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1、第五节 流量控制阀,流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节,从而调节执行元件运动速度的阀。普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。,节流阀,调速阀,对流量控制阀的要求是，具有足够的调节范围，能保证稳定的最小流量，温度和压力变化对流量的影响要小，调节方便，泄漏小等。,一、节流阀,节流阀是流量阀中最简单的一种，其基本原理就是在液流通道上设置一个小孔或缝隙以形成“阻尼”，与其并联的溢流阀稳定了进油压力，当负载一定时，调节“阻尼”的大小便可确定通过“阻尼”的流量。“阻尼”不可调的叫固定节流阀，“阻尼”可变的称可调节流阀，将节流阀和单向阀并联可组合成单向节流阀。,（一）节流
2、口的结构形式,1、针阀式 图中为针阀式节流元件。当针阀阀芯作轴向移动时，即可改变环形节流口的通流面积。其优点是结构简单、制造容易。但节流通道较长，水力直径小，易堵塞，温度变化对流量稳定性影响较大。一般用于对性 能要求 不高的场合。,2、偏心槽式,阀芯上开有截面为三角形的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。其节流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相同。这种结 构形式阀芯上的径向 力不平衡，旋转时比 较费劲，一般用于压 力较低，对流量稳定 性要求不高的场合。,3、轴向三角槽式,图中为轴向三角槽式节流口。阀芯作轴向移动时，改变了通流面积的大小
3、。这种节流口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量，调节范围较大。由于几条三角槽沿周围方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力 也较小。但节流通 道有一定长度，油 温变化对流量有 一定影响。,（二）结构与工作原理,节流阀主要由阀芯、阀体和螺母组成。阀体上开有进油口和出油口；阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。,节流阀的符号,（三）节流阀的流量特性分析,节流阀的流量变化规律是分析流量控制阀的性能的基础。节流阀的流量特性决定于节流口的结构形式。实际的节流孔口都介于薄壁小孔和细长孔之间，其通用的流量特性方程
4、为：Q=CATpm。,（三）节流孔口的流量特性分析,通过以上公式可以看出，通过节流阀的流量，是和节流口前后的压差、油温以及节流口形状等因素有关。通过节流孔口的流量Q与节流口前、后的压力差的关系p之间的关系称为节流孔口流量特性。,当节流阀调整好后（阀口过流面积调定），我们希望通过节流阀的流量较稳 定，使执行元件获得一个相对稳定的运动 速度，而实际上，由于种种因素的影响，流量是不可能恒定的。影响流量稳定的主要因素有以下几种。,1、刚性,在用节流阀调节执行元件的运动速度时，往往会因负载的波动引起阀前后压力差的变化，此时即便节流阀的过流面积不变，经节流口的流量也会发生变化，即流量不稳定。节流阀的刚性是
5、指阀开口面积一定时，节流阀前后压力差p的变化量与流经阀的流量Q变化量之比，用T表示。,显然，T值越大，节流阀的刚性就越好，负载变化引起流量的波动就越小，即通过节流阀的流量较稳定。影响刚性T的因素有：对同一节流阀，当p相同时，节流口的开度越小，通过节流口的流量越小，刚性越好，流量越稳定，即节流阀的刚度与流量成反。,对于同一个节流阀，阀口开度一定时，压力差p越大，T值也越大，流量也越稳定，图5-56中曲线p越大曲线越平缓。指数m越小，T值越大，流量越稳定，在节流小孔中薄壁小孔的指数最小（m=0.5），细长孔最大（m=1）,因此节流口应尽量采用薄壁式。,2、油温变化的影响,油液温度的变化会引起液体粘
6、度的变化，小孔流量通用公式中的系数C值就会发生变化，从而使流量发生变化。对于细长孔温度变化对流量的稳定影响最大，而薄壁小孔对温度变化最不敏感，故节流阀的阀口一般制成接近于薄壁孔式或缝隙形式。,3、节流阀的阻塞和最小稳定流量,试验表明，在压差、油温和粘度等因素不变的情况下，当节流阀的开度很小时，流量会出现不稳定，甚至断流，这种现象称为阻塞。节流口的阻塞会使液压系统中执行元件的速度不均匀，因此每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制，成为节流阀的最小稳定流量。,产生阻塞的主要原因是：节流口处的高速液流会产生局部高温，致使油液氧化生成胶质沉淀，甚至引起油中碳的燃烧而产生灰烬，这些生成物和油液中原有
7、杂质结合，在节流口表面逐步形成附着层，它不断堆积又不断被高速液流冲掉，流量就不断发生波动，附着层堵死节流口时则出现断流。实践证明，阀口的水力半径越小，则越容易堵塞。,减小阻塞现象的有效措施是采用水力半径大的节流口，另外选择化学稳定性好和抗氧化稳定性好的油液，并注意精心过滤，定期更换。节流阀的流量调节范围是指通过阀的最大流量和最小稳定流量之比，一般在50以上。,4 调节特性节流阀的调节应该轻便、准确。在小流量调节时（如通流截面相对于阀芯位移的变化率较小），则调节的精确性较高。,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
8、，起负载 阻尼作用，如阀1。当q0 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。,节流阀的应用,调速阀,调速阀由定差减压阀与节流阀串连而成压力油p1先经定差减压阀，然后经节流阀流出。节流阀进、出口压力油p2、p3经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端，(p2-p3)与定差 减压阀的弹簧力进行 比较，因定差减压阀 阀口的压力补偿作用，使得(p2-p3)基本不变。,调速阀工作原理动画调速阀可以是定差减压阀在前，节流阀在后，也可以是节流阀在前，定差减压阀在后。,定差减压阀受力平衡方程 p2A=p3A+Ft-Fs定差减压阀压力流量方程 q1=Cd1d x2（p1-p2）/1/2节流
9、阀压力流量方程 q2=Cd2 Aj 2（p2-p3）/1/2通过调速阀的流量 q1=q2=q,调速阀工作时的静态方程,流量稳定性分析,调速阀用于调节执行元件运动速度，并保证其速度的稳定。这是因为节流阀既是调节元件，又是检测元件。当阀口面积调定后，它一方面控制流量的大小，一方面检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面，与弹簧力相比较，当检测的压力差偏离预定值时，定差减压阀阀芯产生相应位移，改变减压缝隙进行压力补偿，保证节流阀前后的压力差基本不变。,但是阀芯位移势必引起弹簧力和液动力波动，因此流经调速阀的流量只能基本稳定。调速阀的速度刚性可近似为。为保证定差减压阀的压力补偿作用，调速阀的进出口压力差应大于弹簧力Ft 和液动力Fs 所确定的最小压力差。否则无法保证流量稳定。,旁路型调速阀,该阀又称为溢流节流阀，由节流阀与差压式溢流阀并连而成，阀体上有一个进油口，一个出油口，一个回油口。这里节流阀既是调节元件，又是检测元件；差压式溢流阀是压力补偿元件，它保证了节流阀前后压力差p 基本不变。,旁通型调速阀用于调节执行元件运动速度只能安装在执行元件的进油路上，其速度刚性较调速阀小，但因此时的系统压力为（负载压力节流阀前后压差p），是变压系统，与调速阀调速回路相比，回路效率较高。,
