流量控制阀(修改).ppt

1本章提要本章提要节流口的流量特性；节流口的流量特性；流量负反馈；流量负反馈；节流阀、调速阀、分流阀等三种流量控制阀的节流阀、调速阀、分流阀等三种流量控制阀的原理、结构、主要性能和应用；原理、结构、主要性能和应用；其它液压阀，如插装阀、电液比例阀、电液伺其它液压阀，如插装阀、电液比例阀、电液伺服阀的工作原理及应用。服阀的工作原理及应用。本章主要内容为 ：本章重点是节流口的流量特性、流量负反馈、调速本章重点是节流口的流量特性、流量负反馈、调速阀的工作原理和性能。学习时应从液压桥路和流量负反阀的工作原理和性能。学习时应从液压桥路和流量负反馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。2 流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。流量控制阀包括节流阀、调速阀、分流集流阀等。3对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:（7.1）7.1 节流口的流量特性节流口的流量特性7.1.17.1.1 节流口流量公式节流口流量公式节流口流量公式节流口流量公式 式中:阀口通流面积；阀口前、后压差；由节流口形状和结构决定的指数，0.5ml；节流系数。Qp图图7.1 7.1 节流口的节流口的流量流量-压力特性压力特性细长孔细长孔m=1簿壁口簿壁口m=0.54 关于薄壁薄壁薄壁薄壁节流口的流量公式，令 ,m=0.5流过薄壁小孔的流量公式由式（7.1）变为:式中:Cd流量系数；油液密度。在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。一类是细长孔，细长孔，细长孔，细长孔，m=1m=1。在液压工程中，往往把这类节流口当作固定(不可调)节流器使用。Qp细长孔细长孔m=1簿壁口簿壁口m=0.5 另一类是薄壁节流口薄壁节流口薄壁节流口薄壁节流口,m=0.5,m=0.5。用紊流计算这一类节流口的流量。常常把它们作为节流阀阀口使用。5上式也可写成 在上式中若m为常数，且 也是常数，调节A，则可调节通过节流阀的流量Q。需要说明的是流量系数Cd并不是常数，节流口的结构、形状、压力差、油温都对Cd有影响。精确的Cd值需靠试验确定。一般Cd=0.60.8。m值也受多种因素影响，一般m=0.51。一般薄壁节流口的m为0.5左右。6节流口的形式与特征节流口的形式与特征节流口的形式与特征节流口的形式与特征 (1)直角凸肩节流口直角凸肩节流口hB；B 阀体沉割槽的宽度。直角凸肩节流口直角凸肩节流口DB Bh h 本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。7(2)针阀式（锥形凸肩）节流口针阀式（锥形凸肩）节流口图图7.2(a)7.2(a)针阀（锥形）节流口针阀（锥形）节流口Dh(a)特点：结构简单，可当截止阀用。调节范围较大。由于过流断面仍是同心环状间隙，水力半径较小，小流量时易堵塞，温度对流量的影响较大。一般用于要求较低的场合。8(3)偏心式节流口偏心式节流口 节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过流断面面积即产生变化。本结构的特点是，小流量调节容易。但制造略显得麻烦、阀芯所受的径向力不平衡，只宜用在低压场合。9(4)轴向三角槽式节流口轴向三角槽式节流口 沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯做轴向运动，即可改变开口量h，从而改变过流断面面积。本节流口结构简单，水力半径大，调节范围较大。小流量时稳定性好，最低对流量的稳定流量为50ml/min。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。lDh图图7.2(c)三角槽式节流口三角槽式节流口10bhalDh11图图7.2(d)7.2(d)周向缝隙式节流口周向缝隙式节流口(5)周向缝隙式节流口周向缝隙式节流口 阀芯上开有狭缝，旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积大小。这种节流口可以作成薄刃结构，从而获得较小的稳定流量，但是阀芯受径向不平衡力，只适于低压节流阀中。12 本结构为薄壁节流口，壁厚约0.070.09mm，流量受温度的影响小、不易堵塞、最低稳定流量约20ml/min。阀芯的轴向位移可改变节流口过流断面的面积。节流口易变形，工艺复杂是本结构的缺点。(6)轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口图图7.2(e)7.2(e)轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口137.2 流量负反馈流量负反馈 负负载载变变化化引引起起的的流流量量波波动动可可以以通通过过流流量量负负反反馈馈来来加加以以控控制制。与与压压力力负负反反馈馈一一样样，流流量量负负反反馈馈控控制制的的核核心心是是要要构构造造一一个个流流量量比比较较器器和和流流量量测测量量传传感感器器。流流量量阀阀的的流流量量测测量量方方法法主主要要有有“压压差差法法”和和“位移法位移法”两种。两种。14（1）流量流量测量原理测量原理7.2.17.2.1流量的流量的流量的流量的“压差法压差法压差法压差法”测量测量测量测量 在主油路中串联一个节流面积A0已调定的液阻液阻RQ作为流作为流量一次传感器量一次传感器，其压力差 Pq 代表流量QL；Q流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx15Q流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx 再设置一个作为流量二次传感的测压油缸A，将一次传感器输出的压差PQ引入该测压油缸A的两腔，即可将流量转化成与之相关的活塞推力FQ，FQ即为反馈信号。液阻液阻RQ和压差和压差测量缸测量缸A一起一起构成构成“压差法压差法”流量传感器。流量传感器。流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口RxQ 与压力负反馈相类似，可用弹簧预压力F指作为指令信号，并与流量传感器的反馈力FQ共同作用在力比较器上，构成“流量-压差-力负反馈”，利用比较信号驱动流量调节器阀芯（液阻Rx），最终达到流量自动稳定控制之目的。代表流量大小的代表流量大小的压差力指令力流量传感器流量传感器RQ流量调节阀口流量调节阀口Rx流量大小流量大小（压差力）指令力Q187.3 节节 流流 阀阀7.3.17.3.1节流阀节流阀节流阀节流阀 液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。本阀的阀芯3的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮1，阀芯3产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化。阀芯越上移开口量就越大。阀芯阀芯调节调节手轮手轮螺帽螺帽阀体阀体(a)19 当节流阀的进出口压力差为定值时，改变节流口的开口量，即可改变流过节流阀的流量。节流阀和其它阀，例如单向阀、定差减压阀、溢流阀，可构成组合节流阀。动画动画20图图 7.67.6 本节流阀具有螺旋曲线开口和薄刃式结构的精密节流阀。转动手轮和节流阀芯后，螺旋曲线相对套筒窗口升高或降低，改变节流面积，即可实现对流量的调节。217.3.27.3.2单向节流阀单向节流阀单向节流阀单向节流阀 流体正向流动时，与节流阀一样，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠油液的压力把阀芯4压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。22图图 7.7 7.7 单向节流阀单向节流阀7.3.27.3.2单向节流阀单向节流阀单向节流阀单向节流阀23 根据“流量负反馈”原理设计而成的流量阀称为调速阀。根据“串联减压式”和“并联分流式”之差别，又分为调速阀和溢流节流阀2种主要类型，调速阀中又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。7.4 调调 速速 阀阀24 串联减压式调速阀是由定差减压阀1和节流阀2串联而成的组合阀。节流阀1充当流量传感器，节流阀口不变时，定差减压阀2作为流量补偿阀口，通过流量负反馈，自动稳定节流阀前后的压差，保持其流量不变。因节流阀（传感器）前后压差基本不变，调节节流阀口面积时，又可以人为地改变流量的大小。7.4.1 7.4.1 串联减压式调串联减压式调串联减压式调串联减压式调速阀的工作原理速阀的工作原理速阀的工作原理速阀的工作原理 动画动画25p1p3(c)简化简化符号(b)符号原理符号原理p1p3p2图图7.8 调速阀工作原理调速阀工作原理1-减压阀芯；减压阀芯；2-节流阀芯节流阀芯acd1A2eb2ghp1(a)p2A2结构原理结构原理26图图 7.87.827(b)详细符号详细符号p1p3(c)简化符号简化符号p1p3p2(a)结构原理结构原理p1p3p2节流阀节流阀减压阀减压阀acdA2eb2ghA11A3k k28 节流阀芯杆2由热膨胀系数较大的材料制成，当油温升高时，芯杆热膨胀使节流阀口关小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影响。7.4.2 7.4.2 温度补偿调速温度补偿调速温度补偿调速温度补偿调速阀（节流阀）阀（节流阀）阀（节流阀）阀（节流阀）图图 7.97.9 温度补偿调速阀减压阀部分的原理和普通调速阀相同。29 电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。能够提高液压系统参数的控制水平，结构简单、成本低，能够提高液压系统参数的控制水平，结构简单、成本低，广泛应用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制，广泛应用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。7.5 电液比例阀电液比例阀 电液比例控制阀的构成，从原理上讲相当于在普通液电液比例控制阀的构成，从原理上讲相当于在普通液压阀上，装上一个比例电磁铁以代替原有的控制（驱动）压阀上，装上一个比例电磁铁以代替原有的控制（驱动）部分。分为电液比例压力阀、电液比例流量阀和电液比例部分。分为电液比例压力阀、电液比例流量阀和电液比例方向阀三大类。方向阀三大类。30 比例电磁铁是一种直流电磁铁，与普通换向阀用电磁铁的不同主要在于，比例电磁铁的输出推力与输入的线圈电流基本成比例。7.5.1 7.5.1 比例比例电电磁磁铁铁1一轭铁；2线圈；3一限位环；4隔磁环；5一壳体；6内盖；7一盖；8调节螺钉；9弹簧；10衔铁；11一支承环；12导向套311一阀座；2先导锥阀；3-轭铁；4r衔铁；5弹簧；6推秆；7线圈；8弹簧；9先导阀7.6.2.2 7.6.2.2 电液比例电液比例电液比例电液比例溢流阀溢流阀用比例电磁铁取代先导型用比例电磁铁取代先导型溢流阀导阀的调压手柄，溢流阀导阀的调压手柄，便成为先导型比例溢流阀便成为先导型比例溢流阀 327.6.2.2 7.6.2.2 电液比例电液比例电液比例电液比例溢流阀溢流阀 阀下部与普通溢流阀阀下部与普通溢流阀的主阀相同，上部则为比的主阀相同，上部则为比例先导压力阀。该阀还附例先导压力阀。该阀还附有一个手动调整的安全阀有一个手动调整的安全阀（先导阀）（先导阀）9，用以限制，用以限制比例溢流阀的最高压力。比例溢流阀的最高压力。33安全阀安全阀先导比例阀先导比例阀347.6.2.3 7.6.2.3 比例方向节流比例方向节流比例方向节流比例方向节流阀阀357.6.2.4 7.6.2.4 电液比例调速电液比例调速电液比例调速电液比例调速阀阀 插装阀可组成方向阀、压力阀、流量阀，它相当于电液动阀，流量大、密封好，常用于大流量系统中。小小 结结 节流阀没有流量负反馈，因此无法自动稳定流量，但用于节流调速系统时功率损失比调速速阀小。轴向三角槽式节流口的水力半径较大，加工简单，应用较广。电液比例阀能按输入的电气信号连续地、比例地控制压力或流量，与电液伺服阀相比，响应速度和精度低一些，多用于开环比例控制。电液伺服阀精度高、响应快，多用于闭环控制。37液压工作原理液压工作原理综合应用综合应用38394041