稳态特性与测试分析优化

减压阀的稳态特性主要从以下三方面考察：

1）压差流量特性。

2）控制压力-流量特性。

3）内泄漏。

1.压差流量特性

压差流量特性反映了通道全开时，不同流量通过减压阀所引起的压降。因为这时的流量是必须的，通常希望压降尽可能地低。

因为是通道开口全开，固定不变，所以測试曲线通常是一拋物线，如一固定节流口（见图4-8）。

图4-7 减压阀结构示意图

P_i—压力油进口 P_O—限压口 3—弹簧腔端口 X—开口量

（1）减压阀測试回路 測试回路可以参照图4-9搭建。图中：

1—液压源。

2—安全阀。设定值必须略高于測试范围。

3—压力表，监控用。

4—温度计。

5—压力传感器。用进口压力代替进出口压差的条件是：出口到油箱的管道短而粗，从而，3b的显示值相对3a的小得多，可以忽略。不然的话，在3b处还要再设一个压力传感器。

6—被測阀。

7—流量传感器。

8—节流阀，旁路加载用。

9—X-Y记录仪，或数字示波器，或计算机数据采集记录显示系统。

图4-8 某减压阀的压差流量特性

（2）測试过程

1）准备阶段。连接X-Y记录仪：流量qV7作为X轴输入，压力p₅作为Y轴。使油温达到预定值。一般常选32号油，40℃。

图4-9 减压阀压差流量特性測试回路

2）測试步骤

①被測阀6调到给定压力调节范围的最小值。节流阀8全开。

②开启液压源。此时，流量q_V7、压力p₅几乎为零。

③开始记录。缓慢关闭节流阀8，流量q_V7缓慢增加，直至測定流量，或压力p₅接近设定压力。暂停记录。节流阀8全开。

④被測阀6调到给定压力调节范围的最大值，重复步骤③。结果应与前面基本相重合。

整个測量过程中要保持油温相对固定。这样得到的測试曲线即为该阀的压差流量特性。典型測试曲线可参见图4-8。

2.控制压力-流量特性

（1）理论分析 控制压力-流量特性反映了在通过不同流量时限压口的压力变化情况。

理论上，当然希望这个控制压力保持恒值，不受通过流量的影响。但实际上，随着通过流量的增大，控制压力都会有不同程度的下降，如图4-10所示。

这是因为，随着通过限压口的流量q_V增大，阀开口X必须增大，因此，调压弹簧的压缩量相应减少（见图4-7），从而与之相平衡的控制压力也相应减少。另外，液动力总是趋于使阀口关小的方向，在图4-7是往上，与控制压力同向，随着通过限压口的流量q_V增大而增大，这也在一定程度上降低了控制压力。

图4-10 减压阀控制压力-流量特性示意图

p_O—控制压力 p_S—设定压力 X—通道开口量 q_V—通过开口的流量(www.xing528.com)

（2）特性曲线 图4-11为某一产品样本上提供的，接近真实情况的曲线。图中，曲线1的设定值较高。当通过流量大到一定值（约22L/min）时，控制压力陡然下降。这是因为，这时，出现了与溢流阀类似的所谓“全流量”效应：阀口已经开到最大，阀已经失去了调压功能，因此，通过阀口的压降随流量呈拋物线增长。使用中要考虑到这点，必要时要避免。

曲线2的设定值较低，出现“全流量”的流量值也要大得多。这是因为，两条曲线是在同一进口压力的情况下測得的。设定值低，即意味着，开口两边的压差大，通过相同流量所需的开口就小，这样到全开口也迟一些。

另外，由于阀芯与阀体间总有摩擦力，因此实測曲线会有滞回：流量上升时和流量下降时的曲线不重合。

（3）測试回路 測试回路可以参照图4-12搭建。图中：

1—液压源。

2—进口压力控制阀（溢流阀）。设定值必须高于測试范围。

图4-11 某减压阀的控制压力-流量特性

1—高设定压力 2—低设定压力

3—压力表，监控用。

4—温度计。

5—压力传感器。

6—被測阀。

7—流量传感器。

8—节流阀，加载用。

9—X-Y记录仪，或数字示波器，或计算机数据采集记录显示系统。

图4-12 减压阀控制压力-流量特性測试回路

（4）測试过程

1）准备阶段。连接X-Y记录仪：流量q_V7作为X轴输入，压力p₅作为Y轴。使油温达到预定值。一般常选32号油，40℃。

2）測试步骤

①被测阀6调到给定压力调节范围的最小值。节流阀8全关。

②开启液压源。此时，流量q_V7应几乎为零，压力p₅应低于进口压力p_3a。

③开始记录。缓慢开启节流阀8，流量q_V7缓慢增加，直至测定流量，或全流量，控制压力出现显著下降，再缓慢关闭节流阀8。暂停记录。

④被测阀6调到给定压力调节范围的最大值，重复步骤③。

⑤在压力调节范围的最大值和最小值之间再设定几个值，重复步骤③。

整个测量过程中要保持油温相对固定。这样得到的测试曲线即为该阀的控制压力-流量特性。典型测试曲线可见参见图4-11。

3.內泄漏特性

减压阀一般都是滑阀，内泄漏不可避免。因为在大多数的工况下，进口压力最高，而目前市场所见的减压阀结构大多如图4-7所示，因此，内泄漏就只会发生在从进口到弹簧腔口和从进口到限压口。

从进口到弹簧腔口的内泄漏，只要相对泵的工作流量不是太大，在一般情况下，不会带来大问题。

但从进口到限压口的内泄漏就不同。如果限压口连通一个液压缸（例如图4-3、图4-4），在液压缸已经走到底后，经过一段时间，内泄漏就会导致压力进一步上升。原本期望的限压功能就不能实现。

内泄漏量可以直接测试，也可以间接测试。

（1）直接测试 减压阀的从进口到限压口的内泄漏，理论上，应该参照图4-13的回路搭建，直接测试。但实际上不容易完成测试。因为，唯有当限压口压力p_3b达到设定压力后，进口到限压口的通道才会关闭，这时才能测内泄漏。而内泄漏量一般都很小，节流阀8很难调到：既有泄漏量通过，又能保持压力p_3b稳定在关闭压力。

（2）间接测试 如果把减压阀反接（见图4-14）：限压口接泵源，进口接油箱。就很容易使被测阀处于关闭状态。这时，利用秒表和量杯7，测得的泄漏量，一般来说，应该等同于从进口到限压口的泄漏量。

图4-13 减压阀内泄漏直接测量回路

图4-14 减压阀内泄漏间接测量回路