的最低壓力和最高壓力間的范圍稱為調(diào)壓范圍。擰動調(diào)壓螺釘8即可調(diào)整其工作壓力。壓力繼電器發(fā)出電信號時的壓力，稱為開啟壓力；切斷電信號時的壓力稱為閉合壓力。由于開啟時摩擦力的方向與油壓力的方向相反，閉合時則相同，故開啟壓力大于閉合壓力。兩者之差稱為壓力繼電器通斷返回區(qū)間，它應(yīng)有足夠大的數(shù)值。否則，系統(tǒng)壓力脈動時，壓力

12、繼電器發(fā)出的電信號會時斷時續(xù)。返回區(qū)間可用螺釘4調(diào)節(jié)彈簧3對鋼球6的壓力來調(diào)整。中 壓系統(tǒng)中使用的壓力繼電器其返回區(qū)間一般為0.35～0.8MPa。,“工進”到“快退”的轉(zhuǎn)換 這種回路用于夾緊工件持續(xù)時間較長時 可明顯地減少功率損耗。,壓力閥在調(diào)壓與減壓回路中的應(yīng)用,在定量泵

13、系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用溢流閥作安全閥用來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。當(dāng)系統(tǒng)中如需要兩種以上壓力時，則可采用多級調(diào)壓回路。,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） 單級調(diào)壓回路,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，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)行元件正反向運動需要不同的供油壓力時，可采用雙向調(diào)壓回

14、路。,,當(dāng)換向閥在右位工作時，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，閥2的出口被高壓油封閉，即閥1的遠控口被堵塞，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，液壓缸左腔通油箱，壓力為零，閥2相當(dāng)于閥1的遠程調(diào)壓閥，泵的壓力由閥2調(diào)定。,（2） 雙向調(diào)壓回路,,遠程調(diào)壓原理,輸出25MPa,（2） 雙向調(diào)壓回路,在不同的工作階段，液壓系

15、統(tǒng)需要不同的工作壓力，多級調(diào)壓回路便可實現(xiàn)這種要求。,（3） 多級調(diào)壓回路,,右圖所示為二級調(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，泵出口壓力由遠程調(diào)壓閥1調(diào)為較低壓力。,（3） 多級調(diào)壓回路,,,（3） 多級調(diào)壓回路,（3） 多級調(diào)壓回路,（3） 多級調(diào)壓回路,液壓系統(tǒng)工作時，執(zhí)行元件短時間停止工作，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。,

16、（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所示，當(dāng)二位二通換向閥電磁鐵通電時，電磁溢流閥可實現(xiàn)調(diào)壓；電磁鐵斷電時，液壓泵處于卸荷（卸壓）狀態(tài)。,,減壓回路,經(jīng)過減壓后支路壓力為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減壓閥[圖6.28(a)]。,減壓回路,圖6.28(b)為用于工件夾緊的減壓

17、回路。夾緊時，為了防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時保壓，在減壓閥后串接一個單向閥。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出口壓力則由遠程調(diào)壓閥2決定，故此回路為二級減壓回路。,小 結(jié),壓力閥中，溢流閥和減壓閥是根據(jù)壓力負反饋原理工作的，用于調(diào)壓和穩(wěn)壓（控制壓力）。壓力負反饋的核心是將被控壓力轉(zhuǎn)化為力信號與指令力比較，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“測壓面”、“測壓孔”、“調(diào)

18、節(jié)閥口”、“先導(dǎo)橋路”等幾個要點去理解工作原理。,,溢流閥的主要作用有：①在某些定量泵系統(tǒng)中起定壓溢流作用；②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油口壓力與彈簧力平衡的原理來工作的。彈簧力可以調(diào)整，故壓力也可調(diào)整。當(dāng)有一定流量通過溢流閥時，閥必須有一開口，此開

19、口形成一個液阻，油液流過液阻時產(chǎn)生壓降，這就形成了進油口壓力（即溢流壓力）。實際工作時，溢流閥開口大小是根據(jù)通過的流量自動調(diào)整，閥的進口壓力將隨溢流量的增加而加大。溢流量改變引起的壓力變化的大小，主要取決于主閥芯上彈簧的剛度。彈簧剛度愈小，壓力變化也愈小。壓力變化大小反映了溢流閥穩(wěn)壓性能的好壞。從這點出發(fā)，先導(dǎo)式溢流閥較直動式溢流閥穩(wěn)壓性能好。,先導(dǎo)式溢流閥有一個遙控口，通過它可以實現(xiàn)遠程調(diào)壓、多級壓力控制和使液壓泵卸荷等功能。,小

20、 結(jié),,減壓閥是利用液流通過閥口縫隙所形成的液阻使出口壓力低于進口壓力，并使出口壓力基本不變的壓力控制閥。它常用于某局部油路的壓力需要低于系統(tǒng)主油路壓力的場合。與溢流閥相比，主要差別為：①出口測壓；②反饋力指向主閥口關(guān)閉方向；③先導(dǎo)級有外泄口。,順序閥和壓力繼電器不是用于控制壓力。反過來，它們利用壓力作為信號去驅(qū)動液壓開關(guān)或電器開關(guān)。順序閥是液控液壓開關(guān)，壓力繼電器是液控電開關(guān)。信號壓力達到調(diào)定壓力值時開關(guān)動作（對順序閥，閥口全