液压元件2-1压力流量

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1、主讲：杨国来2008.1.16流体动力与控制学院液压元件第三章、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。3-1、溢流阀一、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

2、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2-9(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2-9(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。二、溢流阀的基本结构及其工作原理溢

3、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。直动式溢流阀结构简单，动作灵敏，但压力稳定性差，只适用于低压或小流量的场合先导式溢流阀工作示意图先导式溢流阀卸荷示意图显然，先导式溢流阀的调压偏差比直动式溢流阀小，即先导式溢流阀的压力稳定性好。但动作不如直动式溢流阀灵敏，对压力变化的响应速度比直动式溢流阀慢。总的来讲，先导式溢流阀调压偏差小，压力稳定性好，调压范围大，因而在液压系统中广泛应用。（3-40）（3-41）（3-42）先导控制部分的力学动态平衡方程、流量连续性方程和流量表达式为：

4、以上各式已经对流量表达式和进行了线性化处理。其中——导阀的阀口流量增益；——导阀的阀口流量压力系数；——固定液阻的液导；——导阀阀座面积；——导阀运动部分的质量；——导阀的运动阻尼系数；——导阀工作点的稳态液动力刚度。——导阀阀座面积；（3-44）将这些方程式写成拉氏变换式，并进行适当的归并后，可得回路的开环增益式中——工作点的导阀开度。一阶迟后环节的频率二阶振荡环节的频率对于先导式阀来说，除了应该具有良好的灵敏度外，重要的问题是保证工作的稳定性。由图3-25可见，为了保证控制回路的稳定性，应使以下不等式成立（二）主阀部分主阀部分除了主阀以外，还应包括供油腔以及与先

5、导控制油路相联系的。很容易求得主阀的运动微分方程：连续性方程：阀口及液阻的流量表达式根据这些方程式，可以画出以主油路的供油流量为输入量、阀芯位移为输出量的传递函数方块图主阀部分的开环传递函数总增益以及它所包含的三个环节的频率为：开环总增益从该图可以清楚地看到，液阻形成小回路的速度负反馈而起到增加振荡环节动态阻尼的作用。式中——工作点的溢流压力；——工作点的主阀开度。一阶迟后环节的频率二阶振荡环节的频率一阶微分环节的频率二、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。其作用是降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

6、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

7、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。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(D2-d2)/4图5-23定比减压阀3.定比减