二通插装阀的压力控制组件

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第1087页（4273字）

二通插装阀的压力控制组件有溢流控制组件、减压控制组件与顺序控制组件三类。

(1)溢流控制组件

A．溢流控制组件的结构与工作原理

如图19．3－5所示，该组件由锥阀式插装件、带先导调压阀的控制盖板2组成。当阀口开启时可得导阀阀芯的力平衡方程

p_xa=k(y₀+y)+F_y(19．3－4)

式中 a——锥阀芯受力面积；

p_x——锥阀芯上作用的液压力；

k——导阀弹簧刚度；

y₀——导阀弹簧预压缩量；

y——导阀开口量即导阀阀芯位移量；

F_y——液流流过导阀阀口时产生的液动力。

图19．3－5 溢流控制组件

主阀芯的力平衡方程

p_AA_A=pxA_x+K(x₀+x)+F_y+F_G+F_f (19．3－5)

式中 p_A——主阀芯A腔压力，即该组件所控制的系统压力；

p_x——主阀芯上腔即控制腔压力；

A_A——主阀A腔受力面积；

A_x——主阀芯控制腔受力面积；

F_y——液流流过主阀口时产生的液动力；

F_G——重力；

F_f——摩擦力；

K——主阀弹簧刚度；

x₀——主阀弹簧予压缩量；

x——主阀阀芯位移量。

若忽略F_y、F_G和F_f，由式(19．3－4)和(19．3－5)可得

因为溢流组件中A_x∶A_A=1．04∶1≈1，kK，aA_A，所以

从式(19．3－6)可见，插装式溢流组件所控制的压力p_A是由导阀所控制，即导阀控制压力。

又因为y₀y，所以

这就是说，当导阀弹簧的预压缩量一但调定，插装式溢流组件所控制的压力p_A就是一个定值。将溢流组件并联安装在泵的输出油路上，液压泵的输出液流的压力就是一个定值。

从图19．3－5可得到通过溢流组件的流量。

式中 D——主阀芯直径；

d——导阀进油孔直径；

θ——锥阀芯锥角之半；

p_x——控制腔压力即导阀进口压力；

p_A——主阀进油压力；

x——主阀开口量即主阀阀芯位移量；

y——导阀开口量即导阀阀芯位移量；

C_d——液流通过主阀时的流量系数；

C——液流通过导阀时的流量系数；

ρ——油液密度。

因为Dd，所以

从式(19．3－8)可见，溢流量q主要从主阀阀口溢流，主阀阀芯的直径D愈大，溢流量愈大，即主阀控制流量。

B．溢流控制组件的主要性能

(A)启闭特性

阀从关闭到开启的过程中，溢流流量q与工作压力p的关系称为开启特性。见图19．3－6曲线bc段。阀从开启状态到关闭的过程中，溢流流量q与工作压力p的关系称为闭合特性。见图19．3－6曲线cd。当系统压力上升到p_a时，先导阀阀口打开，有液流q₁流过导阀，q₁通过主阀芯中的阻尼孔，产生压力损失，造成主阀芯上下端面有压差，但压差产生的液压力，还不足以推动主阀移动。只有当压力进一步升高到p_b后，主阀芯开启，所以p_b叫开启压力，随着系统压力逐渐升高。主阀溢流量增多，当压力达到p_max时，通过额定流量。随着系统压力逐渐降低，溢流量减小，当系统压力降至p_d时，主阀关闭，所以p_d称为闭合压力。此时导阀仍然处于开启状态，虽然开口很小，但仍有很小

的流量q₁通过导阀，其值为只有当压力进一步降低到p_e时，导阀关闭。根据实验，从导阀开启到主阀开启，即ab段，其流量与压力的变化很缓慢。从主阀开启到全流量这一段，即bc段，流量随压力的变化剧烈。当溢流阀工作时，希望溢流量q变化时，系统的压力不变，即定压性能好。从图上看，垂直线cf应为理想曲线，理想曲线与实际曲线之间有偏差，称为调压偏差，其值为△p=p_ma_x－p_b。显然其差值越小，定压性能愈好。当然单用调压偏差还不能说明定压性能好坏，故常用开启比p_b／p_max来衡量定压性能的优劣，其值愈高定压性愈好。不同的开启压力p_b对应着不同的曲线。开启压力的大小可通过调节弹簧的预压缩量y₀改变。由于摩擦力的缘故。开启曲线abc与闭合曲线cde并不重合，这就形成机械不灵敏区。

图19．3－6 溢流控制组件的启闭特性

(B)调压范围

溢流控制组件的最小调节稳定压力到最大调节稳定压力(额定压力)之间叫调压范围。大量实验表明，在调压范围内调压平衡、压力稳定，不会出现不正常的尖叫声。

(C)压力损失

溢流控制组件的压力损失是指该组件的调压弹簧全部放松。通过额定流量时，进油腔压力与回油腔压力之差，称为溢流控制组件的压力损失，一般中压阀的压力损失不超过0．5MPa，插装式溢流控制组件的压力损失一般不超过0．2MPa，当通过1．6倍额定流量时，压力损失不超过0．4MPa。

(2)减压控制组件

减压控制组件由滑阀式插装阀芯、先导调压元件、带微流量调节器的控制盖板组成。如图19．3－7所示。其作用分别是：先导调压元件调压，滑阀式插装阀减压，而微流量调节器的作用是使控制流量不因干扰而保持恒值。压力油从p₁进入，经阀套与阀芯形成的减压口减压成p₂，流向执行机构。当执行机械负载增加时，p₂增加，使锥阀阀芯上的受力增加，当大于锥阀的调压弹簧力时，锥阀阀口打开，油液经锥阀口泄入油箱。由于主阀芯中阻尼孔的作用，使液流产生压力损失，当(p₂－p_x)A_x液压力大于主阀弹簧力F_k时，使主阀芯上移，主阀减压口减小，通过主阀口的液流产生了更大的压力损失，使户₂下降。这就是说，负载增加户₂增加，通过阀芯运动使户₂下降。下面列出导阀芯，主阀芯上的力平衡式为

p_xa=k(y₀+y) (19．3－9)

(p₂－p_x)A_x=K(x₀+x)－F_y (19．3－10)

式中 a——导阀芯上液压受力面积；

A_x——主阀芯上、下液压受力面积；

k——导阀弹簧刚度；

K——主阀弹簧刚度；

y₀——导阀弹簧的预压缩量；

x₀——主阀弹簧的预压缩量；

y——导阀芯位移量；

x——主阀芯位移量；

F_y——稳态液动力。

所以

因为A_xa，k》K，F_y很小，所以

即减压阀调节的出口压力基本上由导阀决定。导阀控制了减压控制组件的出口压力。

又因y₀》y，所以

减压控制组件中调压弹簧的预压缩量y₀调好后，减压控制组件的输出压力p₂即是一个常数。误差由三项组成，即

三项中数值最大的是，因为K很小，A_x很大，后两项可略去。又因y很小，所以出口压力p₂的定压性能较好。

图19．3－7 减压控制组件

(3)顺序控制组件

二通插装式顺序控制组件与溢流控制组件的结构相同，只是B口接另一执行机构的进油腔。先导阀的泄油需单独回油箱。