淺談溢流閥的工作原理及用途

襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡云林

1 溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理

直動(dòng)式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動(dòng)作，圖1（a）所示是一種低壓直動(dòng)式溢流閥結(jié)構(gòu)圖，P是進(jìn)油口，T是回油口，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥芯3中間的阻尼孔作用在閥芯的底部端面上，當(dāng)進(jìn)油壓力較小時(shí)，閥芯在彈簧2的作用下處于下端位置，將P和T兩油口隔開。當(dāng)油壓力升高，在閥芯下端所產(chǎn)生的作用力超過彈簧的壓緊力F。此時(shí)，閥芯上升，閥口被打開，將多余的油液排回油箱。閥芯上的阻尼孔用來對(duì)閥芯的動(dòng)作產(chǎn)生阻尼，以提高閥的工作平衡性。調(diào)整螺帽1可以改變彈簧的壓緊力，這樣也就調(diào)整了溢流閥進(jìn)口處的油液壓力p。

溢流閥是利用被控壓力作為信號(hào)來改變彈簧的壓縮量，從而改變閥口的通流面積和系統(tǒng)的溢流量來達(dá)到定壓目的的。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時(shí)，閥芯上升，閥口通流面積增加，溢流量增大，進(jìn)而使系統(tǒng)壓力下降。溢流閥內(nèi)部通過閥芯的平衡和運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的這種負(fù)反饋?zhàn)饔檬瞧涠▔鹤饔玫幕驹?，也是所有定壓閥的基本工作原理。彈簧力的大小與控制壓力成正比，因此如果提高被控壓力，一方面可用減小閥芯的面積來達(dá)到；另一方面則需增大彈簧力，因受結(jié)構(gòu)限制，需采用大剛度的彈簧。這樣，在閥芯相同位移的情況下，彈簧力變化較大，因而該閥的定壓精度就低。所以，這種低壓直動(dòng)式溢流閥一般用于壓力小于2.5MPa的小流量場(chǎng)合。由圖還可以看出，在常位狀態(tài)下，溢流閥進(jìn)、出油口之間是不相通的，而且作用在閥芯上的油液壓力是由進(jìn)口油液壓力產(chǎn)生的，經(jīng)溢流閥芯的泄漏油液經(jīng)內(nèi)泄漏通道進(jìn)入回油口。圖1（b）所示為直動(dòng)式溢流閥的職能符號(hào)。

直動(dòng)式溢流閥采取適當(dāng)?shù)拇胧┮部捎糜诟邏捍罅髁?。圖2為錐閥式結(jié)構(gòu)的局部放大圖，在錐閥的下部有一阻尼活塞3，活塞的側(cè)面銑扁，以便將壓力油引到活塞底部，該活塞除了能增加運(yùn)動(dòng)阻尼以提高閥的工作穩(wěn)定性外，還可以使錐閥導(dǎo)向而在開啟后不會(huì)傾斜。此外，錐閥上部有一個(gè)偏流盤1，盤上的環(huán)形槽用來改變液流方向，一方面以補(bǔ)償錐閥2的液動(dòng)力；另一方面由于液流方向的改變，產(chǎn)生一個(gè)與彈簧力相反方向的射流力，當(dāng)通過溢流閥的流量增加時(shí)，雖然因錐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，有利于提高閥的通流流量和工作壓力。

2 溢流閥的用途

（1）定壓。在液壓系統(tǒng)中維持定壓是溢流閥的主要用途。它常用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，與流量控制閥配合使用，調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的流量，并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。如圖3（a）所示，溢流閥2并聯(lián)于系統(tǒng)中，進(jìn)入液壓缸4的流量由節(jié)流閥3調(diào)節(jié)。由于定量泵1的流量大于液壓缸4所需的流量，油壓升高，將溢流閥2打開，多余的油液經(jīng)溢流閥2流回油箱。因此，泵在這里的功用就是在不斷的溢流過程中保持系統(tǒng)壓力基本不變。

（2）過載保護(hù)。用于過載保護(hù)的溢流閥一般稱為安全閥。如圖3（b）所示的變量泵調(diào)速系統(tǒng)。在正常工作時(shí)，安全閥2關(guān)閉，不溢流，只有在系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升至安全閥的調(diào)整值時(shí)，閥口才打開，使變量泵排出的油液經(jīng)溢流閥2流回油箱，以保證液壓系統(tǒng)的安全。

3 液壓系統(tǒng)對(duì)溢流閥的性能要求

（1）定壓精度高。

圖2 直動(dòng)式錐型溢流閥

（2）靈敏度要高。如圖3（a）所示，當(dāng)液壓缸4突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，溢流閥2要迅速開大。否則，定量泵1輸出的油液將因不能及時(shí)排出而使系統(tǒng)壓力突然升高，并超過溢流閥的調(diào)定壓力，稱動(dòng)態(tài)壓力超調(diào)。

（3）工作要平穩(wěn)，且無振動(dòng)和噪聲。

（4）當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，密封要好，泄漏要小。

對(duì)于經(jīng)常開啟的溢流閥，主要要求前3項(xiàng)性能；而對(duì)于安全閥，則主要要求第二和第四兩項(xiàng)性能。其實(shí)，溢流閥和安全閥都是同一結(jié)構(gòu)的閥，只不過是在不同要求時(shí)有不同的作用而已。

圖3 溢流閥回路