6液压传动_陈奎生_压力控制阀

1第六章压力控制阀PRESSURECONTROLVALVE2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。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。本章提要3本章教学内容6.1压力的调节与控制6.2溢流阀6.3减压阀6.4顺序阀6.5压力继电器6.6压力阀在调压与减压回路中的应用本章小结习题点击进入相应章节引用本教案内容，请注明出处返回本页点击此46.1压力的调节与控制PressureRegulatingandControl56.1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PressureRegulatingPrinciple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。ZQpLL溢流式调节6（1）流量型油源并联溢流式调压ConstantFlowSourcesParallelConnectionwithOverfallPressureregulatingZQpLL溢流式调节显然，只有改变负载流量(LoadFlow)QL的大小才能调节负载压力(LoadPressure)pL。将控制阀口RX与负载Z并联，通过阀口的溢流作用，能使负载流量QL发生变化，最终达到调节负载压力之目的。7（2）压力型油源串联减压式调压ConstantPressureSourcesinSerieswithReducingPressureRegulatingRsLppp如果油源换成恒压源pS，并联式调节不能改变负载压力。这时可将控制阀口Rx串联在压力源pS和负载Z之间，通过阀口的减压作用即可调节负载压力pL。Rp减压式调节8（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阻尼孔Orifice固定阻尼孔FixedOrifice96.1.2压力负反馈PressureNegativeFeedback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：•①代表期望压力的指令信号如何产生？•②怎样构造在实际结构上易于实现的比较器？•③受控压力pL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(PressureComparator)。力信号(ForceSignal)的比较最容易实现。10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NegativeFeedback开环调压回路Open-loopPressureRegulatingKxpAFF指指11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)(0近似恒定时当指指趋于指指指指AFpFFFFFFFLpp直动型串联减压式压力负反馈控制126.1.3先导控制PilotOperated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。13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pFFF指指导阀比较：ApApF12主主阀比较：)(021122212近似恒定时且当常数若先导级趋于主主ppApApApFpApApF可作为主级的指令近似恒定输出导阀流量稳压精度高指)(2SAFp主级为并联溢流式压力负反馈控制As14半桥式先导控制部分图6.6主阀的指令信号MainValveCommand主阀的反馈压力MainValveFeedbackPressurepFFF指指导阀比较：ApApF12主主阀比较：主级为串联减压式压力负反馈控制15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p2A)•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p2，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p2A)•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(SpoolValve)和锥阀式(ConeValve)两种典型结构。166.2溢流阀PressureReliefValve17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(AdjustPressure)和稳压(MaintainPressure)。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(LimitPressure)。如用作安全阀(SafetyValve)，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。18图6.7滑阀式溢流口，端面测压6.2.1直动型溢流阀Direct-actingPressureReliefValves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。19图6.7锥阀式直动型溢流阀图形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AdjustmentHandlever调压弹簧AdjustmentSpring6.2.1直动型溢流阀Direct-actingPressureReliefValves20直动型溢流阀与符号的对应关系溢流阀的符号阀口阀口ValveOrifice)()(000常数指指AKxAxxKpKxApFFL比较：测压面ManometrySurface测压孔ManometryHole21直动型溢流阀与图形符号的对应关系溢流阀的图形符号测压孔阀口阀口测压面226.2.2先导型溢流阀PilotOperatedPressureReliefValve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)三节同心先导型溢流阀阀口处同心ValveOrificeConcentric活塞处同心PistonConcentric导向处同心OrientedConcentric23(1)三节同心先导型溢流阀ThreeConcentricPilot-reliefValve主阀口导阀芯调压手轮调压弹簧主阀芯主阀弹簧24图6.10YF型先导式溢流阀原理图阀口主级测压面主级指令ssApFF2指导阀比较1122ApApF主主阀比较：半桥式先导控制部分)(0122111222221122近似恒定时且当常数若先导级趋于主主AAppApApApFpApApF)(02022近似恒定时当指指趋于指指SSSSSAFpKxFApFFApFF25图6.9YF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26图6.11二节同心先导式溢流阀(2)二节同心先导型溢流阀TwoConcentricPilot-reliefValve阀口处同心导向处同心27图6.10YF型先导式溢流阀原理图主级测压面主级指令ssApFF2指导阀比较1122ApApF主主阀比较：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28图6.11二节同心型先导式溢流阀主级测压面导阀芯阀口固定节流孔29图6.12电磁溢流阀6.2.3电磁溢流阀SolenoidOperatedPressureReliefValve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SolenoidOperatedValve先导式溢流阀部分Pilot-operatedPressureReliefValve30电磁溢流阀原理图电磁阀通电卸压先导式溢流阀部分PT符号31T远程调压原理P先导式溢流阀部分Pilot-reliefValve先导式溢流阀部分25MPa25MPa32MPa32MPa输出25MPa远程调压阀Remote-reliefValve远程调压阀Remote-reliefValve326.2.4溢流阀静态特性与动态持性StaticandDynamicCharacteristicsoftheReliefVavle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StaticCharacteristicp溢流阀期望压力p指溢流阀压力随流量变化曲线p引起的压力波动溢流阀流量变化因开启和闭合时，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%Pn33②先导式溢流阀的启闭特性(Open-closedCharacteristics)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①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。（1）静态特性StaticCharacteristic定义调压偏差为：p=pnpc;调压偏差越小越好。34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(PressureOvershoot)、响应时间等。图6.13（2）动态特性DynamicCharacteristicp溢流阀压力超调量响应时间t1ResponseTime过渡过程时间t2TransitionTime356.3减压阀PressureReducingValve366.3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。376.3.1先导级由减压出口供油的减压阀PressureReducingValvewithPilotOilfromOutlet图6.16图6.1738泄油