第5章液压控制阀4

5.4 流量控制阀流量控制阀流量阀通过改变节流口的开口面积来控制流量，从而控制执行元件的运动速度。 流量阀有节流阀、单向节流阀、行程节流阀、调速阀、行程调速阀、单向调速阀、溢流节流阀、延时阀、分流阀、集流阀等许多品种。其中以节流阀为最基本的流量阀，其它大多是为克服节流阀的某一方面的不足而发展起来的。 基本性能要求 (1)流量调节范围：一般在 50以上 (2)流量 压力特性的刚度：输出流量能保持稳定，不受外界负载变动的影响 (3)压力损失：通过额定流量时的压力损失一般为 0.4MPa以下，高压时可至 0.8MPa。 (4)调节的线性：动作轻便，调节力小 (5)内泄漏量：尽可能小 一一 普通节流阀普通节流阀节流阀是结构最简单、应用最普遍的一种流量控制阀。它是借助于控制机构使阀芯相对于阀体孔运动，以改变阀口的通流面积，从而调节输出流量的阀类。 压力油从进油口 P1流入，经节流口后从 P2流出，节流口的形状为轴向三角槽式。节流阀芯 5在弹簧 6的推力作用下，始终紧靠在推杆 2上。调节顶盖上的手轮，借助推杆 2可推动阀芯 5作左右移动。通过阀芯的左右移动，改变了节流口的开口量大小，实现流量的调节。 节流阀节流阀 q p特性特性 节流刚度节流刚度 kT 定义： AT一定时，压力差的变化量与节流阀流量变化量之比值称为节流刚度。或者说，节流阀产生单位流量变化量所需要加大的节流阀的前后压力差。 意义：压力差变化引起流量变化 小 ， kT就大，故应尽可能采用薄壁小孔；p=Const， AT大 kT就小；AT=Const， p大 kT就大 ； p小 kT就小 ； kT大， p变化引起 q的变化小；影响节流阀流量稳定性的因素影响节流阀流量稳定性的因素 节流阀前后压力差的影响 油温的影响 沿程压力损失 与 、 Re有关；沿程压力损失 与 、 Re无关，但 K受 、 Re影响。因此，温度 q。 堵塞的影响 温度 油液本身产生氧化杂质 胶状沉淀物 沥青，从而引起堵塞 堵塞会周期性变化 造成流量时多时少，影响流量稳定性。 保证 q=Const的措施：压差补偿；油温补偿！ 结论 压差变化、油温变化对流量的影响很大！节流口堵塞及最小稳定流量 节流口在小开口下工作时，特别是进出口压差较大时，虽然不改变油温和阀的压差，但流量也会出现时大时小的脉动现象。开口越小，脉动现象越严重，甚至在阀口没有关闭时就完全断流。 节流口堵塞 油液中的机械杂质或因氧化析出的胶质、沥青、炭渣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，而节流缝隙的金属表面上存在电位差，故极化分子被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，吸附层厚度一般为 5 8m 。 因而影响了节流缝隙的大小。 阀口压差较大时，因阀口温升高，液体受挤压的程度增强，金属表面也更易受摩擦作用而形成电位差，因此压差大时容易产生堵塞现象。 主要原因 减轻堵塞现象的措施 节流口堵塞及最小稳定流量 选择水力半径大的薄刃节流口； 精密过滤并定期更换液压油； 合理选择节流口前后的压差； 采用电位差较小的金属材料、选用抗氧化稳定性好的油液、减小节流口的表面租糙度等，都有助于缓解堵塞的产生。 最小稳定流量 最小稳定流量越小，说明节流阀节流口的通流性越好，系统可获得的最低速度越低，阀的调速范围越大。为了保证系统在低速工作时速度的稳定性，最小稳定流量必须小于系统以最低速度运行所需要的流量值。在不发生节流堵塞现象的最小流量。节流阀的应用 当 节流阀前后 p 一定时，改变 A 可改变流经阀的流量 起节流调速作用，如阀 3。 当 q 一定时，改变 A 可改变阀前后压力差 p 起负载阻尼作用，如阀 1。 当 q 0 时，安装节流元件可延缓压力突变的影响 起压力缓冲作用，如阀 2。节流阀常与定量泵、溢流阀一起组成节流调速回路。 二二 调速阀调速阀调速阀是进行了压力补偿的节流阀，它由定差减压阀和节流阀串联而成，利用定差减压阀保证节流阀的前后压差稳定，以保持流量稳定。 由溢流阀调定的液压泵出口压力为 p1， 压力油进入调速阀后，先流过减压阀口 xR， 压力降为 pm，经孔道 f和 e进入油腔 c和 d， 作用于减压阀阀芯的下端面；油液经节流阀口后，压力又由 pm降为 p2， 进入执行元件 ,与外部负载相对应。同时压力为 p2的油液经孔道 a引入腔 b， 作用于减压阀阀芯的上端面。也就是说，节流阀前、后的压力 pm和 p2分别作用于减压阀阀芯的下端面和上端面。 二二 调速阀：工作原理调速阀：工作原理p1pmp2工作过程p2阀芯 阀口 xV， pj， pmp2阀芯 阀口 xV， pj， pm结论： pm随 p2变化而变化。如何使 pT=Const？ 压差恒定原理减压阀阀芯受力平衡式：随负载变化 压力补偿原理调速阀的静态特性 调速阀与节流阀的压差 p与通过流量 q的静特性曲线。 当压差 p较小时，调速阀与节流阀的特性曲线重合，即二者性能相同。这是因为压差过小，即小于弹簧的预紧力时，在弹簧力作用下，减压阀阀芯处于最底端，阀口全部打开，减压阀不起作用。要保证调速阀正常工作，阀两端必须保持一定的压差， MSA型调速阀两端的最小压差为 0.5 MPa 1 MPa。 调速阀应用于有较高速度稳定性要求的液压系统中。温度补偿调速阀在手柄 1和节流阀芯 4之间采用了温度补偿杆 2，由热膨胀系数较大的材料（如聚氯乙烯塑料）制成。若温度增高，油的粘度降低，通过节流口的流量增大，但由于温度升高使温度补偿杆 2变长而推动节流阀阀芯，节流口随之减小，限制流量的增大。节流口减小正好能消除由于温度增高使流量变大的影响，使流量基本上能保持在原来的调定值上。反之，若温度降低，粘度增加，流量将减小，此时温度补偿杆缩短，使节流口增大，流量仍然维持原来的调定值。 采用一种温度膨胀系数较大的材料附加控制节流口的大小。二二 调速阀：结构图调速阀：结构图 国产国产 QF型型二二 调速阀：结构图调速阀：结构图 威格仕阀威格仕阀溢流节流阀 由定差溢流阀与节流阀并联而成。 在进油路上设置溢流节流阀，通过溢流阀的压力补偿作用达到稳定流量的效果。 溢流节流阀也称为旁通调速阀。 恒流阀恒流阀三三 溢流节流阀工作原理工作原理p1p1p2从液压泵输出的压力油 p1， 一部分通过节流阀 4的阀口 y， 由出油口处流出，压力降为 p2， 进入液压缸使活塞克服负载 F以速度 v运动；另一部分则通过溢流阀的阀口 x溢回油箱。溢流阀阀芯上端的弹簧腔与节流阀的出口（ p2） 相通，其肩部的油腔和下端的油腔与入口压力油 p1相通。在稳定工况下，当负载力 F增加，即出口压力 p2增大时，溢流阀阀芯上端压力增加，阀芯右移，溢流口 x减小，液阻加大，使液压泵供油压力 p1增加，因而使节流阀前后的压差 pj p1 p2可基本保持不变。当 p2减少时，溢流阀溢流口 x加大，液阻减少，使液压泵出口 p1相应地减小，同样使 pj p1 p2保持基本不变。 调速阀和溢流节流阀比较都是通过压力补偿来保持节流阀前后压差不变，稳定过流流量， 调速阀常用于液压泵和溢流阀组成的定压系统的节流调速回路中，可安装在执行元件的进油路、回油路和旁油路上，系统压力要满足执行元件的最大载荷，因此消耗功率较大，系统发热量大。 溢流节流阀只能安装在节流调速回路的进油路上。这时，溢流节流阀的供油压力 p1随负载压力 p2的变化而变化，属变压系统，其功率利用比较合理，系统发热量小。 但溢流节流阀中流过的流量是液压泵的全流量，阀芯运动时的阻力较大，弹簧一般比调速阀的硬一些，加大了节流阀前后的压差波动。如果考虑稳态液动力的影响，溢流节流阀入口压力的波动也影响节流阀前后压差的稳定，所以溢流节流阀的速度稳定性稍差，在小流量时尤其如此。故不宜用于有较低稳定流量要求的场合，一般用于对速度稳定性要求不高，功率又较大的节流调速系统中，如拉床、插床和刨床中的进给液压系统。 例题5.5 液压插装阀液压插装阀将基本组件插入特定设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成一种多功能的复合阀。因插装阀基本组件只有两个油口，因此被称为二通插装阀，简称插装阀。与普通液压阀比较，插装阀有如下特点：（ 1）通流能力大，特别实用于大流量场合，最大通径可达200mm250mm， 通过的流量可达 10000L/min。（ 2） 密封性好，泄露量小，压力损失小。（ 3） 阀芯动作灵敏，抗污染能力强。（ 4） 结构简单，易于实现标准化。5.5 液压插装阀：结构液压插装阀：结构液压插装阀：方向阀液压插装阀：方向阀液压插装阀：压力、流量阀液压插装阀：压力、流量阀5.6 电液比例阀电液比例阀随着其自身的发展，又出现了闭环比例阀，其性能已达到或者接近伺服阀的性能，同时又具有抗污染、成本较低的优点。在液压控制工作中获得十分广泛的应用。 比例阀最常用的分类方法是按其控制功能来分类。可分为比例压力控制阀、比例流量控制阀和比例方向控制阀。或者是它们的复合，称为比例复合阀。 按液压放大级数来分类，又可分为直动式和先导式。直动式是由电 -机转换元件直接推动液压功率级而工作。由于受电 -机转换元件的输出力的限制，直动式比例阀能控制的功率有限。先导式比例阀由两级以上的液压放大级构