溢流阀的工作原理及分类

 溢流阀的用途

    定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启）。

    安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统zui高工作压力高10％～20％）。

    作卸荷阀用

    作远程调压阀

    作高低压多级控制阀

    作顺序阀

    用于产生背压（串在回油路上）。

1、直动型溢流阀

    1）、锥阀式直动型溢流阀

锥阀式直动型溢流阀

    图示为锥阀式直动型溢流阀。锥阀2的左端设有偏流盘1托住弹压弹簧5，锥阀右端有一阻尼活塞3（阻尼活塞一方面在锥阀开启或闭合时起阻尼作用，用来提高锥阀工作的稳定性；另一方面用来保证锥阀开启后不会倾斜）。进口的压力油（压力为P）可以由此活塞的径向间隙进入活塞底部，形成一个向左的液压力F=P·A（A为活塞底部面积）。当作用在底部的液压力F大于弹簧力时，锥阀阀口打开，油液由锥阀口经回流口溢回油箱。只要阀口打开，有油液流经溢流阀，溢流阀入口的压力就基本保持恒定。通过调节杆4来改变调压弹簧5的预紧力Ft，即可调整溢流压力。

　　锥阀开启后，（5－21）

　　式中，K、X0分别为弹簧刚度和预压缩量（m）；G为阀芯自重（阀芯垂直安放时考虑自重，水平安放时不考虑自重）（N）；Ff为阀芯与阀套间的摩擦力（方向与阀芯运动的方向相反）（N）；F5为稳态液动力，由于阻尼活塞与锥阀连接处为锥面，且与锥阀对称，因此在锥阀开启时进油流与出油流的稳态液动力相互平衡，所以F5=0；Fj为射流力，在锥阀端部的偏流盘上开有一个环形槽，用以改变锥阀出流口的液流方向，产生一个与弹簧力方向相反的射流力，当通过溢流阀的流量增加时，虽然因为锥阀阀口增大引起弹簧力增加，但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加，结果抵消了弹簧力的增量，即。

　　考虑到F5=0和Fj=Kx，则式（5－21）变成

        （5－22）

　　由式（5－22）可知，这种阀的进口压力P不受流量变化的影响，即P不受阀口开度x大小的影响。被控压力P变化很小，定压精度高。

 2）、球阀式直动型溢流阀

球阀式直动型溢流阀

    图示为球阀式直动型溢流阀。它也有一个阻尼活塞3，但与锥阀式结构不同，活塞与球阀1之间不是刚性连接，而是通过阻尼弹簧4使活塞与球阀接触（活塞两端的液压力平衡）。由于活塞的阻尼作用，可使始终与活塞相连接的球阀运动平稳。

    （Pa） （5－23）

    式中，A为球阀座孔面积（m2）；K1、K2分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的刚度（N/m）；x10、x20分别为主弹簧2和阻尼弹簧4的预压缩量（m）；x为球阀开口量（m）。由式（5－23）可知，由于增加了阻尼弹簧，相当于主弹簧的刚度增大了K2、预压缩量减小了K2x20/K1，有利于提高阀的静特性。

 2、先导型溢流阀

    由主阀和先导阀两部分组成。先导阀类似于直动型溢流阀，但一般多为锥阀（或球阀）形阀座式结构。主阀可分为一节同心结构、二节同心结构和三节同心结构。

图一、先导型溢流阀

    图1为先导型溢流阀。由于主阀芯6与阀盖3、阀体4与主阀座7等三处有同心配合要求，故属于三节同心结构。压力油自阀体4中部的进油口P进入，并通过主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀芯上腔，在油阀盖3上的通道a和锥阀座2上的小孔作用与锥阀1上。当进油口的压力p1小于先导阀调压弹簧9的调定值时，先导阀关闭，而且由于主阀芯上、下两侧有效面积比（A2/A1）为1.03～1.05，上侧稍大，作用与主阀芯上的压力差和主阀弹簧力均使主阀口闭紧，不溢流。当进油压力超过先导阀的调定压力时，先导阀被打开，造成资金油口P井主阀芯阻尼孔5、先导阀口、主阀芯中心孔至阀体4下部出油口（溢流口）O的流动。阻尼孔处的流动损失使主阀芯上、下腔中的油液产生一个随先导阀流量增加而增加的压力差，当它在主阀芯上、下作用面上产生的总压力差足以克服主阀弹簧力、主阀自重G和摩擦力Ff时，主阀芯开启。此时进油口P与出油口（溢流口）O直接相通，造成溢流以保持系统压力。

图2、二节同心先导型溢流阀的结构图

    图2为二节同心先导型溢流阀的结构图，其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性，要求主阀芯1的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好，两处的同心度要求较高，故称二节同心。主阀芯上没有阻尼孔，而将三个阻尼孔2、3、4分别设在阀体10和先导阀体6上。其工作原理与三节同心先导型溢流阀相同，只不过油液从主阀下腔到主阀上腔，需经过三个阻尼孔。阻尼孔2和4只主阀下腔与先导阀前腔产生压力差，在通过阻尼孔3作用于主阀上腔，从而控制主阀芯开启。阻尼孔3还用以提高主阀芯的稳定性。溢流阀进出口压力为

    （Pa） （5－24）

    式中，Ac为先导阀座孔的面积（m2）；Ky、Kx分别为主阀和先导阀弹簧的刚度（N/m）；y0、x0分别为主阀和先导阀的预压缩量（m）；y、x分别为主阀和先导阀阀口的开度（m）；Ff为主阀与阀体间的摩擦力（N）；G为主阀芯自重（N）。