液压机压力阀的功能是为了限制压力，主要包含溢流阀及减压阀等，本文兴迪源机械带来液压机压力阀（溢流阀及减压阀）的分类应用、工作原理及功能特点。
一、溢流阀的功能、工作原理及应用：
1）功能：
限制进口压力。
2）工作原理：
从进口①到口②的通道平时关闭(见图5-7)。
图5-7溢流阀
a)原理示意b)图形符号c)在系统中
1一阀芯 2一弹簧
如果进口①的压力超过了弹簧2的预紧压力与弹簧腔压力之和,就会推开阀芯1,让压力油从口②流出。
口①也称压力口；口②也称回油口,一般通油箱,没有压力。
因为弹簧腔一般都通口②,没有压力。因此,阀的开启压力就是弹簧的预紧压力,也称设定压力。
注意:溢流阀的功能只是限制阀进口处的压力不超过设定值而已。如果阀进口处的压力由于某种原因低于阀的设定压力,阀只会保持关闭,而不可能增高压力。所以,很多教科书中笼统地说“溢流阀可以维持压力恒定”,是不精准的。
3)应用：
溢流阀主要有两类应用。
1)作为安全阀:其作用有点像配电箱中的保险丝——一旦电流过大,就熔断，以保护线路。
在这种应用中,阀平时是关闭的。
如果由于某种原因(如负载太高,或液压缸的活塞移动到终点,泵压出的液压油无处可走)压力过高,阀就会开启,让部分液压油流走,以保护系统中的元件及管道:也可避免原动机,如电动机、柴油机或汽油机,由于负载过大而停车。
因此,是几乎每个液压系统中都要用的。
2)作为恒压阀:如图5-7c所示的回路中,如果泵排出的流量一直多于去液压缸的流量,一部分流量持续从溢流阀流走。只有在这样的前提条件下,溢流阀才可能维持泵出口压力Pp大致恒定 。
4)稳态特性
1、流量压力特性:通过溢流阀的流量越多,通道开启就会越大,进口压力P超过溢流阀的设定压力Ps一般也就越多。所以,理论上,溢流阀的流量-压力特性如图5.8a所示。但由于溢流阀开启后高速液流对阀芯的冲击作用,在不同的设定压力时的流量压力特性会有所不同(见图5-8b)。
图5-8溢流阀的流量压力特性
a)理论曲线b)不同设定压力时的特性曲线
2、关闭压力与滞回:溢流阀的阀芯与阀体之间不可避免有摩擦,加上其他因素,导致阀芯在工作中有粘滞现象(见图5-9):关着不愿开,开着不愿关。
图5-9某个溢流阀实测的流量压力特性(伊顿)
A一开启压力 B一关闭压力 C一滞回
后果1:在通道已开启后,再逐渐降低流量,至流量基本消失时的压力,也就是关闭压力,总是小于开启压力。通常约为开启压力的75%-90%。
后果2:在流量增加时,开口不愿增大,压力就高。而在流量减少时,开口不愿关小,压力就低,所以,流量增加和流量减少时的压力流量特性不重合,术语称有滞回。
一般情况下希望关闭压力高些,滑回小些。因为,这些导致了溢流阀对压力控制的不确定性:不能确定,阀开启后,在某一个压力时,到底会有多少流量通过；反过来,也难以准确确定,在某一个通过流量时,进口压力到底是多少。
5)瞬态特性
理想化的是,溢流阀在进口压力达到设定压力时,立刻开启,如图5-10a所示，但实际上(见图5-10b),液压系统中的压力上升总是有一个过程,溢流间的开启也需要一定的时间,至少有以下两个阶段。
阶段1:在进口压力达到设定压力之前,溢流阀保持关闭。因此,这段时间的长短,只取决于系统的容积与输入流量,与溢流阀的特性没有一点关系。好几本所谓大学液压教材居然连这点都没有搞清楚,汗颜 ！
阶段2:进口压力达到设定压力后,开始克服弹簧力,推动溢流阀的阀芯。
但由于阀芯也有一定的质量,需要一段时间才能运动到需要的开启位置。因此在这段时间内,压力会继续升高,造成瞬间压力尖峰(见图5-10c),术语称超调。
图5-10溢流阀的瞬态特性
a)理想特性b)实际特性c)一个实测特性
1—压力上升阀未开启阶段2一阀开启阶段
超调对负载运行的平稳性,系统元件的持久性都会带来不利的影响,但一般溢流阀开启时又都会有超调,只有个别特殊结构的才能避免。
6)持久性
在液压系统工作时,溢流阀常需要反复开启-闭合,阀芯就会反复压缩弹簧，撞击阀座。在阀开口处,液压油在高压下高速冲出。压力10MPa的话,液流速度可达60m/s。滴水尚且穿石,更何况这高速液流中还可能含有污染颗粒呢 。如果阀芯阀座硬些,就比较经得起侵蚀,但阀芯阀座密封性可能变差,所以阀芯阀座的硬度需要综合考虑。
我国的行业标准(JB/T10374-2013液压溢流阀)规定,新设计制造的溢流阀要进行至少25万-80万次的持久性试验。世界先进水平已可达1千万~2千万次。
溢流阀是一个非常重要的阀种。针对不同应用需求,研发出了很多变型。
二、 减压阀的工作原理及特点：
减压阀可以限制出口压力(见图5-11):在出口②的压力低于弹簧的预紧压 (设定压力)时,通道①→②保持开启:如果出口②的压力超过设定压力,就会动阀芯往下,克服弹簧力,关小乃至完全关闭通道,减少流量,直至为零。
图5-11减压阀
a)普通减压阀图形符号b)工作原理示意c)减压溢流阀图形符号
1-间芯2-弹簧
在某些应用场合,即使通①→②已关闭，但口②的压力还可能因为其他原因而继续升高，为此研发出了减压溢流阀(见图5-11c):在口②压力继续升高时, 会开启通道②→③溢流。
注意:减压阀,在出口压力低于设定压力时,阀只会保持完全开启而已,不可能再减压。所以减压阀的名称并不完全名副其实。
与溢流阀类似,减压阀的实际工作特性也是非理想化的。
1)所能限制的出口压力也不可能是恒定不变的,而是随通过流量而变。
2)在流量增大与减小时,压力的变化也会有滞回。
3)开启关闭需要一定的时间,因此达到希望限制的压力,也需要一定的响应时间。
4）溢流阀和减压阀都属于连续阀。
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《白话液压》
作者：张海平
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