1.3 对 液 压 阀 的 基 本 要 求 (1)(1) 动 作 灵 敏, 使 用 可 靠, 工 作 时 冲 击 和 振 动 小 (2)(2) 油 液 流 过 的 压 力 损 失 小 (3)(3) 密 封 性 能 好 (4)(4) 结 构 紧 凑, 安 装 调 整 使 用 维 护 方 便, 通 用

第 五 章 液 压 控 制 阀 第 一 节 概 述 1.1 液 压 阀 的 作 用 液 压 阀 是 用 来 控 制 液 压 系 统 中 油 液 的 流 动 方 向 或 调 节 其 压 力 和 流 量 的, 因 此 它 可 分 为 方 向 阀 压 力 阀 和 流 量 阀 三 大 类 一 个 形 状 相 同 的 阀, 可 以 因 为 作 用 机 制 的 不 同, 而 具 有 不 同 的 功 能 压 力 阀 和 流 量 阀 利 用 通 流 截 面 的 节 流 作 用 控 制 着 系 统 的 压 力 和 流 量, 而 方 向 阀 则 利 用 通 流 通 道 的 更 换 控 制 着 油 液 的 流 动 方 向 这 就 是 说, 尽 管 液 压 阀 存 在 着 各 种 各 样 不 同 的 类 型, 它 们 之 间 还 是 保 持 着 一 些 基 本 共 同 之 点 的 例 如 : (1)(1) 在 结 构 上, 所 有 的 阀 都 有 阀 体 阀 芯 ( 转 阀 或 滑 阀 ) 和 驱 使 阀 芯 动 作 的 元 部 件 ( 如 弹 簧 电 磁 铁 ) 组 成 (2)(2) 在 工 作 原 理 上, 所 有 阀 的 开 口 大 小, 阀 进 出 口 间 压 差 以 及 流 过 阀 的 流 量 之 间 的 关 系 都 符 合 孔 口 流 量 公 式, 仅 是 各 种 阀 控 制 的 参 数 各 不 相 同 而 已 1.2 液 压 阀 的 分 类 液 压 阀 可 按 不 同 的 特 征 进 行 分 类, 如 表 5 1 所 示 表 5 1 液 压 阀 的 分 类 分 类 方 法 种 类 详 细 分 类 溢 流 阀 顺 序 阀 卸 荷 阀 平 衡 阀 减 压 力 控 制 阀 压 阀 比 例 压 力 控 制 阀 缓 冲 阀 仪 表 截 止 阀 限 压 切 断 阀 压 力 继 电 器 按 机 能 分 类 节 流 阀 单 向 节 流 阀 调 速 阀 分 流 阀 流 量 控 制 阀 集 流 阀 比 例 流 量 控 制 阀 方 向 控 制 阀 单 向 阀 液 控 单 向 阀 换 向 阀 行 程 减 速 阀 充 液 阀 梭 阀 比 例 方 向 阀 滑 阀 圆 柱 滑 阀 旋 转 阀 平 板 滑 阀 按 结 构 分 类 座 阀 椎 阀 球 阀 喷 嘴 挡 板 阀 射 流 管 阀 射 流 阀 手 动 阀 手 把 及 手 轮 踏 板 杠 杆 按 操 作 方 法 分 机 动 阀 挡 块 及 碰 块 弹 簧 液 压 气 动 类 电 磁 铁 控 制 伺 服 电 动 机 和 步 进 电 动 机 电 动 阀 控 制 管 式 连 接 螺 纹 式 连 接 法 兰 式 连 接 单 层 连 接 板 式 双 层 连 接 板 式 整 体 连 按 连 接 方 式 分 板 式 及 叠 加 式 连 接 接 板 式 叠 加 阀 类 螺 纹 式 插 装 ( 二 三 四 通 插 装 阀 ) 插 装 式 连 接 法 兰 式 插 装 ( 二 通 插 装 阀 ) 按 其 他 方 式 分 开 关 或 定 值 控 制 阀 压 力 控 制 阀 流 量 控 制 阀 方 类 向 控 制 阀 电 液 比 例 压 力 阀 电 源 比 例 流 量 阀 电 电 液 比 例 阀 液 比 例 换 向 阀 电 流 比 例 复 合 阀 电 流 比 例 多 路 阀 三 级 电 液 流 量 伺 服 按 控 制 方 式 分 单 两 级 ( 喷 嘴 挡 板 式 动 圈 式 ) 电 液 伺 服 阀 类 流 量 伺 服 阀 三 级 电 液 流 量 伺 服 数 字 控 制 阀 数 字 控 制 压 力 控 制 流 量 阀 与 方 向 阀

1.3 对 液 压 阀 的 基 本 要 求 (1)(1) 动 作 灵 敏, 使 用 可 靠, 工 作 时 冲 击 和 振 动 小 (2)(2) 油 液 流 过 的 压 力 损 失 小 (3)(3) 密 封 性 能 好 (4)(4) 结 构 紧 凑, 安 装 调 整 使 用 维 护 方 便, 通 用 性 大 第 二 节 方 向 控 制 阀 一 单 向 阀 液 压 系 统 中 常 见 的 单 向 阀 有 普 通 单 向 阀 和 液 控 单 向 阀 两 种 1. 普 通 单 向 阀 普 通 单 向 阀 的 作 用, 是 使 油 液 只 能 沿 一 个 方 向 流 动, 不 许 它 反 向 倒 流 图 5 1(a) 所 示 是 一 种 管 式 普 通 单 向 阀 的 结 构 压 力 油 从 阀 体 左 端 的 通 口 P1 流 入 时, 克 服 弹 簧 3 作 用 在 阀 芯 2 上 的 力, 使 阀 芯 向 右 移 动, 打 开 阀 口, 并 通 过 阀 芯 2 上 的 径 向 孔 a 轴 向 孔 b 从 阀 体 右 端 的 通 口 流 出 但 是 压 力 油 从 阀 体 右 端 的 通 口 P2 流 入 时, 它 和 弹 簧 力 一 起 使 阀 芯 锥 面 压 紧 在 阀 座 上, 使 阀 口 关 闭, 油 液 无 法 通 过 图 5 1(b) 所 示 是 单 向 阀 的 职 能 符 号 图 图 5-1 单 向 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 1 阀 体 2 阀 芯 3 弹 簧 2. 液 控 单 向 阀 图 5 2(a) 所 示 是 液 控 单 向 阀 的 结 构 当 控 制 口 K 处 无 压 力 油 通 入 时, 它 的 工 作 机 制 和 普 通 单 向 阀 一 样 ; 压 力 油 只 能 从 通 口 P 1 流 向 通 口 P 2, 不 能 反 向 倒 流 当 控 制 口 K 有 控 制 压 力 油 时, 因 控 制 活 塞 1 右 侧 a 腔 通 泄 油 口, 活 塞 1 右 移, 推 动 顶 杆 2 顶 开 阀 芯 3, 使 通 口 P 1 和 P 2 接 通, 油 液 就 可 在 两 个 方 向 自 由 通 流 图 5 2(b) 所 示 是 液 控 单 向 阀 的 职 能 符 号

图 5-2 液 控 单 向 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 1 活 塞 2 顶 杆 3 阀 芯 二 换 向 阀 换 向 阀 利 用 阀 芯 相 对 于 阀 体 的 相 对 运 动, 使 油 路 接 通 关 断, 或 变 换 油 流 的 方 向, 从 而 使 液 压 执 行 元 件 启 动 停 止 或 变 换 运 动 方 向 1. 对 换 向 阀 的 主 要 要 求 换 向 阀 应 满 足 : (1)(1) 油 液 流 经 换 向 阀 时 的 压 力 损 失 要 小 (2)(2) 互 不 相 通 的 油 口 间 的 泄 露 要 小 (3)(3) 换 向 要 平 稳 迅 速 且 可 靠 2. 转 阀 图 5 3(a) 所 示 为 转 动 式 换 向 阀 ( 简 称 转 阀 ) 的 工 作 原 理 图 图 5 3 转 阀 该 阀 由 阀 体 1 阀 芯 2 和 使 阀 芯 转 动 的 操 作 手 柄 3 组 成, 在 图 示 位 置, 通 口 P 和 A 相 通 B 和 T 相 通 ; 当 操 作 手 柄 转 换 到 止 位 置 时, 通 口 P A B 和 T 均 不 相 通, 当 操 作 手 柄 转 换 到 另 一 位 置 时, 则 通 口 P 和 B 相 通,A 和 T 相 通 5 3(b) 所 示 是 它 的 职 能 符 号 3. 滑 阀 式 换 向 阀 换 向 阀 在 按 阀 芯 形 状 分 类 时, 有 滑 阀 式 和 转 阀 式 两 种, 滑 阀 式 换 向 阀 在 液 压 系 统 中 远 比 转 阀 式 用 得 广 泛 (1) 结 构 主 体 阀 体 和 滑 动 阀 芯 是 滑 阀 式 换 向 阀 的 结 构 主 体 表 5 3 所 示 是 其 最 常 见 的 结 构 形 式 由 表 可 见, 阀 体 上 开 有 多 个 通 口, 阀 芯 移 动 后 可 以 停 留 在 不 同 的 工 作 位 置 上

表 5 3 滑 阀 式 换 向 阀 主 体 结 构 形 式

当 阀 芯 处 在 图 示 中 间 位 置 时, 五 个 通 口 都 关 闭 ; 当 阀 芯 移 向 左 端 时, 通 口 O 2 关 闭, 通 口 P 和 B 相 通, 通 口 A 和 O 1 相 通 ; 当 阀 芯 移 向 右 端 时, 通 口 O 1 关 闭, 通 口 P 和 A 相 通, 通 口 B 和 O 2 相 通 这 种 结 构 形 式 由 于 具 有 使 五 个 通 口 都 关 闭 的 工 作 状 态, 故 可 使 受 它 控 制 的 执 行 元 件 在 任 意 位 置 上 停 止 运 动 (2) 滑 阀 的 操 纵 方 式 常 见 的 滑 阀 操 纵 方 式 示 于 图 5-4 中 图 5-4 滑 阀 操 纵 方 式 (a) 手 动 式 (b) 机 动 式 (c) 电 磁 动 (d) 弹 簧 控 制 (e) 液 动 (f) 液 压 先 导 控 制 (g) 电 液 控 制 (3) 换 向 阀 的 结 构 在 液 压 传 动 系 统 中 广 泛 采 用 的 是 滑 阀 式 换 向 阀, 在 这 里 主 要 介 绍 这 种 换 向 阀 的 几 种 典 型 结 构 1 手 动 换 向 阀 图 5-5(b) 为 自 动 复 位 式 手 动 换 向 阀, 放 开 手 柄 1 阀 芯 2 在 弹 簧 3 的 作 用 下 自 动 回 复 中 位, 该 阀 适 用 于 动 作 频 繁 工 作 持 续 时 间 短 的 场 合, 操 作 比 较 完 全, 常 用 于 工 程 机 械 的 液 压 传 动 系 统 中 如 果 将 该 阀 阀 芯 右 端 弹 簧 3 的 部 位 改 为 可 自 动 定 位 的 结 构 形 式, 即 成 为 可 在 三 个 位 置 定 位 的 手 动 换 向 阀 图 5-5(a) 为 职 能 符 号 图

图 5-5 手 动 换 向 阀 (a) 职 能 符 号 图 (b) 结 构 图 1 手 柄 2 阀 芯 3 弹 簧 JZ 2 机 动 换 向 阀 机 动 换 向 阀 又 称 行 程 阀, 它 主 要 用 来 控 制 机 械 运 动 部 件 的 行 程, 它 是 借 助 于 安 装 在 工 作 台 上 的 挡 铁 或 凸 轮 来 迫 使 阀 芯 移 动, 从 而 控 制 油 液 的 流 动 方 向, 机 动 换 向 阀 通 常 是 二 位 的, 有 二 通 三 通 四 通 和 五 通 几 种, 其 中 二 位 二 通 机 动 阀 又 分 常 闭 和 常 开 两 种 图 5-6(a) 为 滚 轮 式 二 位 三 通 常 闭 式 机 动 换 向 阀, 在 图 示 位 置 阀 芯 2 被 弹 簧 1 压 向 上 端, 油 腔 P 和 A 通,B 口 关 闭 当 挡 铁 或 凸 轮 压 住 滚 轮 4, 使 阀 芯 2 移 动 到 下 端 时, 就 使 油 腔 P 和 A 断 开,P 和 B 接 通,A 口 关 闭 图 5-6(b) 所 示 为 其 职 能 符 号 图 5-6 机 动 换 向 阀 3 电 磁 换 向 阀 电 磁 换 向 阀 是 利 用 电 磁 铁 的 通 电 吸 合 与 断 电 释 放 而 直 接 推 动 阀 芯 来 控 制 液 流 方 向 的 它 是 电 气 系 统 与 液 压 系 统 之 件 发 出, 从 间 的 信 号 转 换 元 件, 它 的 电 气 信 号 由

液 压 设 备 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 中 的 按 钮 开 关 限 位 开 关 行 程 开 关 等 电 气 元 1 滚 轮 2 阀 芯 3 弹 簧 而 可 以 使 液 压 系 统 方 便 地 实 现 各 种 操 作 及 自 动 顺 序 动 作 电 磁 铁 按 使 用 电 源 的 不 同, 可 分 为 交 流 和 直 流 两 种 按 衔 铁 工 作 腔 是 否 有 油 液 又 可 分 为 干 式 和 湿 式 交 流 电 磁 铁 起 动 力 较 大, 不 需 要 专 门 的 电 源, 吸 合 释 放 快, 动 作 时 间 约 为 0.01~0.03s, 其 缺 点 是 若 电 源 电 压 下 降 15% 以 上, 则 电 磁 铁 吸 力 明 显 减 小, 若 衔 铁 不 动 作, 干 式 电 磁 铁 会 在 10~15min 后 烧 坏 线 圈 ( 湿 式 电 磁 铁 为 1~1.5h), 且 冲 击 及 噪 声 较 大, 寿 命 低, 因 而 在 实 际 使 用 中 交 流 电 磁 铁 允 许 的 切 换 频 率 一 般 为 10 次 /min, 不 得 超 过 30 次 /min 直 流 电 磁 铁 工 作 较 可 靠, 吸 合 释 放 动 作 时 间 约 为 0.05~0.08s, 允 许 使 用 的 切 换 频 率 较 高, 一 般 可 达 120 次 /min, 最 高 可 达 300 次 /min, 且 冲 击 小 体 积 小 寿 命 长 但 需 有 专 门 的 直 流 电 源, 成 本 较 高 此 外, 还 有 一 种 整 体 电 磁 铁, 其 电 磁 铁 是 直 流 的, 但 电 磁 铁 本 身 带 有 整 流 器, 通 入 的 交 流 电 经 整 流 后 再 供 给 直 流 电 磁 铁 目 前, 国 外 新 发 展 了 一 种 油 浸 式 电 磁 铁, 不 但 衔 铁, 而 且 激 磁 线 圈 也 都 浸 在 油 液 中 工 作, 它 具 有 寿 命 更 长, 工 作 更 平 稳 可 靠 等 特 点, 但 由 于 造 价 较 高, 应 用 面 不 广 图 5-7(a) 所 示 为 二 位 三 通 交 流 电 磁 换 向 阀 结 构, 在 图 示 位 置, 油 口 P 和 A 相 通, 油 口 B 断 开 ; 当 电 磁 铁 通 电 吸 合 时, 推 杆 1 将 阀 芯 2 推 向 右 端, 这 时 油 口 P 和 A 断 开, 而 与 B 相 通 而 当 磁 铁 断 电 释 放 时, 弹 簧 3 推 动 阀 芯 复 位 图 5-7(b) 所 示 为 其 职 能 符 号 图 5-7 二 位 三 通 电 磁 换 向 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 1 推 杆 2 阀 芯 3 弹 簧 如 前 所 述, 电 磁 换 向 阀 就 其 工 作 位 置 来 说, 有 二 位 和 三 位 等 二 位 电 磁 阀 有 一 个 电 磁 铁, 靠 弹 簧 复 位 ; 三 位 电 磁 阀 有 两 个 电 磁 铁, 如 图 5-8 所 示 为 一 种 三 位 五 通 电 磁 换 向 阀 的 结 构 和 职 能 符 号

图 5-8 三 位 五 通 电 磁 换 向 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 4 液 动 换 向 阀 液 动 换 向 阀 是 利 用 控 制 油 路 的 压 力 油 来 改 变 阀 芯 位 置 的 换 向 阀, 图 5-9 为 三 位 四 通 液 动 换 向 阀 的 结 构 和 职 能 符 号 阀 芯 是 由 其 两 端 密 封 腔 中 油 液 的 压 差 来 移 动 的, 当 控 制 油 路 的 压 力 油 从 阀 右 边 的 控 制 油 口 K2 进 入 滑 阀 右 腔 时,K1 接 通 回 油, 阀 芯 向 左 移 动, 使 压 力 油 口 P 与 B 相 通,A 与 T 相 通 ; 当 K1 接 通 压 力 油,K2 接 通 回 油 时, 阀 芯 向 右 移 动, 使 得 P 与 A 相 通,B 与 T 相 通 ; 当 K1 K2 都 通 回 油 时, 阀 芯 在 两 端 弹 簧 和 定 位 套 作 用 下 回 到 中 间 位 置 图 5 9 三 位 四 通 液 动 换 向 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 5 电 液 换 向 阀 在 大 中 型 液 压 设 备 中, 当 通 过 阀 的 流 量 较 大 时, 作 用 在 滑 阀 上 的 摩 擦 力 和 液 动 力 较 大, 此 时 电 磁 换 向 阀 的 电 磁 铁 推 力 相 对 地 太 小, 需 要 用 电 液 换 向 阀 来 代 替 电 磁 换 向 阀 电 液 换 向 阀 是 由 电 磁 滑 阀 和 液 动 滑 阀 组 合 而 成 电 磁 滑 阀 起 先 导 作 用, 它 可 以 改 变 控 制 液 流 的 方 向, 从 而 改 变 液 动 滑 阀 阀 芯 的 位 置 由 于 操 纵 液 动 滑 阀 的 液 压 推 力 可 以 很 大, 所

以 主 阀 芯 的 尺 寸 可 以 做 得 很 大, 允 许 有 较 大 的 油 液 流 量 通 过 这 样 用 较 小 的 电 磁 铁 就 能 控 制 较 大 的 液 流 图 5-10 电 液 换 向 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 (c) 简 化 职 能 符 号 1,6- 节 流 阀 2,7- 单 向 阀 3,5- 电 磁 铁 4- 电 磁 阀 阀 芯 8- 主 阀 阀 芯 图 5-10 所 示 为 弹 簧 对 中 型 三 位 四 通 电 液 换 向 阀 的 结 构 和 职 能 符 号, 当 先 导 电 磁 阀 左 边 的 电 磁 铁 通 电 后 使 其 阀 芯 向 右 边 位 置 移 动, 来 自 主 阀 P 口 或 外 接 油 口 的 控 制 压 力 油 可 经 先 导 电 磁 阀 的 A 口 和 左 单 向 阀 进 入 主 阀 左 端 容 腔, 并 推 动 主 阀 阀 芯 向 右 移 动, 这 时 主 阀 阀 芯 右 端 容 腔 中 的 控 制 油 液 可 通 过 右 边 的 节 流 阀 经 先 导 电 磁 阀 的 B 口 和 T 口, 再 从 主 阀 的 T 口 或 外 接 油 口 流 回 油 箱 ( 主 阀 阀 芯 的 移 动 速 度 可 由 右 边 的 节 流 阀 调 节 ), 使 主 阀 P 与 A B 和 T 的 油 路 相 通 ; 反 之, 由 先 导 电 磁 阀 右 边 的 电 磁 铁 通 电, 可 使 P 与 B A 与 T 的 油 路 相 通 ; 当 先 导 电 磁 阀 的 两 个 电 磁 铁 均 不 带 电 时, 先 导 电 磁 阀 阀 芯 在 其 对 中 弹 簧 作 用 下 回 到 中 位, 此 时 来 自 主 阀 P 口 或 外 接 油 口 的 控 制 压 力 油 不 再 进 入 主 阀 芯 的 左 右 两 容 腔, 主 阀 芯 左 右 两 腔 的 油 液 通 过 先 导 电 磁 阀 中 间 位 置 的 A B 两 油 口 与 先 导 电 磁 阀 T 口 相 通 ( 如 图 5-10b 所 示 ), 再 从 主 阀 的 T 口 或 外 接 油 口 流 回 油 箱 主 阀 阀 芯 在 两 端 对 中 弹 簧 的 预 压 力 的 推 动 下, 依 靠 阀 体 定 位, 准 确 地 回 到 中 位, 此 时 主 阀 的 P A B 和 T 油 口 均 不 通 电 液 换 向 阀 除 了 上 述 的 弹 簧 对 中 以 外 还 有 液 压 对 中 的, 在 液 压 对 中 的 电 液 换 向 阀 中, 先 导 式 电 磁 阀 在 中 位 时,A B 两 油 口 均 与 油 口 P 连 通, 而 T 则 封 闭, 其 他 方 面 与 弹 簧 对 中 的 电 液 换 向 阀 基 本 相 似 (4) 换 向 阀 的 中 位 机 能 分 析 三 位 换 向 阀 的 阀 芯 在 中 间 位 置 时, 各 通 口 间 有 不 同 的 连 通 方 式, 可 满 足 不 同 的 使 用 要 求 这 种 连 通 方 式 称 为 换 向 阀 的 中 位 机 能 三 位 四 通 换 向 阀 常 见

的 中 位 机 能 型 号 符 号 及 其 特 点, 示 于 表 5-4 中 三 位 五 通 换 向 阀 的 情 况 与 此 相 仿 不 同 的 中 位 机 能 是 通 过 改 变 阀 芯 的 形 状 和 尺 寸 得 到 的 在 分 析 和 选 择 阀 的 中 位 机 能 时, 通 常 考 虑 以 下 几 点 : 1 系 统 保 压 当 P 口 被 堵 塞, 系 统 保 压, 液 压 泵 能 用 于 多 缸 系 统 当 P 口 不 太 通 畅 地 与 T 口 接 通 时 ( 如 X 型 ), 系 统 能 保 持 一 定 的 压 力 供 控 制 油 路 使 用 2 系 统 卸 荷 P 口 通 畅 地 与 T 口 接 通 时, 系 统 卸 荷 3 启 动 平 稳 性 阀 在 中 位 时, 液 压 缸 某 腔 如 通 油 箱, 则 启 动 时 该 腔 内 因 无 油 液 起 缓 冲 作 用, 启 动 不 太 平 稳 4 液 压 缸 浮 动 和 在 任 意 位 置 上 的 停 止, 阀 在 中 位, 当 A B 两 口 互 通 时, 卧 式 液 压 缸 呈 浮 动 状 态, 可 利 用 其 他 机 构 移 动 工 作 台, 调 整 其 位 置 当 A B 两 口 堵 塞 或 与 P 口 连 接 ( 在 非 差 动 情 况 下 ), 则 可 使 液 压 缸 在 任 意 位 置 处 停 下 来 三 位 五 通 换 向 阀 的 机 能 与 上 述 相 仿 (5) 主 要 性 能 换 向 阀 的 主 要 性 能, 以 电 磁 阀 的 项 目 为 最 多, 它 主 要 包 括 下 面 几 项 : 1 工 作 可 靠 性 工 作 可 靠 性 指 电 磁 铁 通 电 后 能 否 可 靠 地 换 向, 而 断 电 后 能 否 可 靠 地 复 位 工 作 可 靠 性 主 要 取 决 于 设 计 和 制 造, 且 和 使 用 也 有 关 系 液 动 力 和 液 压 卡 紧 力 的 大 小 对 工 作 可 靠 性 影 响 很 大, 而 这 两 个 力 是 与 通 过 阀 的 流 量 和 压 力 有 关 所 以 电 磁 阀 也 只 有 在 一 定 的 流 量 和 压 力 范 围 内 才 能 正 常 工 作 这 个 工 作 范 围 的 极 限 称 为 换 向 界 限, 如 图 5-11 所 示 2 压 力 损 失 由 于 电 磁 阀 的 开 口 很 小, 故 液 流 流 过 阀 口 时 产 生 较 大 的 压 力 损 失 图 5-12 所 示 为 某 电 磁 阀 的 压 力 损 失 曲 线 一 般 阀 体 铸 造 流 道 中 的 压 力 损 失 比 机 械 加 工 流 道 中 的 损 失 小

3 内 泄 漏 量 在 各 个 不 同 的 工 作 位 置, 在 规 定 的 工 作 压 力 下, 从 高 压 腔 漏 到 低 压 腔 的 泄 漏 量 为 内 泄 漏 量 过 大 的 内 泄 漏 量 不 仅 会 降 低 系 统 的 效 率, 引 起 过 热, 而 且 还 会 影 响 执 行 机 构 的 正 常 工 作 图 5-11 电 磁 阀 的 换 向 界 限 4 换 向 和 复 位 时 间 换 向 时 间 指 从 电 磁 铁 通 电 到 阀 芯 换 向 终 止 的 时 间 ; 复 位 时 间 指 从 电 磁 铁 断 电 到 阀 芯 回 复 到 初 始 位 置 的 时 间 减 小 换 向 和 复 位 时 间 可 提 高 机 构 的 工 作 效 率, 但 会 引 起 液 压 冲 击 交 流 电 磁 阀 的 换 向 时 间 一 般 约 为 0.03~0.05 s, 换 向 冲 击 较 大 ; 而 直 流 电 磁 阀 的 换 向 时 间 约 为 0.1~0.3s, 换 向 冲 击 较 小 通 常 复 位 时 间 比 换 向 时 间 稍 长 5 换 向 频 率 换 向 频 率 是 在 单 位 时 间 内 阀 所 允 许 的 换 向 次 数 目 前 单 电 磁 铁 的 电 磁 阀 的 换 向 频 率 一 般 为 60 次 /min 6 使 用 寿 命 使 用 寿 命 指 使 用 到 电 磁 阀 某 一 零 件 损 坏, 不 能 进 行 正 常 的 换 向 或 复 位 动 作, 或 使 用 到 电 磁 阀 的 主 要 性 能 指 标 超 过 规 定 指 标 时 所 经 历 的 换 向 次 数 电 磁 阀 的 使 用 寿 命 主 要 决 定 于 电 磁 铁 湿 式 电 磁 铁 的 寿 命 比 干 式 的 长, 直 流 电 磁 铁 的 寿 命 比 交 流 的 长 7 滑 阀 的 液 压 卡 紧 现 象 一 般 滑 阀 的 阀 孔 和 阀 芯 之 间 有 很 小 的 间 隙, 当 缝 隙 均 匀 且 缝 隙 中 有 油 液 时, 移 动 阀 芯 所 需 的 力 只 需 克 服 粘 性 摩 擦 力, 数 值 是 相 当 小 的 但 在 实 际 使 用 中, 特 别 是 在 中 高 压 系 统 中, 当 阀 芯 停 止 运 动 一 段 时 间 后 ( 一 般 约 5min 以 后 ), 这 个 阻 力 可 以 大 到 几 百 牛 顿, 使 阀 芯 很 难 重 新 移 动 这 就 是 所 谓 的 液 压 卡 紧 现 象 引 起 液 压 卡 紧 的 原 因, 有 的 是 由 于 脏 物 进 入 缝 隙 而 使 阀 芯 移 动 困 难, 有 的 是 由 于 缝 隙 过 小 在 油 温 升 高 时 阀 芯 膨 胀 而 卡 死, 但 是 主 要 原 因 是 来 自 滑 阀 副 几 何 形 状 误 差 和 同 心 度 变 化 所 引 起 的 径 向 不 平 衡 液 压 力 如 图 5-13(a) 所 示, 当 阀 芯 和 阀 体 孔 之 间 无 几 何 形 状 误 差, 且 轴 心 线 平 行 但 不 重 合 时, 阀 芯 周 围 间 隙 内 的 压 力 分 布 是 线 性 的 ( 图 中 A1 和 A2 线 所 示 ), 且 各 向 相 等, 阀 芯 上 不 会 出 现 不 平 衡 的 径 向 力 ; 当 阀 芯 因 加 工 误 差 而 带 有 倒 锥 ( 锥 部 大 端 朝 向 高 压 腔 ) 且 轴 心 线 平 行 而 不 重 合 时, 阀 芯 周 围 间 隙 内 的 压 力 分 布 如 图 5-13(b) 中 曲 线 A1 和 A2 所 示, 这 时 阀 芯 将 受 到 径 向 不 平 衡 力 ( 图 中 阴 影 部 分 ) 的 作 用 而 使 偏 心 距 越 来 越 大, 直 到 两 者 表 面 接 触 为 止, 这 时 径 向 不 平 衡 力 达 到 最 大 值 ; 但 是, 如 阀 芯 带 有 顺 锥 ( 锥 部 大 端 朝 向 低 压 腔 ) 时, 产 生 的 径 向 不 平 衡 力 将 使 阀 芯 和 阀 孔 间 的 偏 心 距 减 小 ; 图 5-13(c) 所 示 为 阀 芯 表 面 有 局 部 凸 起 ( 相 当 于 阀 芯 碰 伤 残 留 毛 刺 或 缝 隙 中 楔 入 脏 物 时, 阀 芯 受 到 的 径 向 不 平 衡 力 将 使 阀 芯 的 凸 起 部 分 推 向 孔 壁

图 5-13 滑 阀 上 的 径 向 力 当 阀 芯 受 到 径 向 不 平 衡 力 作 用 而 和 阀 孔 相 接 触 后, 缝 隙 中 存 留 液 体 被 挤 出, 阀 芯 和 阀 孔 间 的 摩 擦 变 成 半 干 摩 擦 乃 至 干 摩 擦, 因 而 使 阀 芯 重 新 移 动 时 所 需 的 力 增 大 了 许 多 滑 阀 的 液 压 卡 紧 现 象 不 仅 在 换 向 阀 中 有, 其 他 的 液 压 阀 也 普 遍 存 在, 在 高 压 系 统 中 更 为 突 出, 特 别 是 滑 阀 的 停 留 时 间 越 长, 液 压 卡 紧 力 越 大, 以 致 造 成 移 动 滑 阀 的 推 力 ( 如 电 磁 铁 推 力 ) 不 能 克 服 卡 紧 阻 力, 使 滑 阀 不 能 复 位 为 了 减 小 径 向 不 平 衡 力, 应 严 格 控 制 阀 芯 和 阀 孔 的 制 造 精 度, 在 装 配 时, 尽 可 能 使 其 成 为 顺 锥 形 式, 另 一 方 面 在 阀 芯 上 开 环 形 均 压 槽, 也 可 以 大 大 减 小 径 向 不 平 衡 力 第 三 节 压 力 控 制 阀 在 液 压 传 动 系 统 中, 控 制 油 液 压 力 高 低 的 液 压 阀 称 之 为 压 力 控 制 阀, 简 称 压 力 阀 这 类 阀 的 共 同 点 是 利 用 作 用 在 阀 芯 上 的 液 压 力 和 弹 簧 力 相 平 衡 的 原 理 工 作 的 在 具 体 的 液 压 系 统 中, 根 据 工 作 需 要 的 不 同, 对 压 力 控 制 的 要 求 是 各 不 相 同 的 : 有 的 需 要 限 制 液 压 系 统 的 最 高 压 力, 如 安 全 阀 ; 有 的 需 要 稳 定 液 压 系 统 中 某 处 的 压 力 值 ( 或 者 压 力 差, 压 力 比 等 ), 如 溢 流 阀 减 压 阀 等 定 压 阀 ; 还 有 的 是 利 用 液 压 力 作 为 信 号 控 制 其 动 作, 如 顺 序 阀 压 力 继 电 器 等 一 一 溢 流 阀 1 溢 流 阀 的 基 本 结 构 及 其 工 作 原 理 溢 流 阀 的 主 要 作 用 是 对 液 压 系 统 定 压 或 进 行 安 全 保 护 几 乎 在 所 有 的 液 压 系 统 中 都 需 要 用 到 它, 其 性 能 好 坏 对 整 个 液 压 系 统 的 正 常 工 作 有 很 大 影 响 图 5-14 溢 流 阀 的 作 用 1 定 量 泵 2 溢 流 阀 3 节 流 阀 4 液 压 缸 5 变 量

1. 1. 溢 流 网 的 作 用 和 性 能 要 求 (1) 溢 流 阀 的 作 用 在 液 压 系 统 中 维 持 定 压 是 溢 流 阀 的 主 要 用 途 它 常 用 于 节 流 调 速 系 统 中, 和 流 量 控 制 阀 配 合 使 用, 调 节 进 入 系 统 的 流 量, 并 保 持 系 统 的 压 力 基 本 恒 定 如 图 5-14(a) 所 示, 溢 流 阀 2 并 联 于 系 统 中, 进 入 液 压 缸 4 的 流 量 由 节 流 阀 3 调 节 由 于 定 量 泵 1 的 流 量 大 于 液 压 缸 4 所 需 的 流 量, 油 压 升 高, 将 溢 流 阀 2 打 开, 多 余 的 油 液 经 溢 流 阀 2 流 回 油 箱 因 此, 泵 在 这 里 溢 流 阀 的 功 用 就 是 在 不 断 的 溢 流 过 程 中 保 持 系 统 压 力 基 本 不 变 用 于 过 载 保 护 的 溢 流 阀 一 般 称 为 安 全 阀 如 图 5-14(b) 所 示 的 变 量 泵 调 速 系 统 在 正 常 工 作 时, 安 全 阀 2 关 闭, 不 溢 流, 只 有 在 系 统 发 生 故 障, 压 力 升 至 安 全 阀 的 调 整 值 时, 阀 口 才 打 开, 使 变 量 泵 排 出 的 油 液 经 溢 流 阀 2 流 回 油 箱, 以 保 证 液 压 系 统 的 安 全 (2) 液 压 系 统 对 溢 流 阀 的 性 能 要 求 1 定 压 精 度 高 当 流 过 溢 流 阀 的 流 量 发 生 变 化 时, 系 统 中 的 压 力 变 化 要 小, 即 静 态 压 力 超 调 要 小 2 灵 敏 度 要 高 如 图 5-14(a) 所 示, 当 液 压 缸 4 突 然 停 止 运 动 时, 溢 流 阀 2 要 迅 速 开 大 否 则, 定 量 泵 1 输 出 的 油 液 将 因 不 能 及 时 排 出 而 使 系 统 压 力 突 然 升 高, 并 超 过 溢 流 阀 的 调 定 压 力, 称 动 态 压 力 超 调, 使 系 统 中 各 元 件 及 辅 助 受 力 增 加, 影 响 其 寿 命 溢 流 阀 的 灵 敏 度 越 高, 则 动 态 压 力 超 调 越 小 3 工 作 要 平 稳, 且 无 振 动 和 噪 声 4 当 阀 关 闭 时, 密 封 要 好, 泄 漏 要 小 对 于 经 常 开 启 的 溢 流 阀, 主 要 要 求 前 三 项 性 能 ; 而 对 于 安 全 阀, 则 主 要 要 求 第 二 和 第 四 两 项 性 能 其 实, 溢 流 阀 和 安 全 阀 都 是 同 一 结 构 的 阀, 只 不 过 是 在 不 同 要 求 时 有 不 同 的 作 用 而 已 2. 溢 流 阀 的 结 构 和 工 作 原 理 常 用 的 溢 流 阀 按 其 结 构 形 式 和 基 本 动 作 方 式 可 归 结 为 直 动 式 和 先 导 式 两 种 (1) (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, 图 5-15(a) 所 示 是 一 种 低 压 直 动 式 溢 流 阀,P 是 进 油 口,T 是 回 油 口, 进 口 压 力 油 经 阀 芯 4 中 间 的 阻 尼 孔 g 作 用 在 阀 芯 的 底 部 端 面 上, 当 进 油 压 力 较 小 时, 阀 芯 在 弹 簧 2 的 作 用 下 处 于 下 端 位 置, 将 P 和 T 两 油 口 隔 开 当 油 压 力 升 高, 在 阀 芯 下 端 所 产 生 的 作 用 力 超 过 弹 簧 的 压 紧 力 F 此 时, 阀 芯 上 升, 阀 口 被 打 开, 将 多 余 的 油 液 排 回 油 箱, 阀 芯 上 的 阻 尼 孔 g 用 来 对 阀 芯 的 动 作 产 生 阻 尼, 以 提 高 阀 的 工 作 平 衡 性, 调 整 螺 帽 1 可 以 改 变 弹 簧 的 压 紧 力, 这 样 也 就 调 整 了 溢 流 阀 进 口 处 的 油 液 压 力 p

(a) 图 5-15 低 压 直 动 式 溢 流 阀 (a) 结 构 图 (b) 职 能 符 号 图 1 螺 帽 2 调 压 弹 簧 3 上 盖 4 阀 芯 5 阀 体 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 由 式 (5-2) 可 知, 弹 簧 力 的 大 小 与 控 制 压 力 成 正 比, 因 此 如 果 提 高 被 控 压 力, 一 方 面 可 用 减 小 阀 芯 的 面 积 来 达 到, 另 一 方 面 则 需 增 大 弹 簧 力, 因 受 结 构 限 制, 需 采 用 大 刚 度 的 弹 簧 这 样, 在 阀 芯 相 同 位 移 的 情 况 下, 弹 簧 力 变 化 较 大, 因 而 该 阀 的 定 压 精 度 就 低 所 以, 这 种 低 压 直 动 式 溢 流 阀 一 般 用 于 压 力 小 于 2.5MPa 的 小 流 量 场 合, 图 5-15(b) 所 示 为 直 动 式 溢 流 阀 的 图 形 符 号. 由 图 5-15(a) 还 可 看 出, 在 常 位 状 态 下, 溢 流 阀 进 出 油 口 之 间 是 不 相 通 的, 而 且 作 用 在 阀 芯 上 的 液 压 力 是 由 进 口 油 液 压 力 产 生 的, 经 溢 流 阀 芯 的 泄 漏 油 液 经 内 泄 漏 通 道 进 入 回 油 口 T 直 动 式 溢 流 阀 采 取 适 当 的 措 施 也 可 用 于 高 压 大 流 量 例 如, 德 国 Rexroth 公 司 开 发 的 通 径 为 6~20mm 的 压 力 为 40~63MPa; 通 径 为 25~30mm 的 压 力 为 31.5MPa 的 直 动 式 溢 流 阀, 最 大 流 量 可 达 到 330L/min, 其 中 较 为 典 型 的 锥 阀 式 结 构 如 图 5-16 所 示 图 5-16 为 锥 阀 式 结 构 的 局 部 放 大 图, 在 锥 阀 的 下 部 有 一 阻 尼 活 塞 3, 活 塞 的 侧 面 铣 扁, 以 便 将 压 力 油 引 到 活 塞 底 部, 该 活 塞 除 了 能 增 加 运 动 阻 尼 以 提 高 阀 的 工 作 稳 定 性 外, 还 可 以 使 锥 阀 导 向 而 在 开 启 后 不 会 倾 斜 此 外, 锥 阀 上 部 有 一 个 偏 流 盘 1, 盘 上 的 环 形 槽 用 来 改 变 液 流 方 向, 一 方 面 以

图 5-16 直 动 式 锥 型 溢 流 阀 1 偏 流 盘 2 锥 阀 3 活 塞 补 偿 锥 阀 2 的 液 动 力 ; 另 一 方 面 由 于 液 流 方 向 的 改 变, 产 生 一 个 与 弹 簧 力 相 反 方 向 的 射 流 力, 当 通 过 溢 流 阀 的 流 量 增 加 时, 虽 然 因 锥 阀 阀 口 增 大 引 起 弹 簧 力 增 加, 但 由 于 与 弹 簧 力 方 向 相 反 的 射 流 力 同 时 增 加, 结 果 抵 消 了 弹 簧 力 的 增 量, 有 利 于 提 高 阀 的 通 流 流 量 和 工 作 压 力 (2) (2) 先 导 式 溢 流 阀 图 5-17 所 示 为 先 导 式 溢 流 阀 的 结 构 示 意 图, 在 图 中 压 力 油 从 P 口 进 入, 通 过 阻 尼 孔 3 后 作 用 在 导 阀 4 上, 当 进 油 口 压 力 较 低, 导 阀 上 的 液 压 作 用 力 不 足 以 克 服 导 阀 右 边 的 弹 簧 5 的 作 用 力 时, 导 阀 关 闭, 没 有 油 液 流 过 阻 尼 孔, 所 以 主 阀 芯 2 两 端 压 力 相 等, 在 较 软 的 主 阀 弹 簧 1 作 用 下 主 阀 芯 2 处 于 最 下 端 位 置, 溢 流 阀 阀 口 P 和 T 隔 断, 没 有 溢 流 当 进 油 口 压 力 升 高 到 作 用 在 导 阀 上 的 液 压 力 大 于 导 阀 弹 簧 作 用 力 时, 导 阀 打 开, 压 力 油 就 可 通 过 阻 尼 孔 经 导 阀 流 回 油 箱, 由 于 阻 尼 孔 的 作 用, 使 主 阀 芯 上 端 的 液 压 力 p2 小 于 下 端 压 力 p1, 当 这 个 压 力 差 作 用 在 面 积 为 AB 的 主 阀 芯 上 的 力 等 于 或 超 过 主 阀 弹 簧 力 Fs, 轴 向 稳 态 液 动 力 Fbs 摩 擦 力 Ff 和 主 阀 芯 自 重 G 时, 主 阀 芯 开 启, 油 液 从 P 口 流 入, 经 主 阀 阀 口 由 T 流 回 油 箱, 实 现 溢 流, 即 有 : Δp=p1-p2 Fs+Fbs+G±Ff/AB (5-3) 图 5-17 先 导 式 溢 流 阀 1 主 阀 弹 簧 2 主 阀 芯 3 阻 尼 孔 4 导 阀 阀 芯 5 导 阀 弹 簧 由 式 (5-3) 可 知, 由 于 油 液 通 过 阻 尼 孔 而 产 生 的 p1 与 p2 之 间 的 压 差 值 不 太 大, 所 以 主 阀 芯 只 需 一 个 小 刚 度 的 软 弹 簧 即 可 ; 而 作 用 在 导 阀 4 上 的 液 压 力 p2 与 其 导 阀 阀 芯 面 积 的 乘 积 即 为 导 阀 弹 簧 5 的 调 压 弹 簧 力, 由 于 导 阀 阀 芯 一 般 为 锥 阀, 受 压 面 积 较 小, 所 以 用 一 个 刚 度

不 太 大 的 弹 簧 即 可 调 整 较 高 的 开 启 压 力 P2, 用 螺 钉 调 节 导 阀 弹 簧 的 预 紧 力, 就 可 调 节 溢 流 阀 的 溢 流 压 力 先 导 式 溢 流 阀 有 一 个 远 程 控 制 口 K, 如 果 将 K 口 用 油 管 接 到 另 一 个 远 程 调 压 阀 ( 远 程 调 压 阀 的 结 构 和 溢 流 阀 的 先 导 控 制 部 分 一 样 ), 调 节 远 程 调 压 阀 的 弹 簧 力, 即 可 调 节 溢 流 阀 主 阀 芯 上 端 的 液 压 力, 从 而 对 溢 流 阀 的 溢 流 压 力 实 现 远 程 调 压 但 是, 远 程 调 压 阀 所 能 调 节 的 最 高 压 力 不 得 超 过 溢 流 阀 本 身 导 阀 的 调 整 压 力 当 远 程 控 制 口 K 通 过 二 位 二 通 阀 接 通 油 箱 时, 主 阀 芯 上 端 的 压 力 接 近 于 零, 主 阀 芯 上 移 到 最 高 位 置, 阀 口 开 得 很 大 由 于 主 阀 弹 簧 较 软, 这 时 溢 流 阀 P 口 处 压 力 很 低, 系 统 的 油 液 在 低 压 下 通 过 溢 流 阀 流 回 油 箱, 实 现 卸 荷 3. 溢 流 阀 的 性 能 溢 流 阀 的 性 能 包 括 溢 流 阀 的 静 态 性 能 和 动 态 性 能, 在 此 作 一 简 单 的 介 绍 (1) 静 态 性 能 1 压 力 调 节 范 围 压 力 调 节 范 围 是 指 调 压 弹 簧 在 规 定 的 范 围 内 调 节 时, 系 统 压 力 能 平 稳 地 上 升 或 下 降, 且 压 力 无 突 跳 及 迟 滞 现 象 时 的 最 大 和 最 小 调 定 压 力 溢 流 阀 的 最 大 允 许 流 量 为 其 额 定 流 量, 在 额 定 流 量 下 工 作 时, 溢 流 阀 应 无 噪 声 溢 流 阀 的 最 小 稳 定 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% 2 启 闭 特 性 启 闭 特 性 是 指 溢 流 阀 在 稳 态 情 况 下 从 开 启 到 闭 合 的 过 程 中, 被 控 压 力 与 通 过 溢 流 阀 的 溢 流 量 之 间 的 关 系 它 是 衡 量 溢 流 阀 定 压 精 度 的 一 个 重 要 指 标, 一 般 用 溢 流 阀 处 于 额 定 流 量 调 定 压 力 ps 时, 开 始 溢 流 的 开 启 压 力 pk 及 停 止 溢 流 的 闭 合 压 力 pb 分 别 与 p1 的 百 分 比 来 衡 量, 前 者 称 为 开 启 比 pk, 后 者 称 为 闭 合 比 ps, 即 : p k = p p k s 100 % (5-4) p b = p p b s 100 % (5-5) 式 中 :ps 可 以 是 溢 流 阀 调 压 范 围 内 的 任 何 一 个 值, 显 然 上 述 两 个 百 分 比 越 大, 则 两 者 越 接 近, 溢 流 阀 的 启 闭 特 性 就 越 好, 一 般 应 使 pk 90%, p b 85%, 直 动 式 和 先 导 式 溢 流 阀 的 启 闭 特 性 曲 线 如 图 5-18 所 示 压 力 3 卸 荷 压 力 当 溢 流 阀 的 远 程 控 制 口 K 与 油 箱 相 连 时, 额 定 流 量 下 的 压 力 损 失 称 为 卸 荷 图 5-18 溢 流 阀 的 启 闭 特 性 曲 线 图 5-19 流 量 阶 跃 变 化 时 溢 流 阀 的 进 口 压 力 响 应 特 性 曲 线 (2) 动 态 性 能 当 溢 流 阀 在 溢 流 量 发 生 由 零 至 额 定 流 量 的 阶 跃 变 化 时, 它 的 进 口 压 力, 也 就 是 它 所 控 制 的 系 统 压 力, 将 如 图 5-19 所 示 的 那 样 迅 速 升 高 并 超 过 额 定 压 力 的 调 定 值,

然 后 逐 步 衰 减 到 最 终 稳 定 压 力, 从 而 完 成 其 动 态 过 渡 过 程 Δp 为 : 定 义 最 高 瞬 时 压 力 峰 值 与 额 定 压 力 调 定 值 ps 的 差 值 为 压 力 超 调 量 Δp, 则 压 力 超 调 率 p = p 100% p s (5-6) 它 是 衡 量 溢 流 阀 动 态 定 压 误 差 的 一 个 性 能 指 标 一 个 性 能 良 好 的 溢 流 阀, 其 p 10%~30% 图 5-19 中 所 示 t1 称 之 为 响 应 时 间 ;t2 称 之 为 过 渡 过 程 时 间 显 然,t1 越 小, 溢 流 阀 的 响 应 越 快 ;t2 越 小, 溢 流 阀 的 动 态 过 渡 过 程 时 间 越 短 二 减 压 阀 减 压 阀 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 其 作 用 是 用 低 液 压 系 统 中 某 一 回 路 的 油 液 压 力, 使 用 一 个 油 源 能 同 时 提 供 两 个 或 几 个 不 同 压 力 的 输 出 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 液 压 力 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 根 据 减 压 阀 所 控 制 的 压 力 不 同, 它 可 分 为 定 值 输 出 减 压 阀 定 差 减 压 阀 和 定 比 减 压 阀 1. 定 值 输 出 减 压 阀 (a) 图 5-20 减 压 阀 (a) 结 构 图 (c) (d) 职 能 符 号 图 1 主 阀 芯 2 阻 尼 孔 x R 阀 口 开 口 量 v 阀 口 流 速 L 外 泄 漏 油 口 (1) 工 作 原 理 图 5-20(a) 所 示 为 直 动 式 减 压 阀 的 结 构 示 意 图 和 图 形 符 号 P1 口 是 进 油 口,P2 口 是 出 油 口, 阀 不 工 作 时, 阀 芯 在 弹 簧 作 用 下 处 于 最 下 端 位 置, 阀 的 进 出 油 口 是 相 通 的, 亦 即 阀 是 常 开 的 若 出 口 压 力 增 大, 使 作 用 在 阀 芯 下 端 的 压 力 大 于 弹 簧 力 时, 阀 芯 上 移, 关 小 阀 口, 这 时 阀 处 于 工 作 状 态 若 忽 略 其 他 阻 力, 仅 考 虑 作 用 在 阀 芯 上 的 液 压 力 和 弹 簧 力 相 平 衡 的 条 件, 则 可 以 认 为 出 口 压 力 基 本 上 维 持 在 某 一 定 值 调 定 值 上 这 时 如 出 口 压 力 减 小, 阀 芯 就 下 移, 开 大 阀 口, 阀 口 处 阻 力 减 小, 压 降 减 小, 使 出 口 压 力 回 升 到 调 定 值 ; 反 之, 若 出 口 压 力 增 大, 则 阀 芯 上 移, 关 小 阀 口, 阀 口 处 阻 力 加 大, 压 降 增 大, 使 出 口 压 力 下 降 到 调 定 值 图 5-20(b) 所 示 为 先 导 式 减 压 阀 的 工 作 原 理 图 和 图 形 符 号, 可 仿 前 述 先 导 式 溢 流 阀 来 推

演, 这 里 不 再 赘 述 将 先 导 式 减 压 阀 和 先 导 式 溢 流 阀 进 行 比 较, 它 们 之 间 有 如 下 几 点 不 同 之 处 : 1 减 压 阀 保 持 出 口 压 力 基 本 不 变, 而 溢 流 阀 保 持 进 口 处 压 力 基 本 不 变 2 在 不 工 作 时, 减 压 阀 进 出 油 口 互 通, 而 溢 流 阀 进 出 油 口 不 通 3 为 保 证 减 压 阀 出 口 压 力 调 定 值 恒 定, 它 的 导 阀 弹 簧 腔 需 通 过 泄 油 口 单 独 外 接 油 箱 ; 而 溢 流 阀 的 出 油 口 是 通 油 箱 的, 所 以 它 的 导 阀 的 弹 簧 腔 和 泄 漏 油 可 通 过 阀 体 上 的 通 道 和 出 油 口 相 通, 不 必 单 独 外 接 油 箱 (2) 工 作 特 性 理 想 的 减 压 阀 在 进 口 压 力 流 量 发 生 变 化 或 出 口 负 载 增 加, 其 出 口 压 力 p2 总 是 恒 定 不 变 但 实 际 上,p2 是 随 p1 q 的 变 化, 或 负 载 的 增 大 而 有 所 变 化 由 图 5-20(a) 可 知, 当 忽 略 阀 芯 的 自 重 和 摩 擦 力, 当 稳 态 液 动 力 为 Fbs 时, 阀 芯 上 的 力 平 衡 方 程 为 : p2ar+fbs=ks(xc+xr) (5-7) 式 中 :ks 为 弹 簧 刚 度 ;xc 为 当 阀 芯 开 口 xr=0 时 弹 簧 的 预 压 缩 量, 其 余 符 号 见 图, 亦 即 : p2=ks(xc+xr)-fbs/ar (5-8) 若 忽 略 液 动 力 Fbs, 且 xr xc 时, 则 有 : p2 ksxc/ar= 常 数 (5-9) 这 就 是 减 压 阀 出 口 压 力 可 基 本 上 保 持 定 值 的 原 因 图 5-21 减 压 阀 的 特 性 曲 线 图 5-22 定 差 减 压 阀 减 压 阀 的 p2-q 特 性 曲 线 如 图 5-21 所 示, 当 减 压 阀 进 油 口 压 力 p1 基 本 恒 定 时, 若 通 过 的 流 量 q 增 加, 则 阀 口 缝 隙 xr 加 大, 出 口 压 力 p2 略 微 下 降 在 如 图 5-20(b) 中 的 先 导 式 减 压 阀 中, 出 油 口 压 力 的 压 力 调 整 值 越 低, 它 受 流 量 变 化 的 影 响 就 越 大 当 减 压 阀 的 出 油 口 不 输 出 油 液 时, 它 的 出 口 压 力 基 本 上 仍 能 保 持 恒 定, 此 时 有 少 量 的 油 液 通 过 减 压 阀 阀 口 经 先 导 阀 和 泄 油 口 流 回 油 箱, 保 持 该 阀 处 于 工 作 状 态, 如 图 5-20(b) 所 示 2. 定 差 减 压 阀 定 差 减 压 阀 是 使 进 出 油 口 之 间 的 压 力 差 等 于 或 近 似 于 不 变 的 减 压 阀, 其 工 作 原 理 如 图 5-22 所 示 高 压 油 p1 经 节 流 口 xr 减 压 后 以 低 压 p2 流 出, 同 时, 低 压 油 经 阀 芯 中 心 孔 将 压 力 传 至 阀 芯 上 腔, 则 其 进 出 油 液 压 力 在 阀 芯 有 效 作 用 面 积 上 的 压 力 差 与 弹 簧 力 相 平 衡

Δp=p1-p2=ks(xc+xR)/(π/4(D 2 -d 2 )) (5-10) 式 中 :xc 为 当 阀 芯 开 口 xr=0 时 弹 簧 ( 其 弹 簧 刚 度 为 ks) 的 预 压 缩 量 ; 其 余 符 号 如 图 所 示 图 5-23 定 比 减 压 阀 由 式 (5-10) 可 知, 只 要 尽 量 减 小 弹 簧 刚 度 ks 和 阀 口 开 度 xr, 就 可 使 压 力 差 Δp 近 似 地 保 持 为 定 值 3. 定 比 减 压 阀 定 比 减 压 阀 能 使 进 出 油 口 压 力 的 比 值 维 持 恒 定 图 5-23 所 示 为 其 工 作 原 理 图, 阀 芯 在 稳 态 时 忽 略 稳 态 液 动 力 阀 芯 的 自 重 和 摩 擦 力 时 可 得 到 力 平 衡 方 程 为 : p1a1+ks(xc+xr)=p2a2 (5-11) 式 中 :ks 为 阀 芯 下 端 弹 簧 刚 度 ;xc 是 阀 口 开 度 为 xr=0 时 的 弹 簧 的 预 压 缩 量 ; 其 它 符 号 如 图 所 示 若 忽 略 弹 簧 力 ( 刚 度 较 小 ), 则 有 ( 减 压 比 ): p2/p1=a1/a2 (5-12) 由 式 (5-12) 可 见, 选 择 阀 芯 的 作 用 面 积 A1 和 A2, 便 可 得 到 所 要 求 的 压 力 比, 且 比 值 近 似 恒 定 三 顺 序 阀 顺 序 阀 是 用 来 控 制 液 压 系 统 中 各 执 行 元 件 动 作 的 先 后 顺 序 依 控 制 压 力 的 不 同, 顺 序 阀 又 可 分 为 内 控 式 和 外 控 式 两 种 前 者 用 阀 的 进 口 压 力 控 制 阀 芯 的 启 闭, 后 者 用 外 来 的 控 制 压 力 油 控 制 阀 芯 的 启 闭 ( 即 液 控 顺 序 阀 ) 顺 序 阀 也 有 直 动 式 和 先 导 式 两 种, 前 者 一 般 用 于 低 压 系 统, 后 者 用 于 中 高 压 系 统 图 5-24 所 示 为 直 动 式 顺 序 阀 的 工 作 原 理 图 和 图 形 符 号 当 进 油 口 压 力 p1 较 低 时, 阀 芯 在 弹 簧 作 用 下 处 下 端 位 置, 进 油 口 和 出 油 口 不 相 通 当 作 用 在 阀 芯 下 端 的 油 液 的 液 压 力 大 于 弹 簧 的 预 紧 力 时, 阀 芯 向 上 移 动, 阀 口 打 开, 油 液 便 经 阀 口 从 出 油 口 流 出, 从 而 操 纵 另 一 执 行 元 件 或 其 他 元 件 动 作 由 图 可 见, 顺 序 阀 和 溢 流 阀 的 结 构 基 本 相 似, 不 同 的 只 是 顺 序 阀 的 出 油 口 通 向 系 统 的 另 一 压 力 油 路, 而 溢 流 阀 的 出 油 口 通 油 箱 此 外, 由 于 顺 序 阀 的 进 出 油 口 均 为 压 力 油, 所 以 它 的 泄 油 口 L 必 须 单 独 外 接 油 箱 直 动 式 外 控 顺 序 阀 的 工 作 原 理 图 和 图 形 符 号 如 图 5-25 所 示, 和 上 述 顺 序 阀 的 差 别 仅 仅 在 于 其 下 部 有 一 控 制 油 口 K, 阀 芯 的 启 闭 是 利 用 通 入 控 制 油 口 K 的 外 部 控 制 油 来 控 制 图 5-26 所 示 为 先 导 式 顺 序 阀 的 工 作 原 理 图 和 图 形 符 号, 其 工 作 原 理 可 仿 前 述 先 导 式 溢 流 阀 推 演, 在 此 不 再 重 复

图 5-25 直 动 式 外 控 顺 序 阀 图 5-26 先 导 式 顺 序 阀 将 先 导 式 顺 序 阀 和 先 导 式 溢 流 阀 进 行 比 较, 它 们 之 间 有 以 下 不 同 之 处 : (1) 溢 流 阀 的 进 口 压 力 在 通 流 状 态 下 基 本 不 变 而 顺 序 阀 在 通 流 状 态 下 其 进 口 压 力 由 出 口 压 力 而 定, 如 果 出 口 压 力 p2 比 进 口 压 力 p1 底 的 多 时,p1 基 本 不 变, 而 当 p2 增 大 到 一 定 程 度,p1 也 随 之 增 加, 则 p1=p2+δp,δp 为 顺 序 阀 上 的 损 失 压 力 (2) 溢 流 阀 为 内 泄 漏, 而 顺 序 阀 需 单 独 引 出 泄 漏 通 道, 为 外 泄 漏 (3) 溢 流 阀 的 出 口 必 须 回 油 箱, 顺 序 阀 出 口 可 接 负 载 四 压 力 继 电 器

图 5-27 压 力 继 电 器 1 柱 塞 2 杠 杆 3 弹 簧 4 开 关 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 图 5-27 所 示 为 常 用 柱 塞 式 压 力 继 电 器 的 结 构 示 意 图 和 职 能 符 号 如 图 所 示, 当 从 压 力 继 电 器 下 端 进 油 口 通 入 的 油 液 压 力 达 到 调 定 压 力 值 时, 推 动 柱 塞 1 上 移, 此 位 移 通 过 杠 杆 2 放 大 后 推 动 开 关 4 动 作 改 变 弹 簧 3 的 压 缩 量 即 可 以 调 节 压 力 继 电 器 的 动 作 压 力 第 四 节 流 量 控 制 阀 液 压 系 统 中 执 行 元 件 运 动 速 度 的 大 小, 由 输 入 执 行 元 件 的 油 液 流 量 的 大 小 来 确 定 流 量 控 制 阀 就 是 依 靠 改 变 阀 口 通 流 面 积 ( 节 流 口 局 部 阻 力 ) 的 大 小 或 通 流 通 道 的 长 短 来 控 制 流 量 的 液 压 阀 类 常 用 的 流 量 控 制 阀 有 普 通 节 流 阀 压 力 补 偿 和 温 度 补 偿 调 速 阀 溢 流 节 流 阀 和 分 流 集 流 阀 等 一 流 量 控 制 原 理 及 节 流 口 形 式 图 5-28 节 流 阀 特 性 曲 线 一 流 量 控 制 原 理 及 节 流 口 形 式 节 流 阀 节 流 口 通 常 有 三 种 基 本 形 式 : 薄 壁 小 孔 细 长 小 孔 和 厚 壁 小 孔, 但 无 论 节 流 口 采 用 何 种 形 式, 通 过 节 流 口 的 流 量 q 及 其 前 后 压 力 差 Δp 的 关 系 均 可 用 式 (2-63)q=KAΔp m 来 表 示, 三 种 节 流 口 的 流 量 特 性 曲 线 如 图 5-28 所 示, 由 图 可 知 :

(1) 压 差 对 流 量 的 影 响 节 流 阀 两 端 压 差 Δp 变 化 时, 通 过 它 的 流 量 要 发 生 变 化, 三 种 结 构 形 式 的 节 流 口 中, 通 过 薄 壁 小 孔 的 流 量 受 到 压 差 改 变 的 影 响 最 小 (2) 温 度 对 流 量 的 影 响 油 温 影 响 到 油 液 粘 度, 对 于 细 长 小 孔, 油 温 变 化 时, 流 量 也 会 随 之 改 变, 对 于 薄 壁 小 孔 粘 度 对 流 量 几 乎 没 有 影 响, 故 油 温 变 化 时, 流 量 基 本 不 变 (3) 节 流 口 的 堵 塞 节 流 阀 的 节 流 口 可 能 因 油 液 中 的 杂 质 或 由 于 油 液 氧 化 后 析 出 的 胶 质 沥 青 等 而 局 部 堵 塞, 这 就 改 变 了 原 来 节 流 口 通 流 面 积 的 大 小, 使 流 量 发 生 变 化, 尤 其 是 当 开 口 较 小 时, 这 一 影 响 更 为 突 出, 严 重 时 会 完 全 堵 塞 而 出 现 断 流 现 象 因 此 节 流 口 的 抗 堵 塞 性 能 也 是 影 响 流 量 稳 定 性 的 重 要 因 素, 尤 其 会 影 响 流 量 阀 的 最 小 稳 定 流 量 一 般 节 流 口 通 流 面 积 越 大, 节 流 通 道 越 短 和 水 力 直 径 越 大, 越 不 容 易 堵 塞, 当 然 油 液 的 清 洁 度 也 对 堵 塞 产 生 影 响 一 般 流 量 控 制 阀 的 最 小 稳 定 流 量 为 0.05L/min 综 上 所 述, 为 保 证 流 量 稳 定, 节 流 口 的 形 式 以 薄 壁 小 孔 较 为 理 想 图 5-29 所 示 为 几 种 常 用 的 节 流 口 形 式 图 5-29(a) 所 示 为 针 阀 式 节 流 口, 它 通 道 长, 湿 周 大, 易 堵 塞, 流 量 受 油 温 影 响 较 大, 一 般 用 于 对 性 能 要 求 不 高 的 场 合 ; 图 5-29(b) 所 示 为 偏 心 槽 式 节 流 口, 其 性 能 与 针 阀 式 节 流 口 相 同, 但 容 易 制 造, 其 缺 点 是 阀 芯 上 的 径 向 力 不 平 衡, 旋 转 阀 芯 时 较 费 力, 一 般 用 于 压 力 较 低 流 量 较 大 和 流 量 稳 定 性 要 求 不 高 的 场 合 ; 图 5-29(c) 所 示 为 轴 向 三 角 槽 式 节 流 口, 其 结 构 简 单, 水 力 直 径 中 等, 可 得 到 较 小 的 稳 定 流 量, 且 调 节 范 围 较 大, 但 节 流 通 道 有 一 定 的 长 度, 油 温 变 化 对 流 量 有 一 定 的 影 响, 目 前 被 广 泛 应 用, 图 5-29(d) 所 示 为 周 向 缝 隙 式 节 流 口, 沿 阀 芯 周 向 开 有 一 条 宽 度 不 等 的 狭 槽, 转 动 阀 芯 就 可 改 变 开 口 大 小 阀 口 做 成 薄 刃 形, 通 道 短, 水 力 直 径 大, 不 易 堵 塞, 油 温 变 化 对 流 量 影 响 小, 因 此 其 性 能 接 近 于 薄 壁 小 孔, 适 用 于 低 压 小 流 量 场 合 ; 图 5-29(e) 所 示 为 轴 向 缝 隙 式 节 流 口, 在 阀 孔 的 衬 套 上 加 工 出 图 示 薄 壁 阀 口, 阀 芯 作 轴 向 移 动 即 可 改 变 开 口 大 小, 其 性 能 与 图 5-29(d) 所 示 节 流 口 相 似 为 保 证 流 量 稳 定, 节 流 口 的 形 式 以 薄 壁 小 孔 较 为 理 想 图 5-29 典 型 节 流 口 的 结 构 形 式

图 5-30 节 流 元 件 的 作 用 在 液 压 传 动 系 统 中 节 流 元 件 与 溢 流 阀 并 联 于 液 泵 的 出 口, 构 成 恒 压 油 源, 使 泵 出 口 的 压 力 恒 定 如 图 5-30(a) 所 示, 此 时 节 流 阀 和 溢 流 阀 相 当 于 两 个 并 联 的 液 阻, 液 压 泵 输 出 流 量 qp 不 变, 流 经 节 流 阀 进 入 液 压 缸 的 流 量 q1 和 流 经 溢 流 阀 的 流 量 Δq 的 大 小 由 节 流 阀 和 溢 流 阀 液 阻 的 相 对 大 小 来 决 定 若 节 流 阀 的 液 阻 大 于 溢 流 阀 的 液 阻, 则 q1<δq; 反 之 则 q1>δq 节 流 阀 是 一 种 可 以 在 较 大 范 围 内 以 改 变 液 阻 来 调 节 流 量 的 元 件 因 此 可 以 通 过 调 节 节 流 阀 的 液 阻, 来 改 变 进 入 液 压 缸 的 流 量, 从 而 调 节 液 压 缸 的 运 动 速 度 ; 但 若 在 回 路 中 仅 有 节 流 阀 而 没 有 与 之 并 联 的 溢 流 阀, 如 图 5-30(b) 所 示, 则 节 流 阀 就 起 不 到 调 节 流 量 的 作 用 液 压 泵 输 出 的 液 压 油 全 部 经 节 流 阀 进 入 液 压 缸 改 变 节 流 阀 节 流 口 的 大 小, 只 是 改 变 液 流 流 经 节 流 阀 的 压 力 降 节 流 口 小, 流 速 快 ; 节 流 口 大, 流 速 慢, 而 总 的 流 量 是 不 变 的, 因 此 液 压 缸 的 运 动 速 度 不 变 所 以, 节 流 元 件 用 来 调 节 流 量 是 有 条 件 的, 即 要 求 有 一 个 接 受 节 流 元 件 压 力 信 号 的 环 节 ( 与 之 并 联 的 溢 流 阀 或 恒 压 变 量 泵 ) 通 过 这 一 环 节 来 补 偿 节 流 元 件 的 流 量 变 化 液 压 传 动 系 统 对 流 量 控 制 阀 的 主 要 要 求 有 : (1) 较 大 的 流 量 调 节 范 围, 且 流 量 调 节 要 均 匀 (2) 当 阀 前 后 压 力 差 发 生 变 化 时, 通 过 阀 的 流 量 变 化 要 小, 以 保 证 负 载 运 动 的 稳 定 (3) 油 温 变 化 对 通 过 阀 的 流 量 影 响 要 小 (4) 液 流 通 过 全 开 阀 时 的 压 力 损 失 要 小 (5) 当 阀 口 关 闭 时, 阀 的 泄 漏 量 要 小 二 普 通 节 流 阀

图 5 31 普 通 节 流 阀 1 1 作 原 理 图 5 31 所 示 为 一 种 普 通 节 流 阀 的 结 构 和 图 形 符 号 这 种 节 流 阀 的 节 流 通 道 呈 轴 向 三 角 槽 式 压 力 油 从 进 油 口 P1 流 入 孔 道 α 和 阀 芯 1 左 端 的 三 角 槽 进 入 孔 道 b, 再 从 出 油 口 P2 流 出 调 节 手 柄 3, 可 通 过 推 杆 2 使 阀 芯 作 轴 向 移 动, 以 改 变 节 流 口 的 通 流 截 面 积 来 调 节 流 量 阀 芯 在 弹 簧 的 作 用 下 始 终 贴 紧 在 推 杆 上, 这 种 节 流 阀 的 进 出 油 口 可 互 换

图 5-32 不 同 开 口 时 节 流 阀 的 流 量 特 性 曲 2 节 流 阀 的 刚 性 节 流 阀 的 刚 性 表 示 它 抵 抗 负 数 变 化 的 干 扰, 保 持 流 量 稳 定 的 能 力, 即 当 节 流 阀 开 口 量 不 变 时, 由 于 阀 前 后 压 力 差 Δp 的 变 化, 引 起 通 过 节 流 阀 的 流 量 发 生 变 化 的 情 况 流 量 变 化 越 小, 节 流 阀 的 刚 性 越 大, 反 之, 其 刚 性 则 小, 如 果 以 T 表 示 节 流 阀 的 刚 度, 则 有 : T=dΔp/dq (5-13) 由 式 q=kaδp m, 可 得 : T=Δp m-1 Kam (5-14) 从 节 流 阀 特 性 曲 线 图 5-32 可 以 发 现, 节 流 阀 的 刚 度 T 相 当 于 流 量 曲 线 上 某 点 的 切 线 和 横 坐 标 夹 角 β 的 余 切, 即 T=cotβ (5-15) 由 图 5-32 和 式 (5-14) 可 以 得 出 如 下 结 论 : (1) 同 一 节 流 阀, 阀 前 后 压 力 差 Δp 相 同, 节 流 开 口 小 时, 刚 度 大 (2) 同 一 节 流 阀, 在 节 流 开 口 一 定 时, 阀 前 后 压 力 差 Δp 越 小, 刚 度 越 低 为 了 保 证 节 流 阀 具 有 足 够 的 刚 度, 节 流 阀 只 能 在 某 一 最 低 压 力 差 Δp 的 条 件 下, 才 能 正 常 工 作, 但 提 高 Δp 将 引 起 压 力 损 失 的 增 加 (3) 取 小 的 指 数 m 可 以 提 高 节 流 阀 的 刚 度, 因 此 在 实 际 使 用 中 多 希 望 采 用 薄 壁 小 孔 式 节 流 口, 即 m=0.5 的 节 流 口 三 调 速 阀 和 温 度 补 偿 调 速 阀 普 通 节 流 阀 由 于 刚 性 差, 在 节 流 开 口 一 定 的 条 件 下 通 过 它 的 工 作 流 量 受 工 作 负 载 ( 亦 即 其 出 口 压 力 ) 变 化 的 影 响, 不 能 保 持 执 行 元 件 运 动 速 度 的 稳 定, 因 此 只 适 用 于 工 作 负 载 变 化 不 大 和 速 度 稳 定 性 要 求 不 高 的 场 合, 由 于 工 作 负 载 的 变 化 很 难 避 免, 为 了 改 善 调 速 系 统 的 性 能, 通 常 是 对 节 流 阀 进 行 补 偿, 即 采 取 措 施 使 节 流 阀 前 后 压 力 差 在 负 载 变 化 时 始 终 保 持 不 变 由 q = K A p m 可 知, 当 p 基 本 不 变 时, 通 过 节 流 阀 的 流 量 只 由 其 开 口 量 大 小 来 决 定, 使 p 基 本 保 持 不 变 的 方 式 有 两 种 : 一 种 是 将 定 压 差 式 减 压 阀 与 节 流 阀 并 联 起 来 构 成 调 速 阀 ; 另 一 种 是 将 稳 压 溢 流 阀 与 节 流 阀 并 联 起 来 构 成 溢 流 节 流 阀 这 两 种 阀 是 利 用 流 量 的 变 化 所 引 起 的 油 路 压 力 的 变 化, 通 过 阀 芯 的 负 反 馈 动 作 来 自 动 调 节 节 流 部 分 的 压 力 差, 使 其 保 持

不 变 1. 1. 调 速 阀 图 5-33 调 速 阀 (a) 工 作 原 理 图 (b) 职 能 符 号 (c) 简 化 职 能 符 号 (d) 特 性 曲 线 1 减 压 阀 2 节 流 阀 油 温 的 变 化 也 将 引 起 油 粘 度 的 变 化, 从 而 导 致 通 过 节 流 阀 的 流 量 发 生 变 化, 为 此 出 现 了 温 度 补 偿 调 速 阀 调 速 阀 是 在 节 流 阀 2 前 面 串 接 一 个 定 差 减 压 阀 1 组 合 而 成 图 5 33 为 其 工 作 原 理 图 液 压 泵 的 出 口 ( 即 调 速 阀 的 进 口 ) 压 力 p1 由 溢 流 阀 调 整 基 本 不 变, 而 调 速 阀 的 出 口 压 力 p3 则 由 液 压 缸 负 载 F 决 定 油 液 先 经 减 压 阀 产 生 一 次 压 力 降, 将 压 力 降 到 p2,p2 经 通 道 e f 作 用 到 减 压 阀 的 d 腔 和 c 腔 ; 节 流 阀 的 出 口 压 力 p3 又 经 反 馈 通 道 a 作 用 到 减 压 阀 的 上 腔 b, 当 减 压 阀 的 阀 芯 在 弹 簧 力 Fs 油 液 压 力 p2 和 p3 作 用 下 处 于 某 一 平 衡 位 置 时 ( 忽 略 摩 擦 力 和 液 动 力 等 ), 则 有 : p 2A 1+p 2A 2=p 3A+F s (5-16) 式 中 :A A1 和 A2 分 别 为 b 腔 c 腔 和 d 腔 内 压 力 油 作 用 于 阀 芯 的 有 效 面 积, 且 A=A1+A2 故 p2-p3= p =Fs/A (5-17) 因 为 弹 簧 刚 度 较 低, 且 工 作 过 程 中 减 压 阀 阀 芯 位 移 很 小, 可 以 认 为 Fs 基 本 保 持 不 变 故 节 流 阀 两 端 压 力 差 p2 - p3 也 基 本 保 持 不 变, 这 就 保 证 了 通 过 节 流 阀 的 流 量 稳 定 2. 2. 温 度 补 偿 调 速 阀

普 通 调 速 阀 的 流 量 虽 然 已 能 基 本 上 不 受 外 部 负 载 变 化 的 影 响, 但 是 当 流 量 较 小 时, 节 流 口 的 通 流 面 积 较 小, 这 时 节 流 口 的 长 度 与 通 流 截 面 水 力 直 径 的 比 值 相 对 地 增 大, 因 而 油 液 的 粘 度 变 化 对 流 量 的 影 响 也 增 大, 所 以 当 油 温 升 高 后 油 的 粘 度 变 小 时, 流 量 仍 会 增 大, 为 了 减 小 温 度 对 流 量 的 影 响, 可 以 采 用 温 度 补 偿 调 速 阀 图 5-34 温 度 补 偿 原 理 图 温 度 补 偿 调 速 阀 的 压 力 补 偿 原 理 部 分 与 普 通 调 速 阀 相 同, 据 q=δkap m 可 知, 当 Δp 不 变 时, 由 于 粘 度 下 降,K 值 (m 0.5 的 孔 口 ) 上 升, 此 时 只 有 适 当 减 小 节 流 阀 的 开 口 面 积, 方 能 保 证 q 不 变 图 5-34 为 温 度 补 偿 原 理 图, 在 节 流 阀 阀 芯 和 调 节 螺 钉 之 间 放 置 一 个 温 度 膨 胀 系 数 较 大 的 聚 氯 乙 烯 推 杆, 当 油 温 升 高 时, 本 来 流 量 增 加, 这 时 温 度 补 偿 杆 伸 长 使 节 流 口 变 小, 从 而 补 偿 了 油 温 对 流 量 的 影 响 在 20~60 的 温 度 范 围 内, 流 量 的 变 化 率 超 过 10%, 最 小 稳 定 流 量 可 达 20mL/min(3.3 10-7 m 3 /s) 四 溢 流 节 流 阀 ( 旁 通 型 调 速 阀 ) 溢 流 节 流 阀 也 是 一 种 压 力 补 偿 型 节 流 阀, 图 5-35(a) 为 其 工 作 原 理 图 及 职 能 符 号 图 5-35 溢 流 节 流 阀 (a) 工 作 原 理 图 (b) 职 能 符 号

1 液 压 缸 2 安 全 阀 3 溢 流 阀 4 节 流 阀 从 液 压 泵 输 出 的 油 液 一 部 分 从 节 流 阀 4 进 入 液 压 缸 左 腔 推 动 活 塞 向 右 运 动, 另 一 部 分 经 溢 流 阀 的 溢 流 口 流 回 油 箱, 溢 流 阀 阀 芯 3 的 上 端 a 腔 同 节 流 阀 4 上 腔 相 通, 其 压 力 为 p2; 腔 b 和 下 端 腔 c 同 溢 流 阀 阀 芯 3 前 的 油 液 相 通, 其 压 即 为 泵 的 压 力 p1, 当 液 压 缸 活 塞 上 的 负 载 力 F 增 大 时, 压 力 p2 升 高,a 腔 的 压 力 也 升 高, 使 阀 芯 3 下 移, 关 小 溢 流 口, 这 样 就 使 液 压 泵 的 供 油 压 力 p1 增 加, 从 而 使 节 流 阀 4 的 前 后 压 力 差 (p1-p2) 基 本 保 持 不 变 这 种 溢 流 阀 一 般 附 带 一 个 安 全 阀 2, 以 避 免 系 统 过 载 溢 流 节 流 阀 是 通 过 p1 随 p2 的 变 化 来 使 流 量 基 本 上 保 持 恒 定 的, 它 与 调 速 阀 虽 都 具 有 压 力 补 偿 的 作 用, 但 其 组 成 调 速 系 统 时 是 有 区 别 的, 调 速 阀 无 论 在 执 行 元 件 的 进 油 路 上 或 回 油 路 上, 执 行 元 件 上 负 载 变 化 时, 泵 出 口 处 压 力 都 由 溢 流 阀 保 持 不 变, 而 溢 流 节 流 阀 是 通 过 p1 随 p2( 负 载 的 压 力 ) 的 变 化 来 使 流 量 基 本 上 保 持 恒 定 的 因 而 溢 流 节 流 阀 具 有 功 率 损 耗 低, 发 热 量 小 的 优 点 但 是, 溢 流 节 流 阀 中 流 过 的 流 量 比 调 速 阀 大 ( 一 般 是 系 统 的 全 部 流 量 ), 阀 芯 运 动 时 阻 力 较 大, 弹 簧 较 硬, 其 结 果 使 节 流 阀 前 后 压 差 Δp 加 大 ( 需 达 0.3~0.5MPa), 因 此 它 的 稳 定 性 稍 差