插装式压力控制阀的设计与应用

插装阀的压力控制组件有溢流控制组件、顺序控制组件和减压控制组件三类。下面着重介绍溢流阀和减压阀的工作原理。

1.插装溢流阀的工作原理

如图5-12所示，其结构主要由主阀的锥式插装件1、带先导调压阀的控制盖板2组成。当系统压力p_A低于先导阀调压弹簧的调定压力时，导阀及主阀均关闭，腔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中油压力都相等。当系统压力p_A大于调压弹簧的调定压力时，先导阀开启，腔Ⅲ中的油液流往油箱，腔Ⅰ中的油经阻尼孔、腔Ⅱ流到腔Ⅲ，产生压降。当腔Ⅱ中的油压力低于腔Ⅰ时，主阀被抬起，进出油口打开而溢流。

当忽略液动力，阀口开启时，导阀阀芯上的力平衡方程为

p_Xa=k₁（y₀+y）（5-7）

式中a———导阀阀芯受力面积；

p_X———导阀阀芯上作用的液压力；

k₁——导阀调压弹簧刚度；

y₀——导阀弹簧预压缩量；

y——导阀阀芯位移量。

图5-12 插装溢流阀结构原理图

a）结构图 b）图形符号1—主阀 2—盖板

当忽略摩擦力、阀芯重力和液动力时，主阀阀芯上的力平衡方程为

p_A^AA=p_XA_X+k₂（x₀+x）（5-8）式中p_A——主阀阀芯A腔压力；

p_X——主阀阀芯上腔（腔Ⅱ）压力；

A_A——主阀阀芯A腔受力面积；

A_X——主阀阀芯上腔受力面积；

k₂——主阀弹簧刚度；(www.xing528.com)

x₀———主阀弹簧预压缩量；

x———主阀阀芯开启时的位移量。

由式（5-7）和式（5-8）可得

因为溢流阀主阀阀芯两端面积比为A_A∶A_X=1∶1.04≈1，而主阀阀芯上的平衡弹簧刚度极小，k₂<<k₁，且a<<A_A，故可得

从式（5-9）可以看出，插装式溢流阀的调整压力p_A取决于导阀调压弹簧的调定压力。由于导阀开启时阀芯位移量y很微小，即y<<y₀，故可得

从式（5-10）可以看出，当导阀调压弹簧的预压缩量y₀调定以后，溢流阀的工作压力p_A就是一个定值。

2.插装减压阀的工作原理

图5-13为定值输出型先导式减压阀的结构图。它也是由主阀（插装件）和先导调压阀两部分组成的，其功用是减压与稳压。其工作原理如下：A腔为一次压力（进口压力）油腔，与系统主油路相接，B腔为减压后的二次压力（出口压力）油腔，与负载相接。

图5-13 插装减压阀

a）结构图 b）图形符号1—位移轴承 2—阻尼孔 3—节流阀芯 4—节流阀套 5—先导锥阀 6—单向阀 7—阀套 8—复位弹簧 9—主阀阀芯

1）当B腔负载压力小于先导调压阀调整压力时，先导锥阀5关闭。其油路为：A→孔2→节流阀阀芯3→节流阀套4→主阀阀芯9上端。由于A_X=A_B，当p_A>p_B时，p_X^AX>p_BA_B推主阀9向下移动，主阀口打开（弹簧8很软），不起减压作用，油从A→B。

2）当B腔负载压力增加时，A腔压力随之增加。当p_A>p_y（先导阀调整压力），先导锥阀5开启，主阀上腔压力≈p_X（基本维持先导阀调定压力），若此时减压口（主阀口）开度较大，p_B>p_X，因为A_X=A_B，p_BA_B>p_XA_X推主阀向上，关小减压口，压降增大，p_B变小，达到p_B=p_X时，主阀阀芯维持在一个新的平衡状态，起到了减压作用。

3）当B腔为封闭负载时（如B腔所接的液压缸活塞已走到行程终止位置），A腔油不能流到B腔，p_B升高，主阀阀芯迅速向上，减压口完全关闭。若p_B仍大于p_X，使单向阀6打开，B腔与阀芯9上腔连通，保持p_B=p_X，在封闭负载情况下，此时导阀仍开启，少量油经导阀流往油箱，仍然保持出口为先导阀的调定值，起到减压和稳压的作用。