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溢流閥的工作原理及分類

時間:2015/5/12閱讀:2632
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溢流閥的工作原理及分類


 溢流閥的用途

    定壓溢流作用:在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,定量泵提供的是恒定流量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時,會使流量需求減小。此時溢流閥開啟,使多余流量溢回油箱,保證溢流閥進(jìn)口壓力,即泵出口壓力恒定(閥口常隨壓力波動開啟)。

    安全保護(hù)作用:系統(tǒng)正常工作時,閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限(系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力)時開啟溢流,進(jìn)行過載保護(hù),使系統(tǒng)壓力不再增加(通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)zui高工作壓力高10%~20%)。

    作卸荷閥用

    作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥

    作高低壓多級控制閥

    作順序閥

    用于產(chǎn)生背壓(串在回油路上)。

1、直動型溢流閥

    1)、錐閥式直動型溢流閥

錐閥式直動型溢流閥

    圖示為錐閥式直動型溢流閥。錐閥2的左端設(shè)有偏流盤1托住彈壓彈簧5,錐閥右端有一阻尼活塞3(阻尼活塞一方面在錐閥開啟或閉合時起阻尼作用,用來提高錐閥工作的穩(wěn)定性;另一方面用來保證錐閥開啟后不會傾斜)。進(jìn)口的壓力油(壓力為P)可以由此活塞的徑向間隙進(jìn)入活塞底部,形成一個向左的液壓力F=P·A(A為活塞底部面積)。當(dāng)作用在底部的液壓力F大于彈簧力時,錐閥閥口打開,油液由錐閥口經(jīng)回流口溢回油箱。只要閥口打開,有油液流經(jīng)溢流閥,溢流閥入口的壓力就基本保持恒定。通過調(diào)節(jié)桿4來改變調(diào)壓彈簧5的預(yù)緊力Ft,即可調(diào)整溢流壓力。

  錐閥開啟后,(5-21)

  式中,K、X0分別為彈簧剛度和預(yù)壓縮量(m);G為閥芯自重(閥芯垂直安放時考慮自重,水平安放時不考慮自重)(N);Ff為閥芯與閥套間的摩擦力(方向與閥芯運(yùn)動的方向相反)(N);F5為穩(wěn)態(tài)液動力,由于阻尼活塞與錐閥連接處為錐面,且與錐閥對稱,因此在錐閥開啟時進(jìn)油流與出油流的穩(wěn)態(tài)液動力相互平衡,所以F5=0;Fj為射流力,在錐閥端部的偏流盤上開有一個環(huán)形槽,用以改變錐閥出流口的液流方向,產(chǎn)生一個與彈簧力方向相反的射流力,當(dāng)通過溢流閥的流量增加時,雖然因?yàn)殄F閥閥口增大引起彈簧力增加,但由于與彈簧力方向相反的射流力同時增加,結(jié)果抵消了彈簧力的增量,即。

  考慮到F5=0和Fj=Kx,則式(5-21)變成

        (5-22)

  由式(5-22)可知,這種閥的進(jìn)口壓力P不受流量變化的影響,即P不受閥口開度x大小的影響。被控壓力P變化很小,定壓精度高。

 2)、球閥式直動型溢流閥

球閥式直動型溢流閥

    圖示為球閥式直動型溢流閥。它也有一個阻尼活塞3,但與錐閥式結(jié)構(gòu)不同,活塞與球閥1之間不是剛性連接,而是通過阻尼彈簧4使活塞與球閥接觸(活塞兩端的液壓力平衡)。由于活塞的阻尼作用,可使始終與活塞相連接的球閥運(yùn)動平穩(wěn)。

    (Pa) (5-23)

    式中,A為球閥座孔面積(m2);K1、K2分別為主彈簧2和阻尼彈簧4的剛度(N/m);x10、x20分別為主彈簧2和阻尼彈簧4的預(yù)壓縮量(m);x為球閥開口量(m)。由式(5-23)可知,由于增加了阻尼彈簧,相當(dāng)于主彈簧的剛度增大了K2、預(yù)壓縮量減小了K2x20/K1,有利于提高閥的靜特性。

 2、先導(dǎo)型溢流閥

    由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成。先導(dǎo)閥類似于直動型溢流閥,但一般多為錐閥(或球閥)形閥座式結(jié)構(gòu)。主閥可分為一節(jié)同心結(jié)構(gòu)、二節(jié)同心結(jié)構(gòu)和三節(jié)同心結(jié)構(gòu)。

圖一、先導(dǎo)型溢流閥

    圖1為先導(dǎo)型溢流閥。由于主閥芯6與閥蓋3、閥體4與主閥座7等三處有同心配合要求,故屬于三節(jié)同心結(jié)構(gòu)。壓力油自閥體4中部的進(jìn)油口P進(jìn)入,并通過主閥芯6上的阻尼孔5進(jìn)入主閥芯上腔,在油閥蓋3上的通道a和錐閥座2上的小孔作用與錐閥1上。當(dāng)進(jìn)油口的壓力p1小于先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧9的調(diào)定值時,先導(dǎo)閥關(guān)閉,而且由于主閥芯上、下兩側(cè)有效面積比(A2/A1)為1.03~1.05,上側(cè)稍大,作用與主閥芯上的壓力差和主閥彈簧力均使主閥口閉緊,不溢流。當(dāng)進(jìn)油壓力超過先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時,先導(dǎo)閥被打開,造成資金油口P井主閥芯阻尼孔5、先導(dǎo)閥口、主閥芯中心孔至閥體4下部出油口(溢流口)O的流動。阻尼孔處的流動損失使主閥芯上、下腔中的油液產(chǎn)生一個隨先導(dǎo)閥流量增加而增加的壓力差,當(dāng)它在主閥芯上、下作用面上產(chǎn)生的總壓力差足以克服主閥彈簧力、主閥自重G和摩擦力Ff時,主閥芯開啟。此時進(jìn)油口P與出油口(溢流口)O直接相通,造成溢流以保持系統(tǒng)壓力。

圖2、二節(jié)同心先導(dǎo)型溢流閥的結(jié)構(gòu)圖

    圖2為二節(jié)同心先導(dǎo)型溢流閥的結(jié)構(gòu)圖,其主閥芯為帶有圓柱面的錐閥。為使主閥關(guān)閉時有良好的密封性,要求主閥芯1的圓柱導(dǎo)向面和圓錐面與閥套配合良好,兩處的同心度要求較高,故稱二節(jié)同心。主閥芯上沒有阻尼孔,而將三個阻尼孔2、3、4分別設(shè)在閥體10和先導(dǎo)閥體6上。其工作原理與三節(jié)同心先導(dǎo)型溢流閥相同,只不過油液從主閥下腔到主閥上腔,需經(jīng)過三個阻尼孔。阻尼孔2和4只主閥下腔與先導(dǎo)閥前腔產(chǎn)生壓力差,在通過阻尼孔3作用于主閥上腔,從而控制主閥芯開啟。阻尼孔3還用以提高主閥芯的穩(wěn)定性。溢流閥進(jìn)出口壓力為

    (Pa) (5-24)

    式中,Ac為先導(dǎo)閥座孔的面積(m2);Ky、Kx分別為主閥和先導(dǎo)閥彈簧的剛度(N/m);y0、x0分別為主閥和先導(dǎo)閥的預(yù)壓縮量(m);y、x分別為主閥和先導(dǎo)閥閥口的開度(m);Ff為主閥與閥體間的摩擦力(N);G為主閥芯自重(N)。

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