壓力控制閥簡稱壓力閥。其基本功能是控制液壓系統(tǒng)壓力或利用壓力作為信號去控制其他元件的動作。按功用可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。其共同之處是：利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡實現(xiàn)控制。
一、溢流閥
溢流閥是利用溢出系統(tǒng)中部分或全部流量來控制系統(tǒng)壓力的元件。它的用途有兩個：一是用來保持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，其閥口常開溢流；二是起過載保護作用，即安全閥的作用，其閥口常閉，只有當系統(tǒng)過載時才打開溢流，以限定系統(tǒng)zui高壓力。根據(jù)結構不同，溢流閥又分為直動式和先導式兩類。
（一）溢流閥的結構與工作原理
1.直動式溢流閥
如圖5-15所示，直動式溢流閥由閥體、閥芯、彈簧和調壓螺栓等組成。
壓力液體從P口進入，作用于閥芯上，當液壓作用力小于彈簧力時，閥芯關閉閥口；當液壓作用力大于彈簧力時，閥芯被推開，壓力液體經(jīng)閥口、回液口T向油箱溢流，壓力越高，閥口開度越大，溢流量也越大，乃至溢出系統(tǒng)全部流量，實現(xiàn)穩(wěn)壓或過載保護作用。通過調壓螺拴改變彈簧預壓縮量，可調節(jié)溢流閥的動作壓力。
這種溢流閥是利用主液流直接作用于閥芯上與彈簧力相平衡來實現(xiàn)壓力控制的，故稱直動式溢流閥或直接作用式溢流閥。其閥芯結構除錐閥外，還有球閥、滑閥和平面閥（多用于液壓支架）等。
溢流閥在穩(wěn)定工作時，作用在“芯上力的平衡方程式（忽略閥芯自重和摩擦力）為
（5-1）
或 （5-2）
式中 p—系統(tǒng)工作壓力；
A—閥芯有效作用面積；
K—彈簧剛度；
x0—彈簧預壓縮量；
x—閥口開啟時的閥芯位移量，即彈簧附加壓縮量。
由工作原理并分析式（5一2）可看出如下間題：
（1）當液壓作用力PA很大時，即高壓大流量系統(tǒng)，要求彈簧力K（xo=x）必須很大，使彈簧粗大，調節(jié)費力，易產生振動和噪聲，并且影響閥的結構尺寸；
（2）在閥口初開（x→0）和閥口全開（xzui大，全溢流），對應的彈簧力不同，所以壓力p也不同。彈簧剛度越大，差異越大，不利于保持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定；
（3）由于主液流直接作用于閥芯上，所以動作響應快。
綜上所述，直動式溢流閥適于作安全閥使用或在低壓小流量系統(tǒng)中作溢流閥（穩(wěn)壓）使用。
圖5—16為一種高壓安全閥的結構，它用于MLS3—170型采煤機牽引部的液壓系統(tǒng)。這種安全閥由閥體、閥套、閥芯、彈簧、調整墊、螺栓等組成。閥芯的錐面部分與閥套口接觸形成錐閥閥口，閥芯的圓柱尾部以0.1mm間隙裝入閥套孔中，閥套下部鉚入一個8鋼球，閥芯下端面與鋼球之間構成一個阻尼腔，閥芯上部的調壓彈簧預緊力由調整墊調整。壓力液體從P口進入閥套孔作用于閥芯錐面和圓柱尾部,上端環(huán)形平面上，同時經(jīng)0.1 mm的間隙進入阻尼腔作用于閥芯下端面上。當液壓作用力大于彈簧力時，閥芯上移，閥口開啟溢流，起安全保護作用。當過載消除后，進口壓力下降、彈簧使閥芯下移關閉，此時阻尼腔的液體經(jīng)間隙外流，由于阻尼作用使閥芯動作平穩(wěn)減小沖擊。
另外，為適應液壓系統(tǒng)需要．在閥芯的泄液口安裝了一個1帶門小孔（節(jié)流孔）的螺塞8，所產生的背壓由P0口經(jīng)管路引至一個控制閥。
2.先導式溢流閥
1） 結構與工作原理
圖5 - 17 為YF型閥兩部分組成。
先導閥實際上是一個小流量的直動式溢流閥，它由調壓螺栓、調壓彈簧、錐形閥芯、閥座和閥蓋等組成。調壓彈簧剛度較大，溢流閥的動作壓力由先導閥調定。
主閥由閥體、主閥芯和主彈簧等組成。主閥芯與閥口配合處為錐形，中部為平衡活塞，其上有一阻尼孔，主閥芯中心有一軸向通孔。主彈簧剛度較小，它以一定的預壓縮量裝入主閥上端，使溢流口關閉。溢流量由主閥控制。
先導式溢流閥的工作原理如下：
由系統(tǒng)來的壓力液體從P口進入，經(jīng)主閥芯阻尼孔充滿主閥上端，再經(jīng)先導閥座孔作用在先導閥芯上。
當系統(tǒng)壓力較低時，作用在先導閥芯上的液壓作用力不足以克服調壓彈簧力，先導閥關閉，閥內液體處于靜止狀態(tài)，故主閥芯兩端的液壓作用力相等，主閥芯在主彈簧作用下處于關閉位置。
當系統(tǒng)壓力升高使作用在先導閥芯上的液壓作用力大于調壓彈簧力時，先導閥打開，壓力液體經(jīng)主閥芯上阻尼孔～先導閥口～主閥芯中心孔，溢流口回油箱。由于液流經(jīng)過阻尼孔要產生壓力損失，故主閥芯兩端的壓力不再相等，其壓力差將隨先導閥的流量增加而增大，當通過先導閥的流量達到一定值時，主閥芯兩端的壓力差便可克服主彈簧的預緊力以及主閥芯的自重和摩擦力，使主閥芯移動打開溢流口，大量的壓力液體便從溢流口流至油箱。
溢流時。液體通過閥口時流速較大，且改變了流動方向，將產生一個向上的液動力（液流速度的大小或方向發(fā)生變化對閥芯產生附加作用力），使閥芯開啟，不易穩(wěn)定。所以在主閥芯下端增加一個消振尾．產生向下的液動力，使主閥芯趨于關閉，以提高溢流閥工作的穩(wěn)寧性
主閥芯受力分析：
若忽略主閥芯自重和摩擦力．那么溢。流閥在穩(wěn)定工作時，作用在主閥芯上力的平衡方程式為
（5-3）
（5-4）
式中 P—系統(tǒng)工作壓力；
P1—主閥芯阻尼孔以后的壓力；
A—主閥芯兩端有效作用面積；為保證主閥關閉時有足夠的通常上端面積是下端面積的1.03～1.05倍，為便于分析，可看作相等；
K—主彈簧剛度；
x0—主彈簧預壓縮量；
x—溢流口開啟時的主閥芯位移量。
由工作原理并比較式（5—4）和式（5—2），可看出如下間題：
（1）主彈簧僅用于平衡主閥芯兩端的液壓力差（P-P1），這個差值遠小于系統(tǒng)工作壓力P，所以主彈簧力K（x0+x）較小，即主彈簧剛度不大而較軟，在高壓大流量系統(tǒng)中使用時，不會因彈簧粗大而影響結構尺寸；
（2）由于主彈簧較軟，在主閥口（溢流口）初開和全開時，雖然彈簧壓縮量x不同，但彈簧力變化不大，與之平衡的壓力差變化也不大，所以利于保持壓力的穩(wěn)定，即穩(wěn)壓性能好；
（3）先導閥調壓彈簧直接承受系統(tǒng)壓力，但因先導閥流量很小，僅為全溢流量的0.5%～1%,所以其閥座孔直徑也很小，作用在先導閥芯上的液壓作用力也不大，相應地調壓彈簧剛度也不大，利于手動調節(jié)，結構也緊湊；
（4）主閥動作滯后于先導閥動作，故動作反應不如直動式迅速。
綜上所述，先導式溢流閥適于在高壓大流量系統(tǒng),中作溢流閥（穩(wěn)壓）使用。
2） 遠控口的作用
先導式溢流閥具有遠控口，對于不同結構類型的閥，遠控口的具體位置有可能不同，但它都位于阻尼孔與先導閥座之間的區(qū)域。在使用上，遠控口可實現(xiàn)多種控制功能。
（1）遠程調壓。將遠控口通過管路與調壓閥（小流量直動式溢流閥）連接，可實現(xiàn)遠程調壓（圖5）此時調壓閥代替了先導閥的功能，而先導閥可以*關死或調定在系統(tǒng)的zui大壓力值上。
（2）多級調壓。將遠控口通過換向閥與多個調壓閥相連，可實現(xiàn)多級調壓。圖5-19為三級調壓，溢流閥1的調定壓力zui高，而另外兩個調壓閥2和3 的調定壓力可依次降低。當換向閥處于中位時，系統(tǒng)壓力由溢流閥1調定，當換向閥處于左位或右位時，則系統(tǒng)壓力由調壓閥2或3調定。
（3）系統(tǒng)卸荷。將遠控口通過二位二通閥與油箱接通時，溢流閥進口壓力只需先克服主彈簧力便圖5-19溢流閥的多級調壓可溢流，可實現(xiàn)系統(tǒng)卸荷（圖5-20）。通常將溢流閥處于卸荷狀態(tài)時通過公稱流量下的進、出口壓力差定義為卸荷壓力。其值越小越好，對于中低壓閥不大于0.2 MPa．高壓閥不大于0.4 MPa.卸荷壓力是溢流閥的性能指標之一。
（4）遠程無級調壓。將遠控口與電液調壓裝置（噴嘴一擋板）相連時，可通過電氣系統(tǒng)實現(xiàn)溢流閥的遠程無級調壓（圖5-21）。其原理如下：
動圈（可動線圈）與擋板固定連接，未通入控制電流時，十字彈簧使擋板*上移，噴嘴全開，壓力液體從遠控口流出經(jīng)噴嘴流回油箱，液壓系統(tǒng)卸荷。當動圈通人控制電流時，*磁鐵吸引動圈向下移動，其—移動量與電流大小有關，噴嘴與擋板之間的間隙量變小，液體流通阻力增大，系統(tǒng)壓力升高；當擋板*遮蓋噴嘴時，系統(tǒng)壓力達到溢流閥的調定值。噴嘴一擋板裝置實質上是一個可調節(jié)的局部阻力，利用該裝置，通過對動圈控制電流的調節(jié)，可使系統(tǒng)壓力在溢流閥調定壓力與卸荷壓力之間得到無級調節(jié)。這種裝置普遍用于提升機的液壓站。
（一） 溢流閥的壓力—流量特性
壓力—流量特性是指穩(wěn)定狀態(tài)下（系統(tǒng)壓力無突變）溢流閥的進口壓力（系統(tǒng)壓力）與溢流量之間的關系。由溢流閥的工作原理可知：當閥的進口壓力大于調壓彈簧力時，溢流閥開始溢流，壓力越高．閥口開度越大，溢流量也越大。壓力—流量特性不僅與閥的結構、彈簧剛度有關，還與摩擦力、液動力、加工質量、使用條件（溫度、背壓）等因素有關，所以實際的特性曲線要由試驗來測定。
由于閥芯與閥體之間摩擦阻力的影響，造成溢流閥在開啟過程與閉合過程中壓力—流量特性的差異。通常將開啟過程中的壓力—流量特性稱為開啟特性。而將閉合過程中的壓力—流量特性稱為閉合特性。并將開啟特性和閉合特性統(tǒng)稱為啟閉特性。
開啟過程中主閥芯受力平衡關系式為（略去閥芯自重）
式中 -液壓作用力；
-彈簧力；
f-摩擦力。
閉合過程中主閥芯受力平衡關系式為（略去閥芯自重）
或
綜合表示為
（5-5）
式（5-5）在開啟過程中取“十”，在閉合過程中取“一”，可見開啟壓力高于閉合壓力。啟閉特性曲線如圖5-22所示，若不考慮摩擦力的影響，閉合過程與開啟過程的壓力－流量特性應當重合，如圖中虛線所示。由于摩擦力很難準確計算，所以啟閉特性需由試驗測定。由特性曲線和受力分析可知：對于相同的液壓力，在開啟和閉合過程中對應的彈簧力不同，故閥口開度不同，溢流量也不同。
為便于測定，規(guī)定在開啟過程中溢流量達到額定流量的圖5-22溢流閥的啟特特性1％時，所對應的壓力為開啟壓力。規(guī)定在閉合過程中，溢流量減少到額定流量的1％時，所對應的壓力為閉合壓力。通常要求先導式溢流閥的開啟壓力不低于調定壓力的95%，而閉合壓力不低于調定壓力的90%。
調定壓力是指溢流閥通過額定流量時所對應的壓力，也稱全流量壓力或全開壓力。一般情況下，液壓系統(tǒng)中溢流閥，在調定時應使全流量通過，這點務必注意。
溢流閥的調壓范圍取決于彈簧力的調節(jié)范圍，在使用中應注意調定壓力不要超出這個范圍，否則壓力將出現(xiàn)突跳和遲滯現(xiàn)象或出現(xiàn)較大的振動和噪聲。我國在公稱壓力為31.5MPa的壓力控制閥中，將調壓彈簧分為4根．調壓范圍劃分為4檔，即0.6 MPa～8MPa. 4MPa～16MPa, 8MPa～20MPa, 16MPa～ 31.5 Mpa。（三）溢流閥的應用舉例
1.安全保護回路
圖5－12中的溢流閥起安全保護作用，它是常閉的，只有當液壓缸工作過載時，溢流閥才打開溢流，限制系統(tǒng)zui高壓力。
2.穩(wěn)壓溢流回路
圖5-23為節(jié)流調速系統(tǒng)，調節(jié)節(jié)流閥開口的大小可以調節(jié)進入液壓缸的流量，定量泵多余流量則從溢流閥回油箱。在工作中溢流是常開的，泵的出口壓力由溢流閥調定，并保持基本穩(wěn)定。
另外，溢流閥還可用于遠程調壓回路（圖5-18）、多級調壓回路（圖5-19）、卸荷回路（圖5-20）,遠程無級調壓回路（圖5-21）以及背壓回路（溢流閥安裝于液動機回液管路上）等。
二、減壓閥
減壓閥是一種利用壓力液體流過閥口縫隙產生壓降的原理來使出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥。在液壓系統(tǒng)中，若一臺泵同時向幾個液動機供液，而某一個液動機所需的工作壓力低于泵的供液壓力時，可在該液動機供液支路上串聯(lián)一個減壓閥，即使用一個壓力源配合減壓閥能同時提供兩個或幾個不同壓力的輸出。
減壓閥按作用不同，分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。通常所說的減壓閥是值減壓閥，它可以保持出口壓力恒定，不受進口壓力變化的影響，應用較廣；定差減壓閥是保持閥的進出口壓力差恒定；定比減壓閥是保持閥的進出口壓力之比恒定。下面只介紹定值減壓閥。
（一）減壓閥的結構和工作原理
減壓閥按結構也分為直動式和先導式兩種，作為國產標準系列產品都為先導式，直動式一般與其他閥組合使用。
先導式減壓閥的結構如圖5-24所示，它由先導閥和主閥組成。先導閥多為錐閥，起調壓作用；主閥多為滑閥式。起減壓作用。
壓力液體從進口流入，經(jīng)主閥芯和閥體間形成的減壓縫隙h，即減壓，閥口，再從出口流出。出口壓力一方面送至液動機，另一方面經(jīng)閥體上小孔進入主閥下腔，又經(jīng)主閥芯上的阻尼孔進入主閥上腔，并作用在先導閥芯上。
當進口壓力P1（也稱一次壓力）或出口壓力P2（也稱二次壓力）小于先導閥的開啟壓力時．先導閥關閉，主閥芯阻尼孔無液體流動，故主閥芯兩端液壓力相等，主閥芯被主彈簧力推至zui下端位置，減壓縫隙hzui大，即閥門全開，不起減壓作用，出口壓力等于進口壓力，即P1=P2
當進口壓力p1；升高引起出口壓力P2：大于先導閥開啟壓力時，先導閥打開，少量液體從出口一閥體上小孔一主閥芯阻尼孔一先導閥口—泄流口L回油箱，液流經(jīng)過阻尼孔產生壓力損失，故主閥芯兩端出現(xiàn)壓力差，此壓力差克服主彈簧力使主閥芯上移，將減壓縫隙人減小，通流阻力增大，利用液流在縫隙處產生的局部壓力損失使出口壓力P2降低，達到減壓目的。如果進口壓力引起出口壓力再繼續(xù)升高時，先導閥口將進一步增大，阻尼孔流量將增加，流速加快，阻尼作用增強，主閥芯兩端壓力差也將增大，主閥芯將再向上移動，使縫隙h進一步減小，液流經(jīng)過縫隙產生的局部壓力損失增大，從而使出口壓力下降，穩(wěn)定在調定值上。由此可知：減壓閥在出口負載不變的條件下，若進口壓力在減壓閥開啟壓力以上范圍內變化時，通過減壓閥的自動調節(jié)作用，可使出口壓力基本恒定。
若減壓閥出口負載增大，減壓閥仍能使出口壓力穩(wěn)定，但此時減壓縫隙很小，閥口接近于全閉，其輸出液流經(jīng)先導閥口、泄流口回油箱，與出口相連的液動機將不動作。
另外，在液壓系統(tǒng)中，與減壓閥進口相連的主回路或減壓回路不能卸荷，否則二者將產生互相干擾，使另一條回路不能建立起需要的工作壓力。
由上述工作原理可知：減壓閥的進出口均為工作壓力，故必須串聯(lián)于管路中使用；減壓閥利用出口壓力與彈簧力相平衡，實現(xiàn)壓力控制；其出口壓力由先導閥調定，并通過自動調節(jié)使閥口縫隙產生的壓力損失變化，保持定值輸出；先導閥的流量必須經(jīng)單獨的泄流口引入油箱；在原始狀態(tài)，減壓閥口處于全開位置，在工作狀態(tài)則處于減小位置。這些方面與溢流閥是不同的，請注意比較。
減壓閥的遠控口通過換向閥與遠程調壓閥（替代減壓閥的先導閥）相連，則可實現(xiàn)遠程減壓和多級減壓等作用，其原理可參照溢流閥的遠程調壓和多級調壓來理解。
（二）減壓閥的應用舉例
減壓閥的基本應用是減壓回路，由于減壓閥是利用：阻力損失實現(xiàn)減壓的，所以能量損失較大，并使工作液體發(fā)熱，故常用于短期工作的輔助系統(tǒng)。
圖5-25為MLS3—170型采煤機緊鏈裝置的液壓系統(tǒng)，該裝置固定于工作面刮板輸送機兩端的機頭和機尾上，利用液壓支架的乳化液泵站提供的高壓液體，經(jīng)減壓后輸入緊鏈液壓缸，使牽引鏈的松邊保持一定的張緊力。
減壓閥為直動式，它與安全閥、單向閥等組成一個閥組，稱為緊鏈閥組。當減壓閥進口壓力突然下降時，單向閥關閉，使液壓缸液體封閉，以保持牽引鏈的張緊狀態(tài)。牽引鏈的zui大張緊力由安全閥限定。
減壓閥的調定壓力為17.6 MPa，安全閥的調定壓力為19.6 MPa。在工作過程中，液壓缸的工作壓力在17.6 MPa ～19.6 MPa范圍內變化，對應的牽引鏈張緊力為44kN～49kN.
三、順序閥
順序閥是利用液壓力的變化來控制閥口開啟或關閉，以實現(xiàn)各液動機依次順序動作的壓力閥。
根據(jù)控制方式，順序閥可分為兩類：一是直接利用閥的進口壓力來控制閥芯動作的內控順序閥，又稱直控順序閥；二是利用另外的控制液壓力使閥芯動作的外控順序閥。
根據(jù)結構的不同，順序閥分為直動式和先導式兩種，目前應用較多的是直動式。
（一）順序閥的結構和工作原理
圖5-26為直動式高壓順序閥，它由閥體、主閥芯、控制閥芯和彈簧等組成。壓力可達31.5MPa.
進口壓力液體經(jīng)閥體和下蓋的孔道f作用于控制閥芯下端面上，當液壓作用力小于彈簧力時，主閥芯處于zui下端位置，閥口關閉，進出口通道切斷，當進口壓力升高使液壓作用力大于彈簧力時，控制閥芯將主閥芯頂起，閥口開啟，進出口連通，壓力液體經(jīng)順序閥輸出，使與其相連的執(zhí)行元件動作。調節(jié)彈簧預壓縮量可調節(jié)順序閥的動作壓力。
為防止順序閥因泄漏引起執(zhí)行元件的誤動作，要求順序閥具有良好的密封性能，因此閥體與閥芯的密封長度（重疊長度）比較長。
為避免彈簧過于粗大，高壓直動式順序閥的壓力液體不直接作用于主閥芯上，而是作用在直徑較小的控制閥芯上，以減小液壓作用力。對于中低壓閥可直接作用于主閥芯上。
由于順序閥的出口也是壓力液體，所以主閥芯上部的泄漏液體必須經(jīng)單獨的外泄口引人油箱。
這種閥有兩種控制方式。圖示狀況為直控式（內控式），其圖形符號如圖5-26（a）所示。若將下蓋相對閥體旋轉900安裝，則直控孔道斷開，再將控制口K的絲堵去掉，接上控制管路，通上控制液壓力，則成為外控式，其圖形符號如圖5-26（b） 所示。
若將上蓋相對于閥體旋轉1800安裝，并將外泄口L堵死，則泄漏口經(jīng)閥體孔道與出口相通（內泄液式），再將出口接通油箱，并采用外控式，順序閥便成了卸荷閥，其圖形符號如圖5-26（c）所示；若采用直控式，可起溢流閥和背壓閥作用。
應當注意：順序閥在起順序和卸荷作用時，工作狀態(tài)閥口是全開的，其進口壓力與出口壓力相等；當起溢流和背壓作用時，其閥口開度是變化的，有阻力損失，進口壓力與出口壓力不等。
（二）順序閥應用舉例
1.順序動作回路
圖5-27為順序動作回路，要求液壓缸B后動作，所以在其支路上串聯(lián)了一個順序閥。當換向閥處于左位時，液壓泵供給的壓力液體經(jīng)換向閥直接引人液壓缸A的左腔，推動活塞伸出，在活塞停止運動后?；芈穳毫ι?，當達到順序閥調定壓力時，順序閥開啟，壓力液體方
能進入液壓缸B，使活塞伸出。當換向閥處于右位時，壓力液體進入兩缸右腔?；钊s回，無順序動作要求，此時液壓缸B左腔經(jīng)單向閥回液。為保證順序動作可靠，順序閥的調定壓力應比先動作的液壓缸zui大工作壓力高0.5 MPa～0.8 MPa
2.卸荷回路
圖5-28為順序閥改裝成卸荷閥使用的回路，當系統(tǒng)壓力達到卸荷閥的調定壓力時，閥口開啟通流，液壓泵卸荷，此時單向閥關閉，蓄能器作為壓力源使主回路保壓。
順序閥還可串聯(lián)在具有負值負載的液動機回液路上，使回液產生背壓限制其運動速度。例如，防止立式液壓缸在工作部件自重作用下而超速下落。
四、壓力繼電器
壓力繼電器是一種將壓力信號變換為電信號的轉換元件。它的作用是根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過內部的微動開關自動接通或斷開有關電路，以實現(xiàn)自動控制或安全保護。
（一）壓力繼電器的結構和工作原理
壓力繼電器的結構形式較多，圖5-29為DP-320型柱塞式壓力繼電器．它也是利用液壓力與彈簧力相平衡的原理來動作的。壓圖5-28卸荷回路力液體從控制口P進人，作用于柱塞底部，當液壓作用力大于調壓彈簧力時，柱塞便向上移動頂起彈簧座，頂桿上移使微動開關的觸點閉合發(fā)出電信號，使有關控制電路接通或斷開。通過調節(jié)螺栓改變彈簧的預壓縮量，可調整動作壓力。
（二）壓力繼電器應用舉例
圖5-30是采用壓力繼電器控制液壓泵卸荷的回路。當系統(tǒng)壓力升高到壓力繼電器調定值時，它隨即動作接通二位二通閥電磁鐵線圈控制電路，使閥移至通路位置，液壓泵經(jīng)過二位二通閥卸荷，此時單向閥關閉，蓄能器作為壓力源使系統(tǒng)保壓。
