《流量控制阀》教案

1、5.5 流量控制阀本节重点:节流阀和调速阀的结构组成、工作原理、图形符号。本节难点:调速阀的工作原理。概念和类型流量控制阀：是通过改变阀口通流面积的大 小来控制流量，以调节执行元件运动速度的控制元件。类比：水龙头。常用的流量控制阀：节流阀调速阀分流阀 组合阀 节流口的形式与特征节流口的形式与特征 (1) 直角凸肩节流口直角凸肩节流口hB；B 阀体沉割槽的宽度。阀体沉割槽的宽度。 直角凸肩节流口直角凸肩节流口D 本结构的特点是过流本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不

2、稳定，小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。一般节流阀较少使用。 节流口节流口是流量阀的关键部位，是流量阀的关键部位，节流口形式节流口形式及及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。 (2) 针阀式（锥形凸肩）节流口针阀式（锥形凸肩）节流口 针阀（锥形）节流口针阀（锥形）节流口Dh( a ) 特点：当针阀阀芯作特点：当针阀阀芯作轴向移动时，即可改变环轴向移动时，即可改变环形节流口的通流面积。优形节流口的通流面积。优点是结构简单，制造容易。点是结构简单，制造容易。但节流通道较长，但节流通道较长， 水力水力半径较小，小流量时易堵半径较小，小流量时易

3、堵塞，温度对流量的影响较塞，温度对流量的影响较大。大。一般用于要求较低的一般用于要求较低的场合场合 。(3) 偏心式节流口偏心式节流口 图中为偏心槽式结构。图中为偏心槽式结构。阀芯上开有截面为三角形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。的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。其节其节流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能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。这种结构形式同。这种结构形式阀芯上的径向力不阀芯上的径向力不平衡，旋转时比较平衡，旋转时比较费劲，费

4、劲，一般用于压一般用于压力较低，对流量稳力较低，对流量稳定性要求不高的场定性要求不高的场合。合。(4) 轴向三角槽式节流口轴向三角槽式节流口lDh三角槽式节流口三角槽式节流口 沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯作轴向移动时，沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯作轴向移动时，即可改变开口量即可改变开口量h h，从而改变过流断面面积，从而改变过流断面面积。这种节流。这种节流口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量定流量( (稳定流量为稳定流量为50ml/min)50ml/min)。 调节范围较大。由于几调节范围较大。由于几条三角槽沿周围方向均

5、匀分布，径向力平衡，故调节时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。流量有一定影响。这是一种目前应用很广的节流口形式。这是一种目前应用很广的节流口形式。周向缝隙式节流口周向缝隙式节流口(5) 周向缝隙式节流口周向缝隙式节流口 在在阀芯圆周方向上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通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小。流面积的大小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽度逐渐缩小宽度逐渐缩小, ,在小流量时其通流截面是三角形，水

6、力直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。节流口是薄壁结构，油径较大，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。但阀芯所受径向力不平衡。温变化对流量影响小。但阀芯所受径向力不平衡。这种节这种节流阀应用于低压小流量系统时，能得到较为满意的性能流阀应用于低压小流量系统时，能得到较为满意的性能。(6) 轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口 在阀芯衬套上先铣出一个槽，使该处厚度减薄，在阀芯衬套上先铣出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴向开有节流口。当阀芯轴向移动时，然后在其上沿轴向开有节流口。当阀芯轴向移动时，就改变了通流

7、面积的大小。就改变了通流面积的大小。开口很小时通流面积为正开口很小时通流面积为正方形，水力直径大，不易堵塞，油温变化对流量影响方形，水力直径大，不易堵塞，油温变化对流量影响小。这种结构的性能与周向隙缝式节流口的相似。小。这种结构的性能与周向隙缝式节流口的相似。常用节流阀5.5.1 节流阀1、结构和工作原理图形符号工作原理：通过螺旋传动使阀芯轴向移动，改变节流口的通流截面面积，从而达到调节流量的目的。对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:（7.1）pACqT2，节流口的流量特性，节流口的流量特性式中式中:A阀口通流面积；阀口通流面积；p阀口前、后压

8、差；阀口前、后压差；由节流口形状和结构决由节流口形状和结构决定的指数，定的指数，0.5 l ；C节流系数。节流系数。qp 图图7.1 7.1 节流口的节流口的流量流量- -压力特性压力特性细长孔细长孔 =1簿壁口簿壁口 =0.5节流阀的阻塞现象节流阀的阻塞现象 一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀的开口只能很小，于是导致阻塞现象的出现。阀的开口只能很小，于是导致阻塞现象的出现。此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。3，阻塞对

9、流量稳定性的影响，阻塞对流量稳定性的影响 流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关。口的结构都有关。产生堵塞的主要原因是：产生堵塞的主要原因是：油液中的杂质或因氧化析出的胶质等油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积污物堆积在节流缝隙处在节流缝隙处；由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，被吸附到缝隙表面，形成子，被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层牢固的边界吸附层，因而影响了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增因而影响了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附长

10、到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周而复始，就形成流量的脉动在阀口上。这样周而复始，就形成流量的脉动; 阀口压差较大时容易产生堵塞现象阀口压差较大时容易产生堵塞现象。减轻堵塞现象的措施有：减轻堵塞现象的措施有： 。一般取一般取P0.20.3MPa。 。在节流阀前设置。在节流阀前设置单独的精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用单独的精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。磁性过滤器。 ，以减小吸附层的厚度。以减小吸附层的厚度。一般通流。一般通流面积越大、节流通道越短、以及水力半径越大时，面积越大、节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不易堵塞。节流口越不易堵塞。4

11、，节流阀的运用l适用于负载和温度变化不大，或速度稳定性要求较低的液压系统 l与定量泵、溢流阀和执行元件组成节流调速系统l采用上述节流阀存在着的问题：采用上述节流阀存在着的问题：由于负载由于负载的变化引起节流阀前、后压差的变化，这的变化引起节流阀前、后压差的变化，这导致执行元件的速度也相应的发生变化。导致执行元件的速度也相应的发生变化。为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，从而使通过节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定。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，把具有这一

12、作用的阀和节流阀组合在一起，就构成能就构成能保持速度不随负载而变化的流量保持速度不随负载而变化的流量调节阀调节阀。常用的有两类：。常用的有两类：调速阀和溢流节调速阀和溢流节流阀流阀 。5.5.2 调速阀l调速阀的工作原理、功能与结构 调速阀由定差减压阀定差减压阀与节流阀节流阀串联而成，定差减压阀能自动保持节流阀两端压差不变，从而使通过节流阀的流量不受负载变化的影响；执行元件的运动速度则由节流阀开口大小来调定 1，调速阀的结构和工作原理 定差减压阀能根据负载变化自动调节液阻，使节流阀前后压差保持不变，从而保持流量的稳定 结构：工作原理：若若负载负载增大，则增大，则P3 P3增大，则增大，则减压阀

13、阀减压阀阀芯下移，阀口开度加芯下移，阀口开度加大大从而使从而使P2结果结果P=P2-P3保持保持不变不变由q=CATP P不变 q不变,2、流量特性调速阀和节流阀的流量特性由图可见，调速阀进出口压差变化时，通过调速阀的流量基本不变。注意注意：当压差很小时，一般：当压差很小时，一般P0.5MPP0.5MP，调速阀和节流调速阀和节流阀的特性曲线重合，这是因阀的特性曲线重合，这是因为此时调速阀中的减压阀处为此时调速阀中的减压阀处于非工作状态，调速阀只相于非工作状态，调速阀只相当于一个节流阀。当于一个节流阀。 节流阀芯节流阀芯杆杆2由热膨胀由热膨胀系数较大的材系数较大的材料制成，当油料制成，当油温升高时，芯温升高时，芯杆热膨胀使节杆热膨胀使节流阀口关小，流阀口关小，能抵消由于粘能抵消由于粘性降低使流量性降低使流量增加的影响。增加的影响