压力控制阀简称压力阀.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,压力控制阀,简称压力阀。,压力阀包括：,（,1,）用来控制液压系统压力,的阀类。,（,2,）利用压力变化作为信号来控制其它元件动作,的阀类。,按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。,2,本章提要,调压和稳压的基本原理,溢流阀,减压阀,顺序阀,压力继电器,调压与减压回路,本章的重点是压力负反馈、溢流阀的工作原理和性能、减压阀的工作原理以及调压回路。其中先导式溢流阀的工作原理尤为重要。学习时应从液压桥路和压力负反馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。,本章主要内容为 ：,3,6.1,压力的调节与控制,在压力阀控制压力的过程中，需要解决,压力可调,和,压力反馈,两个方面的问题。,6.1.1,调压原理,调压是指以负载为对象，通过调节控制阀口的大小，使系统输给负载的压力大小可调。,溢流式调节,（,1,）流量型油源并联溢流式调压,溢流式调节,显然，只有改变负载流量,Q,L,的大小才能调节负载压力,P,L,。,将控制阀口,R,X,与负载,Z,并联，通过阀口的溢流作用，能使负载流量,Q,L,发生变化，最终达到调节负载压力之目的。,（,2,）压力型油源串联减压式调压,如果油源换成恒压源,P,S,，,并联式调节不能改变负载压力。这时可将控制阀口,R,x,串联在压力源,P,S,和负载,Z,之间，通过阀口的减压作用即可调节负载压力,P,L,。,减压式调节,（,3,）半桥回路分压式调压,液压半桥实质上是由进、回油节流口串联而成的分压回路。为了简化加工，进油节流口多采用固定节流孔来代替，回油节流口是由锥阀或滑阀构成可调节流口,。,这种调压方式主要用于液压阀的先导级中。,图,6.2,6.1.2,压力负反馈,压力的大小能够调节，并不等于能够稳压。当负载因扰动而发生变化时，负载压力会随之变化。压力的稳定必须通过,压力负反馈,来实现。,构造压力反馈系统必须研究以下问题：,代表期望压力的指令信号如何产生？,怎样构造在实际结构上易于实现的比较器？,受控压力,P,L,如何测量？转换成什么信号才便于比较？，怎样反馈到比较器上去？,压力负反馈控制的核心是要构造一个压力比较器,。,力信号的比较最容易实现。,图,6.3,直动型并联溢流式压力负反馈控制,-,指令力通过调压弹簧产生,压力通过微型测量油缸测量反馈,不要形成正反馈！,负反馈部分,开环调压回路,图,6.5,图,6.4,负反馈部分,负反馈部分,半桥分压式压力负反馈控制,直动型串联,减压式压力,负反馈控制,6.1.3,先导控制,直动型压力控制中，由力比较器直接驱动主控制阀芯，驱动力远小于弹簧力，因此驱动能力十分有限。这种控制方式导致主阀芯不能做得太大，不适合用于高压大流量系统中。,所谓先导型压力控制，是指控制系统中有大、小两个阀芯，小阀芯为先导阀芯，大阀芯为主阀芯，并相应形成先导级和主级两个压力调节回路。,在高压大流量系统中一般应采用先导控制,。,图,6.6,半桥式先导控制部分,主阀的指令信号,主阀的反馈压力,导阀比较：,主阀比较：,主级为并联溢流式压力负反馈控制,半桥式先导控制部分,图,6.6,主阀的指令信号,主阀的反馈压力,导阀比较：,主阀比较：,主级为串联减压式压力负反馈控制,上述先导型压力压力负反馈控制的共同特点如下：,先导型压力负反馈控制中有两个压力负反馈回路。,（,先导级负责主级指令信号的稳压和调压；主级则负责系统的稳压。）,主阀芯既构成主调压回路的阀口，又作为主级压力反馈的力比较器。,（主级的测压容腔设在主阀芯的一端，另一端作用有主级的指令力,P,2,A,。）,主级所需要的指令信号由先导级负责输出。,（先导级通过半桥回路向主级的力比较器输出一个压力,P,2,，,该压力称为主级的指令压力，然后通过主阀芯端部的受压面积转化为主级的指令力,P,2,A,。）,先导阀芯既构成先导调压回路的阀口，又作为先导级压力反馈的力比较器。,（先导级的测压容腔设在先导阀芯的一端，另一端安装有作为先导级指令元件的调压弹簧和调压手柄。）,主阀和先导阀均有滑阀式和锥阀式两种典型结构。,6.2,溢流阀,根据“并联溢流式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称为溢流阀。,溢流阀的主要用途有以下两点：,1,）,调压和稳压。,如用在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。,2,）,限压。,如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。,溢流阀的特征是：,阀与负载相并联,，,溢流口接回油箱,，,采用进口压力负反馈,，,不工作时阀口常开,。,根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。,图,6.7,滑阀式溢流口，端面测压,6.2.1,直动型溢流阀,直动型溢流阀因阀口和测压面结构型式不同，形成了三种基本结构。无论何种结构，均是由,调压弹簧,和调压手柄、,溢流阀口,、,测压面,等三个部分构成。,锥阀式溢流口，端面测压,锥阀式溢流口，锥面测压,直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。,图,6.7,锥阀式直动型溢流阀,溢流阀的,符号,直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但因压力直接与调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作,。,锥阀芯,与面测压,调压,手柄,调压,弹簧,18,直动型溢流阀,与符号的对应关系,溢流阀的,符号,阀,口,阀口,比较：,测压面,测压孔,直动型溢流阀,与符号的对应关系,溢流阀的,符号,测压孔,阀,口,阀口,测压面,6.2.2,先导型溢流阀,先导型溢流阀的主要特点：,由主阀芯负责控制系统的压力,，,先导级负责向主阀提供指令力,，作用在主阀芯上的主油路液压力与先导级所输出的“指令压力”相平衡。,（,1,）三节同芯先导型溢流阀,阀口处同芯,活塞处同芯,导向处同芯,出油口,P2,进油口P1,主阀芯,主阀口,导阀芯,先导级固,定节流孔,调压,手柄,调压,弹簧,主阀,弹簧,图,6.10 YF,型先导式溢流阀原理图,阀,口,主级测压面,主,级指令,导,阀,比,较,主阀比较,：,半桥式先导控制部分,图,6.9 YF,型先导式溢流阀,主级测压面,主,级指令,阀,口,黑三角代表,先导型液压控制,图,6.11,二节同芯先导式溢流阀,（,2,）二节同芯先导型溢流阀,阀口处同芯,导向处同芯,图,6.10 YF,型先导式溢流阀原理图,主级测压面,主,级指令,导,阀,比,较,主阀比较,：,半桥式先导控制部分,节流孔,2,、,4,串联等价于,1,个孔,节流,孔,3,构成动态阻尼，稳定主阀,图,6.11,二节同芯型先导式溢流阀,主级测压面,导阀芯,阀,口,固定节流孔,图,6.12,电磁溢流阀,6.2.3,电磁溢流阀,电磁溢流阀是电磁换向阀与先导式溢流阀的组合，用于系统的多级压力控制或卸荷。,电磁阀,部分,先导式溢,流阀部分,电磁溢流阀原理图,电磁阀通电卸压,先导式溢流阀部分,P,T,符号,T,远程调压原理,先导式溢流阀部分,P,先导式溢,流阀部分,远程调压阀,远程调压阀,25MPa,25MPa,32,MPa,32,MPa,输出,25,MPa,6.2.4,溢流阀静态特性与动态持性,静态特性是指阀在稳态工况时的特性，动态特性是指阀在瞬态工况时的特性。,图,6.13,（,1,）静态特性,溢流阀期望压力,P,指,溢流阀压力,随流量变化曲线,因开启和闭合时，阀芯,摩擦力方向不同，导致,开启曲线与闭合曲线不重合,要求,P,开,85%,P,n,先导式溢流阀的启闭特性优于直动式溢流阀。也就是说，先导式溢流阀的调压偏差比直动式溢流阀的调压偏差小，调压精度更高。,先导式溢流阀的启闭特性,比直动式溢流阀更好,对同一个溢流阀,.,其开启特性总是优于闭合特性。这主要是由于在开启和闭合两种运动过程中，摩擦力的作用方向相反所致。,溢流阀的动态特性是指流量阶跃时的压力响应特性，如图,6.14,。其衡量指标主要有,压力超调量,、,响应时间,等。,图,6.13,（,2,）动态特性,响应时间,t1,过渡过程时间,t2,6.3,减压阀,根据“串联减压式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称为减压阀。减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。,减压阀也有直动型和先导型之分，直动型减压阀的工作原理如图,6.4,所示，但直动型减压阀较少单独使用。,在先导型减压阀中，根据先导级供油的引入方式不同，有“,先导级由减压出口供油式,”和“,先导级由减压进口供油式,”两种结构形式。,减压阀的特征是：,阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，采用出口压力负反馈，不工作时阀口常闭。,6.3.1,先导级由减压出口供油的减压阀,图,6.16,图,6.17,泄油口,L,（,在侧面，图中看不见）,泄油口L,出油口,P2,出油口,P2,进油口P1,进油口P1,图,6.17,先导式减压阀原理图,主级测压面,主,级指令,半桥式,先导控,制部分,主阀比较,：,导阀比较,直动型溢流阀,与符号的对应关系,减压阀符号,阀,口,阀口,测压孔,测压面,测压面,先导型减压阀,与符号的对应关系,减压阀符号,半桥式,先导控,制部分,代表液压先导控制,图,6.16,先导式减压阀,黑三角代表,先导型液压控制,阻尼孔,主级测压面,主,级指令,测压孔,阀口,6.3.2,先导级由减压进口供油的减压阀,图,6.18,图,6.19,泄油口L,出油口,P2,进油口P1,主阀芯,先导级可,变节流口,主阀口,导阀芯,先导级固,定节流孔,泄油口L,出油口,P2,进油口P1,主阀芯,主阀口,导阀芯,先导级可,变节流口,先导级固,定节流孔,图,6.18,先导式减压阀原理图,主级测压面,主,级指令,先导级,恒流器,Q,由于减压阀进口压力,P1,波动较大，会引起导阀流量,Q,波动，进而使主阀指令压力,P3,波动。先导级采用恒流器后，,Q,基本不波动，因此先导级输出压力,P3,能够稳定。,Q,作为流量传感器,作为流量调节器,先导级恒流器,主阀,减压口,导阀,导阀,6.4,顺序阀,顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信号，控制油路通断。,顺序阀也有直动型和先导型之分，根据控制压力来源不同，它还有内控式和外控式之分。通过改变控制方式、泄油方式以及二次油路的连接方式，顺序阀还可用作背压阀、卸荷阀和平衡阀等。,顺序阀,的特征是：,阀的出口一般接负载（串联），调压弹簧腔有外接泄油口，采用进口测压，不工作时阀口常开。,图,6.20,6.4.1,直动型顺序阀,直动式顺序阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的顺序阀。,顺序阀,的,符号,调压,手柄,测压柱塞,阀芯,泄油口,泄油口,测压孔,测压孔,调压,弹簧,调,压,弹,簧,进油口,进油口,出油口,出油口,顺序阀,的,符号,直动型顺序阀,与符号的对应关系,阀口,测压孔,测压孔,测压面,测压面,泄油口,泄油口,进油口,进油口,出油口,出油口,直动型顺序阀与直动式溢流阀的比较,顺序阀在油路中相当于一个以油液压力作为信号来控制油路通断的液压开关。它与溢流阀的工作原理基本相同，,主要差别为：,出口接负载；动作时阀口不是微开而是全开；有外泄口。,阀口常,闭,弹簧指令力指向阀口关闭,进油口测压,进油口测压,阀口常,闭弹簧指令力,指向阀口关闭,内泄,外泄,出口压力较高,出口回油箱,顺序阀,溢流阀,顺序阀,的,符号,调压,手柄,测压柱塞,阀芯,测压孔,测压孔,调压,弹簧,调,压,弹,簧,进油口,进油口,出油口,出油口,泄油口,泄油口,泄油孔,图,6.21,外泄量较大的一种先导式顺序阀,6.4.2,先导型顺压阀,如果在直动型顺序阀在基础上，将主阀芯上腔的调压弹簧用半桥式先导调压回路代替，且将先导阀调压弹簧腔引至外泄口,L,，,就可以构成图,6.21,所示先导式顺序阀。,将主阀芯上腔的调压弹簧用半桥式先导调压回路代替,泄油口L,泄油口L,出油口,P2,出油口,P2,进油口P1,图,6.21,先导式顺序阀原理图,主级测压面,开关指令,半桥式,先导控,制部分,导阀比较,这种先导式顺序阀的原理与先导式溢流阀相似，所不同的是二次油路即出口不接回油箱，泄漏油口,L,必须单独接回油箱。但这种顺序阀的缺点是外泄漏量过大。,先导式顺序阀,与符号的对应关系,先导式顺序阀符号,阀,口,阀口,测压孔,测压孔,测压面,测压面,开关指令,图,6.21,先导式顺序阀,黑三角代表,先导型液压控制,阻尼孔,主,级指令,主级测压面,测压孔,阀口,为减少导阀处的外泄量，可将导阀设计成滑阀式，令导阀的测压面与导阀阀口的节流边分离,。,先导级设计为：,导阀的测压面与主油路进口一次压力,P,1,相通，由先导阀的调压弹簧直接与,P,1,相比较；,图,6.22,DZ,型先导式顺序阀,导阀阀口回油接出口二次压力,P,2,，,这样可不致产生大量外泄流量；,导阀弹簧腔接外泄口，使导阀芯弹簧侧不形成背压；,先导级仍采用带进油固定节流口的半桥回路，固定节流口的进油压力为,P,1,，,先导阀阀口仍然作为先导级的回油阀口，但回油压力为,P,2,。,图,6.22,DZ,型先导式顺序阀,图,6.22,DZ,型先导式顺序阀,先导级为带固定节流孔的半桥回路，,进油压力为,P,1,，,但回油压力为,P2,导阀的测压面与主油路进口,P,1,相通，导阀的调压弹簧直接与,P,1,相比较,导阀阀口回油接出口二次压力,P,2,，,减少外泄量,导阀弹簧腔接外泄口，使导阀芯弹簧侧不形成背压,P,3,导阀直接与,进口压力比较,开关指令,进口,A,测压,图,6.22,DZ,型先导式顺序阀,调压,弹簧,出油口,P2,测压孔,外泄时此孔堵住,进油口P1,泄油口L,导阀芯,主阀,芯,测压面,调压,螺丝,图,6.21,先导式顺序阀原理图,这种先导式顺序阀在先导阀上直接测压,导阀比较,表,6.1,顺序阀的职能符号,单向顺序阀有内外控之分。若将出油口接通油箱，且将外泄改为内泄，即可作平衡阀用，使垂直放置的液压缸不因自重而下落。把外控式顺序阀的出油口接通油箱，且将外泄改为内泄，即可构成卸荷阀。,外控顺序阀,(,外控外泄,),顺序阀,(,内控外泄,),背压阀,(,内控内泄,),卸荷阀,(,外控内泄,),外控单向,顺序阀,内控平衡阀,外控平衡,阀,内控单向,顺序阀,6.5,压力继电器,压力继电器是利用油液的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。,压力继电器在压力达到调定值时，发出电信号，控制电气元件动作。,压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。,柱塞式压力继电器的结构和图形符号如图,6.23,所示，当进油口,P,处油液压力达到压力继电器的调定压力时，作用在柱塞,1,上的液压力通过顶杆,2,的推动，合上微动电器开关,4,，发出电信号。图中，,L,为泄油口。改变弹簧的压缩量，可以调节继电器的动作压力。,图,6.23,压力继电器,压力继电器符号,进油口,电器开关原理,测压面,调压,弹簧,电器开关,调压,螺丝,柱塞,进油口,调压,弹簧,电器开关,调压,螺丝,柱塞,电器开关原理,压力继电器符号,当压力超过弹簧力时，顶杆推动电器开关，发出电信号,测压面,6.6,压力阀在调压与减压回路中的应用,在定量泵系统中，液压泵的供油压力可以通过溢流阀来调节。在变量泵系统中，用溢流阀作安全阀用来限定系统的最高压力，防止系统过载。当系统中如需要两种以上压力时，则可采用多级调压回路。,6.6.1,调压回路,调节溢流阀便可调节泵的供油压力。,（,1,）单级调压回路,溢流阀调压弹簧,压力表,为了便于调压和观察，溢流阀旁一般要就近安装压力表。,当换向阀在左位工作时，活塞为工作行程，泵出口压力较高，由溢流阀,1,调定。,（,2,）双向调压回路,高压溢流阀,10,MPa,开启,低压溢流阀,4,MPa,当执行元件正反向运动需要不同的供油压力时，可采用双向调压回路。,当换向阀在右位工作时，活塞作空行程返回，泵出口压力较低，由溢流阀,2,调定。,（,2,）双向调压回路,高压溢流阀,10,MPa,关闭,低压溢流阀,4,MPa,开启,（,2,）双向调压回路,换向居右位，低压,溢流阀,4,MPa,开启,换向居左位，高压,溢流阀,10,MPa,开启,在图示位置时，阀,2,的出口被高压油封闭，即阀,1,的远控口被堵塞，故泵压由阀,1,调定为较高压力。,（,2,）双向调压回路,主溢流阀调,10,MPa,开启,远程溢流阀调,4,MPa,关闭,当换向阀在右位工作时，液压缸左腔通油箱，压力为零，阀,2,相当于阀,1,的远程调压阀，泵的压力由阀,2,调定。,（,2,）双向调压回路,主溢流阀调,10,MPa,关闭,远程溢流阀调,4,MPa,开启,远程调压原理,T,先导式溢流阀部分,P,先导式溢,流阀部分,远程调压阀,远程调压阀,25MPa,25MPa,32,MPa,32,MPa,输出,25,MPa,（,2,）双向调压回路,换向阀居右位，低压,溢流阀,4,MPa,开启,换向阀居左位，高压,溢流阀,10,MPa,开启,在不同的工作阶段，液压系统需要不同的工作压力，多级调压回路便可实现这种要求。,（,3,）多级调压回路,主溢流阀调,10,MPa,远程溢流阀调,4,MPa,切断,右图所示为二级调压回路。图示状态下，泵出口压力由溢流阀,3,调定为较高压力。,图示状态下，阀,2,换位后，泵出口压力由远程调压阀,1,调为较低压力。,（,3,）多级调压回路,主溢流阀调,10,MPa,实际为,4,MPa,远程溢流阀调,4,MPa,开启,（,3,）多级调压回路,换向阀居下位，溢流阀,主阀调压,10,MPa,开启,换向阀居上位，远程式阀,调压,4,MPa,开启,（,3,）多级调压回路,换向阀居中位，溢流阀,主阀,1,调压,10,MPa,开启,换向阀居左位，远程溢流,阀,2,调压,8,MPa,开启,换向阀居右位，远程溢流,阀,3,调压,10,MPa,开启,（,3,）多级调压回路,主溢流阀调压弹簧,作安全调压至,12,MPa,比例阀作远程溢流,实现比例调压,0-10,MPa,液压系统工作时，执行元件短时间停止工作，不宜采用开停液压泵的方法，而应使泵卸荷（如压力为零）。利用电磁溢流阀可构成调压,-,卸荷回路。,（,4,）电磁溢流阀调压,-,卸荷回路,换向居上位，溢流阀,遥控口通油箱，卸压,换向居下位，溢流阀,主阀调压,10,MPa,开启,电磁溢流阀,是由,先导式溢流阀和两位两通电磁换向阀组合而成的复合阀,，既能调压又能卸荷。如图,6.27,所示，当二位二通换向阀电磁铁通电时，电磁溢流阀可实现调压；电磁铁断电时，液压泵处于卸荷（卸压）状态。,换向居上位，溢流阀,遥控口通油箱，卸压,换向居下位，溢流阀,主阀调压,10,MPa,开启,电磁溢流阀原理图,电磁阀通电卸压,先导式溢流阀部分,P,T,符号,6.6.2,减压回路,主油路压力由溢流阀,调定，主路压力为,10,MPa,经过减压后,支路压力为,3,MPa,液压系统中的定位、夹紧、控制油路等支路，工作中往往需要稳定的低压，为此，在该支路上需串接一个减压阀,图,6.28(,a),。,6.6.2,减压回路,图,6.28(,b),为用于工件夹紧的减压回路。夹紧时，为了防止系统压力降低油液倒流，并短时保压，在减压阀后串接一个单向阀。图示状态，低压由减压阀,1,调定；当二通阀通电后，阀,1,出口压力则由远程调压阀,2,决定，故此回路为二级减压回路。,换向阀居左位，减压阀,由阀,1,弹簧调压为,5,MPa,换向阀居右位，减压阀,由远程阀,2,调压为,3,MPa,小 结,压力阀中，溢流阀和减压阀是根据压力负反馈原理工作的，用于调压和稳压（控制压力）。压力负反馈的核心是将被控压力转化为力信号与指令力比较，指令力可用调压弹簧或比例电磁铁产生，比较元件一般是主阀或先导阀。要通过“测压面”、“测压孔”、“调节阀口”、“先导桥路”等几个要点去理解工作原理。,溢流阀的主要作用有：,在某些定量泵系统中起定压溢流作用；,在变量泵系统或某些重要部位起安全限压作用。,溢流阀的结构形式主要有两种：,直动式溢流阀和先导式溢流阀。,前者一般用于低压或小流量，后者用于高压大流量。,小 结,溢流阀是利用作用于阀芯的进油口压力与弹簧力平衡的原理来工作的。弹簧力可以调整，故压力也可调整。当有一定流量通过溢流阀时，阀必须有一开口，此开口形成一个液阻，油液流过液阻时产生压降，这就形成了进油口压力（即溢流压力）。实际工作时，溢流阀开口大小是根据通过的流量自动调整，阀的进口压力将随溢流量的增加而加大。溢流量改变引起的压力变化的大小，主要取决于主阀芯上弹簧的刚度。弹簧刚度愈小，压力变化也愈小。压力变化大小反映了溢流阀稳压性能的好坏。从这点出发，先导式溢流阀较直动式溢流阀稳压性能好。,先导式溢流阀有一个遥控口，通过它可以实现远程调压、多级压力控制和使液压泵卸荷等功能。,小 结,减压阀是利用液流通过阀口缝隙所形成的液阻使出口压力低于进口压力，并使出口压力基本不变的压力控制阀。它常用于某局部油路的压力需要低于系统主油路压力的场合。与溢流阀相比，主要差别为：出口测压；反馈力指向主阀口关闭方向；先导级有外泄口。,顺序阀和压力继电器不是用于控制压力。反过来，它们利用压力作为信号去驱动液压开关或电器开关。顺序阀是液控液压开关，压力继电器是液控电开关。信号压力达到调定压力值时开关动作（对顺序阀，阀口全开）。,小 结,顺序阀在油路中相当于一个以油液压力作为信号来控制油路通断的液压开关。它与溢流阀的工作原理基本相同，主要差别为：出口接负载；动作时阀口不是微开而是全开；有外泄口。,压力继电器是将压力信号转换为电信号的转换装置。当作用于压力继电器上的控制油压升高到（或降低到）调定压力时，压力继电器便发出电信号。,