第5章+流量控制阀.ppt

1,液压与气压传动第5章控制阀5.4流量控制阀,讲授:,-流量控制阀,教学目的：掌握节流阀、调速阀的结构及工作原理；教学要求：掌握插装阀、比例阀、伺服阀的结构及工作原理教学重点：掌握节流口的流量特性；教学难点：流量控制阀工作原理,-流量控制阀,什么是流量控制阀?流量控制阀工作原理是怎样的?,5.4流量控制阀,流量控制阀是通过调整阀口通流面积的大小，控制通过阀口的流量，从而控制执行元件运动速度的液压控制阀。流量控制阀有节流阀、调速阀等多种形式，其中节流阀是最基本的流量控制阀。,-流量控制阀,流量控制阀是液压系统中控制液流流量的元件。,它们的共同特点是，依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，从而控制通过阀的流量。,-流量控制阀-对流量控制阀的要求,1、阀的压力差变化时，阀的流量变化小。2、温度和压力对流量的影响小。3、调节方便。4、不易堵塞。5、泄漏小。,-流量控制阀-节流口的形式,一、流量控制原理及节流口形式节流阀节流口通常有三种基本形式:薄壁小孔、细长小孔、厚壁小孔。,-流量控制阀-节流口的形式,-流量控制阀-节流口的形式,节流口：起节流作用的阀口，其大小以通流面积来度量。节流口按照阀芯的移动方式可以分为切向移动式和轴向移动式两类。节流口的形式及特性很大程度上决定节流阀的性能。,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。,-流量控制阀节流口的形式,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。,针阀式（锥形凸肩）节流口,-流量控制阀节流口的形式,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。,偏心式节流口,-流量控制阀节流口的形式,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。,三角槽式节流口,-流量控制阀节流口的形式,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,-流量控制阀-节流口的形式,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。节流口易形，工艺复杂是本结构的缺点。,轴向缝隙式节流口式节流口,-流量控制阀节流口的流量特性,根据流体力学的理论和实验，通过节流口的流量可用下式表示：式中：由节流口形状、油液流动状态和粘度决定的系数。v节流口通流面积p节流口前后压差m由节流口形状决定的指数，0.5m1,-流量控制阀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。,-流量控制阀影响流量稳定性的因素,为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。,5.4流量控制阀节流阀,二、节流阀在液压传动系统中，节流阀是结构最简单的流量控制阀，被广泛应用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的液压传动系统中。,5.4流量控制阀节流阀,1弹簧2阀芯3顶杆4手轮,5.4流量控制阀节流阀,5.4流量控制阀节流阀,-流量控制阀节流阀,液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。本阀的阀芯的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮，阀芯产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化。阀芯越上移开口量就越大。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。,-流量控制阀节流阀,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。,-流量控制阀单向节流阀,-流量控制阀溢流节流阀,稳态工作时减压阀芯的力平衡方程式为：节流阀口前后压差为：A减压阀芯大端截面积s弹簧力Ks弹簧刚度X弹簧预压缩量X减压阀的开口量,-流量控制阀节流阀,影响节流阀流量稳定性的因素主要有以下几点：（1）节流口的堵塞节流阀节流口由于开度较小，易被油液中的杂质影响发生局部堵塞。这样就使节流阀的通流面积变小，流量也随之发生改变。,-流量控制阀节流阀,（2）温度的影响液压油的温度影响到油液的粘度，粘度增大，流量变小；粘度减小，流量变大。,（3）节流阀输入输出口的压差节流阀两端的压差和通过它的流量有固定的比例关系。压差越大，流量越大；压差越小，流量越小。,-流量控制阀调速阀,三、调速阀调速阀是节流阀串接一个定差减压阀组合而成的。定差减压阀可以保证节流阀前后压差在负载变化时始终不变，这样通过节流阀的流量只由其开口大小决定。,-流量控制阀调速阀,-流量控制阀调速阀,-流量控制阀调速阀,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。,-流量控制阀调速阀,稳态工作时减压阀芯的力平衡方程式为：节流阀口前后压差为：A减压阀芯大端截面积s弹簧力Ks弹簧刚度X弹簧预压缩量X减压阀的开口量,-流量控制阀调速阀,-流量控制阀,液压传动系统对流量控制阀的主要要求有：,1)较大的流量调节范围，且流量调节要均匀。2)当阀前、后压力差发生变化时，通过阀的流量变化要小，以保证负载运动的稳定。,-流量控制阀,3)油温变化对通过阀的流量影响要小。4)液流通过全开阀时的压力损失要小。5)当阀口关闭时，阀的泄漏量要小。,液压传动系统对流量控制阀的主要要求有：,控制阀,液压控制元件的选用和故障排除合理地选用液压控制阀和及时排除各种故障，才能更好地发挥元件的性能，保证液压系统的正常工作。,控制阀控制元件选用方向控制阀,1方向控制阀方向控制阀主要用于控制液体的流动状态、流动方向以及辅助油路的控制，主要考虑下列因素：（1）压力液压系统的最大工作压力应低于其额定压力。（2）流量流经方向控制阀的流量一般不应超过其额定流量。,控制阀控制元件选用方向控制阀,（3）滑阀机能不同的滑阀机能在换向时的冲击和实现的功能不同，应予以重视。（4）操纵方式应根据需要，选择合适的操纵方式如手动、机动、电动和电液动等，对于二位换向阀还要注意常开、常闭问题。,控制阀控制元件选用压力控制阀,2压力控制阀压力控制阀在液压系统中的作用主要是调节或限制系统最高压力（溢流阀、减压阀），以及设定动作顺序（顺序阀、压力继电器）等，主要考虑下列因素：（1）压力压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证系统的正常工作，且液压系统的工作压力变化范围在压力控制阀的调压范围之内。,控制阀控制元件选用压力控制阀,（2）流量通过压力控制阀的流量应小于其额定流量。广研所系列中、低压阀的型号中，其主要规格给出的是阀的额定流量，而中、高压系列液压控制阀的型号中，给出的是通径，通径相同的阀额定流量不一定相等，需查阅其产品样本手册。当然如果对压力降限制不是很严格时，其实际流量允许稍大于额定流量。,控制阀控制元件选用压力控制阀,（3）结构类型压力控制阀有直动式与先导式之分，直动式压力控制阀结构简单，动作灵敏，调压偏差大，不适于在高压大流量情况下工作，但在缓冲、制动等要求动作灵敏的系统中，宜用直动式压力控制阀；先导式压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动式低，但调压精度高，广泛用于高压、大流量和压力控制精度要求高的场合。,控制阀控制元件选用流量控制阀,3流量控制阀流量控制阀主要作用是调节流量，进而控制运动部件的运动速度，另外还能实现缓冲、背压等功能。选用时主要考虑下列因素：（1）压力系统的最高工作压力不得超过流量控制阀的额定压力。,控制阀控制元件选用流量控制阀,（2）流量通过流量控制阀的流量要在其额定流量和最小稳定流量之间。对压力损失要求不严格时，其实际流量允许稍大于额定流量。（3）其它视实际情况考虑流量控制阀的调节精度、调节方式，手动、自动控制以及是否需要补偿等方面的问题。另外对各类控制阀还要合理选择安装及连接方式；尺寸、重量及价格；使用寿命、维护的方便性及供货等情况。,控制阀控制元件常见故障及排除,（二）、常见故障及排除方法1、液压卡紧现象滑阀的阀芯有时会出现阀芯移动困难或无法移动的现象，我们称之为液压卡紧现象。引起液压卡紧的原因一般有以下几点：（1）、脏物卡入阀芯与阀套的间隙。（2）间隙过小，油温升高时造成阀芯膨胀而卡死。（3）滑阀副几何形状误差和同心度变化，引起径向不平衡液压力。,控制阀控制元件常见故障及排除,控制阀控制元件常见故障及排除,控制阀控制元件常见故障及排除,其中径向不平衡液压力是造成液压卡死的最主要原因。当阀芯受到径向不平衡液压力作用而偏向一边时，将该处间隙的油液挤出。这样阀芯与阀套间的润滑油膜就会消失，阀芯与阀套间的磨擦成为干磨擦或半干磨擦，阀芯移动所需的操作力因而大大增加。,控制阀控制元件常见故障及排除,为了减小径向不平衡力，应严格控制阀芯和阀套的制造和装配精度。另一方面在阀芯上开环形均压槽，也可以大大减小径向不平衡力。,平衡槽,控制阀控制元件常见故障及排除,平衡槽作用：1）自动对中心，减小摩擦力2）增大了泄漏阻力，减小了偏心量，提高了密