溢流节流阀图形符号及阀芯受力平衡方程

  溢流节流阀由定差溢流阀与节流阀并联而成。当负载压力变化时，由于定差溢流阀的补偿作用使节阀两端压差保持恒定，从而使通过节流阀的流量仅与其通流面积成正比，而与负载压力无关。图10-18 示为溢流节流阀工作原理图。由图可见，从液压泵输出的压力油(压力为p)，一部分通过节流阀4 的阀口由出油口处流出，压力降到p2，进入液压缸1克服负载F而以速度v运动另一部分则通过溢流阀3的阀口溢回油箱。溢流阀上端的油腔与节流阀出口的压力油(压力为P2)相通，下端的油腔与节流阀入口的压力油(压力为p)相通。溢流节流阀由于有三个外接油口，因而又称为三通型流量阀。图10-18b、c分别为溢流节流阀

  的详细图形符号和简化图形符号。

  当忽略溢流阀阀芯自重及摩擦力时，溢流阀的阀芯受力平衡方程为

  P2A K(xo δ x) F，=p1A1 p1A1 (10-31)

  式中 k——溢流阀弹簧刚度;

  X0———溢流阀弹簧预压缩量;

  δ———溢流阀开启(x = 0)时阀芯位移

  (即阀芯的封油长度);

  x————阀口开口量;

  Fs————溢流阀阀芯所受的稳态液动力;

  A、A1、A2————面积，如图10-18a所示，阀芯面积

  A=A1 A2。

  设计时，使x0 δ>>x，若忽略稳态液动力Fs，则有

  P1-P2≈k(x0 δ)

  A

  即节流阀两端压力差P-P基本保持恒定。

  在稳态工况下，当负载力F发生变化，如负载力F增加时，使p升高，溢流阀阀芯受力平衡受到破坏，溢流阀阀芯向下运动，溢流阀口x将减小，PI随即上升，使得节流阀两端压力差P1-P2保持不变。同理可分析负载力减小时的情况。

  图10-18a中2为安全阀。当负载压力p超过其调定压力时，安全阀将开启。由于定差溢流阀的压力补偿作用，节流阀进出油口压差仍基本保持恒定，因而通过节流阀的流量基本不变。但此时节流阀出油口流量中有一部分通过安全阀回油箱，因此进入执行元件流量减小，其速度有所降低。

  调速阀和溢流节流阀虽然都是通过压力补偿来保持节流阀两端的压差不变，但在性能和应用上有一定差别。调速阀常应用在液压泵和溢流阀组成的定压油源供油的节流调速系统中，它可以安装在执行元件的进油路、回油路或旁油路上。而溢流节流阀只用在进油路上，泵的供油压力p，将随负载压力p2而改变，因此系统功率损失小、效率高、发热量小，这是其最大优点。此外，溢流节流阀本身具有溢流和安全功能，因而与调速阀不同，进油口处不必单独设置溢流阀。但溢流节流阀中流过的流量比调速阀大(一般为系统的全部流量)，阀芯运动时阻力较大，弹簧较硬，其结果是使节流阀前后压差 △p加大(必须达到0.3~0.5 MPa)。因此，它的流量稳定性稍差，一般用于速度稳定性要求不太高而功率较大的系统。