715流量控制阀

7-1-3流量控制阀•流量控制阀是靠改变阀的开度以改变通流面积，从而控制流量的一类控制阀，通常多用于定量泵系统，借以控制执行机构(油缸或油马达)的运动速度。7-1-3-1节流阀节流阀是一种可借移动或转动阀芯的方法直接改变阀口的通流面积，从而改变流阻的阀。节流阀装在定压液压源后面的油路中或定量液压源的分支油路上，便可以起到流量的调节作用。7-1-3-1节流阀对节流阀的主要要求是：–(1)流量调节范围宽，调速比(最大流量与最小稳定流量之比)一般要在50以上；–(2)调定后流量受负载(出口压力)和油温的影响要尽可能小，小流量时也不易堵塞；–(3)阀口的通流面积最好与阀的升程成正比，以便调节。•7-1-3-1节流阀•节流阀的流量特性可用以下特性方程来表示：Q=CA△pm式中：Q—通过节流口的容积流量；C—随节流口形状和油液粘度而变的流量系数；A—节流口的通流面积；△p—节流口前后的压差；m—由节流口形状决定的指数。薄壁小孔(孔长小于孔径的一半)，n=0.5；细长孔(孔长远大于孔径)m=1；一般节流口m介于二者之间。7-1-3-1节流阀7-1-3-1节流阀节流阀影响流量的主要因素由公式Q=CA△pm可见•(1)节流口前后的△p对Q的影响最大。当负载变化时，由于阀后的压力也将改变，故普通节流阀的流量就将发生变化，并因此而使执行机构的速度相应改变。显然节流口越接近薄壁小孔，即当m值越小时，Q受△p变化的影响就越小。•(2)油温变化将会引起油液粘度的变化。对细长孔来说，当粘度减小时流量就会增加；而对薄壁孔来说，流量一般与粘度无关，只有当压差及流通截面较小，雷诺数低于临界值时，流量才会受粘度的影响。节流口通常多接近薄壁孔，故除流量较小时外，油温对流量的影响一般不大。7-1-3-1节流阀•(3)当油液受压、受热或老化时就易产生带极性的极化分子，而节流口的金属表面也带有正极电荷。因此，油液不断地通过节流口，就会在节流口处形成5～10µm的吸附层。该吸附层在一定压力和速度的作用下被周期性地遭到破坏，因而也就会造成Q的不稳定。•此外，油液中含有颗粒性杂质，则更是造成节流口阻塞的常见原因。7-1-3-1节流阀7-1-3-1节流阀防止节流阀堵塞的措施•应使用不易极化的油液；•注意防止油温过高；•对油进行过滤，定期换用新油；•减少每级节流口的压降；•选用合适的阀和阀口材料(即采用电位差小的金属，例如钢对钢就比钢对铜好)。•此外，应尽可能选用薄壁型节流口，以提高抗堵塞性能。7-1-3-1节流阀单向节流阀的工作过程•为能单方向控制流量，也采用如图7—21所示的单向节流阀。当压力油从油口P2流人时，油压克服弹簧6的张力，顶开阀芯4，从油口P1流出，这时阀仅相当于一个单向阀。而当压力油自入流出时，则油液必须先经阀芯上的三角形沟槽进行节流，然后才能从油口P2流出，这时则相当于一节流阀了。至于节流口的大小，则可通过转动帽盖1来加以调节。图7—21单向节流阀7-1-3-2普通型调速阀•节流阀虽可通过改变节流口大小的办法来调节流量，但是因阀前后压差可能变化，以致调定后并不能保持流量稳定。所以对速度稳定性要求较高的执行机构来说就不能以普通节流阀来作为调速之用。•如果把定差减压阀和节流阀串联，或把定差溢流阀和节流阀并联，以使节流阀前后压差近似保持不变，则节流阀的流量即可基本稳定。•普通型调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成。图7—22示出其工作原理图及图形符号。7-1-3-2普通型调速阀vR定差减压阀节流阀)()(详细符号简化符号7-1-3-2普通型调速阀•普通型调速阀的工作过程•来自定压液压源，压力为P。的油液，先经减压阀1节流降压至A，然后再经节流阀2降至P2.这样，如使减压阀的阀芯开度依节流阀前后压差(P1一P。)的变动而自动地进行调节，以使P1和P2之差基本保持恒定，则节流阀的流量也就可大体保持稳定。7-1-3-2普通型调速阀•定差减压阀1的工作原理如下：–阀芯上端的油腔凸经孔d与节流阀2后面的油腔相通，压力为P2，而油腔c和d则分别经孔f和e与节流阀2前的油腔相通，压力为P1。–当载荷R增大以致使P2升高时，减压阀阀芯1即会因上端油腔b中的油压增加而下移，使减压阀阀口开大，于是P1增加；–反之，如载荷R减小以致使P2降低，则阀芯1就会因上方油压减小，而在c，d油腔油压p1的作用下上移，将阀口关小，p1也就随之减小。7-1-3-2普通型调速阀•因此，当阀芯1稳定时，如忽略不大的阀芯重力和摩擦力，则可写出阀芯上作用力的平衡方程式：p1A=p2A+Fs式中：A—减医阀阀芯大端面积；．Fs—减压阀的弹簧张力。即Pl一P2=Fs／A•由于阀芯1的移动阻力不大，弹簧可以做得较软，而阀芯的移动量也不大，故弹簧张力Fs变化不大，这样一来，节流阀前后的压差(Pl一P2)也就因此而可基本保持不变。而调节节流阀的开度也即可以调节流量。7-1-3-3旁通型调速阀•这种阀由定差溢流阀和节流阀并联而成，亦称溢流节流阀。•来自定量油源压力为p1的油液，从入口引人，一路绕过溢流阀2经节流阀控制供往执行机构，而另一路则经溢流阀2控制由泄油口丁泄往油箱。定差溢流阀2与前面讲过的一般溢流阀不同。其溢流量是由节流阀前后的压力p1和p2之差来控制的，故能使(p1-p2)大致保持恒定。7-1-3-3旁通型调速阀•其工作原理如下：–溢流阀下方的油腔a、b和上方油腔c分别与节流阀的进口和出口相连通，油压分别为p1和p2。–因负载增加而升高时，阀芯2就会因上方的油压的升高而下移，使阀口关小，溢流量减少，p1便升高：–反之，当p2减小时，阀芯2就会上移，使溢流量增加，p1也就随之减小，阀芯2上作用力的平衡方程式仍为Pl一P2=Fs／A7-1-3-3旁通型调速阀7-1-3-3旁通型调速阀旁通与普通型调速阀的比较•旁通型调速阀与普通调速阀相比，溢流阀阀芯2的移动阻力较大，故弹簧必须较硬，这是因为定差溢流阀阀芯所受稳态液体力(阀口液体流量变化对阀芯的反作用力)与弹簧力方向相反(定差减压阀是相同)。因此，由式可见，这种节流阀压差(Pl一P2)较大(约0.3～o.5MPa)，阀芯位置改变时压差的变动同样较大，故流量稳定性不如前者，但它能使油泵的排出压力A随负载而变，且比P2高出不多，故功率损耗较少，油液的发热程度较轻。该阀更适合于对流量稳定性要求并不很高的场合。旁通与普通型调速阀的比较结构油源主阀弹簧刚度流量稳定性普通型调速阀定差减压阀和节流阀串联定压油源软好旁通型调速阀定差溢流阀和节流阀并联定量油源硬稍差旁通与普通型调速阀的比较•上述两种调速阀因能保持节流阀前后的压差基本恒定，故属压力补偿式调速阀。但如油温度化较大，以致使油的粘度变化较大时，对流量仍会产生影响。因此在对流量精度要求特别高的场合，就需采用设有温度补偿式调速阀。7-1-4插装阀•为能减少液压系统中阀间的管路连接，使液压系统更加紧凑和便于安装，近年来又发展了多种组合阀。然而，当流量大于200L／min时，上述常规阀的组成就会产生困难。因此，从70年代开始插装阀(也称逻辑阀)也就应运而生。•这种阀的主要元件大都采用插入的连接方法，不仅能实现常规液压控制阀的各种功能，而且结构简单，通用性强，在功率相同时重量轻，体积小，流阻小，密封性好，抗污染能力强，动作灵敏并易于组合，因而也就为大流量和较复杂的液压系统的设计开创了一条新路。并在包括船舶液压系统在内的很多场合获得了应用。7-1-4插装阀插装阀有三种类型：•1．插装式方向控制阀•2．插装式压力控制阀•3．插装式流量控制阀插装阀(逻辑阀)是一种较新型的液压元件，它的特点是通流能力大，密封性能好，动作灵敏，结构简单，因而主要用于流量较大系统或对密封性能要求较高的系统。7-1-4插装阀•插装阀的结构及图形符号如图所示。它由控制盖板、插装单元(由阀套、弹簧、阀芯及密封件组成)、插装块体和先导控制阀(设先导阀为二位三通电磁换向阀，见图组成。•由于这种阀的插装单元在回路中主要起通、断作用，故又称二通插装阀。插装阀逻辑单元(a)结构原理图：(b)图形符号7-1-5比例控制阀•插装阀组成各种方向控制阀如图所示，图(a)为单向阀，当pApB时，阀芯关闭，A与B不通，而当pBpA时，阀芯开启，油液从B流向A。•图(b)为二位二通阀，当电磁阀断电时，阀芯开启，A与B接通；电磁阀通电时，阀芯关闭，A与B不通。插装阀用作方向控制阀•(a)单向阀;(b)二位二通阀;7-1-5比例控制阀•传统形式的液压控制阀只能对液流进行定值控制(例如调定压力、流量或阀的开度)或开关控制(例如液流方向的通断切换)。而比例控制阀却可以电信号为输入量，使被控制的压力、流量(或阀的开度)与输入的电信号成正比，从而实现连续的自动控制。•这种阀既可以开环控制，又可以加入反馈环节构成闭环控制系统，因而具有优良的静态性能和能满足一般工业控制的动态性能。7-1-5比例控制阀•比例电磁线圈是比例控制阀常用的简单价廉的电一机械转换器。它输出的电磁力与输入的电信号(电流)大小成正比。此外，也有使用力矩马达、伺服电机或步进电机作电一机械转换器的。•按功能来分，有：–压力控制阀(比例溢流阀、比例减压阀等)–流量控制阀(比例节流阀、比例调速阀等)–比例换向阀。7-1-5比例控制阀•前两类阀只需将传统控制中用手轮来控制的整定值改为用比例电磁线圈来控制即可(也有采用更复杂结构的)。•其中比例换向阀除能完成液流换向的功能外，还可通过控制换向阀的阀芯位置，使输入的电信号与阀口的开度成正比(比例节流型)或与输出的流量成正比(比例流量型)。所以比例换向阀实质上是一种复合控制阀，现已用于船舶液压机械的控制系统中。7-1-5比例控制阀比例节流电磁换向阀定差减压型比例流量电液换向阀7-1-5比例控制阀比例流量型换向阀压力补偿型流量检测反馈型定差减压型定差溢流型