《液压与气压传动教学课件》5.3流量控制阀.ppt

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1、5.3流量控制阀概述,功用：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，以实现对流量的控制，从而控制执行元件的速度。分类：节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀，其中调速阀、溢流节流阀和分流集流阀也可归为流量调节阀。节流阀：在相同的流量断面情况下，流量随着节流口压差变化而变化。流量调节阀：在相同的流量断面情况下，流量保持不变，与流量调节阀的压差无关。,5.3流量控制阀概述,流量控制原理（5-22）,K-节流系数 A-孔口或缝隙的通流面积-孔口或缝隙的前后压差 m-由节流口形状决定的指数,5.3流量控制阀概述,公式（5-22）说明k为节流系数，由节流口形状、流体状态、流体性质决

2、定。对薄壁锐边孔口，其中 为流量系数；对细长孔，由于该式中存在油液粘度，所以细长孔流量受温度影响。m为孔口形状决定的指数。薄壁孔，m=0.5；细长孔，m=1。,5.3流量控制阀概述,由（5-22）可知，在一定压差下，改变阀芯开口即可改变阀的通流面积，从而改变通过阀的流量，节流口的流量压力特性曲线如图5-16所示，可见各种形状的节流口的m介于0.5和1之间。,图5-16流量压力特性曲线,5.3流量控制阀概述,影响流量稳定性的因素压差对流量稳定性的影响：流量阀在使用时希望流量受压差变化的影响要小，由式（5-22）知m越大，压差变化对流量的影响越大，所以薄壁孔口m0.5的流量稳定性较好，所以流量阀的

3、节流口形式常采用薄壁孔口类型。,5.3流量控制阀概述,影响流量稳定性的因素温度对流量稳定性的影响：温度变化影响油液的粘度，由于细长孔节流系数，可见细长孔节流系数和油液粘度有关，所以细长孔式阀口的流量受温度变化影响。而对锐边薄壁孔口而言，紊流时，流量系数 不受油温影响，层流时，流量系数 受油温影响。综上，采用锐边或薄壁孔口受温度影响较小。,5.3流量控制阀概述,影响流量稳定性的因素最小稳定流量：最小稳定流量用于保证不发生节流阀堵塞的最小流量，低于该值，节流阀的输出流量将出现时断时续甚至断流的现象。造成的原因主要是油液杂质、析出的胶质等附着阀口所致。为了减少堵塞，可选用大水力直径的节流口。,5.3

4、流量控制阀概述,常用节流口的形式和特征针阀式节流口：阀芯和阀体形成环形通道，阀芯水平移动，可改变通流面积。结构简单，节流口长度大，水力直径小，易堵塞，流量受油温影响较大，用于对性能不高的场合。,5.3流量控制阀概述,常用节流口的形式和特征偏心式节流口：阀芯上开有截面为三角形的偏心槽，通过转动阀芯，来改变通道大小。易于制造，阀芯径向力不平衡，旋转阀芯时费力，水力直径小，用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合。,5.3流量控制阀概述,常用节流口的形式和特征轴向三角槽节流口：阀芯端部开有斜的三角槽，轴向移动阀芯可改变三角槽通流面积从而调节流量。水力直径较大，小流量稳定性较好。,5.3流量控

5、制阀概述,常用节流口的形式和特征缝隙式节流口：阀芯上开有缝隙，油液通过该缝隙进入阀芯内孔，再从左边流出，旋转阀芯，可以改变阀芯通流面积。阀芯受径向力不平衡力作用，只在低压节流阀中采用。,5.3流量控制阀概述,常用节流口的形式和特征轴向缝隙式节流口：套筒上开有轴向缝隙，轴向移动阀芯可改变缝隙通流面积。小流量稳定性好，可用于性能要求较高的场合，但需改善结构刚度。,套筒,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),节流阀分类功用：单向节流阀、精密节流阀、节流截止阀等；节流口形式：针式、沉割槽式、偏心槽式、锥阀式、三角槽式、薄刃式；调节功能：简式和可调式。简式：阀芯没有采用平衡措施，高压下

6、调节困难，须在无压或低压下调节。可调式：阀芯采用平衡措施,可任何工况调节。,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),轴向三角槽式节流阀流量受温度影响流量受进出口压差影响,1-顶盖2-推杆3-导套4-阀体5-阀芯6-弹簧7-底盖,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),螺旋曲线开口式节流阀阀芯开有螺旋曲线开口薄刃式结构精密节流阀流量受温度影响小,1-阀芯 2-手轮 3-阀套 4-阀体,精密节流阀作插装元件,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),MG型简单节流阀（管道安装）,1-转孔 2-阀体 3-节流口 4-套筒,5.3流量控制阀节流阀(thro

7、ttle valve),MK型单向节流阀（管道安装）,1-正向进口 2-单向阀,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),插入式单向节流阀,1-插接套筒 2-阀体 3-调节头 4-节流栓 5-单向阀 6-弹簧 7-节流口,工作原理由下向上流动，压力通过转孔1对节流栓的单向阀正面作用，节流栓被推回，不起节流作用。由上向下流动，压力通过转孔2作用在节流栓背面，节流栓被推向挡销3并根据调节螺旋4的位置形成一定开度的节流口。,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),Z2FS双单向节流阀,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),流量特性：反映输出流量与节流口

8、压差之间的变化，流量阀在不同开口时的特性曲线，叫流量特性曲线。刚度：节流阀的前后压差的变化与流量波动值的比值，是衡量流量特性的指标，刚度越大，流量阀的流量特性越好。刚度公式,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),不同开口时节流阀的流量特性曲线刚度在特性曲线上反映为曲线某点的切线与横坐标的余切，曲线越平缓，刚度越大，流量特性越好。,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),节流阀的应用1与定量泵、溢流阀组成节流调速回路。泵的部分油液经溢流阀回油箱，泵的出口压力由溢流阀调定。进入油缸无杆腔的油液流量由节流阀调定，其稳定性受负载影响,5.3流量控制阀节流阀(throt

9、tle valve),节流阀的应用2起负载阻尼。顺序阀起平衡作用，防止液压缸活塞的加速下落。节流阀起阻尼作用，控制顺序阀的启闭，使顺序阀关闭滞后。,5.3流量控制阀节流阀(throttle valve),节流阀的应用3阻尼缓冲节流阀置于压力表前。阻尼作用强，可以缓冲系统的压力冲击。保护压力表。,5.3流量控制阀调速阀,定差减压阀和节流阀串联而成。节流阀调节输出流量；定差减压阀保持节流阀进出口压差不变；实现输出流量基本恒定。用于负载变化较大、有速度稳定性要求的的场合。,5.3流量控制阀调速阀,1减压口 2-减压阀阀芯 3-节流口,A,5.3流量控制阀调速阀,工作过程分析p3增大时，减压阀阀芯2向

10、上的力增大，使减压阀阀芯2向上移动，此时减压口变大，则p2增大，当减压阀阀芯2受力达到新的平衡，减压阀阀芯2停止移动，此时(p2-p3)A=k(x+x0)，由于弹簧的变化量远小于弹簧的预压缩量x0，所以近似认为(p2-p3)=k*x0/A，即节流口进出口压差不变，则输出的流量稳定。P3变小时，分析如上。,5.3流量控制阀调速阀,调速阀详细符号,调速阀简化符号,5.3流量控制阀调速阀,调速阀的流量特性在a点右边，调速阀的曲线平缓，说明其刚度大，基本不受负载变化的影响，流量特性好。在a点左边，调速阀的曲线与节流阀重合，原因是压差太小，无法克服减压阀弹簧力，减压阀阀芯2处于最下端，减压口全开，不起减

11、压作用，调速阀相当于普通的节流阀。,a,5.3流量控制阀调速阀,Q-25B型调速阀,5.3流量控制阀调速阀,Q-25B型调速阀,5.3流量控制阀温度补偿调速阀,为了减小温度变化对流量的影响，常采用带温度补偿的调速阀。温度补偿的调速阀由减压阀和带温度补偿装置的节流阀串联组成，结构和调速阀类似。带温度补偿装置的节流阀在于其采用了温度补偿装置，可以减小温度变化对节流阀输出流量的影响。,5.3流量控制阀温度补偿调速阀,温度补偿杆：采用热膨胀系数较大的材料制成,1-手柄2-温度补偿杆 3-节流口4-节流阀芯,工作原理（节流阀）节流口3调定，当温度升高，油液粘度变小，通过节流口流量变大，此时温度补偿杆2变

12、长，节流口随之减小，通过节流口的流量变小。节流口3调定，当温度降低，油液粘度变大，通过节流口流量变小，此时温度补偿杆2变短，节流口随之增大，通过节流口的流量变大。,5.3流量控制阀溢流节流阀,溢流节流阀由溢流阀和节流阀并联而成。利用溢流阀保持节流阀进出压差恒定。利用节流阀进行流量调定。带有安全阀，可以实现过载保护。,5.3流量控制阀溢流节流阀,1-液压缸2-安全阀3-溢流阀4-节流阀,溢流口,节流口,工作原理示意图,详细图形符号,简化图形符号,5.3流量控制阀溢流节流阀,工作原理图简介进口压力p1作用在溢流阀3阀芯下端面和中间腔室端面。出口压力p2作用在溢流阀3阀芯上端面。进口油液一部分通过溢

13、流口回油箱，一部分通过节流口进入液压缸。安全阀2起过载保护作用，大于其调定值，油液打开安全阀2阀芯回油箱。进口压力p1和出口压力p2和溢流阀3阀芯的弹簧力维持平衡，即(p1p2)A=k(x+x0)，而x0远大于x，所以p1p2kx0/A，此时节流口输出的流量基本恒定。,5.3流量控制阀溢流节流阀,与调速阀之比较溢流节流阀功率损耗低，油液发热小。由于流经溢流节流阀的流量是油泵的全部流量，较调速阀大，阀芯阻力也较大，故溢流节流阀中溢流阀的弹簧刚度要求大一些，使得溢流节流阀的调速性能较调速阀差。由于溢流节流阀靠压变工作，而回油路通油箱无压变，所以只能装在进油路，不可装于回油路；调速阀皆可。,5.3流

14、量控制阀分流集流阀,分流集流阀包括集流阀、分流阀和分流集流阀。集流阀：从两个执行元件中收集等流量或按比例的回油量，以实现两个执行元件的速度同步或成比例关系。分流阀：使系统中由同一个能源向两个执行元件供应相同的流量或按一定比例供应，以实现两个执行元件的速度同步或成比例关系。分流集流阀：具备以上两者功能。,5.3流量控制阀分流集流阀,分流阀的结构及工作原理图,1、2-固定节流孔 3、4-可变节流孔 5-阀体 6-阀芯 7-弹簧,5.3流量控制阀分流集流阀,分流阀工作过程简介如果负载相等，则分流阀出口压力p3p4，而阀结构对称，所以输出流量亦相等，即q1q2q0/2且p1p2。如负载不等，引起p3p

15、4，阀芯来不及运动而处于中间位置，由于两支流道的总阻力相同，使得q1p2，此时阀芯在不对称液压力的作用下左移，使可变节流孔3增大，节流口4减小，从而使q1增大，q2减小，直到q1约等于q2，p1约等于p2为止，阀芯才在新的位置上稳定。,5.3流量控制阀分流集流阀,1-阀芯2-阀套3-弹簧4-固定节流孔5-弹簧6-可变节流口7-可变节流口8-固定节流孔,分流集流阀的结构及工作原理图,6,7,8,5.3流量控制阀分流集流阀,分流集流阀工作过程简介分流工况时，由于供油压力 大于 和，所以左右阀芯处于分离状态，互相钩住。如，瞬间左右阀芯仍留在中间位置，必然使。连成一体的左右阀芯左移，可变节流口6减小，

16、使 上升，直至 约等于，阀芯停止运动。由于固定节流孔4、8通流面积相等，所以通过4和8的流量分别为q1和q2且大致相等，不受出口压力 和 变化的影响。,5.3流量控制阀分流集流阀,分流集流阀工作过程简介集流工况时，由于 小于 和。故两阀芯处于相互压紧状态。如负载压力，瞬间左右阀芯仍停留在中间位置，必然使。压紧成一体的左右阀芯左移，可变节流口7减小，使 下降，直至 大致等于，左右阀芯停止运动。故q1和q2大致相等，而不受进出口压力 及 变化的影响。,5.3流量控制阀分流集流阀,图形符号,分流阀,集流阀,分流集流阀,5.3流量控制阀分流集流阀,分流集流阀应用用在马达同步回路,分流精度用相对分流误差 表示。一般分流（集流）阀的分流误差为25，其值的大小与进口流量的大小和两出口油液压差大小有关。此外和使用情况也有关。,5.3流量控制阀分流集流阀,5.3流量控制阀分流集流阀,影响分流精度的因素固定节流孔前后压差对分流误差有影响，压差大，效果好，但需避免分流阀大的压力损失。可变节流孔处的液动力和阀芯与阀套的摩擦力不完全相等而产生的分流误差。阀芯两端弹簧力不等引起的分流误差。两个固定节流孔口几何尺寸误差引起的分流误差。,