液壓與氣壓傳動技術(shù) 課件 任務(wù)9.3 流量控制閥的結(jié)構(gòu)認(rèn)知及速度控制回路的構(gòu)建

液壓與氣壓傳動技術(shù)節(jié)流口流量特性及流量控制閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2流量控制閥的功用：通過改變閥口通流截面面積的大小來調(diào)節(jié)通過閥口的流量的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度的目的。流量控制閥的類型：節(jié)流閥和調(diào)速閥。課程導(dǎo)入：授課導(dǎo)航節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)調(diào)速閥的工作原理及特點(diǎn)

節(jié)流口的流量特性

節(jié)流口流量特性4節(jié)流口形式薄壁孔細(xì)長孔短孔L/d≤0.5L/d>40.5<L/d≤4常用的節(jié)流口型式：軸向三角槽式節(jié)流口，結(jié)構(gòu)簡單，可得到較小的穩(wěn)定流量小孔結(jié)構(gòu)節(jié)流口流量特性5節(jié)流口的流量特性公式：q=KAT?pm式中：K－孔口形狀系數(shù)；AT－孔口的截面積；?p－孔口前后兩端壓力差；m－由孔的長徑比決定的指數(shù)。節(jié)流口流量特性當(dāng)系數(shù)K、指數(shù)m和?p一定時，只要改變節(jié)流口通流面積A就可調(diào)節(jié)通過閥的流量。節(jié)流口流量特性61.壓差對流量的影響：薄壁小孔受壓差改變的影響最??；2.溫度對流量的影響：油溫影響油液粘度。對于薄壁小孔，粘度對流量幾乎沒有影響，油溫變化時薄壁小孔流量基本不變。3.孔口形狀對流量的影響：最小穩(wěn)定流量與節(jié)流口截面形狀有關(guān)，一般節(jié)流口通流面積越大，節(jié)流通道越短，越不容易堵塞。一般流量閥的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。影響節(jié)流口流量的因素節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)7在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)流量控制閥的節(jié)流口開度調(diào)定后，我們希望通過的流量q能保持穩(wěn)定不變，以使執(zhí)行元件獲得穩(wěn)定的速度。而實(shí)際上不同的流量控制閥結(jié)構(gòu)原理不同，流量特性也就有所不同。由節(jié)流口的流量特性可知:薄壁孔的m值最小

負(fù)載變化時因壓差變化引起的流量變化小油溫變化時系數(shù)K基本不變

流量受溫差變化的影響也小薄壁孔是理想的節(jié)流口型式。節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)簡單、體積小，調(diào)節(jié)方便，但負(fù)載和溫度的變化對流量的穩(wěn)定性影響較大，因此，只適用于負(fù)載和溫度變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的液壓系統(tǒng)中。節(jié)流閥特點(diǎn)實(shí)際中，因加工等諸多因素，節(jié)流閥的節(jié)流口往往處于薄壁孔和短孔之間。節(jié)流閥常采用軸向三角槽式的節(jié)流口。調(diào)速閥工作原理及特點(diǎn)9圖為調(diào)速閥結(jié)構(gòu)圖，調(diào)速閥由定差減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)而成。節(jié)流閥調(diào)節(jié)通過的流量，定差減壓閥保持節(jié)流閥前后壓差為定值，使得通過節(jié)流閥的流量不受負(fù)載變化影響。忽略油溫變化的影響，通過節(jié)流口的流量就基本保持不變。原理詳細(xì)圖形符號簡化圖形符號由于工作負(fù)載的變化很難避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，常常使用調(diào)速閥。，小結(jié)論：調(diào)速閥通過改變內(nèi)部節(jié)流閥口的大小來調(diào)節(jié)流量，節(jié)流閥口一定而負(fù)載變化時，定差式減壓閥通過其閥芯的自動調(diào)節(jié)，能保證節(jié)流口前后的壓力差恒定，從而使調(diào)速閥的流量穩(wěn)定，不受負(fù)載變化的影響。調(diào)速閥工作原理及特點(diǎn)10分析詳細(xì)圖形符號簡化圖形符號由于工作負(fù)載的變化很難避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，常常使用調(diào)速閥。系統(tǒng)工作時，調(diào)速閥的進(jìn)口壓力由溢流閥調(diào)定，基本保持恒定；壓力為P1的壓力油進(jìn)入調(diào)速閥后，先經(jīng)過定差減壓閥閥口1，壓力降為P2，減壓閥的出口即為節(jié)流閥的進(jìn)口；P2經(jīng)節(jié)流閥口3，壓力又降為P3；P3的大小由液壓缸負(fù)載決定。調(diào)速閥工作原理及特點(diǎn)11分析P3↑→減壓閥芯下移→閥口增→P2↑P3↓

→減壓閥芯下移→閥口增→P2↓節(jié)流閥前后壓差P2-P3保持不變

保證了流量的穩(wěn)定調(diào)速閥工作原理及特點(diǎn)12如圖，若負(fù)載增加，調(diào)速閥出口壓力P3增大，減壓閥芯失去平衡而上移，伴隨減壓閥口增加，液流阻力減小，減壓閥口的減壓作用減小，導(dǎo)致減壓閥出口壓力P2增加；反之，若負(fù)載減小，則P3減小、P2也減小。即減壓閥芯總是能自動調(diào)整減壓閥口h的大小，直至減壓閥芯處于新的平衡位置上，也就是說，負(fù)載變化時，P2總是隨P3變化，保證了節(jié)流口前后的壓力差基本不變，從而使調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定，不受負(fù)載變化的影響。分析調(diào)速閥工作原理及特點(diǎn)13節(jié)流閥的流量隨其進(jìn)出口壓力差的變化較大。特性曲線調(diào)速閥的進(jìn)、出油口壓力差

大于一定數(shù)值后曲線則基本保持水平狀態(tài)，表示負(fù)載變化閥的進(jìn)出口壓力差變化時，調(diào)速閥的流量q基本不變。調(diào)速閥在進(jìn)、出油口壓力差較小的曲線區(qū)域內(nèi)，因壓差所產(chǎn)生的液壓力不足以克服減壓閥彈簧的預(yù)緊力，這時減壓閥始終處于初始位置，減壓口全開，減壓閥不起減壓作用，此時的特性曲線與節(jié)流閥相同。所以調(diào)試設(shè)備時，應(yīng)保證調(diào)速閥的進(jìn)出口壓力差不小于最小壓差。調(diào)速閥工作原理及特點(diǎn)14

在中低壓系統(tǒng)中，調(diào)速閥正常工作必須保證有0.4~0.5MPa的最小壓力差，否則減壓閥將不起作用，和普通節(jié)流閥性能一樣，在系統(tǒng)調(diào)試時要注意。特點(diǎn)調(diào)速閥常應(yīng)用于負(fù)載變化大、或?qū)?zhí)行元件運(yùn)動穩(wěn)定性要求高的調(diào)速系統(tǒng)。需要注意的是選擇調(diào)速閥或是調(diào)節(jié)執(zhí)行元件最低速度時，應(yīng)使調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量小于執(zhí)行元件所需的最小流量。小結(jié)液壓與氣壓傳動技術(shù)01節(jié)流口流量特性02節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)03調(diào)速閥原理及特點(diǎn)16液壓與氣壓傳動技術(shù)速度控制回路的構(gòu)建

方向控制回路壓力控制回路速度控制回路多缸工作控制回路

液壓基本回路類型液壓與氣壓傳動技術(shù)速度控制回路調(diào)速回路快速運(yùn)動回路速度換接回路速度控制回路（一）調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路、容積節(jié)流調(diào)速回路(前兩種的聯(lián)合調(diào)速)（二）快速運(yùn)動回路差動連接快速運(yùn)動回路、雙泵供油快速運(yùn)動回路、采用蓄能器的快速運(yùn)動回路（三）速度換接回路快慢速換接回路、兩種慢速的換接回路速度控制回路

1.節(jié)流調(diào)速回路（1）進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間，也稱進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路。特點(diǎn)：節(jié)流調(diào)速調(diào)速方便，因溢流損失和節(jié)流損失而使節(jié)流功率損失大，效率低，發(fā)熱大，只適用于小功率的液壓系統(tǒng)。（一）調(diào)速回路小提醒：在這種調(diào)速回路中，定量泵中多余的油液經(jīng)溢流閥流回油箱，節(jié)流閥必須在溢流閥的聯(lián)合使用下才起到調(diào)速作用，調(diào)試溢流閥時應(yīng)保證其工作時處于溢流狀態(tài)。1.節(jié)流調(diào)速回路（1）進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路（一）調(diào)速回路

小結(jié)論：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路在輕載低速的工況下有較好的速度剛性，但在這種情況下功率損失較大，效率較低。1.節(jié)流調(diào)速回路（2）出口節(jié)流調(diào)速回路：節(jié)流閥接在回油路上，也稱回油路節(jié)流調(diào)速回路。

（一）調(diào)速回路小結(jié)論：回油節(jié)流調(diào)速回路與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路有相同的速度負(fù)載特性、最大承載能力和功率損失。為了提高回路的綜合性能，實(shí)際應(yīng)用中多采用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速加背壓閥的形式來提高運(yùn)動的平穩(wěn)性。1.節(jié)流調(diào)速回路

（一）調(diào)速回路

1.節(jié)流調(diào)速回路

（一）調(diào)速回路

1.節(jié)流調(diào)速回路

（3）旁路節(jié)流調(diào)速回路：節(jié)流閥裝在旁支油路上，也稱旁油路節(jié)流調(diào)速回路（一）調(diào)速回路小提醒：旁油路節(jié)流調(diào)速回路的溢流閥起安全閥作用，液壓泵進(jìn)入液壓缸的流量靠支路上的節(jié)流閥分流。1.節(jié)流調(diào)速回路

（一）調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性差，低速時穩(wěn)定性差、承載能力小，調(diào)速范圍也小，只用于高速、重載、對運(yùn)動平穩(wěn)性要求低的較大功率的場合。上述三種節(jié)流調(diào)速回路都存在著相同的問題，即當(dāng)節(jié)流閥開度調(diào)定后，通過它的流量受工作負(fù)載變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運(yùn)動速度的穩(wěn)定。因此只適用于負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。小結(jié)論：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路與回油節(jié)流調(diào)速回路有相同的速度負(fù)載特性、最大承載能力和功率損失。為了提高回路的綜合性能，實(shí)際應(yīng)用中多采用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速加背壓閥的形式來提高運(yùn)動的平穩(wěn)性。特點(diǎn)：用改變泵或馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，油液溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。變量泵和變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。根據(jù)油路的循環(huán)方式：開式回路和閉式回路，后者采用較多。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油直接回油箱。這種回路結(jié)構(gòu)簡單，油液在油箱中能得到充分冷卻，但油箱體積較大，空氣和臟物易進(jìn)入回路。在閉式回路中，執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相連，結(jié)構(gòu)緊湊，只需很小的補(bǔ)油箱，空氣和臟物不易進(jìn)入回路，但油液的冷卻條件差，需附設(shè)輔助泵補(bǔ)油、冷卻和換油等。補(bǔ)油泵的流量一般為主泵流量的10%~15%,壓力通常為0.3~1MPa左右。按調(diào)節(jié)對象的不同分：變量泵調(diào)速、變量馬達(dá)調(diào)速、泵和馬達(dá)聯(lián)合調(diào)速，2.容積調(diào)速回路按調(diào)節(jié)對象分類：變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路

變量泵—缸變量泵—定量馬達(dá)2.容積調(diào)速回路定量泵和變量液壓馬達(dá)組成的調(diào)速回路變量泵和變量馬達(dá)組成的調(diào)速回路（1）變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路補(bǔ)油泵（用于補(bǔ)漏和換油冷卻）調(diào)速特性曲線（1）變量泵和定量液壓執(zhí)行元件組成的調(diào)速回路

回路輸出特性：（2）定量泵和變量液壓馬達(dá)組成的調(diào)速回路這種回路能適應(yīng)機(jī)床主運(yùn)動所要求的恒功率調(diào)速的特點(diǎn)，但其調(diào)速范圍小，同時，若用液壓馬達(dá)來換向，要經(jīng)過排量很小的區(qū)域，這時轉(zhuǎn)速很高，反向易出故障，因此這種回路較少單獨(dú)應(yīng)用。（2）定量泵和變量液壓馬達(dá)組成的調(diào)速回路

（3）變量泵和變量馬達(dá)組成的調(diào)速回路

（3）變量泵和變量馬達(dá)組成的調(diào)速回路

容積調(diào)速回路雖然具有效率高，發(fā)熱小的優(yōu)點(diǎn)，但隨著負(fù)載增加，容積效率將有所下降，從而使速度發(fā)生變化，尤其是低速時的穩(wěn)定性變差。3.容積節(jié)流調(diào)速回路機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)為了減少發(fā)熱并滿足速度穩(wěn)定性的要求，常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。容積節(jié)流調(diào)速回路用流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出液壓缸的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動速度，并使變量泵的輸出流量自動地與液壓缸所需的流量相適應(yīng)。這種回路沒有溢流損