1、會計學1液壓元件壓力流量液壓元件壓力流量3-1、溢流閥一、溢流閥的作用 在液壓系統中維持定壓是溢流閥的主要用途。它常用于節流調速系統中，和流量控制閥配合使用，調節進入系統的流量，并保持系統的壓力基本恒定。如圖2-9(a)所示，溢流閥2并聯于系統中，進入液壓缸4的流量由節流閥3調節。由于定量泵1的流量大于液壓缸4所需的流量，油壓升高，將溢流閥2打開，多余的油液經溢流閥2流回油箱。因此，泵在這里溢流閥的功用就是在不斷的溢流過程中保持系統壓力基本不變。 用于過載保護的溢流閥一般稱為安全閥。如圖2-9(b)所示的變量泵調速系統。在正常工作時，安全閥2關閉，不溢流，只有在系統發生故障，壓力升至安全閥的調

2、整值時，閥口才打開，使變量泵排出的油液經溢流閥2流回油箱，以保證液壓系統的安全。二、溢流閥的基本結構及其工作原理 溢流閥的主要作用是對液壓系統定壓或進行安全保護。幾乎在所有的液壓系統中都需要用到它，其性能好壞對整個液壓系統的正常工作有很大影響。b）xKxxKdtdxBdtxdmApsxxx02221xQdtdpEVQQ11211pKxKQcxqxx （3-40） （3-41） （3-42）先導控制部分的力學動態平衡方程、流量連續性方程和流量表達式為：111ppGQsR xQ1Q以上各式已經對流量表達式和進行了線性化處理。其中qxKcxK1RG1RxA導閥的閥口流量增益；導閥的閥口流量壓力系數；

3、固定液阻的液導；導閥閥座面積；mxBsxK導閥運動部分的質量；導閥的運動阻尼系數；導閥工作點的穩態液動力剛度。導閥閥座面積； sxKKsBmsAspsxxx2211 spGKEsVsxKsQspGRcxqxsR11121（3-44）將這些方程式寫成拉氏變換式，并進行適當的歸并后， 可得cxRsxxcxRsxxcxqxxKGKKAxpKGKKAKKK121012121回路的開環增益x式中工作點的導閥開度。一階遲后環節的頻率11RcxvGKVE二階振蕩環節的頻率mKKsxx2對于先導式閥來說，除了應該具有良好的靈敏度外，重要的問題是保證工作的穩定性。由圖3-25可見，為了保證控制回路的穩定性，應使

4、以下不等式成立xxvxK2yKKsBMspApAsyys12221syAspEVQQQssys112222spEVsyAQscyqyypKyKQ1222ppGQRsV1p（二）主閥部分主閥部分除了主閥以外，還應包括供油腔以及與先導控制油路相聯系的。很容易求得主閥的運動微分方程：連續性方程：閥口及液阻的流量表達式 根據這些方程式，可以畫出以主油路的供油流量 為輸入量、閥芯位移 為輸出量的傳遞函數方塊圖sQy 主閥部分的開環傳遞函數總增益以及它所包含的三個環節的頻率為： 開環總增益 從該圖可以清楚地看到，液阻 形成小回路的速度負反饋而起到增加振蕩環節動態阻尼的作用。2RsyssycyqyyKKAy

5、pKKAKKK110112式中0sp工作點的溢流壓力；y工作點的主閥開度。一階遲后環節的頻率scyxVKE二階振蕩環節的頻率MKKsyy1一階微分環節的頻率1AKqya二、減壓閥 減壓閥是使出口壓力(二次壓力)低于進口壓力(一次壓力)的一種壓力控制閥。其作用是降低液壓系統中某一回路的油液壓力，使用一個油源能同時提供兩個或幾個不同壓力的輸出。減壓閥在各種液壓設備的夾緊系統、潤滑系統和控制系統中應用較多。此外，當油液壓力不穩定時，在回路中串入一減壓閥可得到一個穩定的較低的壓力。根據減壓閥所控制的壓力不同，它可分為定值輸出減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。1.定值輸出減壓閥工作特性。理想的減壓閥在進口

6、壓力、流量發生變化或出口負載增加，其出口壓力p2總是恒定不變。但實際上，p2是隨p1、q的變化，或負載的增大而有所變化。由圖5-20(a)可知，當忽略閥芯的自重和摩擦力，當穩態液動力為Fbs時，閥芯上的力平衡方程為：p2AR+Fbs=ks(xc+xR) (5-7)式中：ks為彈簧剛度；xc為當閥芯開口xR=0時彈簧的預壓縮量，其余符號見圖，亦即：p2=ks(xc+xR)-Fbs/AR (5-8)若忽略液動力Fbs，且xRxc時，則有：p2ksxc/AR=常數 (5-9)這就是減壓閥出口壓力可基本上保持定值的原因。2.定差減壓閥定差減壓閥是使進、出油口之間的壓力差等于或近似于不變的減壓閥，其工作

7、原理如圖5-22所示。高壓油p1經節流口xR減壓后以低壓p2流出，同時，低壓油經閥芯中心孔將壓力傳至閥芯上腔，則其進、出油液壓力在閥芯有效作用面積上的壓力差與彈簧力相平衡。p=p1-p2=ks(xc+xR)/(D2-d2)/4圖5-23定比減壓閥3.定比減壓閥 定比減壓閥能使進、出油口壓力的比值維持恒定。圖5-23所示為其工作原理圖，閥芯在穩態時忽略穩態液動力、閥芯的自重和摩擦力時可得到力平衡方程為：p1A1+ks(xc+xR)=p2A2 (5-11)式中：ks為閥芯下端彈簧剛度；xc是閥口開度為xR=0時的彈簧的預壓縮量；其它符號如圖所示。若忽略彈簧力(剛度較小)，則有(減壓比)：p2/p1

8、=A1/A2 (5-12) 由式(5-12)可見，選擇閥芯的作用面積A1和A2，便可得到所要求的壓力比，且比值近似恒定。 將先導式減壓閥和先導式溢流閥進行比較，它們之間有如下幾點不同之處：減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進口處壓力基本不變。在不工作時，減壓閥進、出油口互通，而溢流閥進出油口不通。為保證減壓閥出口壓力調定值恒定，它的導閥彈簧腔需通過泄油口單獨外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的，所以它的導閥的彈簧腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口相通，不必單獨外接油箱。三、順序閥 順序閥是用來控制液壓系統中各執行元件動作的先后順序。依控制壓力的不同，順序閥又可分為內控式和外控式兩種。前

9、者用閥的進口壓力控制閥芯的啟閉，后者用外來的控制壓力油控制閥芯的啟閉(即液控順序閥)。順序閥也有直動式和先導式兩種，前者一般用于低壓系統，后者用于中高壓系統直動式外控順序閥四、壓力繼電器圖5-27壓力繼電器1柱塞2杠桿3彈簧4開關mpKAq21 312 節流閥特性曲線圖(1)壓差對流量的影響。節流閥兩端壓差p變化時,通過它的流量要發生變化,三種結構形式的節流口中,通過薄壁小孔的流量受到壓差改變的影響最小。(2)溫度對流量的影響。油溫影響到油液粘度,對于細長小孔,油溫變化時,流量也會隨之改變,對于薄壁小孔粘度對流量幾乎沒有影響,故油溫變化時,流量基本不變。(3)節流口的堵塞。節流閥的節流口可能因

10、油液中的雜質或由于油液氧化后析出的膠質、瀝青等而局部堵塞,這就改變了原來節流口通流面積的大小,使流量發生變化,尤其是當開口較小時,這一影響更為突出,嚴重時會完全堵塞而出現斷流現象。因此節流口的抗堵塞性能也是影響流量穩定性的重要因素,尤其會影響流量閥的最小穩定流量。一般節流口通流面積越大,節流通道越短和水力直徑越大,越不容易堵塞,當然油液的清潔度也對堵塞產生影響。一般流量控制閥的最小穩定流量為0.05L/min。節流元件的作用液壓傳動系統對流量控制閥的主要要求有:(1)較大的流量調節范圍,且流量調節要均勻。(2)當閥前、后壓力差發生變化時,通過閥的流量變化要小,以保證負載運動的穩定。(3)油溫變

11、化對通過閥的流量影響要小。(4)液流通過全開閥時的壓力損失要小。(5)當閥口關閉時,閥的泄漏量要小。二、普通節流閥1工作原理 圖531所示為一種普通節流閥的結構和圖形符號。這種節流閥的節流通道呈軸向三角槽式。壓力油從進油口P1流入孔道和閥芯1左端的三角槽進入孔道b，再從出油口P2流出。調節手柄3，可通過推桿2使閥芯作軸向移動，以改變節流口的通流截面積來調節流量。閥芯在彈簧的作用下始終貼緊在推桿上，這種節流閥的進出油口可互換。 不同開口時節流閥的流量特性曲2、節流閥的剛性 節流閥的剛性表示它抵抗負數變化的干擾,保持流量穩定的能力,即當節流閥開口量不變時,由于閥前后壓力差p的變化,引起通過節流閥的

12、流量發生變化的情況。流量變化越小,節流閥的剛性越大,反之,其剛性則小,如果以T表示節流閥的剛度,則有：T=dp/dq (5-13)由式q=KApm，可得：T=pm-1Kam (5-14) 從節流閥特性曲線圖5-32可以發現,節流閥的剛度T相當于流量曲線上某點的切線和橫坐標夾角的余切,即 T=cot (5-15)由圖5-32和式(5-14)可以得出如下結論:(1)同一節流閥,閥前后壓力差p相同,節流開口小時,剛度大。(2)同一節流閥,在節流開口一定時,閥前后壓力差p越小,剛度越低。為了保證節流閥具有足夠的剛度,節流閥只能在某一最低壓力差p的條件下,才能正常工作,但提高p將引起壓力損失的增加。(3

13、)取小的指數m可以提高節流閥的剛度,因此在實際使用中多希望采用薄壁小孔式節流口,即m=0.5的節流口。vax1K1R2R對于一般的調速閥，通常遲后環節的頻率很高，超前環節的也遠大于振蕩環節的。而且調速閥的定差減壓閥工作壓差很小，所以彈簧剛度 比溢流閥低得多。因此，起主導作用的是二階振蕩環節。與直動式溢流閥相類似（甚至更差），沒有附加阻尼 時的對數幅頻特性穿越斜率為2，所以很難保證工作的穩定性。1V1R2R在與容腔相聯的敏感腔上設置阻尼孔、 后，可以使原來頻率較低的閥芯機械諧振頻率變為頻率較高的液壓諧振頻率，并且增加了一個起主導作用的低頻滯后環節，從而可以使閥的工作穩定性得到保證。sFApAp3

14、2AxxxKAFpppssmax032constpCAqTconstpCAqTq 節流閥 調速閥 p pmin調速閥的結構圖p1p3p2三、壓力的表示方法及單位 液壓系統中的壓力就是指壓強，液體壓力通常有絕對壓力、相對壓力(表壓力)、真空度三種表示方法。因為在地球表面上，一切物體都受大氣壓力的作用，而且是自成平衡的，即大多數測壓儀表在大氣壓下并不動作，這時它所表示的壓力值為零，因此，它們測出的壓力是高于大氣壓力的那部分壓力。也就是說，它是相對于大氣壓(即以大氣壓為基準零值時)所測量到的一種壓力，因此稱它為相對壓力或表壓力。另一種是以絕對真空為基準零值時所測得的壓力，我們稱它為絕對壓力。當絕對壓

15、力低于大氣壓時，習慣上稱為出現真空。因此，某點的絕對壓力比大氣壓小的那部分數值叫作該點的真空度。如某點的絕對壓力為4.052104Pa(0.4大氣壓)，則該點的真空度為0.6078104Pa(0.6大氣壓)。絕對壓力、相對壓力(表壓力)和真空度的關系如圖2-4所示。 圖2-2絕對壓力與表壓力的關系 圖2-3真空由圖2-2可知，絕對壓力總是正值，表壓力則可正可負，負的表壓力就是真空度，如真空度為4.052104Pa(0.4大氣壓)，其表壓力為-4.052104Pa(-0.4大氣壓)。我們把下端開口，上端具有閥門的玻璃管插入密度為的液體中，如圖2-3所示。如果在上端抽出一部分封入的空氣，使管內壓力

16、低于大氣壓力，則在外界的大氣壓力pa的作用下，管內液體將上升至h0，這時管內液面壓力為p0，由流體靜力學基本公式可知：pa=p0+gh0。顯然，gh0就是管內液面壓力p0不足大氣壓力的部分，因此它就是管內液面上的真空度。由此可見，真空度的大小往往可以用液柱高度h0=(pa- p0)/g來表示。在理論上，當p0等于零時，即管中呈絕對真空時，h0達到最大值，設為(h0max)r，在標準大氣壓下，(h0max)rpatm/g=10.1325/(9.8066)=1.033/水的密度=10-3kg/cm3，汞的密度為13.610-3kg/cm3。所以(h0max)r1.03310-3=1033cmH2O

17、=10.33mH2O或(h0max)r1.03313.610-3=76cmHg=760mmHg即理論上在標準大氣壓下的最大真空度可達10.33米水柱或760毫米汞柱。根據上述歸納如下：(1)絕對壓力大氣壓力+表壓力(2)表壓力絕對壓力-大氣壓力(3)真空度大氣壓力-絕對壓力壓力單位為帕斯卡，簡稱帕，符號為Pa，1Pa1N/m2。由于此單位很小，工程上使用不便，因此常采用它的倍單位兆帕，符號MPa。1Mpa=105Pa四、帕斯卡原理 密封容器內的靜止液體，當邊界上的壓力p0發生變化時，例如增加p，則容器內任意一點的壓力將增加同一數值p0也就是說，在密封容器內施加于靜止液體任一點的壓力將以等值傳到液體各點。這就是帕斯卡原理或靜壓傳遞原理。在液壓傳動系統中，通常是外力產生的壓力要比液體自重(h)所產生的壓力大得多。因此可把式(2-16)中的h項略去，而認為靜止液體內部各點的壓力處處相等。液壓傳動系統對流量控制閥的主要要求有:(1)較大的流量調節范圍,且流量調節要均勻。(2)當閥前、后壓力差發生變化時,通