液压阀(流量阀)

第三节流量控制阀流量控制阀（简称流量阀）是在一定的压差下通过改 变节流口通流面积的大小，改变通过阀口流量的阀。在液压系统中，控制流量的目的是对执行元件的运 动速度进行控制，因此液压系统流量控制回路又常称为 速度控制回路或调速回路。常见的流量控制阀有节流阀、调速阀等。第三节：流量控制阀64-1一J节流阀1流量控制原理7777第三节：流量控制阀64-3节流口的流量特性节流流量公式对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:式中：阀口通流面积；阀口前、后压差；Qm=l细长孔簿璧口加=0.5节流口的V流量-压力特性由节流口形状和结构决定 的指数，0.5VmVl ； 节流系数。o第三节：流量控制阀64-3o第三节：流量控制阀第三节：流量控制阀64-#K = Cq2/p 加二05一类是细长孔，m=lo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。另一类是薄壁节流口 ,m=0.5o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。关于薄璧节流口的流量公式，在流体力学中已然推导和证明过，我们只引用其结论即可。令 流过薄壁小孔的流量公式由式变为:Q = cd f2）第三节：流量控制阀64-4式中：Cd流量系数； P油液密度。2上式也可写成 Q = CdA-pm在上式中若加为常数，且(2/7)APr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.&加值也受多种因素影响，一般加=0.51。一般 薄壁节流口的加为0.5左右。尽管式包含着一些非确定因素，但 它毕竟给我们提供了一个对流量进行概略计算的简明表达式。影响流量稳定性的因素液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量Q稳 定不变。但实际上流量总会有变化，特别是小流量时，影响流 量稳定性与节流口形状、节流压差以及油液温度等因素有关。(1) 压差变化对流量稳定性的影响当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将随之改 变，节流口的这种特性可用流量刚度F来表征。一 1/(斗丄兰 沁P第三节：流量控制阀64-71dApdQdAptga刚度的物理意义如下：当 。有某一增量时，Q值相应 的也有某一增量，0的增量 值越大，说明流量的变化也 就越大，从式看，刚度就越 小。反之，则刚度大。可知：A流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大；压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大；A系数加越小，刚度越大。薄壁孔（加=0.5）比细长孔（加=1） 的流量稳定性受AP变化的影响要小。因此，为了获得较小的系数 m,应尽量避免采用细长孔节流口，应使节流口形式接近于薄壁 孔口，以获得较好的流量稳定性。(2) 油温变化对流量稳定性的影响油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高使油的粘度降低时，流量Q就会增加。所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大。对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这是由 于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与雷诺数无 关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式越接近于薄壁 孔，流量稳定性就越好。(3) 阻塞对流量稳定性的影响节流阀的阻塞现象一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现阻 塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀的开 口只能很小,于是导致阻塞现象的出现。此时，通过 节流阀的流量时大时小，甚至断流。流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流口 的结构都有关。第三节：流量控制阀64-11产生堵塞的主要原因是: 油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节流缝隙处; 由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，被吸i=附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，因而影响了节流缝 隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周而复始，就形成流 量的脉动； 阀口压差较大时容易产生堵塞现象。减轻堵塞现象的措施有：采用大水力半径的薄刃式节流口。一般通流面积越大、 节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不易堵塞。适当选择节流口前后的压差，用多个节流口串联。一般取P=02 0 3MPa。精密过滤并定期更换油液。在节流阀前设置单独的精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属，以减小吸附层的厚度。节流口的形式与特征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。(1)直角凸肩节流口h<B-, B阀体沉割槽的宽度。直角凸肩节流口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。（2）针阀式（锥形凸肩）节流口h(a)针阀（锥形）节流口特点：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。(3)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。P1P2、(b)第三节：流量控制阀64-17(4) 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，即可改变开口量仏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/mino因小流量稳 .定性好，是目蕾应用最广的一种节流口.第三节：流量控制阀64-#:-空:：-：-：W（：:：?：?： ；：ixfife!< -丁jfyVVvvvyyyVvir XXXX X XXXXXXX X X(5) 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。周向缝隙式节流口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。A轴向缝隙式节流口第三节：流量控制阀64-#二节流阀的典型结构(1)普通节流阀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。波量控制阀64-23节流阀状态i量控制阀64-21第三节：流量控制阀64-#(3)温度补偿节流阀节流阀芯杆 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。调速阀减压阀串联在节流阀之前，称为调速阀。溢流阀和节流阀 并联，称为溢流节流阀。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。1.串联减压式调速阀的工作原理第三节：流量控制阀64-23第三节：流量控制阀64-#b 2调速阀工作原理1 减压阀芯；2 节流阀芯 J(b)详细符号2）简化符号第三节：流量控制阀64-25第三节：流量控制阀64-#节流阀阀芯Ps定差减压阀阀芯P1调速阀的工作原理图第三节：流量控制阀64-#调速阀的静态特性分析调速阀能保持流量稳定，主要是由于在节流阀之前串联了减压阀，而减压阀具有压力补偿作用，这样就使节流阀口前后的压差保 持近似不变，而使流量保持近似恒定。第三节：流量控制阀64-27第三节：流量控制阀64-#VT=宀）后乙）第三节：流量控制阀64-#第三节：为2溢流节流阀溢流节流阀是由定差溢 流阀和节流阀并联组成的组 合阀。90i t第三节：流量控制阀64-293 调速阀与溢流节流阀的比较III第三节：流量控制阀64-#第三节：流量控制阀64-#(1) 调速阀应用范围较广。调速阀可安装在执行元件的进、回 油路和旁油路上。而溢流节流阀只能安装在节流调速回路的进油 路上组成进油路节流调速回路。(2) 采用溢流节流阀的系统效率较高。(3) 调速阀较溢流节流阀流量稳定性好。分流阀分流阀又称为同步阀，它是分流阀、集流阀和分流集流阀 的总称。分流阀的作用是使液压系统中由同一个油源向两个以上执 行元件供应相同的流量（等量分流），或按一定比例向两个执行 元件供应流量（比例分流），以实现两个执行元件的速度保持同 步或定比关系。集流阀的作用，则是从两个执行元件收集等流 量或按比例的回油量，以实现其间的速度同步或定比关系。(a)(b)(c)分流、集流阀符号(a)分流阀；(b)集流阀；(c)分流集流阀第三节：流量控制阀64-31AB第三节：流量控制阀64-33第三节：流量控制阀64-#孔b-固定节流口cd-可变节流口腔;P流扎口;A.B-流出口第三节：流量控制阀64-#分流集流阀)(P oA B3)Ab5 PbTZZZZZZZZJ/、： 幵 I10勿I Y/)(77777力第三节：流量控制阀64-35