液压系统中压力控制阀的比较

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压力控制阀是液压传动系统的重要组成部分,其中溢流阀、减压阀和顺序阀作为整个液压传动系统的关键控制元件,基本存在于各个液压系统回路中,并在液压传动技术中起着举足轻重的作用。这三种压阀在结构、工作原理上存在许多相似之处,容易混淆,对三者的判断区分存在一定的难度。

 本文以先导式溢流阀、先导式减压阀和先导式顺序阀为例从工作原理、接入方式、压力判定和用途等几个方面进行区分和分析,使应用者在实际操作中更容易把握三种控制阀运用场合。

 1 工作原理

 三种阀的工作原理基本相似,它们的共同特点是借助于节流口的降压作用,使作用于阀芯上的弹簧力和油液压力相平衡,达到控制油液压力的目的。

 2 三种阀的分析比较

 从上面的论述可以看到,三种压力阀结构上相近,工作原理上相似,如果未进行仔细区分,相当容易混淆,只有通过认真地比照分析,掌握它们的异同点,才能较为准确和容易地区分三种压力阀。

 2.1 从结构上分析比较

 从三种阀的图形符号上(见图1),可明显看出阀口的开闭状态和阀内部泄漏的处理方式是三种阀在结构上存在的差异。

 

(a)溢流阀  (b)减压阀 (c)顺序阀

图1 三种阀的图形符号

 溢流阀与顺序阀处于常态位(即阀芯未受到外力作用时所处的位置)时阀口是闭合的(图1(a)和图1(c)中方框内指示油液流向的箭头与直线是错开的),而减压阀的阀口处于常态位时是打开的(图1(b)中方框内指示油液流向的箭头与直线是重合的)。在液压回路中,当压力低于调定值时,溢流阀和顺序阀的阀口是常闭的,而减压阀无论压力是高于还是低于调定值,阀口都是常开的。

 阀在结构上其内部都设计有一定的密封装置,但又由于制造和安装时存在的误差和工作时的磨损,其油液的泄漏是肯定存在的。内泄式结构是指阀体内部设计有专门的油路来收集泄漏的油液并将其带回回油箱,溢流阀就采用这样的结构。而顺序阀和减压阀由于阀的出口油液有一定的压力并通向执行元件或其它液压元件,所以泄油口必须从阀的外部单独接回油箱,这种结构即为外泄式。

 2.2 从接入方式上分析比较

 在油路中,溢流阀是并联连接,而减压阀和顺序阀则是串联。溢流阀常并联于油路上,一般用来保持油路上某点压力恒定在其调定值上。减压阀常串联于油路上,当出口压力达到阀调定值后阀才开始工作,实现降压。顺序阀常串接在油路上,在回路中相当于一个把油液压力当成信号来控制执行元件动作顺序的液压开关。

 2.3 从控制压力的引入上分析比较

 溢流阀和顺序阀的控制油液是由阀的进油口引入的,而减压阀的控制油液是由阀的出油口引入的。减压阀以出口油压作为反馈信号,自动调整主阀口的大小,改变液流阻力来保证阀的出口油压为调定值。

 2.4 从用途上分析比较

 在液压系统中溢流阀的主要作为安全阀、卸荷阀、远程调压阀和背压阀来使用;减压阀通过降低液压系统中的压力,使液压系统中某一支路获得比液压泵输出压力更低的稳定压力;顺序阀主要用来控制液压系统中执行元件的动作顺序,外控顺序阀可作卸荷阀用,内控顺序阀可作背压阀用。

 3 几个具体的问题分析

 从以上分析比较可以看到当真正地掌握了溢流阀、减压阀和顺序阀的工作原理和区别后,分析它们并不难。

 在四个液压系统中(如图2所示),当节流阀关闭后,分析液压泵出口处的压力。液压阀的调定压力分别为PA=5MPa,PB=4MPa,PC=3MPa,PD=2MPa,对于图2(a),A、B、C三个溢流阀串联,从紧挨油箱的阀向前分析,C阀开启压力为3MPa,开启B阀压力需要7MPa,则液压泵出口处压力,即A阀开启压力为各调节压力之和12MPa。

 

图2 问题分析

 对于图2(b),A、B、C三个阀串联,其中B阀为顺序阀。B阀开启压力为4MPa,C阀开启压力为3MPa,当B阀入口处的油压达到开启压力时,B阀开启,而此时B阀出口处的4MPa油压大于C阀开启压力,C阀也开启,因此液压泵出口处压力就为A、B调节压力之和9MPa。

 对于图2(c),A、B、C三个阀串联,其中B阀为顺序阀。由于B阀连接在回路末端相当于溢流阀,则液压泵出口处压力,为三阀调节压力之和12MPa。

 对于图2(d),当二位二通阀未通电时的回路和图2(a)所示回路是一样的,液压泵出口处压力12MPa;当二位二通阀通电工作时,D阀接入回路远程控制为B阀,B阀调定压力值为4MPa,D阀为2MPa,此时D阀限定B阀的控制压力为2MPa,实际上B阀就相当于调节压力为2MPa的顺序阀,因此则液压泵出口处压力为8MPa。

 4 结束语

 溢流阀、减压阀、顺序阀三种压力控制阀是整个液压传动系统的关键控制元件,只有从根本上理解其结构原理,并掌握三种阀的异同点,在实际操作运用中才不会出错,希望本文对液压阀的分析会有借鉴作用。

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