流量阀和节流调速回路

1、v调速方法概述调速方法概述 v节流阀节流阀 v采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路 v节流调速的速度稳定节流调速的速度稳定 v其它流量阀其它流量阀 v同步回路同步回路 第八章第八章 流量阀和节流调速回路流量阀和节流调速回路 一般液压传动机构都需要调节执行元件运动一般液压传动机构都需要调节执行元件运动 速度。在液压系统中速度。在液压系统中, ,执行元件液压缸或马达。在执行元件液压缸或马达。在 不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压 缸的运动速度为缸的运动速度为 V=Q/AV=Q/A ; ; 液压马达的转速为液压马达的转速为 n=Q/qn=

2、Q/qm m。 式中式中 Q-Q-输入执行元件的流量；输入执行元件的流量；A-A-液压缸的有效液压缸的有效 面积；面积；q qm m- -液压马达的排量。液压马达的排量。 从上两式可知，改变输入液压缸的流量从上两式可知，改变输入液压缸的流量Q Q或改或改 变液压缸有效面积变液压缸有效面积A A，都可以达到改变速度的目的。，都可以达到改变速度的目的。 但对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压但对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压 缸流量缸流量Q Q的办法来变速。而对于液压马达，既可用的办法来变速。而对于液压马达，既可用 改变输入流量也可用改变马达排量的方法来变速。改变输入流量也可用改变马达

3、排量的方法来变速。 概括起来，调速方法可分以下几种：概括起来，调速方法可分以下几种： 1 1、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调 节输入执行元件的流量节输入执行元件的流量Q Q来实现调速；来实现调速； 2 2、容积调速。即改变变量泵的供油量、容积调速。即改变变量泵的供油量Q Q和改变变和改变变 量液压马达的排量量液压马达的排量q qm m来实现调速；来实现调速； 3 3、容积节流调速。用自动改变流量的变量泵及节、容积节流调速。用自动改变流量的变量泵及节 流元件联合进行调速。流元件联合进行调速。 本章介绍以节流元件为基础的各种流量控制阀的本章介绍以

4、节流元件为基础的各种流量控制阀的 结构、原理以及节流调速回路的性能。结构、原理以及节流调速回路的性能。 返回返回结束结束 流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流 阀等，其中以节流阀最为简单。阀等，其中以节流阀最为简单。 一、节流阀的作用一、节流阀的作用 二、节流阀的特性二、节流阀的特性 三、节流口的形式和节流阀的典型结构三、节流口的形式和节流阀的典型结构 节流阀节流阀是借助改变阀口通流面积或通道长度是借助改变阀口通流面积或通道长度 来改变阻力的可变液阻。来改变阻力的可变液阻。 在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作 用

5、，因此节流阀可以调速。如图所示用，因此节流阀可以调速。如图所示, ,将节流阀串将节流阀串 联在液压泵与执行元件之间联在液压泵与执行元件之间, , 同时在节流阀与液压泵之间同时在节流阀与液压泵之间 并联一个溢流阀并联一个溢流阀. .调节节流调节节流 阀阀, ,可使进入液压缸的流量可使进入液压缸的流量 改变改变. .由于系统中采用定量由于系统中采用定量 泵供油，多余的油从溢流阀泵供油，多余的油从溢流阀 溢出。这样节流阀就能达到溢出。这样节流阀就能达到 调节液压缸速度的目的。调节液压缸速度的目的。 一、节流阀的作用一、节流阀的作用 图 8-1 节 流 调 速 原 理 1 1、节流阀的节流口有三种形式

6、：、节流阀的节流口有三种形式：薄壁小孔薄壁小孔、细长细长 小孔小孔和和厚壁小孔厚壁小孔。他们的流量特性各不相同。他们的流量特性各不相同。 薄壁小孔的特性方程为：薄壁小孔的特性方程为： Q=CQ=Cq qa(2a(2 P P/ / ) )1/2 1/2=K =K. .a(a( P)P)1/2 1/2 式中式中 K=CK=Cq q(2/(2/ ) )1/2 1/2. . 细长小孔的流量特性方程为：细长小孔的流量特性方程为： Q=Q= d d4 4 P/128P/128 l=Kl=K. .a a P P 式中式中 K=dK=d2 2/32/32 l; a=l; a= d d2 2/4. /4. 厚壁

7、小孔的流量特性方程为厚壁小孔的流量特性方程为: : Q=KQ=K. .a a p pm m 式中式中 k-k-系数；系数；a-a-小孔截面积小孔截面积; ; p-p-小孔两端压差；小孔两端压差； m-m-指数。指数。 二、节流阀的特性二、节流阀的特性 2 2、流量稳定性、流量稳定性 （1 1）压差对流量的影响）压差对流量的影响 当节流阀两端压差当节流阀两端压差 p p改变时，通过它的流量也改变时，通过它的流量也 要发生变化。三种结构形式的节流口中，通过薄壁要发生变化。三种结构形式的节流口中，通过薄壁 小孔的流量受到压差改变的影响最小，见下图。小孔的流量受到压差改变的影响最小，见下图。 图 8-

8、2 压 差 与 通 过 流 量 的 关 系 （3 3）最小稳定流量）最小稳定流量 为了得到小流量，节流阀需要在小开口条件为了得到小流量，节流阀需要在小开口条件 下工作。实验表明：虽然节流阀的前后压差、开下工作。实验表明：虽然节流阀的前后压差、开 口和油液的粘度均保持不变，但在小开口时，通口和油液的粘度均保持不变，但在小开口时，通 过节流阀的流量会出现时大时小的周期性脉动现过节流阀的流量会出现时大时小的周期性脉动现 象。开口越小，脉动现象越严重，最后甚至断流。象。开口越小，脉动现象越严重，最后甚至断流。 这种现象称为这种现象称为节流阀的堵塞节流阀的堵塞。 （2 2）温度对流量的影响）温度对流量的

9、影响 温度对薄壁小孔的流量没有影响。至于细长温度对薄壁小孔的流量没有影响。至于细长 小孔，通过它的流量受粘度的影响，而油液粘度小孔，通过它的流量受粘度的影响，而油液粘度 对温度很敏感。因此，通过细长小孔的流量对温对温度很敏感。因此，通过细长小孔的流量对温 度变化很敏感。度变化很敏感。 三、节流口的形式和节流阀的典型结构三、节流口的形式和节流阀的典型结构 a a、针阀式、针阀式 图中为针阀式节流元件。当针阀阀芯作轴向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，水点是结构简单、

10、制造容易。但节流通道较长，水 力直径小，易堵塞，温度力直径小，易堵塞，温度 变化对流量稳定性变化对流量稳定性 影响较大影响较大. .一般用于一般用于 对性能要求不高的对性能要求不高的 场合。场合。 1 1、节流口的结构形式、节流口的结构形式 图中为偏心槽式结构。阀芯上开有截面为三图中为偏心槽式结构。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

11、阀式节流口基本相同。这 种结构形式阀芯种结构形式阀芯 上的径向力不平上的径向力不平 衡，旋转时比较衡，旋转时比较 费劲，一般用于费劲，一般用于 压力较低，对流压力较低，对流 量稳定性要求不量稳定性要求不 高的场合。高的场合。 b b、偏心槽式、偏心槽式 图中为轴向三角槽式节流口。阀芯作轴向移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。这种节流口结构动时，改变了通流面积的大小。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定流量，调节范围较大。由于几条三角槽沿周围 方向均匀分

12、布，径向力平衡，故调节时所需的力方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力 也较小。但节流通道有一定也较小。但节流通道有一定 长度，油温变化对长度，油温变化对 流量有一定影响。流量有一定影响。 这是一种目前应用这是一种目前应用 很广的节流口形式。很广的节流口形式。 c c、轴向三角槽式、轴向三角槽式 图中为周向隙缝式节流口。在阀芯圆周方向图中为周向隙缝式节流口。在阀芯圆周方向 上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大 小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽 度逐渐缩小度逐渐缩小, ,在小流量时其通流截面是

13、三角形，水在小流量时其通流截面是三角形，水 力直径较大，因此有较小的稳定流量。节流口是力直径较大，因此有较小的稳定流量。节流口是 薄壁结构，油温变化对流量影响小。但阀芯所受薄壁结构，油温变化对流量影响小。但阀芯所受 径向力不平衡。这种节流径向力不平衡。这种节流 阀应用于低压小阀应用于低压小 流量系统时，能流量系统时，能 得到较为满意的得到较为满意的 性能。性能。 向 d d、周向隙缝式、周向隙缝式 图中为轴向隙缝式节流口。在阀芯衬套上先图中为轴向隙缝式节流口。在阀芯衬套上先 铣出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴铣出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴 向开有节流口。当阀芯轴向移动时，就

14、改变了通向开有节流口。当阀芯轴向移动时，就改变了通 流面积的大小。开口很小时通流面积为正方形，流面积的大小。开口很小时通流面积为正方形， 水力直径大，不易堵塞，油水力直径大，不易堵塞，油 温变化对流量影响温变化对流量影响 小。这种结构的性小。这种结构的性 能与周向隙缝式节能与周向隙缝式节 流口的相似。流口的相似。 向放大 e e、轴向隙缝式、轴向隙缝式 （1 1）节流阀）节流阀 图中是节流阀的结构和图形符号图中是节流阀的结构和图形符号. .结构中的节结构中的节 流口是轴向三角槽式流口是轴向三角槽式, ,油液从进油口油液从进油口P P1进入进入, ,经阀芯经阀芯 上的三角槽节流上的三角槽节流 口

15、后口后, ,由出油口由出油口P P2 流出。转动把手可流出。转动把手可 使阀芯作轴向移动使阀芯作轴向移动, , 以改变节流口的通以改变节流口的通 流面积。流面积。 2 2、节流阀的典型结构、节流阀的典型结构 （2 2）单向节流阀）单向节流阀 图中为其结构和图形符号。当压力油从油口图中为其结构和图形符号。当压力油从油口P1 进入，经阀芯上三角槽节进入，经阀芯上三角槽节 流口，然后从油口流口，然后从油口P2 流出，流出， 这时这时 起溢流阀作用。旋转起溢流阀作用。旋转 螺帽螺帽 即可改变阀的轴向位即可改变阀的轴向位 置，从而使通流面积相应置，从而使通流面积相应 的变化。当压力油从油口的变化。当压力

16、油从油口 P2进进 入时，在压力油的作入时，在压力油的作 用下阀芯克服软弹簧的作用下阀芯克服软弹簧的作 用力而下移，油液不再经用力而下移，油液不再经 过节流口而直接从油口过节流口而直接从油口P1 流出，流出， 这时起单向阀这时起单向阀 作用。作用。 （3 3）单向行程节流阀）单向行程节流阀 如图所示，图中分别为原理图，结构图和图如图所示，图中分别为原理图，结构图和图 形符号。单向行程节流阀由单向阀和用机械操纵形符号。单向行程节流阀由单向阀和用机械操纵 的节流阀组合而成。这种阀常用于需要实现快进的节流阀组合而成。这种阀常用于需要实现快进 慢进慢进快退的工作循环，也用来使执行元件在快退的工作循环，

17、也用来使执行元件在 行程末端减速，起缓行程末端减速，起缓 冲作用。冲作用。 下图为双单向节流阀结构图下图为双单向节流阀结构图 返回返回结束结束 根据节流阀在油路中的位置的不同，调速回根据节流阀在油路中的位置的不同，调速回 路有以下三种基本形式：路有以下三种基本形式： 进油路节流调速进油路节流调速。节流阀串联在进入液压缸的油。节流阀串联在进入液压缸的油 路上。路上。 回油路节流调速回油路节流调速。节流阀串联在液压缸的回油路。节流阀串联在液压缸的回油路 上。上。 旁油路节流调速旁油路节流调速。节流阀装在与执行元件并联的。节流阀装在与执行元件并联的 支路上。支路上。 一、进油路节流调速回路一、进油路

18、节流调速回路 二、回油路节流调速二、回油路节流调速 三、进、回油路节流调速回路比较三、进、回油路节流调速回路比较 四、旁油路节流调速回路四、旁油路节流调速回路 一、进油路节流调速回路一、进油路节流调速回路 图8-7 进油路节流调速 回路 1 1、速度负载特性、速度负载特性 从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压 缸的流量缸的流量Q1和液压缸进油腔的有效面积和液压缸进油腔的有效面积A1，既：，既： V=Q1/A1 根据连续性方程，进入液压根据连续性方程，进入液压 缸的流量等于通过节流阀的缸的流量等于通过节流阀的 流量，而通过节流阀的流量流量，而通过节流阀

19、的流量 可由节流阀的流量特性方程可由节流阀的流量特性方程 决定。即决定。即 Q1=Ka( P P1) )1/2 1/2=Ka(P =Ka(Ps-P-P1) ) 式中式中 P Ps- -液压泵出口压力。液压泵出口压力。 当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上 的力平衡方程为：的力平衡方程为： p1A1=p2+FL 式中式中 FL负载力；负载力；p2液压缸回油腔压力。液压缸回油腔压力。 所以所以P1=FL/A1=PL,PL为克服负载所需的压力，称为为克服负载所需的压力，称为 负载压力负载压力。再将。再将P1代入前式得：代入前式得： Q=K.a(Ps-FL/A1

20、)1/2=(Ka/A11/2).(PsA1+PL) V=Q1/A1=（K.a/A13/2).(Ps.A-FL)1/2 上式即为进油路节流调速回路的速度负载特上式即为进油路节流调速回路的速度负载特 性方程，他它反映了速度性方程，他它反映了速度v和负载和负载FL的关系。若活的关系。若活 塞运动速度为塞运动速度为v为纵坐标，负载为横坐标，将上式为纵坐标，负载为横坐标，将上式 按不同节流阀通流面积按不同节流阀通流面积a作图，可得一组抛物线，作图，可得一组抛物线， 称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。 图8-8 进油路节流调 速回路的速度负载特性 下图即为

21、该回路的速度负载特性，从图中可看出，下图即为该回路的速度负载特性，从图中可看出， 当其它条件不变时，活塞运动速度当其它条件不变时，活塞运动速度v与节流阀通流与节流阀通流 面积面积a成正比成正比 ，故调节节流阀通流面积就能调节执，故调节节流阀通流面积就能调节执 行元件的运动速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳行元件的运动速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳 定流量很小，故能得到较定流量很小，故能得到较 低的稳定速度。这种调速低的稳定速度。这种调速 回路和调速范围大，一般回路和调速范围大，一般 可超过可超过100。从前式和图中。从前式和图中 还能看出，当节流阀通流还能看出，当节流阀通流 面积面积a一定时一定时

22、,随着负载随着负载FL 的增加，节流阀两端压差的增加，节流阀两端压差 减小，活塞运动速度按抛减小，活塞运动速度按抛 物线规律下降。物线规律下降。 当当FL=psA时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就 停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种 调速回路的速度负载特性较软。通常用速度刚度调速回路的速度负载特性较软。通常用速度刚度T 表示负载变化对速度的影响程度。表示负载变化对速度的影响程度。 T=-dFL/dv=ctg 再由前式可得出：再由前式可得出： -dFL/dv=(2A13/2/K.a)(Ps-A1-FL)

23、=2(Ps-A1-FL)/v 由上式可以看出：由上式可以看出： （1 1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度 刚度刚度T T越大。越大。 （2 2）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度 刚度刚度T T越大。越大。 （3 3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油 压力可提高速度刚度。压力可提高速度刚度。 2 2、最大承载能力、最大承载能力 在在Ps已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样 变化，其最大承载能力是不变的，即变化，其最大承

24、载能力是不变的，即FLmax=Ps.A1。 故称这种调速方式为故称这种调速方式为恒推力调速恒推力调速。 3 3、功率特性、功率特性 液压泵输出的功率为：液压泵输出的功率为：Np=ps.Qp=常数常数 液压缸输出有效功率为液压缸输出有效功率为: N1=FL.v=FLQL/A1=pL.QL 式中式中 QL称为负载流量，即进入液压缸的流量，这称为负载流量，即进入液压缸的流量，这 里里QL=Q1。回路的功率损失为：。回路的功率损失为： N=Np-N1=psQp-pLQL=(QL+ Q)ps-QL(ps- p1) =ps. Q+ p1QL 式中式中 Q溢流的溢流量；溢流的溢流量；Ps节流阀的压力损失。节

25、流阀的压力损失。 由上式可知，这种调速回路的功率损失由溢流损由上式可知，这种调速回路的功率损失由溢流损 失失( ( N N1 1=P=Ps s Q Q) )和节流损失和节流损失( ( N N2 2= = P P1 1. .Q QL L) )两部分组成。两部分组成。 而回路功率为：而回路功率为： =N=N1 1/N/N2 2=P=PL L. .Q QL L/P/Ps s. .Q Qp p 由于两种损失的存在，故调速回路效率较低，特由于两种损失的存在，故调速回路效率较低，特 别是当负载小，速度低时效率更低。别是当负载小，速度低时效率更低。 二、回油路节流调速二、回油路节流调速 图8-9 回油路节流

26、调速 在这种调速回路中，把节流阀串联在液压缸的在这种调速回路中，把节流阀串联在液压缸的 回油路上，如图所示，借助节流阀控制液压缸的排回油路上，如图所示，借助节流阀控制液压缸的排 油量油量Q2来实现速度调节。来实现速度调节。 由于进入液压缸的流量由于进入液压缸的流量Q1 受到回油路上排出流量受到回油路上排出流量Q2 的限制，因此用节流阀来的限制，因此用节流阀来 调节液压缸排油量调节液压缸排油量Q2，也，也 就调节了进油量就调节了进油量Q1。定量。定量 泵多余的油液经溢流阀流泵多余的油液经溢流阀流 回油箱。回油箱。 1 1、速度负载特性、速度负载特性 液压缸的运动速度为：液压缸的运动速度为：v=Q

27、2/A2=Q1/A1 液压缸排出的流量等于通过节流阀的流量，即：液压缸排出的流量等于通过节流阀的流量，即： Q2=Ka( P2)1/2=Ka(P2)1/2 式中式中 P2节流阀两端压差。节流阀两端压差。 在这里在这里,P1=P2,所以所以P2=PsA1/A2-FL/A2,故得：故得： Q2=K.a(PsA1/A2-FL/A2)1/2=(K.a/A1/2)(Ps.A1-FL)1/2 V=Ka/A23/2(PsA1-FL)1/2 同理可求得回油路节流调速回路的速度刚度为：同理可求得回油路节流调速回路的速度刚度为： T=-dFL/dv=(2A23/2/K.a)(PsA1-FL)1/2=2(PsA1-

28、FL)/v 对以上各式比较可知，进油路节流调速回路对以上各式比较可知，进油路节流调速回路 和回油路节流调速回路的速度负载特性和刚度基和回油路节流调速回路的速度负载特性和刚度基 本相同。本相同。 3 3、功率特性、功率特性 2 2、最大承载压力、最大承载压力 最大承载能力和进油路调速回路完全相同。最大承载能力和进油路调速回路完全相同。 液压泵输出同样保持不变，即液压泵输出同样保持不变，即Np=PsQp=常数常数。 液压缸输出有效功率为液压缸输出有效功率为: N1=FL. .v=(psA1-P2A2)v=PsQ1-P2Q2 功率损失为：功率损失为： N=Np-N1=ps. .Qp-psQ1+p2Q

29、2=ps Q+ p2Q2 =ps Q+（ （ p1A1/A2）. .Q1. .A2/A1=ps. . Q+ p1. .QL 因此，在相同条件下，进、回油路节流调速回路因此，在相同条件下，进、回油路节流调速回路 的功率损失相同，回油效率的功率损失相同，回油效率 =P=PL L. .Q QL L/P/Ps s. .Q Qp p 当然也当然也 相同。相同。 进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承 载能力和效率等方面性能是相同的，差别如下载能力和效率等方面性能是相同的，差别如下: : 1 1、承受负值负载能力、承受负值负载能力 所谓负值负载就是负载作用力方向和

30、执行元件所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件 运动方向相同。进油路节流调运动方向相同。进油路节流调 速回路不能承受负值负载。如速回路不能承受负值负载。如 果要使其承受负值负载，就得果要使其承受负值负载，就得 在回油路上加背压阀（见图），在回油路上加背压阀（见图）， 使执行元件在承受负值负载时使执行元件在承受负值负载时 其进油腔内的压力不致下降到其进油腔内的压力不致下降到 零，以免液体零，以免液体“拉断拉断”。 三、进、回油路节流调速回路比较三、进、回油路节流调速回路比较 2 2、运动平稳性、运动平稳性 在回油路节流调速回路中，液压缸回油腔的在回油路节流调速回路中，液压缸回油腔的 背压背压p

31、 p2 2与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。 阻尼力不但有限速作用，且对运动部件的振动有阻尼力不但有限速作用，且对运动部件的振动有 抑制作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。抑制作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。 因此，就低速平稳性而言，回油路调速优于进油因此，就低速平稳性而言，回油路调速优于进油 路调速，回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速，回油路节流调速的最低稳定速度较进油 路调速低。路调速低。 3 3、回油腔压力、回油腔压力 回油路节流调速回路中回油腔压力回油路节流调速回路中回油腔压力P P2 2较高，特较高，特 别是在负载时，回油腔压力

32、有可能比进油腔压力别是在负载时，回油腔压力有可能比进油腔压力P P1 1 还要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封还要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封 件寿命，并使泄漏增加，效率降低。件寿命，并使泄漏增加，效率降低。 5 5、起动时前冲、起动时前冲 4 4、油液发热对泄漏的影响、油液发热对泄漏的影响 回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产 生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热 冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调 速回路中，经节流阀后发热的油

33、液直接进入液压缸，速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸， 对液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。对液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。 回油路节流调速回路中，若停车时间较长，回油路节流调速回路中，若停车时间较长， 液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重 新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞 以较快的速度前冲一段距离，直到消除回油腔中以较快的速度前冲一段距离，直到消除回油腔中 的空隙并形成背压为止。这种启动时的前冲现象的空隙并形成背压为止。这种启动时的前冲现象 可能损坏机件。可能损坏

34、机件。 四、旁油路节流调速回路四、旁油路节流调速回路 图8-11 旁油路节流调速回路 这种节流调速回路将节流阀装在与液压缸并联这种节流调速回路将节流阀装在与液压缸并联 的支路上，如图所示。只要调节通过旁路节流阀的支路上，如图所示。只要调节通过旁路节流阀 流量流量 Q，就能调节进入液压缸的流量，就能调节进入液压缸的流量Q1，也就调，也就调 节了活塞运动速度。通过节节了活塞运动速度。通过节 流回油箱的的流量多，则流回油箱的的流量多，则 进入液压缸的流量就少，进入液压缸的流量就少， 活塞运动速度就慢；反之，活塞运动速度就慢；反之， 活塞运动速度就快。这里活塞运动速度就快。这里 的溢流阀作安全阀用，其

35、的溢流阀作安全阀用，其 调定压力应大于克服最大调定压力应大于克服最大 负载所需的压力。正常工负载所需的压力。正常工 作时溢流阀处于关闭状态。作时溢流阀处于关闭状态。 1 1、速度负载特性、速度负载特性 活塞的运动速度为：活塞的运动速度为：v=Q1/A1=(Qp- Q)/A1 通过节流阀的流量为：通过节流阀的流量为： Q=K.a( p)1/2=K.a(p1)1/2=K.a(pL)1/2=K.a(FL/A1) 可得旁油路节流调速的速度负载特性方程为：可得旁油路节流调速的速度负载特性方程为： v=Qp-K.a(FL/A1)1/2/A1 速度刚度为：速度刚度为： T =-dFL/dv =(2A13/2

36、/Ka)(FL)1/2 =2A12FL/(Qp-A1v) 旁油路节流调速的速度旁油路节流调速的速度 负载特性如图所示。负载特性如图所示。 由上图几以上几式可看出：由上图几以上几式可看出： （1 1）当节流阀通流面积一定而负载增加时，速度）当节流阀通流面积一定而负载增加时，速度 显著下降。显著下降。 （2 2）当节流阀通流面积一定时，负载越大，速度）当节流阀通流面积一定时，负载越大，速度 刚度越大。刚度越大。 （3 3）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度 刚度越大。刚度越大。 （4 4）增大活塞面积可以提高速度刚度。）增大活塞面积可以提高速度刚度。 从

37、以上分析可知，旁油路节流调速回路在速从以上分析可知，旁油路节流调速回路在速 度较高、负载较大时，速度刚度较高，这与前两度较高、负载较大时，速度刚度较高，这与前两 种调速回路恰好相反。种调速回路恰好相反。 3 3、功率特性、功率特性 2 2、最大承载能力、最大承载能力 旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随着旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随着 节流阀面积节流阀面积a的增大而减小。当的增大而减小。当FLmax=(Qp/Ka)2A1 时时,液压缸的速度为零，这时泵的全部流量液压缸的速度为零，这时泵的全部流量Qp都经都经 节流阀回油箱。继续增大节流阀通流面积已不起节流阀回油箱。继续增大节流阀通流

38、面积已不起 调节作用，只是使系统压力降低，其最大承载能调节作用，只是使系统压力降低，其最大承载能 力也随之下降。因此这种调速回路在低速时承载力也随之下降。因此这种调速回路在低速时承载 能力低，调速范围也小。能力低，调速范围也小。 液压泵输出功率液压泵输出功率Np=psQp。由于油泵压力随负载。由于油泵压力随负载FL 而变化，故可改写为：而变化，故可改写为：Np=pLQp=pL.Q1 式中式中 pL负载压力，负载压力，pL=FL/A1. 液压缸输出功率为：液压缸输出功率为：N1=FLv=pLA1v=pL Q 故功率损失为：故功率损失为： N=Np-N1=pLQp-pLQL=pL Q 回油效率回油

39、效率 =N1/Np=pLQL/pLQp=QL/Qp 由上两式可看出，旁油路调速回路只有流量由上两式可看出，旁油路调速回路只有流量 损失而无压力损失，故比前两种调速回路功率损损失而无压力损失，故比前两种调速回路功率损 失小，效率高。失小，效率高。 通过以上分析，可得出以下结论：旁油路节流通过以上分析，可得出以下结论：旁油路节流 调速回路速度负载特性较差，一般用于功率较大调速回路速度负载特性较差，一般用于功率较大 且对速度稳定要求不高的场合。且对速度稳定要求不高的场合。 结束结束 由前分析可知，采用上述节流阀的三种调速由前分析可知，采用上述节流阀的三种调速 回路都存在着相同的问题：由于负载的变化引

40、起回路都存在着相同的问题：由于负载的变化引起 节流阀前、后压差的变化，着这导致执行元件的节流阀前、后压差的变化，着这导致执行元件的 速度也响应的发生变化。为使速度稳定，就要使速度也响应的发生变化。为使速度稳定，就要使 节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，从节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，从 而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决 定。把具有这一作用的阀和节流阀组合在一起，定。把具有这一作用的阀和节流阀组合在一起， 就构成能保持速度不随负载而变化的流量调节阀。就构成能保持速度不随负载而变化的流量调节阀。 常用的有两类。常用的有两类。 一、

41、调速阀一、调速阀 二、溢流节流阀二、溢流节流阀 三、调速阀与溢流节流阀的比较三、调速阀与溢流节流阀的比较 1 1、工作原理、工作原理 调速阀由定差减压阀串联而成。定差减压阀调速阀由定差减压阀串联而成。定差减压阀 能自动保持节流阀前后压差不变从而使执行元件能自动保持节流阀前后压差不变从而使执行元件 运动速度不受负载变化的影响。其工作原理如图。运动速度不受负载变化的影响。其工作原理如图。 图8-13 调速阀工作原理 一、调速阀一、调速阀 当减压阀芯在弹簧力当减压阀芯在弹簧力Fs、液压力、液压力p2和和p3的作用的作用 下处于某一平衡位置时有：下处于某一平衡位置时有： p2A1+p2A2=p3A+F

42、s 式中式中A、A1和和A2分别为分别为a 腔、腔、b腔和腔和c腔内压力油作腔内压力油作 用于阀芯的有效面积，且用于阀芯的有效面积，且A=A1+A2。故。故 p2-p3= p=Fs/A 因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀 芯位移较小，可认为芯位移较小，可认为Fs基本保持不变，故节流阀基本保持不变，故节流阀 两端的压差为定值。这就保证了通过节流阀的流两端的压差为定值。这就保证了通过节流阀的流 量稳定。量稳定。 2 2、 调调 速速 阀阀 结结 构构 图中所示为一种图中所示为一种Q型调速阀的结构符号。型调速阀的结构符号。 符号 简化符号 图8-14 调速阀

43、结构 图8-15 节流阀和调速阀特性的比 较 调速阀 节流阀 图中表示节流阀和调速阀流量图中表示节流阀和调速阀流量Q与阀进、出口与阀进、出口 压差压差 p的关系。从图中可看出，节流阀的流量随的关系。从图中可看出，节流阀的流量随 压差的变化比较大。而当压差大于一定数值后，压差的变化比较大。而当压差大于一定数值后， 通过调速阀的流量就不通过调速阀的流量就不 随调速阀前后压差的改随调速阀前后压差的改 变而变化。在调速阀压变而变化。在调速阀压 差较小的区域内，这一差较小的区域内，这一 段流量特性就和节流阀段流量特性就和节流阀 相同。所以要使调速阀相同。所以要使调速阀 正常工作，就必须保证正常工作，就必

44、须保证 有一最小压差。此压差有一最小压差。此压差 一般调速阀中为一般调速阀中为0.5MPa, 高压调速阀为高压调速阀为1MPa。 调速阀装在进油路上，回油路上或旁油路上调速阀装在进油路上，回油路上或旁油路上 都可达到改善速度负载特性使速度稳定性提高的都可达到改善速度负载特性使速度稳定性提高的 目的。图中为采用调速阀的进油路和回油路节流目的。图中为采用调速阀的进油路和回油路节流 调速回路及其速度负载特性。由图可见其速度刚调速回路及其速度负载特性。由图可见其速度刚 度大。回路中溢流阀调定压力度大。回路中溢流阀调定压力P Ps s值不宜过高，以免值不宜过高，以免 造成不必要的功率损失。由于调速阀最小

45、压差比造成不必要的功率损失。由于调速阀最小压差比 节流阀的压差要大一些，节流阀的压差要大一些， 所以其功率损所以其功率损 失比节流阀调失比节流阀调 速回路大。速回路大。 图8-16 采用调速阀的调速回路和速度负载特性 v 图中为采用调速阀的旁油路节流回路。与节图中为采用调速阀的旁油路节流回路。与节 流阀装在旁油路的调速回路相比，其速度刚度大流阀装在旁油路的调速回路相比，其速度刚度大 大提高。但是泵的泄漏对速度仍有影响，故速度大提高。但是泵的泄漏对速度仍有影响，故速度 刚度不如前两种回路。由于通过调速阀流量刚度不如前两种回路。由于通过调速阀流量 Q不不 受负载影响，它能承受最受负载影响，它能承受

46、最 大负载只受安全阀大负载只受安全阀 调定压力限制。因调定压力限制。因 此，与节流阀的旁此，与节流阀的旁 油路节流调速回路油路节流调速回路 相比，其低速时的相比，其低速时的 承载能力也有很大承载能力也有很大 提高。提高。 二、溢流节流阀二、溢流节流阀 液压缸 2-安全阀 3-溢流阀 4-节流阀 图8-18 溢流节流阀原理 这种阀由压差式溢流阀和节流阀并联而成。这种阀由压差式溢流阀和节流阀并联而成。 它也能保持节流阀前后压差基本不变。从而使通它也能保持节流阀前后压差基本不变。从而使通 过节流阀的流量基本不受负载变化的影响。下图过节流阀的流量基本不受负载变化的影响。下图 是它的工作原理图。是它的工

47、作原理图。 液压泵输出的油液的压力为液压泵输出的油液的压力为 P1，进入阀后，一部，进入阀后，一部 分油液经节流分油液经节流 阀而进入执行阀而进入执行 元件，另一部元件，另一部 分油液经溢流分油液经溢流 阀的溢流口阀的溢流口h 回油箱。回油箱。 当溢流阀阀芯处于某一位置时，阀芯在其上当溢流阀阀芯处于某一位置时，阀芯在其上 下的油压力和弹簧力下的油压力和弹簧力Fs作用下处于平衡状态，这时作用下处于平衡状态，这时 有：有： p1A1=p2A+Fs 即即 p=p1-p2=Fs/A 式中式中 A阀芯端面面积。阀芯端面面积。 调速阀与溢流阀都有压力补偿作用，使通过调速阀与溢流阀都有压力补偿作用，使通过

48、流量不受负载变化影响。但其性能和使用范围不流量不受负载变化影响。但其性能和使用范围不 完全相同。主要差别如下完全相同。主要差别如下: : 1 1、在采用溢流节流阀的调速回路中，液压泵的供、在采用溢流节流阀的调速回路中，液压泵的供 油压力时随负载而变化的。负载小，供油压力就油压力时随负载而变化的。负载小，供油压力就 低，因此功率损失较小，其效率比采用调速阀的低，因此功率损失较小，其效率比采用调速阀的 调速回路高。调速回路高。 三、调速阀与溢流节流阀的比较三、调速阀与溢流节流阀的比较 2 2、在溢流节流阀调速回路中，全部负载压力由溢、在溢流节流阀调速回路中，全部负载压力由溢 流阀的开口所形成，即溢

49、流阀的阀口压降较调速流阀的开口所形成，即溢流阀的阀口压降较调速 阀中减压阀的阀口压降大。溢流节流阀的流量稳阀中减压阀的阀口压降大。溢流节流阀的流量稳 定性较调速阀差，在小流量时尤为明显。定性较调速阀差，在小流量时尤为明显。 3 3、溢流节流阀只用于进油路节流调速回路中，、溢流节流阀只用于进油路节流调速回路中， 而调速阀在进油路、回油路、旁油路中都能而调速阀在进油路、回油路、旁油路中都能 应用。应用。 结束结束 一、同步阀一、同步阀 二、稳流分流阀二、稳流分流阀 同步阀根据用途不同，可分为同步阀根据用途不同，可分为集流阀集流阀、分集分集 流阀流阀和和分流阀分流阀。分流阀分流阀能将压力油按一定流量

50、比能将压力油按一定流量比 率分配给两个液压缸和液压马达，而不管它们的率分配给两个液压缸和液压马达，而不管它们的 载荷怎样变化。载荷怎样变化。集流阀集流阀则将压力不同的两个分支则将压力不同的两个分支 管路的流量按一定的比率汇集起来。管路的流量按一定的比率汇集起来。分流集流阀分流集流阀 兼有分流阀和集流阀机能。同步阀根据流量比率兼有分流阀和集流阀机能。同步阀根据流量比率 不同，又可分为不同，又可分为等量式等量式和和比例式比例式两种。等量式同两种。等量式同 步阀目前应用较多，它用以将液压泵的流量一分步阀目前应用较多，它用以将液压泵的流量一分 为二，或者使两个液压缸或马达排出的流量相等，为二，或者使两

51、个液压缸或马达排出的流量相等， 从而实现两个液压缸或马达运动速度的同步。从而实现两个液压缸或马达运动速度的同步。 一、同步阀一、同步阀 图8 - 2 0 采用分流集流阀的同步回路图 如图所示的液压系统，两个一样大小的液压如图所示的液压系统，两个一样大小的液压 缸，由一个泵供油，共同顶升重物。由于重物的缸，由一个泵供油，共同顶升重物。由于重物的 位置不在中间，使两个缸受力不相等。在这种情位置不在中间，使两个缸受力不相等。在这种情 况下，要求两液压缸同速运行，就需要应用同步况下，要求两液压缸同速运行，就需要应用同步 阀。图中中间机构是分流集流阀。阀。图中中间机构是分流集流阀。 腔 室 腔 腔 室

52、分流工况的原理图 图中为挂钩式分流集流阀分流工况。压力为图中为挂钩式分流集流阀分流工况。压力为P Pp p 的油液从油口的油液从油口P P腔进入中间油腔后，分两路分别经过腔进入中间油腔后，分两路分别经过 固定节流孔固定节流孔F FA A和和F FB B到达左右油腔到达左右油腔a a和和b b，后经可变节，后经可变节 流孔流孔C CA A和和C CB B分别从油口分别从油口A A和和B B流出。由于中间油腔的流出。由于中间油腔的 压力大于压力大于a a和和b b腔的压力，因此在油压力和弹簧力作腔的压力，因此在油压力和弹簧力作 用下，两个阀芯左右分离呈图示状态。当两边出口用下，两个阀芯左右分离呈图

53、示状态。当两边出口 负载压力负载压力P P1 1 和和P P2 2相等时，相等时， 两边油路完全两边油路完全 对称，阻力相对称，阻力相 同，所以两边同，所以两边 流量相等。流量相等。 集流工况的原理图 图中为挂钩式分流集流阀集流工况。油的流向图中为挂钩式分流集流阀集流工况。油的流向 与上述相反，油口与上述相反，油口A A和和B B进油，油口进油，油口O O腔出油，在左右腔出油，在左右 两腔压力油的作用下，弹簧被压缩，左右阀芯互相两腔压力油的作用下，弹簧被压缩，左右阀芯互相 靠拢呈图示状态。当进油口油压靠拢呈图示状态。当进油口油压P P1 1和和P P2 2相等时相等时, ,阀芯阀芯 处于中间位

54、置，两边油路对称，通过两个进油口处于中间位置，两边油路对称，通过两个进油口1 1和和 2 2的流量相等。如果两边负载不等，两个阀芯一起向的流量相等。如果两边负载不等，两个阀芯一起向 右移动，使可右移动，使可 变节流口逐渐变节流口逐渐 关小，则阀芯关小，则阀芯 又向左移动，又向左移动， 如此反复直到如此反复直到 P Pa a=P=Pb b时，阀时，阀 芯停止移动。芯停止移动。 二、稳流分流阀二、稳流分流阀 稳流分流阀也属流量控制阀的一种，主要用来稳流分流阀也属流量控制阀的一种，主要用来 限制流量并使之保持稳定。工程机械上较多用的是限制流量并使之保持稳定。工程机械上较多用的是 单泵单路稳流阀单泵单

55、路稳流阀和和双泵单路稳流分流阀双泵单路稳流分流阀二种。二种。 （1 1）单泵单路稳流分流阀）单泵单路稳流分流阀 单泵单路稳流分流阀，也是流量阀的一种。单泵单路稳流分流阀，也是流量阀的一种。 它能保证单路输出输出流量的稳定，它能保证单路输出输出流量的稳定， 而不管泵输出的流量如何变化。而不管泵输出的流量如何变化。 例如有的叉车用同一泵给工作例如有的叉车用同一泵给工作 油缸和转向油缸供油（如图），油缸和转向油缸供油（如图）， 使用了单支稳流阀后，能使去转使用了单支稳流阀后，能使去转 向液压缸的流量稳定，保证转向向液压缸的流量稳定，保证转向 的稳定性。的稳定性。 去 工 作 缸 去 转 向 图 8-

56、24 单 支 稳 流 阀 的 应 用 单支稳流阀如图所示，它实质上是由一个定单支稳流阀如图所示，它实质上是由一个定 差减压阀差减压阀1和固定节流孔组成。高压油从和固定节流孔组成。高压油从p口进入口进入 阀后分成两路，一路从阀后分成两路，一路从A口进入工作系统，另一路口进入工作系统，另一路 经节流从经节流从B口进入稳流系统。其单路稳流原理如下：口进入稳流系统。其单路稳流原理如下： P腔通过阻尼孔和腔通过阻尼孔和a腔相通，阀芯在平衡状态时，腔相通，阀芯在平衡状态时， 两腔压力两腔压力 相等，相等， 即即Ps=P。 通过节流孔通过节流孔d0的流量的流量QB由前式确定：由前式确定： QB=CQ.a0.

57、（2/ ）(p-pb)1/2 式中式中 a0节流孔节流孔d0的面积；的面积；pP口压力，即泵的口压力，即泵的 压力；压力； pbb腔压力；腔压力；p液压油密度。液压油密度。 若忽略液动力和摩擦力的影响，阀芯平衡方程式若忽略液动力和摩擦力的影响，阀芯平衡方程式 为为 pA-pbA=K(x0+x) 由于弹簧由于弹簧K较小，且较小，且x0 x,故故 p-pb=K(x0+x)/A Kx0/A 式中式中 A阀芯轴向投影面积；阀芯轴向投影面积；K弹簧刚度；弹簧刚度； x0弹簧预压缩量；弹簧预压缩量； x阀芯位移。阀芯位移。 （2 2）双泵单路稳流阀）双泵单路稳流阀 图8-25 双泵单路稳压阀工作原理 图

58、接转向 接工作缸 双泵单路稳流阀是属于流量阀的一种，它能双泵单路稳流阀是属于流量阀的一种，它能 保证在一定的发动机转速范围内，两个泵供给一保证在一定的发动机转速范围内，两个泵供给一 个液压系统以要求的稳定流量。原理如图所示。个液压系统以要求的稳定流量。原理如图所示。 它主要由一个阀芯和两个固定节流孔它主要由一个阀芯和两个固定节流孔 组成。转向泵的流量通过两固组成。转向泵的流量通过两固 定节流孔直接供给转向系统，定节流孔直接供给转向系统， 而辅助泵的流量在而辅助泵的流量在a、b口均开口均开 的情况下，一路经的情况下，一路经a口冲开单向口冲开单向 阀穿过固定节流孔进入转向系阀穿过固定节流孔进入转向

59、系 统，多余流量经统，多余流量经b口冲开口冲开 单向单向 阀进入工作系统。阀进入工作系统。 结束结束 一、用机械连接实现同步一、用机械连接实现同步 液压系统有时要求两个或两个一上的液压缸液压系统有时要求两个或两个一上的液压缸 同步运动，既保持位置上的同步。同步运动，既保持位置上的同步。 二、用调速阀的同步回路二、用调速阀的同步回路 三、用分流阀的同步回路三、用分流阀的同步回路 四、用串联液压缸的同步回路四、用串联液压缸的同步回路 五、用同步缸或同步液压马达的同步回路五、用同步缸或同步液压马达的同步回路 六、用伺服系统的同步回路六、用伺服系统的同步回路 一、用机械连接实现同步一、用机械连接实现同

60、步 将两个液压缸通过机械装置将其活塞杆联结将两个液压缸通过机械装置将其活塞杆联结 在一起，使它们的运动互相受到牵连，这样，不在一起，使它们的运动互相受到牵连，这样，不 必在液压系统中采取任何措施即可实现同步运动。必在液压系统中采取任何措施即可实现同步运动。 某些尺寸很大的工作部件，常用若干个液压缸来某些尺寸很大的工作部件，常用若干个液压缸来 驱动（如图），这时，工驱动（如图），这时，工 件本身就相当于机械联件本身就相当于机械联 结装置，有使液压缸保结装置，有使液压缸保 持同步的作用。但需要持同步的作用。但需要 在液压系统中进一步采在液压系统中进一步采 取措施，以保证其运动取措施，以保证其运动