5354液气压传动控制调节元件知识课件

5.3压力控制阀功能：用于实现系统压力控制的阀类统称压力控制阀。分类：1）溢流阀2）减压阀3）顺序阀4）压力继电器等。它们都是利用流体的压力与阀中的弹簧力相平衡的原理来工作的。一、溢流阀溢流阀的基本功用主要有两点：1）作调压用当系统压力超过或等于溢流阀的调定压力时，系统的液体或气体通过阀口溢出一部分，保证系统压力恒定；2）过载保护在系统中作安全阀用，在系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，只有在系统压力大于或等于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。1.溢流阀结构和工作原理进口反馈1)直动式溢流阀2）先导式溢流阀YF型三节同心先导式溢流阀（管式）1——锥阀（先导阀）；2——锥阀座；3——阀盖；4——阀体；5——阻尼孔；6——主阀心；7——主阀座；8——主阀弹簧；9——调压（先导阀）弹簧；10——调节螺钉；11——调压手轮开启摩擦力p1开=p2+弹簧力+摩擦力闭合摩擦力p1闭=p2+弹簧力-摩擦力p1开p1闭远程控制口远程控制口北京科技大学•结构:先导式溢流阀是由先导调压阀和溢流主阀两部分组成。先导阀类似于直动式溢流阀，多为锥阀结构。•工作原理:先导阀工作原理与直动式溢流阀相同；先导阀关闭，主阀芯的上下液压力相等；先导阀打开，主阀芯的上液压力小于下液压力。下液压力小于上液压力、弹簧预紧力，主阀芯关闭；下液压力大于上液压力、弹簧预紧力，主阀芯开启。•特点：由于先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的1％左右，因此先导阀阀座孔的面积A开口量，调压弹簧刚度都不需很大，所以，先导型溢流阀广泛用于高压大流量场合。(3)气动溢流阀a)活塞式b)球阀式c)膜片式d)先导式控制压力二、溢流阀的主要性能1.静态性能1)压力调节范围调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力平稳地上升或下降的最大和最小调定压力。2)启闭特性溢流阀从开启到闭合过程中，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。溢流阀处于额定流量，额定压力时,开启压力比为开始溢流的开启压力PK与供油压力PS的百分比；闭合压力比为停止溢流的闭合压力P0与供油压力PS的百分比。比值越大及二者越接近，其启闭特性越好。一般规定开启比应不小于90%，闭合比不小于85%。额定压力额定流量开启闭合不灵敏区p0-pk或pn-pn’3)卸荷压力当溢流阀作卸荷阀用时，额定流量下，进出口的压力差。4)最大允许流量和最小稳定流量当溢流阀在最大允许流量（即额定流量）下工作时应无噪声。溢流阀的最小稳定流量取决于对压力平稳性的要求。一般规定为额定流量的15%.(2)动态性能动态过渡过程：当溢流阀从零压不溢流，进口压力迅速升高并超过调定压力，在额定流量稳定溢流，然后逐步衰减到最终稳态压力，这需要经过一个短暂的过渡过程；1)压力超调量最高瞬时压力峰值与额定压力调定值Pn的差值称为压力超调量△P。衡量溢流阀动态调压误差的性能指标是压力超调率△P＝△P/Pn×100%一般要求△P为10%-30%。2)响应时间t1从起始稳态压力P0与最终稳态压力Pn之差的10%上升到90%的时间，即图5-21中A，B两点间的时间间隔称为响应时间。t1越小，溢流阀的响应越快。3)过渡过程时间t2从0.9（Pn－P0）的B点到瞬态过渡过程最终时刻C点之间的时间称为过渡过程时间。C点以后的压力波形应落在图中给定的（0.95-1.05）（Pn－P0）限制范围内，否则，C点应后移，直至满足要求为止。t2越小，溢流阀的动态过程越短。4)升压时间△t流量阶跃变化时，从0.1（Pn－P0）到0.9（Pn－P0）的这段时间，即图中A和B两点间的时间称为升压时间。△t1越小，溢流阀的动态性能越好。5)卸荷时间△t2卸荷信号发出后从0.9（Pn－P0）到0.1（Pn－P0）的这段时间，即图中C和D两点间的时间称为卸荷时间。△t2越小，溢流阀的动态性能越好。3.溢流阀的应用(1)调压在液压定量泵节流调速系统中，泵输出的压力油只有一部分进入油缸，多余的油经溢流阀流回油箱。溢流阀是常开的，这样使系统压力稳定在调定值，以保持系统压力恒定。(2)远程调压先导式溢流阀与直动式远程调压溢流阀配合使用，可实现系统的远程调压。图5.23中的阀3为先导溢流阀，阀4为远程调压阀。(3)安全阀系统中安装作安全阀用的溢流阀，以限制系统的最高压力。当压力超过调定值时，溢流阀打开溢流，保证系统安全工作。如图5.24液压回路中的所示阀在回路中作安全阀用；图5.25气动回路中的阀1在回路中起安全阀作用。在正常工作时，溢流阀是常闭的，故其调整值应比系统的最高工作压力高10-20%，以免溢流阀打开溢流，影响系统正常工作。(4)作电磁溢流阀用将先导溢流阀的遥控口与二位二通电磁换向阀连接，可使泵和系统卸荷。5.3.2减压阀出口反馈功能：减压阀是一种利用流体流过缝隙产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。种类：按调节要求的不同可分为定值减压阀和定差减压阀。按结构分有直动减压阀和先导减压阀。1.减压阀结构原理(1)定值减压阀定值减压阀是使进入流体的压力减低后输出，并保持所输出的减压值为恒定值。通常应用的大多是这类减压阀。1)直动式减压阀图5.26所示为用于气体的直动式减压阀。这种阀是靠阀口的节流作用减压，靠膜片上力的平衡作用来稳定输出压力，调节旋钮可调节输出压力。图5.26QTY型直动式减压阀排气运动改变截流面积2)先导式减压阀图5.27为用于液压油的先导式减压阀的结构。动画利用p2与p3的差值移动阀芯，泄油单独接入油箱。p3p1p2北京科技大学无论出口还是进口压力升高都会引起阀芯开口变小，使出口压力保持基本恒定。即使出口堵死，阀口开度极度减小，油经先导阀泄油，出口压力也是恒定，。定值减压阀的特点：3)定值器定值器是气动系统的一种高精度的减压阀。图5.28a是其结构图，图5.28b是其工作原理图。从原理图中可看出，它由三部分组成：Ⅰ是直动式减压阀的主阀部分；Ⅱ是恒压降装置，相当于一个定差减压阀；主要作用是使喷嘴得到稳定的气源流量；Ⅲ是喷嘴挡板装置和调压部分，起调压和压力放大作用。图5.28a定值器结构图，图5.28b定值器工作原理图图5.28b定值器工作原理图定差减压阀可使阀进出口压力差保持为恒定值。图5.29为定差减压阀的结构简图。p1p2(2)定差减压阀0.25*pi*p2*(D^2-d^2)+k(l0+l)=0.25*pi*p1*(D^2-d^2)p1-p2=4*k(l0+l)/(pi*(D^2-d^2))=4*k*l0/(pi*(D^2-d^2))(若ll0)p22.减压阀的主要性能(1)调压范围它是指减压阀输出压力的可调范围,在此范围内要求达到规定的精度.(2)压力特性它是指流量为定值时,减压阀输入压力波动而引起输出压力波动的特性.(3)流量特性它是指输入压力为定值时,输出压力随输出流量的变化而变化的特性.3.减压阀的应用减压阀一般用在需减压或稳压的回路场合.根据使用要求选定减压阀的类型,调压精度,再根据所通过的最大流量选择通径.减压回路：见下章.5.3.3顺序阀功能：顺序阀的功用主要是以系统的压力为信号,使多个执行机构自动地按先后顺序动作.顺序阀的结构原理与溢流阀基本相同.唯一不同的地方是顺序阀的出口不是接通油箱,而是接到系统中继续用油之处.因此,顺序阀的内泄漏油不能用通道直接引导到顺序阀的出油腔,而是由专门的泄油口经阀外油管通到油箱.分类:顺序阀根据结构分,有先导式和直动式两种.根据控制压力的来源不同,有内控式与外控式两种.图5.30a所示为先导型顺序阀。图5.30b为内控式先导型顺序阀.图5.30d为DZ型顺序阀。1.顺序阀结构原理阀芯在p1作用下向右运动，打开阀口阀口图示状态下油达此处被阀口封死阻尼孔，油流过此处产生压降d)图形符号a)外控式b)内控式图5.30顺序阀动画内泄通道（只用于出口接油箱场合）外控口2.顺序阀的应用作顺序阀用：使多个执行机构自动地按先后顺序动作(图5.31a).(2)作卸荷阀用：把外控式顺序阀的出油口接通油箱，将外泄改为内泄，即可构成卸荷阀。即当系统压力低于顺序阀的调定压力时，顺序阀不打开；当系统压力升高超过顺序阀的调定压力时，顺序阀打开，系统压力油通过顺序阀卸荷(图5.31b)。系统压力达到一定值后，顺序阀打开，定量泵卸荷。(3)单向顺序阀：把单向阀与顺序阀并联，便成为单向顺序阀。其工作原理为：当油液自入口P1进人时，单向阀关闭，油液须顶开顺序阀才能从出口P2流出；而油液从出口P2流进时，顺序阀关闭，但可顶开单向阀后从入口P1流出(图5.32a)。该回路用于防止因重力下滑液压缸向下运动时功率损失较大。(4)作平衡阀用：将单向顺序阀的进油口接通垂直油缸的下腔，使腔内的油液形成一个与活塞等运动部件质量相平衡的背压，防止活塞等因自重而下滑，即作为平衡阀用(图5.32b)。采用液控，使顺序阀打开，产生适当背压（油经过顺序阀阀口时产生损失，形成所谓“背压”），这样液压缸向下运动时功率损失较小。各种顺序阀的职能符号如表5-1所示。内泄5.3.4压力继电器功能：压力继电器是将压力信号转换为电信号的压力传感元件。当系统的压力达到压力继电器预先调定的压力值时，它发出电的信号，操纵电气元件，使油（或气）路换向，卸压，顺序动作，关闭电机等作用。分类：常用的压力继电器有柱塞式，膜片式，弹簧管式和波纹管式等结构形式。1.结构和工作原理图5.33为用于液压系统中的柱塞式压力继电器的结构图。调节弹簧可改变动作压力。图5.34气压膜片式压力机电器1、4——微动开关；2——顶杆；3——弹簧；5——膜片图5.34为用于气压系统中的膜片式压力继电器的结构图。2.性能指标(1)调压范围(2)通断返回区间5.4流量阀功能：流量控制阀是通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制。分类：常用的流量控制阀有节流阀，调速阀，分流集流阀等。5.4.1节流阀1.节流阀的工作原理2.节流阀的静态流量特性通过节流阀的流量q及与其前后压差△P有关，其关系可表示为q＝KA△Pm式中K－节流系数，它与节流孔的形状，流体密度动力粘度有关。A－过流面积。m－节流阀指数，由节流孔的形状决定。上式为节流阀的流量特性方程，可用图形来表示，见图5-35b。负载（压力）变化，流量也随之变化，且阀的开口越大，流量随负载变化越大，负载特性不好。(1)节流阀的流量稳定性节流阀的流量特性决定于它的节流口的结构形式，通过节流阀的流量是否稳定，根据上式可知它与下面的因素有关：1)压差△P2)温度的变化3)节流口堵塞2)节流阀的最小稳定流量由于节流阀的堵塞现象，使每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制，这个最小流量限制值称节流阀的最小稳定流量。最小稳定流量与节流孔的形状有很大关系。轴向三角槽式节流口的最小稳定流量为30-50cm/min,而薄壁孔式节流口的最小稳定流量为10-15cm/min.3.节流阀典型结构1)节流阀图5.36所示为简式节流阀。都是通过旋动手轮改变节流口开度的大小，从而调节通过的流量，只是节流口的方式有所差别。这类阀受阀前后压差的影响较大，故用于流量调节要求不高的场合。2)单向节流阀动画节流口3)排气消声节流阀图5.38所示为气动系统的排气消声节流阀的结构图。它不仅能调节速度，还可起消声减少排气噪声的作用。4.节流阀的应用节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后压差有关，故只适用于执行元件负载变化很小和速度稳定性要求不高的场合。5.4.2调速阀1.调速阀的工作原理由节流阀和定差减压阀串联而成的复合阀。节流阀用于调节输出的流量，定差减压阀能自动保持节流阀前后的压力差不变，使调速阀的流量不受负载影响，流量恒定不变。图5.39a所示为调速阀的结构图。2.调速阀的静态流量特性对比调速阀和节流阀的流量特性曲线（参见图5.39d）可看出，当压差△P很小时，调速阀和节流阀的性能相同。这是因为当压差很小时，减压阀在弹簧力的作用下，始终处于最右端位置，阀口全开，不起减压作用。所以调速阀正常工作时，至少要有0.4-0.5Mpa的压