液壓與氣壓傳動課件：流量控制閥

流量控制閥液壓與氣壓傳動思考1.流量控制閥的作用？2.結構特點和工作原理？3.應用場合？共性原理是通過改變閥口大小，從而改變液阻實現(xiàn)流量調節(jié)。主要包括節(jié)流閥、調速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥等。本節(jié)重點：節(jié)流閥、調速閥的工作原理，結構特點、職能符號、區(qū)別及應用。本節(jié)難點：調速閥的工作原理，結構特點及其與節(jié)流閥的區(qū)別。7.1流量控制閥概述7.1.1節(jié)流口的流量特性由流體力學知薄壁孔和細長孔的流量公式分別為：綜合考慮各種因素得節(jié)流口的流量公式：式中：K—由節(jié)流口形狀和油液性質決定的系數(shù)

A—節(jié)流口的通流截面積

Δp—節(jié)流閥前、后壓差

m—由節(jié)流口形狀決定的指數(shù)m=0.5~1qΔp

節(jié)流口的流量-壓力特性細長孔m=1簿壁口m=0.5

液壓系統(tǒng)在工作時，流量穩(wěn)定性與節(jié)流口形狀、節(jié)流壓差以及油液溫度等因素有關。流量特性與剛性

當節(jié)流口前后壓差變化時，通過節(jié)流口的流量將隨之改變，節(jié)流口的這種特性可用流量剛度T來表征。剛度越大，說明流量抵抗負載變化的能力強，即流量隨負載變化不敏感。qΔp細長孔m=1

1

2

3Δp1Δp2123簿壁口7.1.2節(jié)流口的結構形式

節(jié)流口是流量閥的關鍵部位，節(jié)流口形式及其特性在很大程度上決定著流量控制閥的性能。針閥式（錐形凸肩）節(jié)流口

針閥（錐形）節(jié)流口Dhθ優(yōu)點：結構簡單，可當截止閥用。調節(jié)范圍較大。缺點：水力半徑較小，小流量時易堵塞，溫度對流量的影響較大。一般用于要求較低的場合。偏心式節(jié)流口

節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉角時，節(jié)流口過流斷面面積即產(chǎn)生變化。小流量調節(jié)容易，閥芯所受的徑向力不平衡，只宜用在低壓場合。三角槽式節(jié)流口

沿閥芯的軸向開若干個三角槽。閥芯做軸向運動，即可改變開口量h，從而改變過流斷面面積。

結構簡單，水力半徑大，調節(jié)范圍較大。小流量時穩(wěn)定性好，最低對流量的穩(wěn)定流量為50mL/min。φlDhα

三角槽式節(jié)流口工作原理：單閥結構，沒有壓力和溫度補償，故流量穩(wěn)定性差。工作特點：結構：職能符號：

1-推桿；2-導套；3-閥體；4-閥芯；5-彈簧腔油道；6-底蓋7.2節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量：節(jié)流閥流量輸出穩(wěn)定的最小流量。7.2.1

普通節(jié)流閥P2流向P1，單向閥開啟，不起節(jié)流作用工作特點：職能符號：7.2.2

單向節(jié)流閥P1流向P2，單向閥關閉，起到節(jié)流調節(jié)作用1-密封圈

2-閥體

3-調節(jié)套

4-單向閥

5-彈簧

6、7-卡環(huán)

8-彈簧座圖7-5MK型單向節(jié)流閥1-閥蓋2-頂桿套3-活塞4-閥芯5-閥體6-彈簧7-底蓋圖7-4單向節(jié)流閥節(jié)流閥的應用：（1）節(jié)流調速系統(tǒng)

應用在定量泵與溢流閥組成的節(jié)流調速系統(tǒng)中。（2）負載阻尼

在流量一定時，改變節(jié)流口的通流面積可以改變節(jié)流閥的進出口壓差，此時，節(jié)流閥起到負載阻尼的作用，簡稱為液阻。通流面積越小，液阻越大。（3）延緩壓力突變

在液流壓力容易發(fā)生突變的部位安裝節(jié)流閥，對其他元件或系統(tǒng)起緩沖和保護作用。普通節(jié)流閥存在的問題：剛性差，適用于工作負載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場合。采取措施：壓力補償，即使節(jié)流閥前后壓力差在負載變化時始終保持不變方法：1、將定差式減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)起來構成二通型調速閥；

2、將穩(wěn)壓溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)起來構成溢流節(jié)流閥，也稱為三通型調速閥。7.3調速閥7.3.1二通型調速閥

由定差減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)而成的組合閥。詳細圖形符號p1p3p2圖形符號特點：節(jié)流閥前后壓差基本不變，通過閥流量的大小只與閥開口有關。簡化圖形符號減壓閥閥芯受力平衡方程

p2A=p3A+Ft-Fs

p2-p3=Ft/A

=k(x0+x)≈kx0/A

k較小且不可調，工作時閥芯移動很小。

Ft≈const

△p=p2-p3=Ft/A≈const

故當閥開口面積A(y)=const時，

q=const，v=const從而使通過調速閥的流量基本不變p1p3p2節(jié)流閥減壓閥acdA2eb2ghA11A3減壓口調速閥的工作原理p1一定，p3↑→h↑→ΔpR↓→

p2↑，Δp

=C;p3↓→h↓→ΔpR↑→

p2↓，Δp

=C。

ΔpR=p1－p2節(jié)流閥：F變，Δp變，q變。調速閥：F變，Δp=p2-

p3不變，q不變。減壓縫隙的壓力補償p1p3p2節(jié)流閥減壓閥acdA2eb2ghA11A3減壓口主要用于負載變化，運動平穩(wěn)性要求較高的調速系統(tǒng)。調速閥正常工作時，Δp>0.4~0.5MPap1p3p2節(jié)流閥減壓閥acdA2eb2ghA11A3減壓口調速閥正常工作時，Δp>0.4~0.5MPa當Δp<0.4MPa時減壓閥不起作用，調速閥和普通節(jié)流閥一樣。當負載F變化時，調速閥進出口壓差Δp

變，不變的是節(jié)流閥兩端壓差ΔpT

。節(jié)流閥：Δp=ΔpT=p1–p2調速閥：Δp=ΔpT+ΔpR主要用于負載變化，運動平穩(wěn)性要求較高的調速系統(tǒng)。二通型調速閥與節(jié)流閥的性能比較例題：試分析二通型調速閥和節(jié)流閥在下述不同壓力差時，其工作特性會發(fā)生什么變化。1）當閥進出口壓力差小于0.4ＭPa時，隨壓差變小，通過節(jié)流閥流量（），通過調速閥流量（）。（Ａ）增大（Ｂ）減?。ǎ茫┗静蛔?）當閥進出口壓力差大于0.4~0.5ＭPa時，隨壓差增大，通過節(jié)流閥的流量（），通過調速閥的流量（）。（Ａ）越大（Ｂ）越小（Ｃ）基本不變3）當閥進出口壓力相等時，通過節(jié)流閥的流量為（）；通過調速閥的流量為（）。（Ａ）完全打開（Ｂ）完全關閉（Ｃ）很小開口的工作狀況4）調速閥兩端壓差為0.2ＭPa時，調速閥的減壓閥開口狀況為：（Ａ）0（Ｂ）某調定值（Ｃ）某變值7.3.2三通型調速閥（溢流節(jié)流閥）

（1）工作原理：

（2）職能符號：溢流節(jié)流閥是通過p1隨p2的變化來使流量基本上保持恒定。

簡化符號詳細符號節(jié)流閥二通型調速閥

三通型調速閥

（溢流節(jié)流閥）單向節(jié)流閥節(jié)流閥、調速閥與溢流節(jié)流閥圖形符號的比較

三通型調速閥和二通型調速閥比較三通型調速閥（溢流節(jié)流閥）用于調速時只能安裝在執(zhí)行元件的進油路上，其出口壓力隨執(zhí)行元件的負載而變。因工作時節(jié)流閥進出口壓力差不變，系統(tǒng)壓力隨之變化，組成系統(tǒng)為變壓系統(tǒng)。與二通型調速閥調速回路相比，三通型調速閥（溢流節(jié)流閥）的調速回路效率較高。二通型調速閥可用于進油路、出油路和旁油路節(jié)流調速。問題1在速度穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)中為什么要用調速閥，而不用節(jié)流閥？2調速閥的組成和穩(wěn)速原理各是什么？

分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個油源向兩個以上執(zhí)行元件供應相同的流量(等量分流)，或按一定比例向兩個執(zhí)行元件供應流量(比例分流)，以實現(xiàn)兩個執(zhí)行元件的速度保持同步或定比關系。集流閥的作用，則是從兩個執(zhí)行元件收集等流量或按比例的回油量，以實現(xiàn)其間的速度同步或定比關系。分流集流閥則兼有分流閥和集流閥的功能。

分流閥又稱為同步閥，它是分流閥、集流閥和分流集流閥的總稱。7.4分流集流閥若p3↑→p1↑(暫時)→閥芯左移→fA↑→△pfA↓→p1↓p2↑,只要達到p1＝p2，閥芯平衡,則q1=q2,同步。1.分流閥的工作原理2.分流集流閥的工作原理

分流集流閥又稱同步閥，它同時具有分流閥和集流閥兩者的功能，能保證執(zhí)行元件進油、回油時均能同步。1、2—固定節(jié)流孔；3、4—可變節(jié)流口；5、6—閥芯

分流時，因P0＞P1（或P0＞P2），此壓力差將兩掛鉤閥芯推開，處于分流工況，此時的分流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯的內棱邊和閥套的外棱邊組成。

集流時，因P0<P1（或P0<P2），此壓力差將掛鉤閥芯合攏，處于集流工況，此時的集流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯的外棱邊和閥套的內棱邊組成。保證執(zhí)行元件回油時同步。3.分流精度及影響分流精度的因素（1）分流精度用相對分流誤差表示。一般分流（集流）閥的分流誤差為2~5％，其值的大小與進口流量的大小和兩出口油液壓差大小有關。此外和使用情況也有關。（2）影響分流精度的因素固定節(jié)流孔前后壓差對分流誤差有影響，壓差大，效果好，但需避免分流閥大的壓力損失。可變節(jié)流孔處的液動力和閥芯與閥套的摩擦力不完全相等而產(chǎn)生的分流誤差。閥芯兩端彈簧力不等引起的分流誤差。兩個固定節(jié)流孔口幾何尺寸誤差引起的分流誤差。分類：7.5電液比例流量閥7.5.1直動式負載檢測壓力補償型比例流量控制閥二通型三通型

將二通型調速閥和三通型調速閥（溢流節(jié)流閥）的手調裝置更換為比例電磁鐵，閥芯等結構沒有改變，通過輸入電信號調節(jié)節(jié)流口的開度，便可連續(xù)成比例地控制輸出流量，實現(xiàn)執(zhí)行機構的速度調節(jié)。是一種直動式比例流量閥。通過改變輸入電流的大小，就可連續(xù)地按比例地調節(jié)通過調速閥的流量。通過定差減壓閥3的壓力補償作用來保持節(jié)流口前后壓差基本不變。傳統(tǒng)定差減壓二通型直動式比例流量控制閥由比例節(jié)流閥與具有壓力補償功能的定差減壓閥串聯(lián)組成

流量－位移－力反饋型流量傳感器主調節(jié)器先導閥R0可變節(jié)流口B型液壓半橋7.5.2先導式流量檢測反饋型比例流量控制閥工作原理

在無輸入電信號時，先導閥芯在反饋彈簧作用下，先導閥口處于關閉位置。由此，主調節(jié)器閥芯的兩端油壓相等．由于閥芯面積差和復位彈簧的作用，無論流量閥進口壓力有多高，主調節(jié)器閥口均處于關閉狀態(tài)。此時沒有油液通過比例流量閥。也就是說，在無輸入信號時，該閥能實現(xiàn)可靠的自鎖。工作原理：輸入電信號i→產(chǎn)生電磁力F→先導閥芯向下移動→先導閥口開啟→可變液阻↓→P2↓→（PA-P2)壓差作用下主調節(jié)器閥芯向右移動，閥口開啟→流過的主流量經(jīng)流量傳感器檢測后流向負載→流量傳感器將流量值轉換為行程Xf，通過反饋彈簧將行程Xf轉換為作用在先導閥芯上的彈簧力→此彈簧力與輸入電磁力相平衡，從而調整了先導閥口的開度及控制壓力P2

，

保證閥運行在某一穩(wěn)定的工作點上→最終使比例流量閥輸出流量與輸入電信號成比例關系。工作原理

當系統(tǒng)出現(xiàn)干擾信號,例如負載壓力PB↑→PC↑且流過調節(jié)器和流量傳感器的體積流量↓→流量傳感器的行程Xf↓→反饋彈簧力KXf↓→由于輸入電磁力不變，先導閥口↑→液阻↓→P2↓→主節(jié)流閥的閥口開度↑→使通過閥口的體積流量↑P1↑→流量傳感器行程Xf就回復或接近于與輸入電信號相對應的調定值，輸出流量也恢復至調定值附近。調整結果流量傳感器：Z恢復原位，P1↑使（P1－PB）恢復原值，q不變主節(jié)流閥：閥口增大，P1↑使（PA－P1）減小，使q恢復原值液阻R1的作用動壓反饋作用：由動態(tài)阻尼R1所產(chǎn)生的動壓反饋力A3(PC-PB),使先導閥口獲得附加的啟閉力,這就加強了動態(tài)阻尼的作用，并在先導級與功率級之間，建立了速度反饋聯(lián)系，改善了閥的動態(tài)性能，閥的瞬態(tài)超調被顯著抑制。流量－位移－力反饋閥的原理框圖先導式比例調速閥與直動式比例調速閥比較直動式比例調速閥補償原理：依靠與之串聯(lián)的定差減壓閥的壓