液压阀流量控制阀工作原理

.1，2，本章概述，节流口的流量特性；负流量反馈；节流阀、调速阀和分流阀的原理、结构、主要性能及应用；其他液压阀的工作原理和应用，如插装阀、电液比例阀和电液伺服阀。本章的主要内容如下：本章的重点是节气门的流量特性、流量负反馈以及调速阀的工作原理和性能。学习应该从液压桥回路和流量负反馈的基本概念开始，以了解这些阀门的工作原理。流量控制阀简称为流量阀。它通过改变节流孔的流通面积或流动通道的长度来改变局部阻力，从而控制流量并进一步改变致动器的运动速度。流量控制阀包括节流阀、调速阀、分流集流阀等。除了讨论常见的流量阀外，本章还简要介绍了插装阀、电液比例阀和电液伺服阀。流量控制阀的主要性能要求是：1)当阀门的压差变化时，通过阀门的流量变化很小。2)油温变化时，流量变化不大。3)流量调节范围大，流量小时不易堵塞，可获得稳定的小流量。4)当阀门完全打开时，通过阀门的压力损失较小。5)阀门的泄漏应小。对于高压阀，也希望调节扭矩较小。对于节流孔板，流量公式可写成以下形式：(7.1)，7.1节流孔板流量特性，7.1.1节流孔板流量公式，其中：6，薄壁节流孔的流量公式已在流体力学中得到推导和证明，我们只能引用其结论。因此，通过薄壁孔的m=0.5的流量公式从公式(7.1)改为：其中： Cd流量系数；-油密度。在流体力学中，我们遇到了两种类型的节流器。一个是细长孔，m=1。在水利工程中，这种类型的节流阀通常用作固定的(不可调节的)节流阀。另一种是薄壁节流阀，m=0.5。湍流用于计算这种类型的节流孔的流量。它们通常用作节流阀口。7，上面的公式也可以写成，如果m是常数，并且在上面的公式中也是常数，如果a被调节，通过节流阀的流量q可以被调节。应该注意的是，流量系数Cd不是常数，节流阀的结构、形状、压差和油温对Cd有影响。精确的Cd值需要通过测试来确定。一般Cd=0.60.8。m的值也受许多因素影响，一般m=0.51。一般来说，薄壁节流阀的m约为0.5。虽然方程(7-1)包含一些不确定因素，但它为我们提供了一个简明的表达式来粗略计算流量。当液压系统运行时，希望在调节节流阀尺寸后流量q将稳定。然而，事实上，流量总是变化的，特别是当流量很小时，对流量稳定性的影响与节气门形状、节气门压差、油温等因素有关。7.1.2影响流动稳定性的因素，(1)压差变化对流动稳定性的影响。当节流孔前后的压差发生变化时，通过节流孔的流量也会相应变化。节流孔的这一特性可以用流动刚度t(7.2)来表征。9，m=0.5，刚度的物理意义如下：当p有一定增量时，q值也相应有一定增量。q的增量值越大，流量变化越大，从公式(7.2)来看，刚度越小。相反，刚性很大。根据等式(7.2)，流动刚度与节气门处的压差成正比，压差越大，刚度越大。当压差不变时，刚度与流量成反比。流速越小，刚度越大。系数m越小，刚度越大。与细长孔(m=1)相比，薄壁孔(m=0.5)的流动稳定性受P变化的影响较小。因此，为了获得更小的系数m，我们应该尽最大努力避免u对于薄壁孔，油温对流量的影响很小，因为流体以湍流状态流过薄叶片节流器，其流量与雷诺数无关，即不受油粘度变化的影响。节流阀越靠近薄壁孔，流动稳定性越好。节流阀堵塞，一般节流阀，只要油保持足够干净，就不会有堵塞。一些系统要求气缸的运动速度非常慢，并且节流阀的开度只能非常小，从而导致堵塞。这时，通过节流阀的流量大大小小，甚至被切断。(3)堵塞对流动稳定性的影响。当流量较小时，流量稳定性与油的性质和节流孔的结构有关。堵塞的主要原因是：(1)油或胶体中的杂质和其他氧化沉淀的污染物在节流间隙积聚；(2)由于油的老化或挤压，带电的极化分子被吸附到间隙表面，形成牢固的边界吸附层，从而影响节流间隙的大小。当上述积聚和吸附的物质增长到一定厚度时，它们将被液流冲走，然后重新附着到阀口。这样，形成了流动脉动。(3)当阀口压差较大时，容易发生堵塞现象。减少堵塞的措施包括：适当选择节气门开度前后的压差，并串联多个节气门开度。一般取p=0.2 0.3 MpA。精密过滤和定期更换机油。节流阀前设有单独的精滤装置。为了去除铁屑和磨料，可以使用磁性过滤器。节流部件的材料应尽可能采用电位差小的金属，以减小吸附层的厚度。使用大水力半径的薄叶片节流阀。通常，流动面积越大，节流通道越短，液压半径越大，节流孔被堵塞的可能性越小。嘿。15、7.1.3节气门形式和特征，(1)直角肩部节气门。这种结构的特点是流动面积和开口体积之间的线性结构关系，结构简单，工艺性好。但是，流量调节范围小，流量小时流量不稳定，一般很少使用节流阀。节流阀是流量阀的关键部件。节流阀的形式和特性在很大程度上决定了流量控制阀的性能。(2)针形阀型(锥形肩)节流阀，图7.2(a)针形阀(锥形)节流阀，结构简单，可用作截止阀。调整范围很大。由于流动截面仍为同心环形间隙，水力半径小，流量小时容易堵塞，温度对流动影响很大。它通常用于要求较低的场合。(3)偏心节流孔，由偏心三角槽组成。当阀芯有一个角时，节流孔的横截面积将会改变。这种结构的特点是容易调整小流量。然而，制造有点麻烦，并且阀芯上的径向力是不平衡的。它只能在低压情况下使用。(4)轴向三角槽式节流口沿阀芯轴向设有多个三角槽。当阀芯轴向移动时，开度h可以改变，从而改变流体的横截面积。该节流阀结构简单，水力半径大，调节范围大。小流量时稳定性好，最低稳定流量为50ml/min。由于小流量稳定性好，它是目前使用最广泛的节流阀。图7.2(d)周向狭缝式节流阀和(5)周向狭缝式节流阀。阀芯上设有狭缝，通过旋转阀芯可以改变狭缝的流通面积。这种节流阀可以做成薄叶片结构，以获得较小的稳定流量，但阀芯由于径向不平衡力只适用于低压节流阀。该结构为薄壁节流器，壁厚约为0.07 0.09毫米，流量受温度影响小，不易堵塞，最小稳定流量约为20毫升/分钟。阀芯的轴向位移可以改变嘿。嘿。23，7.2.1“差压法”用于流量测量，一个节流面积为A0的液体电阻RQ串联在主油路中作为流量主传感器，其压差Pq代表流量QL；24、设置另一个压力测量缸A作为流量的二次传感，将一次传感器输出的压力差PQ引入压力测量缸A的两个腔中，然后将流量转换成与其相关的活塞推力FQ，FQ是反馈信号。液体电阻RQ和差压测量缸A一起构成“差压法”流量传感器。类似于压力负反馈，弹簧预压力f可用作命令信号，并与流量传感器的反馈力FQ一起作用于力比较器，以形成“流量-压差-力负反馈”。比较信号用于驱动流量调节器的阀芯(液阻Rx ),从而达到自动稳定流量控制的目的。(2)串联减压式流量负反馈控制。所谓“压力源串联减压式调节”是指系统利用压力源供油。流量调节阀端口Rx与负载z串联，此时阀端口Rx被称为减压阀端口。当负载流量QL改变时，流量传感器RQ上的压差PQ也将改变。基于此，减压阀Rx的开度被调节以使流量在减小误差的方向上变化，从而保持负载流量QL基本恒定。根据这一原理设计的流量阀称为“速度调节阀”。(2)串联减压式流量负反馈控制，(3)并联溢流式流量负反馈控制，“流量源并联溢流式调节”是指系统利用流量源供油，流量调节阀端口Rx与负载Z并联.此时，阀口Rx被称为安全阀阀口。当流量QL改变时，流量传感器RQ上的压力差PQ也将改变，该压力差PQ用作控制信号来调节溢流阀Rx的开度，使得流量在减小误差的方向上改变，从而保持负载流量QL基本恒定。根据这一原理设计的流量阀称为“溢流节流阀”。图7.3，(4)串联和并联的比较。33，与“压差法”相反，该方法使用具有基本恒定压差PQ但可变节流面积A0的节流孔RQ作为主要流量传感器。因为传感器的压力差是恒定的，所以传感器阀芯的液体阻力RQ和位移xQ将随着负载流量QL而变化。7.2.1、流量测量的“置换法”，根据节流流量公式，有：式。34，7.2.1流量测量的“位移法”，通过可变液体阻力RQ的恒压差和位移测量弹簧一起构成一个所谓的“位移法”流量传感器，具有“流量-位移-力负反馈”。为了将主传感器的位移信号转换成便于比较的力信号，设置传感弹簧KQ作为位移-力转换的副传感器，将流量QL转换成弹簧力FQ。流量-位移传感器，图7.4中流量“位移法”的测量和反馈，图7.4、38、7.3和7.3.1中的节流阀，液流从进油口流入节流阀口，并从阀的出油口流出。在阀的阀芯3的锥体上形成三角形凹槽。当调节手轮1旋转时，阀芯3产生轴向位移，节流孔的开度改变。阀芯上移越多，开启量越大。当节流阀入口和出口之间的压差固定时，通过节流阀的流量可以通过改变节流阀的开度来改变。节流阀和其他阀门，如单向阀、恒压差减压阀和溢流阀，可以组成一个组合节流阀。图7.5、40和7.6显示了节流阀具有螺旋曲线开口和具有薄叶片结构的精确节流阀。手轮和节流阀芯旋转后，螺旋曲线相对于套筒窗口上升或下降，节流面积改变，流量可以调节。嘿。41，7.3.2单向节流阀。当流体向前流动时，节流间隙的大小可以是根据“串联减压式”和“并联分流式”的不同，可分为两大类：速度控制阀和溢流节流阀，速度控制阀有两种结构：普通速度控制阀和温度补偿式速度控制阀。调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同。它们主要由带定量泵和溢流阀的节流调速系统组成。节流阀适用于一般系统，而速度控制阀适用于致动器负载变化大且运动速度要求稳定的系统。7.4速度控制阀、44系列泄压式速度控制阀是由恒压差泄压阀1和节流阀2串联而成的组合阀。节气门1用作流量传感器。当节流阀端口不变时，恒定压差减压阀2充当流量补偿阀端口。通过流量负反馈，节流阀前后的压差自动稳定，保持其流量不变。由于节气门(传感器)前后的压差基本不变，因此在调节节气门开度时可以人为改变流量。7.4.1串联减压式调速阀的工作原理，图7.8 (a)、45岁。46，图7.8，47岁。48岁。节流阀芯杆2由热膨胀系数大的材料制成。当油温升高时，芯杆的热膨胀导致节流阀的开度变小，这可以抵消由于粘度降低引起的流量增加的影响。7.4.2温度补偿调速阀(节流阀)，图7.9，温度补偿调速阀的减压阀部分原理与普通调速阀相同。49，7.4.2溢流节流阀，分流阀用于从相同的油源向液压系统中的两个以上的致动器提供相同的流量(相等的分流)，或者以一定的比例向两个致动器提供流量(成比例的分流)，从而保持两个致动器的速度同步或恒定。收集阀的功能是收集来自两个致动器的等流量或比例回油，以实现它们之间的速度同步或恒定比率关系。分流阀具有分流阀和分流阀的功能。它们的图形符号如图7.11所示。7.5、分流阀，分流阀又称同步阀，它是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称。嘿。51，图7.11分流阀符号(a)分流阀；(b)收集阀；转向和收集阀。52，7.5.1分流阀，53，代表两个负载流Q1和Q2的大小的压差P1和P2同时反馈到公共减压阀芯6，减压阀芯在相互比较后被驱动以调节Q1和Q2的大小，从而相等。分流阀可视为两个串联泄压流量控制阀的组合。7.5.1分流阀采用“流量-压差-力”负反馈，用两个面积相等的固定节流孔1和2作为主流量传感器，将两个负荷流量Q1和Q2分别转换成相应的压差P1和P2。收集阀与收集阀和分流阀之间的区别是：54，7.5.2:这只能保证致动器回油的同步。收集阀安装在两个执行机构的回油通道上，收集