液壓第六章4流量控制閥

1、 流量控制閥流量控制閥 一、概述一、概述 流量控制閥是通過改變閥口通流面積的大小，流量控制閥是通過改變閥口通流面積的大小， 即改變液阻來實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的液壓閥。即改變液阻來實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的液壓閥。 流量調(diào)節(jié)的目的是改變進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，流量調(diào)節(jié)的目的是改變進(jìn)入執(zhí)行元件的流量， 調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度，以滿足液壓系統(tǒng)的工作調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度，以滿足液壓系統(tǒng)的工作 要求。流量控制閥是節(jié)流調(diào)速回路中的基本調(diào)節(jié)元要求。流量控制閥是節(jié)流調(diào)速回路中的基本調(diào)節(jié)元 件。件。短片短片 流量控制閥包括流量控制閥包括 節(jié)流閥、調(diào)速閥、旁通型調(diào)速閥和分流集流閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、旁通型調(diào)速閥和分流集流閥等。等。 二、節(jié)

2、流閥二、節(jié)流閥 （一）節(jié)流閥的工作原理（一）節(jié)流閥的工作原理 v節(jié)流閥是一種最簡單、最基本的流量控制閥。圖節(jié)流閥是一種最簡單、最基本的流量控制閥。圖 6-356-35所示是一種典型的節(jié)流閥結(jié)構(gòu)圖，它主要由所示是一種典型的節(jié)流閥結(jié)構(gòu)圖，它主要由 閥芯閥芯3 3、閥體、閥體2 2、螺母、螺母1 1等零件組成。等零件組成。 v2 2、節(jié)流閥裝配動畫節(jié)流閥裝配動畫、 v為了平衡閥芯上的液壓徑向力，軸向三角槽須對為了平衡閥芯上的液壓徑向力，軸向三角槽須對 稱布置，三角槽數(shù)稱布置，三角槽數(shù)n n22。 （二）主要性能（二）主要性能 1.1.流量特性流量特性 v通過節(jié)流閥的流量及其前后壓差的關(guān)系可表示為通過

3、節(jié)流閥的流量及其前后壓差的關(guān)系可表示為 式中式中 K K節(jié)流系數(shù)，節(jié)流系數(shù)， A A節(jié)流閥通流面積節(jié)流閥通流面積 p p閥口前后壓差；閥口前后壓差； m m由孔口形式?jīng)Q定的指數(shù)，由孔口形式?jīng)Q定的指數(shù)， 0.5 0.5m m11。 m pKAq q A4A3A2A1 最小穩(wěn)定流量最小穩(wěn)定流量 v造成堵塞現(xiàn)象的主要原因是造成堵塞現(xiàn)象的主要原因是 1 1）油液中的污物堵塞節(jié)流口，）油液中的污物堵塞節(jié)流口， 2 2）油液中的極化分子和金屬表面的吸附作用導(dǎo)致節(jié)）油液中的極化分子和金屬表面的吸附作用導(dǎo)致節(jié) 流縫隙表面形成吸附層，使節(jié)流口的大小和形狀受流縫隙表面形成吸附層，使節(jié)流口的大小和形狀受 到破壞。到

4、破壞。 3 3）閥口壓差較大時，因閥口溫升高，液體受擠壓的）閥口壓差較大時，因閥口溫升高，液體受擠壓的 程度增強(qiáng)，金屬表面易受摩擦而形成電位差，引起程度增強(qiáng)，金屬表面易受摩擦而形成電位差，引起 堵塞。堵塞。 v減輕堵塞現(xiàn)象的措施有減輕堵塞現(xiàn)象的措施有 1 1）選擇水力半徑大的薄刃節(jié)流口。）選擇水力半徑大的薄刃節(jié)流口。 2 2）精密過濾并定期更換油液。）精密過濾并定期更換油液。 3 3）選擇合適的節(jié)流口前后壓差。）選擇合適的節(jié)流口前后壓差。 節(jié)流閥堵塞現(xiàn)象使其在小流量下工作時流量不穩(wěn)定，節(jié)流閥堵塞現(xiàn)象使其在小流量下工作時流量不穩(wěn)定， 以至執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。所以，節(jié)流閥應(yīng)有以至執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行

5、現(xiàn)象。所以，節(jié)流閥應(yīng)有 一個能正常工作的最小流量限制，即最小穩(wěn)定流一個能正常工作的最小流量限制，即最小穩(wěn)定流 量。量。 （三）節(jié)流閥的應(yīng)用（三）節(jié)流閥的應(yīng)用 1.1.起節(jié)流調(diào)速作用起節(jié)流調(diào)速作用 v在定量泵供油的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，節(jié)流閥與溢流閥配合在定量泵供油的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，節(jié)流閥與溢流閥配合 使用，調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度。其調(diào)速原理將在第七使用，調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度。其調(diào)速原理將在第七 章的速度調(diào)節(jié)回路中講述。章的速度調(diào)節(jié)回路中講述。 2. 2.起負(fù)載阻尼作用起負(fù)載阻尼作用 v有些液壓系統(tǒng)流量是一定的，改變節(jié)流閥的開口面積將有些液壓系統(tǒng)流量是一定的，改變節(jié)流閥的開口面積將 導(dǎo)致閥的前后壓力

6、差的改變。此時節(jié)流閥起負(fù)載阻尼作導(dǎo)致閥的前后壓力差的改變。此時節(jié)流閥起負(fù)載阻尼作 用，稱之為液阻。節(jié)流口面積越小液阻越大。節(jié)流元件用，稱之為液阻。節(jié)流口面積越小液阻越大。節(jié)流元件 的阻尼作用被廣泛用于液壓元件的內(nèi)部控制中。的阻尼作用被廣泛用于液壓元件的內(nèi)部控制中。 3.3.起壓力緩沖作用起壓力緩沖作用 在液流壓力容易發(fā)生突變的地方安裝節(jié)流元在液流壓力容易發(fā)生突變的地方安裝節(jié)流元 件可以延緩壓力突變的影響，防止液壓沖擊，起件可以延緩壓力突變的影響，防止液壓沖擊，起 保護(hù)元件作用。典型的例子是壓力表前的阻尼保護(hù)元件作用。典型的例子是壓力表前的阻尼 孔孔可調(diào)式壓力表開關(guān)；又如液壓缸中的節(jié)流緩可調(diào)式壓

7、力表開關(guān)；又如液壓缸中的節(jié)流緩 沖裝置。沖裝置。 三、調(diào)速閥和旁通型調(diào)速閥三、調(diào)速閥和旁通型調(diào)速閥 v對于執(zhí)行元件負(fù)載變化大和速度穩(wěn)定性要求高的對于執(zhí)行元件負(fù)載變化大和速度穩(wěn)定性要求高的 調(diào)速系統(tǒng)，必須對節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償，來保持調(diào)速系統(tǒng)，必須對節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償，來保持 節(jié)流閥前后壓差不變，起到穩(wěn)定流量的作用。節(jié)流閥前后壓差不變，起到穩(wěn)定流量的作用。 v常見的結(jié)構(gòu)有調(diào)速閥和旁通型調(diào)速閥常見的結(jié)構(gòu)有調(diào)速閥和旁通型調(diào)速閥。 （一）調(diào)速閥（一）調(diào)速閥 1.1.調(diào)速閥的工作原理調(diào)速閥的工作原理 v調(diào)速閥是由調(diào)速閥是由節(jié)流閥與定差減壓閥串聯(lián)節(jié)流閥與定差減壓閥串聯(lián)組成。組成。 v若定差減壓閥閥芯受力平衡

8、處于某一位置時，節(jié)流閥若定差減壓閥閥芯受力平衡處于某一位置時，節(jié)流閥 進(jìn)出口壓力差進(jìn)出口壓力差ppp p2 2-p-p3 3F Ft t/A/A為一確定值為一確定值, , v定差減壓閥的閥口開度一定，使壓力定差減壓閥的閥口開度一定，使壓力p p1 1減至減至p p2 2，因此，因此 流經(jīng)調(diào)速閥，即節(jié)流閥流量與節(jié)流閥的開口面積成正流經(jīng)調(diào)速閥，即節(jié)流閥流量與節(jié)流閥的開口面積成正 比。比。 v調(diào)速閥工作原理圖調(diào)速閥工作原理圖、調(diào)速閥動畫原理圖調(diào)速閥動畫原理圖 調(diào)速閥產(chǎn)品照片調(diào)速閥產(chǎn)品照片 v 調(diào)速閥的工作原理圖調(diào)速閥的工作原理圖 v當(dāng)節(jié)流閥閥口過流當(dāng)節(jié)流閥閥口過流 v面積面積A AT T一定時，通一

9、定時，通 v過調(diào)速閥的流量過調(diào)速閥的流量q q基基 v本上保持不變，而本上保持不變，而 v與調(diào)速閥前后的壓與調(diào)速閥前后的壓 v差差pp無關(guān)，無關(guān)， T 當(dāng)壓差當(dāng)壓差pp很小時，很小時， v節(jié)流閥和調(diào)速閥的節(jié)流閥和調(diào)速閥的 v流量特性相同。這流量特性相同。這 v是因為壓差很小時，是因為壓差很小時， v減壓閥閥芯在彈簧減壓閥閥芯在彈簧 v力作用下始終處于力作用下始終處于 v最下端位置，閥口全開，不起減壓作用，調(diào)速閥退化成最下端位置，閥口全開，不起減壓作用，調(diào)速閥退化成 節(jié)流閥。所以調(diào)速閥的最低工作壓差應(yīng)保持在節(jié)流閥。所以調(diào)速閥的最低工作壓差應(yīng)保持在0.40.4 0.5MPa0.5MPa以上，使定差

10、減壓閥工作。以上，使定差減壓閥工作。 T 3 3 調(diào)速閥的應(yīng)用調(diào)速閥的應(yīng)用 v調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用和節(jié)流閥相仿， 它適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大和速度穩(wěn)定它適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大和速度穩(wěn)定 性要求較高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)；也可用在容性要求較高的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)；也可用在容 積積- -節(jié)流調(diào)速回路中。具體應(yīng)用見第七章。節(jié)流調(diào)速回路中。具體應(yīng)用見第七章。 （二）旁通型調(diào)速閥二）旁通型調(diào)速閥 v圖是旁通型調(diào)速閥的工作原理圖、旁通圖是旁通型調(diào)速閥的工作原理圖、旁通 型調(diào)速閥動畫圖。它由差壓式溢流閥型調(diào)速閥動畫圖。它由差壓式溢流閥1 1和和 節(jié)流閥節(jié)流閥3 3并聯(lián)連接而成，閥體

11、上有一個進(jìn)并聯(lián)連接而成，閥體上有一個進(jìn) 油口，二個出油口，它也能保證通過閥油口，二個出油口，它也能保證通過閥 的流量基本上不受負(fù)載變化的影響。的流量基本上不受負(fù)載變化的影響。圖圖、 圖圖2 2 v旁通型調(diào)速閥上附有安全閥旁通型調(diào)速閥上附有安全閥2 2，當(dāng)出口處壓力，當(dāng)出口處壓力p p2 2 增大到等于安全閥增大到等于安全閥2 2的調(diào)整壓力時，安全閥的調(diào)整壓力時，安全閥2 2打開，打開， 使使p p2 2（因而也使（因而也使p p1 1）不再升高，防止系統(tǒng)的過載。）不再升高，防止系統(tǒng)的過載。 v旁通型調(diào)速閥是通過旁通型調(diào)速閥是通過p p1 1隨隨p p2 2的變化來使流量基本的變化來使流量基本

12、上保持恒定的。用于調(diào)速時只能安裝在執(zhí)行元件上保持恒定的。用于調(diào)速時只能安裝在執(zhí)行元件 的進(jìn)油路上，工作時如執(zhí)行元件上負(fù)載變化，泵的進(jìn)油路上，工作時如執(zhí)行元件上負(fù)載變化，泵 出口處壓力隨之變化，系統(tǒng)為變壓系統(tǒng)。出口處壓力隨之變化，系統(tǒng)為變壓系統(tǒng)。 v與調(diào)速閥調(diào)速回路相比，系統(tǒng)功率損耗低、發(fā)熱量與調(diào)速閥調(diào)速回路相比，系統(tǒng)功率損耗低、發(fā)熱量 小、效率高。同時因為旁通型調(diào)速閥工作時一直有小、效率高。同時因為旁通型調(diào)速閥工作時一直有 液流溢流，并在結(jié)構(gòu)上附有安全閥，因此溢流節(jié)流液流溢流，并在結(jié)構(gòu)上附有安全閥，因此溢流節(jié)流 調(diào)速回路可省去單獨安裝溢流閥，使系統(tǒng)簡化。調(diào)速回路可省去單獨安裝溢流閥，使系統(tǒng)簡化

13、。 v旁通型調(diào)速閥中流過的流量比調(diào)速閥大（一般是系旁通型調(diào)速閥中流過的流量比調(diào)速閥大（一般是系 統(tǒng)的全部流量），閥芯運(yùn)動時阻力較大，彈簧較硬，統(tǒng)的全部流量），閥芯運(yùn)動時阻力較大，彈簧較硬， 其結(jié)果使節(jié)流閥前后壓差其結(jié)果使節(jié)流閥前后壓差pp加大（達(dá)加大（達(dá)03030.5MPa0.5MPa），）， 因此它的穩(wěn)速性稍差。因此它的穩(wěn)速性稍差。 四、分流集流閥四、分流集流閥 v有些液壓系統(tǒng)由一臺液壓泵同時向幾個執(zhí)行元件有些液壓系統(tǒng)由一臺液壓泵同時向幾個執(zhí)行元件 供油，要求不論各執(zhí)行元件的負(fù)載如何變化，執(zhí)供油，要求不論各執(zhí)行元件的負(fù)載如何變化，執(zhí) 行元件能夠保持相同（一定比例）的運(yùn)動速度，行元件能夠保持相

14、同（一定比例）的運(yùn)動速度， 即速度同步。分流集流閥就是用來保證多個執(zhí)行即速度同步。分流集流閥就是用來保證多個執(zhí)行 元件速度同步的流量控制閥，又稱為同步閥。元件速度同步的流量控制閥，又稱為同步閥。 v分流集流閥是利用負(fù)載壓力反饋的原理來補(bǔ)償因分流集流閥是利用負(fù)載壓力反饋的原理來補(bǔ)償因 負(fù)載變化引起流量變化的一種流量控制閥。它只負(fù)載變化引起流量變化的一種流量控制閥。它只 能控制流量的分配，不能控制流量的大小。能控制流量的分配，不能控制流量的大小。 分流集流閥包括分流閥、集流閥和分流集流閥三種不同控制分流集流閥包括分流閥、集流閥和分流集流閥三種不同控制 類型。分流閥安裝在執(zhí)行元件的進(jìn)口，集流閥安裝在

15、執(zhí)行類型。分流閥安裝在執(zhí)行元件的進(jìn)口，集流閥安裝在執(zhí)行 元件的回油路。元件的回油路。 v 分流閥和集流閥只能分流閥和集流閥只能 v 保證執(zhí)行元件單方向保證執(zhí)行元件單方向 v 的同步運(yùn)動，而要求的同步運(yùn)動，而要求 v 執(zhí)行元件雙向同步則執(zhí)行元件雙向同步則 v 可以采用分流集流閥。可以采用分流集流閥。 1. 1.分流閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu)分流閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu) v 圖所示為分流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。圖所示為分流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。分流閥動畫圖、分流閥動畫圖、分流集流閥分流集流閥 裝配動畫圖裝配動畫圖 2. 2.集流閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu)集流閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu) v 保證兩執(zhí)行元件的回油流量相等或為一定比例，并匯集兩保證兩執(zhí)行元件的回油流量相等或為一定比例，并匯集兩 股回油在一起的流量控制閥，叫集流閥。它的工作原理與分股回油在一起的流量控制閥，叫集流閥。它的工作原理與分 流閥相同，但在結(jié)構(gòu)上把固定節(jié)流孔布置在集油口的一邊，流閥相同，但在結(jié)構(gòu)上把固定節(jié)流孔布置在集油口的一邊， 而且，閥芯兩端控制腔和而且，閥芯兩端控制腔和 同端的可變節(jié)流口的油腔同端的可變節(jié)流口的油腔 相通。相通。 集流閥動畫圖集流閥動畫圖