压力控制回路.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,长春汽车工业高等专科学校,第四章,压力控制元件及其应用,压力控制元件：即是压力控制阀。用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀。,包括：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。,压力控制回路：是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求。,包括,:,调压回路、卸荷回路、减压回路、增压回,路、平衡回路保压,回路和泄压回路,溢流阀,按结构形式分,直动型溢流阀,先导型溢流阀,压力控制阀的基本工作原理 通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。,调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为调压弹簧。,直动型溢流阀,工作原理：阀体上进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液压作用在阀芯底端面，当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，进口压力油经阀口溢回油箱。此时阀芯受力平衡。,结构组成：直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。,动画,对于调定高压大流量，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，稳压效果不好。,典型结构,-,直动型溢流阀,（滑阀）,图,3-4,直动式溢流阀职能符号,典型结构,-,直动型溢流阀,（椎阀）,通过更换锥阀式直动溢流阀的调压弹簧,4,，可以改变被调节阀的调压范围。阀座,2,上的阻尼孔主要用于提高稳定性。,锥阀式直动溢流阀的尺寸较小，调压弹簧可以选得较弱，便于压力调节，因此可用于较高压力的系统中。,结构组成 它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。,图形符号,动作原理动画,1,主阀体,2,滑阀芯,3,复位弹簧,4,调节螺母,5,调节杆,6,调压弹簧,7,螺母,8,锥阀芯,9,锥阀座,10,阀盖,a,，,b,轴向小孔,c,流道,d,小孔,图,3-6,一节同心式先导溢流阀,典型结构,-,先导型溢流阀,（,1,）一节同心先导式溢流阀,先导型溢流阀工作原理要点,先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡，其阀口都满足压力流量方程。阀的进口压力由两次比较得到，压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。,通过先导阀的流量很小，是主阀额定流量的,1,，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。,主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差。阻力孔一般为细长孔，孔径很小,=,0.81.2mm,，,孔长,l,=,812mm,，,因此工作时易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。,先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。,（,2,）二节同心先导式溢流阀,典型结构,-,先导型溢流阀,（,3,）三节同心式溢流阀,典型结构,-,先导型溢流阀,溢流阀的应用,溢流稳压：溢流阀并联接在泵的出口，用来保证系统压力恒定。,安全阀：,溢流阀并联接在变量泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用。,先导阀前腔有一遥控口，在该控制口接远程调压阀可实现远控。,其调定压力必须低于先导阀的调定压力。,溢流阀的应用,卸荷：电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸荷。,减压阀,减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。,按调节要求不同，有定值减压阀，定差减压阀，定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀。,减压阀的结构原理,减压阀由压力先导阀和主阀组成。出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔，当出口压力大于减压阀的调定压力时，先导阀开启，主阀芯上移，减压缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。,图形符号,动画,图,3-10,直动式减压阀工作原理,典型结构,-,先导型减压阀,1,调压手轮,2,调节螺钉,3,锥阀,4,锥阀座,5,阀盖,6,阀体,7,主阀芯,8,端盖,9,阻尼孔,10,主阀弹簧,11,调压弹簧,图,3-11,先导式减压阀基本工作原理,减压阀的特点与功用,与先导型溢流阀比较：,减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值。,减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。,减压阀有单独的泄油口；溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。,减压阀与溢流阀一样有遥控口。,减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上，如夹紧回路、润滑回路和控制回路。必须说明，减压阀出口压力还与出口负载有关，若负载压力低于调定压力时，出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用。,顺序阀,顺序阀是一种利用压力控制阀口通、断的压力阀。,工作原理,顺序阀,按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。,内控内泄,内控外泄,外控内泄,外控外泄,顺序阀的四种结构形式及其图形符号,通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型,。,典型结构,-,直动型顺序阀,典型结构,-,先导型顺序阀,与直动式顺序阀相比，先导式顺序阀由于主阀弹簧刚度小，故可省去直动式顺序阀中的控制活塞，主阀芯面积可以增大，所以启闭特性显著改善，提高了工作压力。,顺序阀的功能与应用,内控外泄顺序阀与溢流阀非常相象：阀口常闭，进口压力控制，但是该阀串联在油路中工作，所以有单独的泄油口。,进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载。当负载压力高于阀的调定压力时，进口压力等于出口压力，阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力等于调定压力，阀的开口一定。,内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。,应用一,内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。如图示阀,3,作,背压阀,。,外控内泄顺序阀等同于二位二通阀，可作卸载阀，如双泵供油回路中阀,3,是泵,1,的,卸载阀,。,外控外泄顺序阀可作液动开关和限速锁。如远控,平衡阀,可限制重物下降的速度。,应用二,应用三,应用四,压力继电器,压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。,其作用是实现执行元件的顺序控制或安全保护。,按结构特点分为柱塞式、弹簧管式和膜片式。图示为柱塞式压力继电器。主要零件包括柱塞,1,、调节螺帽,2,和电气微动开关,3,。压力油作用在柱塞下端，液压力直接与弹簧力比较。当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压微动开关触头，接通或断开电气线路。反之，微动开关触头复位。,P,L,P,压力继电器的功用,如图所示，压力继电器用在顺序动作回路中。当执行元件工作压力达到压力继电器调定压力时，压力继电器将发出电信号，使电磁铁得电，换向阀换向，从而实现两液压缸的顺序动作。,压力继电器的调整与使用,灵敏度（通断调节区间）：是指执行元件从一种状态（如动作）改变为另一种状态（如复位）时进油腔压力变化范围（返回区间）。,（,1,）当系统压力波动较大（负载变化大）时，为防止误发动作信号，需调出一定宽度的返回区间（灵敏度）。返回区间调节太小，即过于灵敏，容易误发动作。调节时，先调副弹簧，决定返回区间值的大小。一般螺钉拧入得越多，返回区间值越大。然后再调主弹簧，定出动作时发出信号的压力值（动作压力）。,（,2,）当系统压力波动不大，对返回区间无特殊要求，即波动值不至于导致误发信号时，其调整顺序是：先将副弹簧调节螺钉松开，然后再调主弹簧，定出动作时发出信号的压力值（动作压力）。,叶片泵,叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。,双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。,单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。,分类,双作用叶片泵,结构组成,定子,转子 铣有,Z,个叶片槽，且与定子同心，宽度为,B,叶片 在叶片槽内能自由滑动,左、右配流盘 传动轴,1,5-,配油盘,2-,轴承,3-,传动轴,4-,定子,6-,后泵体,7-,前泵体,8-,轴承,9-,密封圈,10-,盖,11-,叶片,12-,转子,13-,定位销,图,3-22,定量叶片泵结构,结构组成,左、右配流盘,开有对称布置的吸、压油窗口,结构组成,定子,其内环由两段大半径,R,圆弧、两段小半径,r,圆弧和四段过渡曲线组成,双作用叶片泵工作原理,工作原理,由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。,动画,图,3-25,叶片倾角,结构组成,叶片有前倾角,双作用叶片泵的结构特点,径向力平衡。,为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。,合理设计过渡曲线形状和叶片数（,z8,），,可使理论流量均匀，噪声低。,定子曲线圆弧段圆心角,配流窗口的间距角,叶片间夹角,（,=,2/z,）。,为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。,叶片泵特点,优点：,叶片泵与齿轮泵和柱塞泵相比较，有下列优点：流量均匀，压力脉动小。噪声较低。结构紧凑、轮廓尺寸较小而排量较大。与齿轮泵相比，易于实现变量。单作用叶片泵有多种变量型式。与柱塞泵相比，有较好的自吸能力。寿命较长。双作用叶片泵和凸轮转子叶片泵由于轴承受力很小，泵的寿命很长，可达,10000h,。单作用叶片泵由于轴承受较大的径向不平衡力，寿命较短。,缺点：,抗污染能力比齿轮泵差，对油液清洁度要求较高。转速不能太高，一般均在,2000r/min,以下工作。,单作用叶片泵,工作原理,定子 内环为圆,转子 与定子存在偏心,e,，,铣有,z,个叶片槽,叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为,B,左、右配流盘 铣有吸、压油窗口,传动轴,排量公式,V,=,4BzRe,sin(,/z,),动画,单作用叶片泵的特点,可以通过改变定子的偏心距,e,来调节泵的排量和流量。,叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。,因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。,限压式变量叶片泵,变量原理,(,动画,),定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当,F,F,t,，,定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量减小。,限压式变量叶片泵特性曲线,调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点,B,的压力大小,p,B,，,曲线,BC,沿水平方向平移。,调节定子右边的最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距,e,max,，,即改变泵的最大流量，曲线,AB,上下移动。,更换不同刚度的弹簧，即改变了,BC,的斜率，泵的最高压力,p,c,也就不同。,限压式变量叶片泵的压力流量特性曲线如图,ABC,压力控制回路,压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求。,包括,:,调压回路,卸荷回路,减压回路,增压回路,平衡回路,保压,回路,泄压回路,调压回路,系统中有节流阀。当执行元件工作时溢流阀始终开启，使系统压力稳定在调定压力附近，溢流阀作定压阀用,。,功用,调定和限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。,单级调压回路,系统中无节流阀。当系统工作压力达到或超过溢流阀调定压力时，溢流阀才开启，对系统起安全保护作用。,利用先导型溢流阀遥控口远程调压时，主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。,多级调压回路,由先导型溢流阀、远程调压阀和电磁换向阀组成。,动画,YH1,YH2,2,3,1,图,3-29,三级调压回路（第一级）,1,溢流阀,2,电磁换向阀,3,远程调压阀,2,1,3,图,3-27,调压回路（一级）,1,溢流阀,2,电磁换向阀,3,远程调压阀,2,1,3,图,3-28,调压回路（二级）,减压回路,功用,减小系统压力到需要的稳定值，以满足机床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。,注意要减压阀稳定工作，最低调整压力,0.5MPa,，,最高调整压力至少比系统压力低,0.5MPa,。,单级减压回路 在需要低压的支路上串联定值减压阀。单向阀用来防止缸,5,的压力受主油路的干扰。,二级减压回路 在先导型减压阀遥控口接入远程调压阀和二位二通电磁阀。,动画,至主油路,至支油路,1,图,3-32,一级减压,1-,减压阀，,2-,溢流阀,至主油路,至支油路,1,2,图,3-33,二级减压,保压回路,功用,使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。,采用液控单向阀的保压回路 适用于保压时间短、对保压稳定性要求不高的场合。,采用单向阀的保压回路。,图,3-35,用单向阀的保压回路,1-,电液换向阀,2-,单向阀,2,C,1,1,C,2,(a),(b),1-,液压泵,2-,单向阀,3-,压力继电器,4-,蓄能器,5-,三位换向阀,6-,液压缸,7-,电磁阀,8-,溢流阀,图,3-34,用蓄能器的保压回路,4,2,3,1,8,6,5,7,4,主油路,3,1,8,支路,采用蓄能器的保压回路,保压回路,采用辅助泵的保压回路当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器,4,发讯，主泵卸载，由辅助泵供油维持系统压力稳定。由于辅助泵只需补偿系统泄漏，可选小流量泵，功率损失小，压力稳定性取决于溢流阀,7,的稳压性能。,动画,保压回路,卸荷回路,功用,在液压系统中执行元件需短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。,卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵）,用换向阀中位机能的卸荷回路 泵可借助,M,型、,H,型或,K,型换向阀中位机能来实现降压卸载。,用先导型溢流阀的卸荷回路 采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载。,动画,图,3-36,用换向阀的卸荷回路,图,3-37,用先导式溢流阀的卸荷回路,有压力继电器的卸荷回路。,用压力继电器监测回路压力，在上限压力下使泵停机，在下限压力下使泵恢复运行，构成最有效的卸荷回路。但是对电动机频繁起动、停止的场合来说并不适宜，而适宜于停机时间较长的场合。,图,3-38,压力继电器的卸荷路,卸荷回路,平衡回路,采用单向顺序阀的平衡回路,顺序阀压力调定后，若工作负载变小，系统功率损失将增大。,由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不可能长时间停在任意位置。,该回路适用于工作负载固定且活塞闭锁要求不高的场合。,功用,使立式液压缸的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或下行运动时因自重超速失控。,动画,图,3-40,用单向顺序阀的平衡回路,YH1,YH2,采用远控平衡阀的平衡回路 它不但具有很好的密封性，能起到长时间的闭锁定位作用，还能自动适应不同负载对背压的要求。,图,3-43,用远控平衡阀的平衡回路,YH1,YH2,平衡回路,采用液控单向阀的平衡回路液控单向阀是锥面密封，故闭锁性能好。回路油路上串联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳。,图,3-42,用液控单向阀的平衡回路,平衡回路,泄压回路,功用,使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。,1-,液控单向阀,2-,副油箱,3-,压力继电器,4-,换向阀,5-,节流阀,6-,单向阀,7-,溢流阀,6-,液压缸,7-,电磁阀,8-,溢流阀,图,3-44,用节流阀的释放回路,-,释放,4,2,3,1,6,5,7,1-,液控单向阀,2-,副油箱,3-,压力继电器,4-,换向阀,5-,节流阀,6-,单向阀,7-,溢流阀,6-,液压缸,7-,电磁阀,8-,溢流阀,图,3-45,用节流阀的释放回路,-,排油,4,2,3,1,6,5,7,泄压回路,功用,使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。,延缓换向阀切换时间的泄压回路 换向阀处于中位时，主泵和辅助泵卸载，液压缸上腔压力油通过节流阀,6,和溢流阀,7,泄压，节流阀,6,在卸载时起缓冲作用。泄压时间由时间继电器控制。,用顺序阀控制的泄压回路 回路采用带卸载小阀芯的液控单向阀,4,实现保压和泄压，泄压压力和回程压力均由顺序阀控制。,图,3-46,用单向节流阀的释放回路,增压回路,功用,使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应。,实现压力放大的元件主要是增压器，其增压比为增压器大小活塞的面积比。注意：压力放大是在降低有效流量的前提下得到的。,单作用增压器的增压回路 适用于单向作用力大、行程小、作业时间短的场合。,动画,图,3-47,单作用增压缸低压充油,图,3-48,单作用增压缸增压,双作用增压器的增压回路 它能连续输出高压油，适用于增压行程要求较长的场合。,增压回路,图,3-50,双作用增压缸,液压缸连续增压,图,3-49,双作用增压缸,液压缸低压充油,