第五章 液压控制阀

液压传动与流体力学

第五章 液压控制阀

5.3 压力控制阀2012年12月10日

液压传动与流体力学

5.3

压力控制阀

作用 控制和调节液压系统的油

液压力，或以液压力作为控制信号控制下游元件的动作。

共性 借助作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡来控制压力。 按工作原理 直动式、先导式

按阀芯结构分类 按功能用途 按安装形式

滑阀、钢球、锥阀 溢流阀、减压阀、顺序阀 平衡阀、压力继电器管式、板式、插装式、叠加式

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5.3.1溢流阀的用途

溢流阀

恒压——如何恒压？恒定何处压力？限压——如何限压？ 调压——如何调压？ ① 保持系统的压力恒定。在定量泵调速系统中作溢流恒压 阀，保持泵的出口压力恒定和稳定。 ② 防止系统工作压力超载。在变量泵的容积调速系统中作 过载保护的安全阀。 ③ 用作液压泵的低压卸荷阀，用作系统的背压阀、制动阀、 平衡阀等。

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5.3.11. 结构和工作原理 (1)直动式溢流阀

溢流阀

特点 依靠压力油直接作用于阀

芯产生的液压力与弹簧作用力相平衡，来控制阀芯的启闭动作。

1)结构和原理结构 由调节杆1、调节螺母2、 调压弹簧3、锁紧螺母4、上盖5、 阀芯7、阀体6、限位螺塞8等零件 组成。P口为进油口，T口为回油口， L口为泄漏油口。

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5.3.1

溢流阀

恒压原理 压力油从P 油口进入后，经阀芯7的径向孔f 和阻 尼孔g 进入阀芯的c 腔，对阀芯产生液压推力。 当进口油压力p较低，液压推力F 小于调压弹簧的作用力Ft 时，阀芯 处于最下端位置，封油长度S将P、T 油口隔断，溢流阀关闭。

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5.3.1

溢流阀

当进口油压力p不断增大，c腔油压也

增大。在F >Ft 时，阀芯向上移动，P、T油口接通，压力油从T油口排回油箱，溢 流阀入口处压力不再升高，与此时的弹簧

力相平衡。

结论 只要F = pAv > Ft,溢流阀阀口打开，就有油液流过。 溢流阀进油口处的压力基本保持恒定。

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5.3.1

溢流阀

稳压过程 由于某种原因引起溢流阀入口压力发生波动时， 经过阀自身的调节，能将入口压力很快地调到原值上。 如：阀入口压力为某初始定值p1 ,当 入口油压突然升高时， c 腔油压也升高，

破坏了阀芯的初始平衡状态，液压力推动阀芯上移至某一新的平衡位置，阀口开度 加大，其过流量增大，瞬时升高的入口油

压下降，基本回到原来的定值上。调压方法 调节螺母2改变弹簧3的预紧力，可改变顶起阀芯 的油压力(阀的开启压力),即改变阀入口定压值。故溢流阀 弹簧的调定压力，就是溢流阀入口压力的调定值。

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5.3.12)直动式溢流阀小结

溢流阀

① 直动式溢流阀随着工作压力和流量的增大，其调压弹簧 的刚度也增大，故压力调整费力。 ② 阀的溢

流量变化较大时，阀芯移动量变化较大，调压弹

簧压缩量较大，弹簧力变化较大，使阀的调定压力波动较大。故定压精度不高。 ③ 直动式溢流阀灵敏性高，常用作系统的安全阀，或用作

p<2.5MPa的小流量系统的溢流稳压阀。采取新技术对阀进行改造后，也有用于高压大流量系统。

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5.3.1(2)先导式溢流阀 1)结构及工作原理

溢流阀

结构 由先导阀和主阀两部分组成，先导阀控制调节溢流压力， 主阀溢流恒压。溢流阀内有主油路、控制油路、泄油路。 如图，二节同心式先导溢 流阀，阀体10上的阻尼孔2起 节流作用；先导阀阀前和主阀 上腔的两个阻尼孔3和4的作用 是增加阻尼，改善主阀芯的动 态性能，提高稳定性。

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5.3.1

溢流阀

先导式溢流阀的恒压原理① 当进油p < 调压弹簧8的调定值时，先导阀关闭，主阀上下 液压力相等，在弹簧9的作用下压向阀座，油口P 和T 不通。 ② 当进油p > 弹簧8的调定值时，先导阀 打开，油液经阻尼孔2→管道c→先导阀→油 口L和T回油箱。因油液流过阻尼孔2产生压降， 主阀上端油压力低于下腔油的入口压力。 ③ 当进油p不断升高，主阀上下腔压差超过弹簧9的作用力、 主阀自重G和摩擦力Ff 时，推动主阀芯向上移动。油口P和T 接 通，溢流恒压。 此时进油口压力 p 为与调压弹簧8预紧力相对应 的某一确定值，阀芯处于平衡状态 。

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5.3.1用受力平衡方程分析恒压阀芯受力平衡式为

溢流阀

pA v F s G F w F f p A v'

p—液压力；Fs —主阀弹簧力；G—阀芯自重； Fw—稳态轴向液动力；Ff—阀芯与阀体间的摩擦力； Av—主阀芯截面积；p’—先导阀调定压力(p′= Fs 8 /A7),且保持 基本不变。若不计G、Ff、Fw ,则p p '

Fs Av

结论 因为主阀弹簧刚度较小，在位移过程中Fs 变化很小。所 以溢流阀的进口压力p 可基本维持一个恒定值。

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5.3.1

溢流阀

2)先导式溢流阀远控口的作用① 在远程控制口K 处接管道与远程调压阀相连，通过调节 远程调压阀，可实现对溢流阀的遥控调压。 ② 在远程控制口K 处接管道与油箱 连通，则主阀上腔的油压接近于零。因

主阀弹簧很软，溢流阀入口的油液能以较低的压力顶开主阀芯，使油液在低压 下通过溢流阀流回油箱，实现泵卸荷。

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5.3.13)先导式溢流阀的特点

溢流阀

① 主阀弹簧只需克服阀芯重力和运动摩擦力，弹簧很软,在 较小外力作用下可被压缩。主阀芯的位移量大小，对系统的压力 波动较小，故阀的定压精度高。 ② 先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的1%,结构尺寸小， 调压弹簧的刚度可较小。故阀的压力调节比较轻便。

③ 阻尼孔4能增加主阀芯上下移动

的阻尼，故主阀芯移动的稳定性较高。 ④ 先导阀是控制和调节溢流压力，主 阀是溢流恒压。故先导式溢流阀广泛用于

高压、大流量场合。

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5.3.12.溢流阀的主要性能

溢流阀

静态性能——阀在稳定工况时的性能；动态性能——阀在瞬 态工况时的性能。静态性能的中心——恒压精度。 (1)压力—流量特性(溢流特性) 表示溢流阀在某一调定压力下工作时， 溢流量的变化与阀进口实际压力的关系。 调压偏差 调定压力与开启压力的差值。 即溢流量变化时，阀工作压力的变化范围。 pn–pk的 差值越小，阀的恒压性能越好。 常用于液压系统的溢流恒压。调定压力

额定溢流量

先导式溢流阀的特性曲线较平缓，调压偏差小，稳压性能好。

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5.3.1

溢流阀

(2)启闭特性 启闭特性 是指溢流阀在稳定情况下，溢流阀从闭合到完全开

启(通过额定流量),再从全开到闭合(溢流量为额定值的1%以下)的过程中，被控压力与溢流量之间的关系。

闭合比—p’k /pn ,开启比—pk /pn 。p’k /pn 或 p’k /pn值越大，溢流阀的 启闭特性越好。启闭特性表征了实际 pk > p’k

溢流阀的恒压精度。为保证溢流阀具有良好的静态特性,

问：为什么开启压 力稍高于闭合压力？

一般要求 pk /pn≥90%,Pk’/pn≥85%。

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