液壓機壓力閥的功能是為了限制壓力，主要包含溢流閥及減壓閥等，本文興迪源機械帶來液壓機壓力閥（溢流閥及減壓閥）的分類應用、工作原理及功能特點。
一、溢流閥的功能、工作原理及應用：
1）功能：
限制進口壓力。
2）工作原理：
從進口①到口②的通道平時關閉(見圖5-7)。
圖5-7溢流閥
a)原理示意b)圖形符號c)在系統中
1一閥芯 2一彈簧
如果進口①的壓力超過了彈簧2的預緊壓力與彈簧腔壓力之和,就會推開閥芯1,讓壓力油從口②流出。
口①也稱壓力口；口②也稱回油口,一般通油箱,沒有壓力。
因為彈簧腔一般都通口②,沒有壓力。因此,閥的開啟壓力就是彈簧的預緊壓力,也稱設定壓力。
注意:溢流閥的功能只是限制閥進口處的壓力不超過設定值而已。如果閥進口處的壓力由于某種原因低于閥的設定壓力,閥只會保持關閉,而不可能增高壓力。所以,很多教科書中籠統地說“溢流閥可以維持壓力恒定”,是不精準的。
3)應用：
溢流閥主要有兩類應用。
1)作為安全閥:其作用有點像配電箱中的保險絲——一旦電流過大,就熔斷，以保護線路。
在這種應用中,閥平時是關閉的。
如果由于某種原因(如負載太高,或液壓缸的活塞移動到終點,泵壓出的液壓油無處可走)壓力過高,閥就會開啟,讓部分液壓油流走,以保護系統中的元件及管道:也可避免原動機,如電動機、柴油機或汽油機,由于負載過大而停車。
因此,是幾乎每個液壓系統中都要用的。
2)作為恒壓閥:如圖5-7c所示的回路中,如果泵排出的流量一直多于去液壓缸的流量,一部分流量持續從溢流閥流走。只有在這樣的前提條件下,溢流閥才可能維持泵出口壓力Pp大致恒定 。
4)穩態特性
1、流量壓力特性:通過溢流閥的流量越多,通道開啟就會越大,進口壓力P超過溢流閥的設定壓力Ps一般也就越多。所以,理論上,溢流閥的流量-壓力特性如圖5.8a所示。但由于溢流閥開啟后高速液流對閥芯的沖擊作用,在不同的設定壓力時的流量壓力特性會有所不同(見圖5-8b)。
圖5-8溢流閥的流量壓力特性
a)理論曲線b)不同設定壓力時的特性曲線
2、關閉壓力與滯回:溢流閥的閥芯與閥體之間不可避免有摩擦,加上其他因素,導致閥芯在工作中有粘滯現象(見圖5-9):關著不愿開,開著不愿關。
圖5-9某個溢流閥實測的流量壓力特性(伊頓)
A一開啟壓力 B一關閉壓力 C一滯回
后果1:在通道已開啟后,再逐漸降低流量,至流量基本消失時的壓力,也就是關閉壓力,總是小于開啟壓力。通常約為開啟壓力的75%-90%。
后果2:在流量增加時,開口不愿增大,壓力就高。而在流量減少時,開口不愿關小,壓力就低,所以,流量增加和流量減少時的壓力流量特性不重合,術語稱有滯回。
一般情況下希望關閉壓力高些,滑回小些。因為,這些導致了溢流閥對壓力控制的不確定性:不能確定,閥開啟后,在某一個壓力時,到底會有多少流量通過；反過來,也難以準確確定,在某一個通過流量時,進口壓力到底是多少。
5)瞬態特性
理想化的是,溢流閥在進口壓力達到設定壓力時,立刻開啟,如圖5-10a所示，但實際上(見圖5-10b),液壓系統中的壓力上升總是有一個過程,溢流間的開啟也需要一定的時間,至少有以下兩個階段。
階段1:在進口壓力達到設定壓力之前,溢流閥保持關閉。因此,這段時間的長短,只取決于系統的容積與輸入流量,與溢流閥的特性沒有一點關系。好幾本所謂大學液壓教材居然連這點都沒有搞清楚,汗顏 ！
階段2:進口壓力達到設定壓力后,開始克服彈簧力,推動溢流閥的閥芯。
但由于閥芯也有一定的質量,需要一段時間才能運動到需要的開啟位置。因此在這段時間內,壓力會繼續升高,造成瞬間壓力尖峰(見圖5-10c),術語稱超調。
圖5-10溢流閥的瞬態特性
a)理想特性b)實際特性c)一個實測特性
1—壓力上升閥未開啟階段2一閥開啟階段
超調對負載運行的平穩性,系統元件的持久性都會帶來不利的影響,但一般溢流閥開啟時又都會有超調,只有個別特殊結構的才能避免。
6)持久性
在液壓系統工作時,溢流閥常需要反復開啟-閉合,閥芯就會反復壓縮彈簧，撞擊閥座。在閥開口處,液壓油在高壓下高速沖出。壓力10MPa的話,液流速度可達60m/s。滴水尚且穿石,更何況這高速液流中還可能含有污染顆粒呢 。如果閥芯閥座硬些,就比較經得起侵蝕,但閥芯閥座密封性可能變差,所以閥芯閥座的硬度需要綜合考慮。
我國的行業標準(JB/T10374-2013液壓溢流閥)規定,新設計制造的溢流閥要進行至少25萬-80萬次的持久性試驗。世界先進水平已可達1千萬~2千萬次。
溢流閥是一個非常重要的閥種。針對不同應用需求,研發出了很多變型。
二、 減壓閥的工作原理及特點：
減壓閥可以限制出口壓力(見圖5-11):在出口②的壓力低于彈簧的預緊壓 (設定壓力)時,通道①→②保持開啟:如果出口②的壓力超過設定壓力,就會動閥芯往下,克服彈簧力,關小乃至完全關閉通道,減少流量,直至為零。
圖5-11減壓閥
a)普通減壓閥圖形符號b)工作原理示意c)減壓溢流閥圖形符號
1-間芯2-彈簧
在某些應用場合,即使通①→②已關閉，但口②的壓力還可能因為其他原因而繼續升高，為此研發出了減壓溢流閥(見圖5-11c):在口②壓力繼續升高時, 會開啟通道②→③溢流。
注意:減壓閥,在出口壓力低于設定壓力時,閥只會保持完全開啟而已,不可能再減壓。所以減壓閥的名稱并不完全名副其實。
與溢流閥類似,減壓閥的實際工作特性也是非理想化的。
1)所能限制的出口壓力也不可能是恒定不變的,而是隨通過流量而變。
2)在流量增大與減小時,壓力的變化也會有滯回。
3)開啟關閉需要一定的時間,因此達到希望限制的壓力,也需要一定的響應時間。
4）溢流閥和減壓閥都屬于連續閥。
【興迪源機械液壓機優勢】
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《白話液壓》
作者：張海平
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