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(shí)，會(huì)使流量需求減小。此時(shí)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(dòng)開啟）。

    安全保護(hù)作用：系統(tǒng)正常工作時(shí)，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(shí)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(jí)控制閥

    作順序閥

    用于產(chǎn)生背壓（串在回油路上）。

1、直動(dòng)型溢流閥

    1）、錐閥式直動(dòng)型溢流閥

錐閥式直動(dòng)型溢流閥

    圖示為錐閥式直動(dòng)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(shí)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(huì)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(gè)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(shí)，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(shí)考慮自重，水平安放時(shí)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(dòng)的方向相反）（N）；F5為穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，由于阻尼活塞與錐閥連接處為錐面，且與錐閥對(duì)稱，因此在錐閥開啟時(shí)進(jìn)油流與出油流的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)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(gè)環(huán)形槽，用以改變錐閥出流口的液流方向，產(chǎn)生一個(gè)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(shí)，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(shí)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(dòng)型溢流閥

球閥式直動(dòng)型溢流閥

    圖示為球閥式直動(dòng)型溢流閥。它也有一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(shí)，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(shí)，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(dòng)。阻尼孔處的流動(dòng)損失使主閥芯上、下腔中的油液產(chǎn)生一個(gè)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(shí)，主閥芯開啟。此時(shí)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(shí)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(gè)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(gè)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）。