溢流阀-液压传动基础知识

溢流阀

溢流阀的主要作用是当液压系统压力超过调定值时，阀口自动开启，油液溢流，使压力保持恒定。按结构可分为直动式、差动式和先导式。

1.       溢流阀的结构和工作原理

(1)    直动式溢流阀  直动式溢流阀可以采用提动阀，也可以采用滑阀。提动阀多采用主流控制，即进油直接作用在阀芯上；滑阀多采用支流控制，即进油通过细长小孔分出支流，作用于阀芯上。

溢流阀处于稳定工作状态时，作用在滑阀上的力互相平衡，即

pA =p簧

式中：p——作用在阀芯上的液压力（kgf /cm2）

A——阀芯承受液压力的有效面积（cm2）

p簧——弹簧作用力（kgf）

由于A值是固定不变的，所以只有弹簧力较大时，进油口p的液压力才较高。

另外，溢流阀的压力随溢流流量的大小而变化。开始溢流时，阀的开口较小，弹簧压缩量也较小，所以溢流阀开启压力p开较低，此时溢流流量也较少。溢流流量增加时，阀的开口变大，此时弹簧力增大，因而压力p增高。当全部溢流时，阀芯升到最高位置，这时的压力为调定压力p调。溢流阀的调定压力与开启压力的差值称为静态调压偏差。溢流阀的调压偏差越大，系统的压力波动也就越大。

直动式溢流阀结构简单，动作迅速。但是稳定性差噪音大，一般用于25 kgf /cm2以下的液压系统中。

(2)    差动式溢流阀  在高压大流量系统中使用直动式溢流阀需要很大的弹簧力，不仅会带来设计上的困难，而且使阀的体积变大。采用差动式溢流阀可以解决这些问题。差动式溢流阀原理如图。

p（Aa -Ab）=p簧

式中：Aa——阀芯a面的有效作用面积（cm2）

Ab——阀芯b面的有效作用面积（cm2）

从上式可见，a、b两面的面积差越小，所需的弹簧力也越小，这样便于弹簧的设计，并能使溢流阀小型化。

(3)    先导式溢流阀  它由先导阀和主阀两部分组成。先导阀采用提动阀，主阀采用滑阀结构。原理如图，即使进油腔压力p较大，但由于上腔压力p1的抵消作用，实际作用在弹簧4的力并不很大，所以弹簧4可以做的较软，因而它的调压偏差较小。另外，由于先导阀座孔较小，调压弹簧2也较软，所以调整压力比较轻便。

溢流口采用锥阀结构时，不仅可以增强其关闭时的密封性能，而且由于它没有搭合量，阀口可以迅速开启进行溢流，所以动作灵敏。但它的加工装配精度要求较高，工艺性较差。

2.       溢流阀的性能指标  对溢流阀性能最基本的要求是，它所控制的压力应保持稳定。溢流阀工作稳定性的好坏，要通过以下几个指标评定。

(1)    静态调压偏差  阀的调定压力与开启压力之差称为静态调压偏差。溢流流量对系统压力的影响一般在2~4 kgf/cm2左右。调压偏差越大，系统的压力波动也越大。

(2)    压力振摆  它是溢流阀在系统最大额定流量和最大压力下工作时，所控制的压力变动。一般应在±1~±3 kgf/cm2左右。

(3)    卸载压力  当系统的全部流量从溢流阀卸荷时，阀的压力损失为卸载压力，卸载压力越小越好。

(4)    动态指标  溢流阀调整好以后，从开始工作到稳定工作一段的很短的过渡时间内，被控制的油压首先以衰减振荡的形式围绕所调定的工作压力值上下波动，然后才变为稳压溢流状态，当工作机构受冲击载荷而系统压力突然升高时，会出现压力峰值。峰值压力与调定压力的差值称为压力超调量。超调量与调定压力之比称为超调值。超调值越小越好，高压溢流阀超调值一般小于20%，中、低压溢流阀一般小于50%，另外，它的振摆次数和过渡过程时间也愈小愈好。

各种溢流阀性能比较

1.      溢流阀的应用

(1)    防止过载并保障系统安全，此时溢流阀又称安全阀，它的调定压力一般比最高工作压力高10~20%。

(2)    调节稳定系统的工作压力，此时溢流阀处于常开状态，它的调定压力一般低于最大工作压力。而且此时溢流阀兼有防止过载，保障系统安全的功能。

(3)    调整局部回路的压力，此时局部溢流阀的调定压力应低于总系统溢流阀的调定压力。

(4)    远程调压。将溢流阀的遥控口连接一个直动式溢流阀，用来控制溢流阀上腔p1的压力值，从而调整溢流阀的工作压力。远程调压阀的调定压力必须小于先导阀，所以所得到的工作压力必定小于主溢流阀限定的压力。远程调压阀一般设置在便于操作的位置。利用此原理可实现多级压力控制。

(5)    系统卸荷。将溢流阀的遥控口经二位二通滑阀与油箱连接时，可以控制溢流阀卸荷。

(6)    用于产生背压。将溢流阀串联在回油路上，可以产生背压，使液动机运动稳定，此时溢流阀调定压力较低，一般用直动式低压溢流阀即可。