《壓力、流量控制閥》PPT課件.ppt

5.3 壓力控制閥,6h,壓力控制閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液壓力或通過壓力信號實(shí)現(xiàn)控制的閥類。它包括溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器。 壓力控制閥的基本工作原理 通過液壓作用力與彈簧力進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)對油液壓力的控制。 調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量即調(diào)節(jié)了閥芯的動作壓力，該彈簧是壓力控制閥的重要調(diào)節(jié)零件，稱為調(diào)壓彈簧。 要掌握各種壓力閥的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用。,按結(jié)構(gòu)形式分 直動型溢流閥 先導(dǎo)型溢流閥,結(jié)構(gòu)原理 直動型溢流閥由閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)螺母等零件組成。閥體上進(jìn)油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始狀態(tài)，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進(jìn)出油口隔斷。進(jìn)口油液經(jīng)閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當(dāng)液壓力等于或大于彈簧力時(shí)，閥芯上移，閥口開啟，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥口溢回油箱。此時(shí)閥芯受力平衡，閥口溢流滿足壓力流量方程。,直動型溢流閥,閥口剛開啟時(shí)閥芯受力平衡方程 pkD 2/4 = K（xo+ L） 閥口開啟后閥芯受力平衡方程 pD 2/4 = K（xo+ L+ x）+Fs 閥口開啟后溢流的壓力流量方程 q =CD x（2p/）1/2,對應(yīng)調(diào)壓彈簧一定的預(yù)壓縮量 xo，閥的進(jìn)口壓力 p 基本為一定值。 由于閥開口大小 x 和 穩(wěn)態(tài)液動力Fs的影響，閥的進(jìn)口壓力隨流經(jīng)閥口流量的增大而增大。當(dāng)流量為額定流量時(shí)的閥的進(jìn)口壓力 ps 最大，ps稱為閥的調(diào)定壓力。 彈簧腔的泄漏油經(jīng)閥內(nèi)泄油通道至閥的出口引回油箱，若閥的出口壓力不為零，則背壓將作用在閥芯上端，使閥的進(jìn)口壓力增大。 對于高壓大流量的壓力閥，要求調(diào)壓彈簧具有很大的彈簧力，這樣不僅使閥的調(diào)節(jié)性能變差，結(jié)構(gòu)上也難以實(shí)現(xiàn)。,直動型溢流閥工作原理要點(diǎn),結(jié)構(gòu)組成 它由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥實(shí)際上是一個小流量直動型溢流閥，其閥芯為錐閥。主閥芯上有一阻尼孔，且上腔作用面積略大于下腔作用面積，其彈簧只在閥口關(guān)閉時(shí)起復(fù)位作用。 圖形符號,動作原理動畫,先導(dǎo)型溢流閥,先導(dǎo)閥和主閥閥芯分別處于受力平衡，其閥口都滿足壓力流量方程。閥的進(jìn)口壓力由兩次比較得到，壓力值主要由先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量確定，主閥彈簧起復(fù)位作用。 通過先導(dǎo)閥的流量很小，是主閥額定流量的1，因此其尺寸很小，即使是高壓閥，其彈簧剛度也不大。這樣一來閥的調(diào)節(jié)性能有很大改善。 主閥芯開啟是利用液流流經(jīng)阻力孔形成的壓力差。阻力孔一般為細(xì)長孔，孔徑很小=0.81.2mm，孔長l = 812mm，因此工作時(shí)易堵塞，一旦堵塞則導(dǎo)致主閥口常開無法調(diào)壓。 先導(dǎo)閥前腔有一控制口，用于卸荷和遙控。,先導(dǎo)型溢流閥工作原理要點(diǎn),遠(yuǎn)程調(diào)壓閥實(shí)際上是一個獨(dú)立的壓力先導(dǎo)閥，旁接在先導(dǎo)型溢流閥遙控口起遠(yuǎn)程調(diào)壓作用，其調(diào)定壓力必須低于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力。無論哪個起作用，泵的溢流量始終經(jīng)主閥閥口回油箱。,先導(dǎo)閥前腔有一遙控口，在該控制口接遠(yuǎn)程調(diào)壓閥可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控，接電磁閥通回油箱可實(shí)現(xiàn)卸載。,先導(dǎo)型溢流閥遙控口接法,溢流閥旁接在泵的出口，用來保證系統(tǒng)壓力恒定，稱為定壓閥。,溢流閥旁接在泵的出口，用來限制系統(tǒng)壓力的最大值，對系統(tǒng)起保護(hù)作用，稱為安全閥。,電磁溢流閥還可以在執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作時(shí)使泵卸載。,溢流閥的功用,調(diào)壓范圍 ： 在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，閥的輸出壓力能平穩(wěn)的升降，無突跳或遲滯現(xiàn)象。為改善高壓溢流閥的調(diào)節(jié)性能，往往通過更換四根剛度不同的彈簧0.68、416、820、1632MPa實(shí)現(xiàn)四級調(diào)壓。 壓力流量特性： 溢流閥的進(jìn)口壓力隨流量變化而波動的性能；又稱為啟閉特性。 （ps-pk）、（ps-pb）稱為調(diào)壓偏差，調(diào)壓偏差小好 nk=pk/ps 稱為開啟壓力比， nb=pb/ps 稱為閉合壓力比，nk 、 nb大好。 壓力損失和卸載壓力： 當(dāng)調(diào)壓彈簧預(yù)壓縮量等于零或主閥上腔經(jīng)遙控口直接接回油箱時(shí)，流經(jīng)閥的流量為額定值時(shí)，溢流閥的進(jìn)口壓力。 壓力損失略高于卸載壓力。,溢流閥的性能,減壓閥是利用液流流過縫隙產(chǎn)生壓力損失，使其出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。 按調(diào)節(jié)要求不同，有定值減壓閥，定差減壓閥，定比減壓閥。其中定值減壓閥應(yīng)用最廣，又簡稱減壓閥。,減壓閥,減壓閥由壓力先導(dǎo)閥和主閥組成。出口壓力油引至主閥芯上腔和先導(dǎo)閥前腔，當(dāng)出口壓力大于減壓閥的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥開啟，主閥芯上移，減壓縫隙關(guān)小，減壓閥才起減壓作用且保證出口壓力為定值。 圖形符號,定值減壓閥的結(jié)構(gòu)原理,與先導(dǎo)型溢流閥比較： 減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；溢流閥是進(jìn)口壓力控制，保證進(jìn)口壓力為定值。 減壓閥閥口常開；溢流閥閥口常閉。 減壓閥有單獨(dú)的泄油口；溢流閥彈簧腔的泄漏油經(jīng)閥體內(nèi)流道內(nèi)泄至出口。 減壓閥與溢流閥一樣有遙控口。,減壓閥用在液壓系統(tǒng)中獲得壓力低于系統(tǒng)壓力的二次油路上，如夾緊回路、潤滑回路和控制回路。必須說明，減壓閥出口壓力還與出口負(fù)載有關(guān)，若負(fù)載壓力低于調(diào)定壓力時(shí)，出口壓力由負(fù)載決定，此時(shí)減壓閥不起減壓作用。,減壓閥的特點(diǎn)與功用,順序閥是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥。 按控制油來源不同分內(nèi)控和外控，按彈簧腔泄漏油引出方式不同分內(nèi)泄和外泄。,內(nèi)控內(nèi)泄,內(nèi)控外泄,外控內(nèi)泄,外控外泄,順序閥,通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄四種結(jié)構(gòu)類型。,順序閥的四種結(jié)構(gòu)形式及其圖形符號,內(nèi)控外泄順序閥與溢流閥非常相象：閥口常閉，進(jìn)口壓力控制，但是該閥出口油液要去工作，所以有單獨(dú)的泄油口。 內(nèi)控外泄順序閥用于多個執(zhí)行元件順序動作。其進(jìn)口壓力先要達(dá)到閥的調(diào)定壓力，而出口壓力取決于負(fù)載。當(dāng)負(fù)載壓力高于閥的調(diào)定壓力時(shí)，進(jìn)口壓力等于出口壓力，閥口全開；當(dāng)負(fù)載壓力低于調(diào)定壓力時(shí)，進(jìn)口壓力等于調(diào)定壓力，閥的開口一定。,順序閥的功用,內(nèi)控內(nèi)泄順序閥的圖形符號和工作原理與溢流閥相同。多串聯(lián)在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定壓力，保證執(zhí)行元件運(yùn)動平穩(wěn)。如圖示閥3作背壓閥。,外控內(nèi)泄順序閥等同于二位二通閥，可作卸載閥，如雙泵供油回路中閥3是泵1的卸載閥。,外控外泄順序閥可作液動開關(guān)和限速鎖。如遠(yuǎn)控平衡閥可限制重物下降的速度。,5.4 流量控制閥,流量控制閥是通過改變閥口大小來改變液阻實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的閥。 普通流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥。,節(jié)流閥,調(diào)速閥,流經(jīng)薄壁小孔的流量 q = cdA(2p/)1/2 流經(jīng)細(xì)長孔的流量 q =(d 4/128l )p 綜合兩式得通用節(jié)流方程 q = KLAp m 節(jié)流元件的節(jié)流口結(jié)構(gòu)有錐形、三角槽形、矩形、三角形等。工業(yè)上又將節(jié)流口的過流面積A 的倒數(shù)稱為液阻，將過流面積可調(diào)的節(jié)流口稱為可變液阻。由節(jié)流方程知，當(dāng)壓力差一定時(shí)，改變開口面積即改變液阻就可改變流量。,流量控制原理,結(jié)構(gòu)原理 主要零件有閥芯、閥體和螺母。閥體上開有進(jìn)油口和出油口。閥芯一端開有三角尖槽，另一端加工有螺紋，旋轉(zhuǎn)閥芯即可軸向移動改變閥口過流面積。為平衡液壓徑向力，三角槽須對稱布置。,節(jié)流閥,流量特性方程 q = KLAp m 它反映了流經(jīng)節(jié)流閥的流量q與閥前后壓力差p 和開口面積A 之間的關(guān)系。 剛性 外負(fù)載波動引起閥前后壓力差p 變化，即使閥的開口面積A 不變，也會導(dǎo)致流經(jīng)閥的流量q 不穩(wěn)定。 定義：閥的開口面積A 一定時(shí) ， T = dp/dq = p1-m/ KLAm 為節(jié)流閥的剛性 。 T 越大，節(jié)流閥的性能越好。故薄刃口（m=0.5 ）多作節(jié)流閥閥口。,p 大有利于提高節(jié)流閥剛性，但過大不僅造成壓力損失增大，而且可能因閥口太小而堵塞，一般取p （0.150.4 ）MPa。 最小穩(wěn)定流量 節(jié)流閥在很小開口下工作時(shí)，流經(jīng)閥的流量會出現(xiàn)周期性脈動，甚至間歇式斷流，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流閥的堵塞現(xiàn)象。為此對節(jié)流閥有一個能正常工作的最小流量的限制。,當(dāng)節(jié)流閥前后p 一定時(shí)，改變A 可改變流經(jīng)閥的流量起節(jié)流調(diào)速作用，如閥3。 當(dāng)q 一定時(shí)，改變A 可改變閥前后壓力差p起負(fù)載阻尼作用，如閥1。 當(dāng)q0 時(shí)，安裝節(jié)流元件可延緩壓力突變的影響起壓力緩沖作用，如閥2。,節(jié)流閥的應(yīng)用,結(jié)構(gòu)原理 調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串連而成。 壓力油p1先經(jīng)定差減壓閥，然后經(jīng)節(jié)流閥流出。節(jié)流閥進(jìn)、出口壓力油p2、p3經(jīng)閥體流道被引至定差減壓閥閥芯的兩端，(p2-p3)與定差減壓閥的彈簧力進(jìn)行比較，因定差減壓閥閥口的壓力補(bǔ)償作用，使得(p2-p3)基本不變。,調(diào)速閥,調(diào)速閥工作原理動畫,調(diào)速閥可以是定差減壓閥在前，節(jié)流閥在后，也可以是節(jié)流閥在前，定差減壓閥在后。 調(diào)速閥工作時(shí)的靜態(tài)方程 定差減壓閥受力平衡方程 p2A= p3A+Ft-Fs 定差減壓閥壓力流量方程 q1=Cd1d x2（p1-p2）/1/2 節(jié)流閥壓力流量方程 q2=Cd2 Aj 2（p2-p3）/1/2 通過調(diào)速閥的流量 q1=q2=q,流量穩(wěn)定性分析,調(diào)速閥用于調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度，并保證其速度的穩(wěn)定。這是因?yàn)楣?jié)流閥既是調(diào)節(jié)元件，又是檢測元件。當(dāng)閥口面積調(diào)定后，它一方面控制流量的大小，一方面檢測流量信號并轉(zhuǎn)換為閥口前后壓力差反饋?zhàn)饔玫蕉ú顪p壓閥閥芯的兩端面，與彈簧力相比較，當(dāng)檢測的壓力差偏離預(yù)定值時(shí)，定差減壓閥閥芯產(chǎn)生相應(yīng)位移，改變減壓縫隙進(jìn)行壓力補(bǔ)償，保證節(jié)流閥前后的壓力差基本不變。但是閥芯位移勢必引起彈簧力和液動力波動，因此流經(jīng)調(diào)速閥的流量只能基本穩(wěn)定。調(diào)速閥的速度剛性可近似為。 為保證定差減壓閥的壓力補(bǔ)償作用，調(diào)速閥的進(jìn)出口壓力差應(yīng)大于彈簧力Ft 和液動力Fs 所確定的最小壓力差。否則無法保證流量穩(wěn)定。,結(jié)構(gòu)原理 該閥又稱為溢流節(jié)流閥，由節(jié)流閥與差壓式溢流閥并連而成，閥體上有一個進(jìn)油口，一個出油口，一個回油口。這里節(jié)流閥既是調(diào)節(jié)元件，又是檢測元件；差壓式溢流閥是壓力補(bǔ)償元件，它保證了節(jié)流閥前后壓力差p 基本不變。,旁通型調(diào)速閥,旁通型調(diào)速閥用于調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度只能安裝在執(zhí)行元件的進(jìn)油路上，其速度剛性較調(diào)速閥小，但因此時(shí)的系統(tǒng)壓力為（負(fù)載壓力節(jié)流閥前后壓差p ），是變壓系統(tǒng)，與調(diào)速閥調(diào)速回路相比，回路效率較高。,動作原理動畫,分流集流閥是用來保證多個執(zhí)行元件速度同步的流量控制閥，又稱為同步閥。它包括分流閥、集流閥和分流集流閥三種控制類型。 分流閥結(jié)構(gòu)原理：它由兩個固定節(jié)流孔1、2、閥體、閥芯和兩個對中彈簧等組成。閥芯兩端臺肩與閥體沉割槽組成兩個可變節(jié)流口3、4。固定節(jié)流孔起檢測流量的作用，可變節(jié)流口起壓力補(bǔ)償作用，其過流面