4.3 压力控制阀

压力控制阀是用来控制和调节系统油压高低的阀。其分为：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。其共同特点是利用油液作用力和弹簧力相平衡的原理进行工作。

4.3.1 溢流阀

其作用是用来调整系统压力和防止系统过载。这是任何一种液压系统都不可缺少的阀。要求它调压范围大，调压偏差小，动作灵敏，过流能力大、噪音小。它分为两类：直动式和先导式。直动式直接利用阀心上的液压力与弹簧力相平衡的原理，适用于低压系统。先导式有先导阀和主阀组成，适用于高中压系统。

1.直动式溢流阀

直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，溢流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量，从而改变阀口的通流面积和系统的溢流量来达到定压目的的。当系统压力升高时，阀芯上升，阀口通流面积增加，溢流量增大，进而使系统压力下降。溢流阀内部通过阀芯的平衡和运动构成的这种负反馈作用是其定压作用的基本原理，也是所有定压阀的基本工作原理。

（1）结构和工作原理

腔作用在4 的下端面。

（）              阀心最下位

式中：—－油压；

       A——面积；

     ——弹簧力；

     ——阀心自重；

     ——摩擦力。

              P、T互不相通（L长封闭段）    不溢流，P值取决于系统负载大小。

当时，阀心上移，阀口开启，开始溢流。叫作阀口开启压力：。可见改变可使值改变。（转动1 ，调节弹簧予紧力实现变化）。

泄油孔e的作用是使泄漏在弹簧腔的油液排回油箱（内泄式）。阻尼孔g的作用是使阀动作平稳，减少振动。

（2）阀的流量对系统压力的影响                               动画演示

这种阀是利用阀心底部受液压力与弹簧力平衡原理工作的。从开启压力直至泵的流量全部从阀口流出（）时对应的压力（全流压力或调整压力）不再上升，如下图。                                       

由右图可看出，阀的控制油压不是一个定值，而是在间波动。所以希望波动范围越小越好，即弹簧刚度K越小，曲线就越陡，调压精度就越高。但另一方面弹簧刚度大，则也大，且下降。所以弹簧刚度不宜过大，因而直动式溢流阀适用于低压系统（2.5MPa）。

直动式溢流阀结构简单、可靠，但不适用于高压（高压时，必须弹簧刚度大，则会使增大，且阀笨重）。

2.先导式溢流阀

先导式溢流阀由先导阀（诱导阀）和主阀组成。下面以常用的YF型溢流阀为例说明其工作原理和结构。

（1）结构（三节同心指主阀心6与阀盖3、阀体4和主阀座7三处有同心配合要求。）

                动画演示

（2）工作原理

先导部分：油压p              主阀塞下腔              阻尼孔5              主阀塞上腔a孔先导阀锥前端面。

当p小时，先导阀阀心1不能打开主阀塞上下腔压力相等              在主阀弹簧8作用下主阀处于最下位置主阀口关闭P、T口不通，不溢流。压力由系统负载所决定。

当p大到某值时先导阀阀心1打开（油液经主阀中心孔由T口排出）阻尼孔5使主阀上腔油压<下腔油压主阀上移主阀口打开，溢流。当主阀心6处于某一平衡位置时，主阀口保持一定的开度，压力也保持一定值。

控制压力p的调定是通过调整11，改变先导调压弹簧9的予紧力来实现的。

控制口K的作用：

         K接油箱主阀口开度很大系统压力几乎为零（先导阀口关闭），可作泄荷阀使用；

         可远程调压。K口并连远程调压阀，控制该远程调压阀的压力（该压力必须小于溢流阀的调定压力）可调节系统压力。

（3）注意事项

①溢流阀的先导阀能否打开，取决于该阀锥前后压力差；

②溢流阀用于不同场合，所起作用及工作状态也不同，主要有以下两点：

③适用场合：高中压、大流量系统。

3.溢流阀的主要性能

（1）压力—流量特性

图中：——直动式溢流阀开启压力；

——先导阀的开启压力；

  m——拐点；

  ——先导式溢流阀主阀的开启压力；

   ——阀的调定压力（全流压力），为便于比较，假定此处直动式与先导式的 相等；

    ——阀的额定流量；

    ——主阀开启时先导阀的流量（很小），此时主阀流量为零。

直动式与先导式比较：

在相同的下（直动式的压力变化，先导式的压力变化），明显，即直动式压力波动比先导式大，故先导式的压力—流量特性好。

（2）启闭特性

由于溢流阀的阀心在工作过程中受到摩擦力的作用，而且阀口开大和关小时摩擦力的方向恰好相反，导致溢流阀的开启压力和闭合压力不等，且开启和闭合过程特性线不重合。如右图所示。

用比值，来表示。二者比值越大越好（即、都接近）。

（3）调压范围

调压范围指最小调节稳定压力与最大调节稳定压力之间的范围。所谓稳定压力是指调压时压力变化均匀，无尖叫声或剧烈振动。一般可更换调节弹簧，实现不同的调压范围要求。

（4）泄荷压力

泄荷压力是指把溢流阀当作泄荷阀使用时，在额定流量下的压力损失。希望压力越小越好。

（5）最大流量和最小稳定流量

最大流量和最小稳定流量决定了溢流阀的流量调节范围，其范围越大，应用范围就越大。最大流量（即公称流量或额定流量），在此范围内工作应无噪音、振动。最小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％。

（6）动态超调量

——动态超调量，越小越好。当压力、流量由0变为额定压力、额定流量时，系统就会出现压力冲击，一般希望动态超调量要小，否则会发生元件损坏或管路损坏等事故；

（7）泄荷时间、压力回升时间

——泄荷时间，即从泄荷信号发出开始，溢流阀从额定压力降到泄荷压力所需要的时间；

——压力回升时间，即从泄荷压力升到额定压力所需的时间。

从，反映了两个稳定状态的过渡时间（从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态），这两个值越小越好。

4.溢流阀的作用和应用举例

（1）作用

         作溢流阀用，当溢流阀溢流时，可保持系统压力恒定不变；

         作安全阀（又叫限压阀）用，是系统最大压力不超过安全阀的调定压力，起过载保护作用；

         作背压阀用，使系统的回油路有一定的压力，改善执行元件运动的平稳性；

         作远程调压用；

         作多级调压用；

         作泄荷阀用。

（2）应用举例

例1、作溢流阀用例                             例2、作安全阀使用

例3、作背压阀用                               例4、远程调压

例5、多级调压

    　　　　　，，。

原理：系统为三级调压。

      （1）1DT、2DT均断开， ；

      （2）1DT通电，2DT断电，；

      （3）1DT断电，2DT通电，。

例6、作泄荷阀用

当2不通电时，1在系统中起安全阀作用；

当2通电后，油泵泄荷。

4.3.2 减压阀

在一个系统中，有时用一个油泵要供给几个工作压力不同的执行元件用油。为此，只要执行元件压力不超过油泵供油压力，只要在支路串联减压阀即可达到目的。减压阀是靠缝隙流动，产生压力降原理工作的，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。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，当油压不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。

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1.先导式定值减压阀的工作原理

它是由先导阀和主阀组成的。

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a )减压阀的一般符号   b)先导式减压阀

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2.职能符号 

3.主要参数：额定流量、压力调节范围。根据这两个参数来选择阀。

4.先导式减压阀与先导式溢流阀的不同之处

5.遥控口K

改变K口油压，可控制大小，K口压力↑h↑↑，但控制口压力不能大于先导阀的开启压力（如图）。

6.定值减压阀的应用

         为液动换向阀提供控制油压（如图）；

         给润滑系统提供低压润滑油；

         夹紧。

1—溢流阀；2—减压阀；3—顺序阀；4—电液换向阀。图中3的作用是使油泵始终能保持一定油压（但也不要太大），以便4在中位时仍有控制油压供给。3 的值不能太大的原因是4在中位时，泵可轻载运转。

7.注意

    当支路油路比主油路油压低得很多，而且流量很大时，应考虑采用高、低压泵分别供油。否则，减压阀的功耗大、不经济（功耗＝流量×减压阀的压力损失）。

8.定比减压阀和定差减压阀

当稳定工作时，阀心上力的平衡方程：

式中：——弹簧力，因阀心采用液压平衡，所以刚度较小，那么X变化不大时，变化很小，可认为是一常量，故是常量。

                                                                                  动画演示                                          动画演示

当不计弹簧力时（刚度很小），有：   ，即 ： 。故只要A1、A2一定，压力比值一定（A1、A2可根据需要选取）。

4.3.3 顺序阀

顺序阀是以油压大小作为控制信号，它能在某一压力时自动连通或切段油路，从而使液动机按一定的顺序工作。

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1.直动式顺序阀

（1）结构

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（2）工作原理

顺序阀不工作时，进出油腔不通（油压不能推6上升，故油腔不通），当油压小于调定压力时，也如此。当进油腔油压大于调定压力时，6上升，进出油腔相通。因出油腔不接油箱（压力较高），所以采用外泄方式，从L口专门通道回油箱。

直动型顺序阀的结构原理和直动型溢流阀基本相同。其主要区别在于顺序阀的出油腔与负载相连接，而溢流阀的溢油腔是接回油箱的；顺序阀的泄漏油直接接回油箱，而溢流阀泄漏油是与回油腔相沟通。顺序阀为减小调压弹簧刚度设有控制活塞，而溢流阀无控制活塞。，直动型顺序阀的阀芯上有阻尼孔，减小或者消除阀芯的振动，提高阀工作的稳定性。

（3）改装成外控顺序阀及外控泄荷阀

    将底盖7转90°，打开K口即可（K口接压力油源）成外控顺序阀，如（a）。在上述外控顺序阀的基础上，再将端盖3转180°，是外泄改为内泄（L口要堵住），因作为泄荷阀使用时，出油腔是接油箱的，如（b）所示。

2.先导式顺序阀

（1）结构（内控外排式）

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（2）工作原理

压力油

当口压力<调定压力时控制台肩8封闭环孔11无油流过2上、下腔压力相等在弹簧力作用下2位于最下位口与隔断不通。

当口压力>调定压力时6右移环道通11有油流动（经3孔到腔）2上腔压力小于下腔，2上升主阀口开，口与相通；弹簧9腔泄油由L口（外泄）油箱。

3.顺序阀和溢流阀的区别

    无论是直动式或先导式顺序阀都与相应的溢流阀结构很相似，但也存在根本的区别，见下表：

4.顺序阀的应用

         使一个或两个以上的液动机按设定顺序动作（例1）；

         作背压阀用（例2）；

         作平衡阀用（例2）；

         作泄荷阀用；

         保证最低工作压力。

5.总结

4.3.4 平衡阀

图4－17  力士乐公司平衡阀

1－阻尼组件；2－控制弹簧；3－锥阀；4－先导锥阀；5－阀体；6－弹簧组件；7－阀套；8－控制活塞；9－活塞组件

平衡阀是建设机械中应用较多的阀类，用来防止执行机构在其自重作用下而高速下行，即限制液压缸活塞的运动速度。

4.3.4 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。（注意：动作压力大于复位压力）

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。

下面对柱塞式压力继电器（见图）的工作原理作一介绍。右图所示为HED1型柱塞式压力继电器的结构。当液压力达到其调定压力时，作用在柱塞1上的液压力经弹簧座克服弹簧力，进而经弹簧座上的顶杆2触动微动开关4，发出电信号。调节螺节3可用以调节弹簧的预紧力，从而可调节压力继电器的工作压力。

注意：压力继电器必须放在压力有明显变化的地方才能输出电信号。若将压力继电器放在回油路上，由于回油路直接接回油箱，压力也没有变化，所以压力继电器也不会工作。