液压与气压传动技术 课件 任务9.3 流量控制阀的结构认知及速度控制回路的构建

液压与气压传动技术节流口流量特性及流量控制阀的结构特点2流量控制阀的功用：通过改变阀口通流截面面积的大小来调节通过阀口的流量的大小，达到调节执行元件运动速度的目的。流量控制阀的类型：节流阀和调速阀。课程导入：授课导航节流阀的结构特点调速阀的工作原理及特点

节流口的流量特性

节流口流量特性4节流口形式薄壁孔细长孔短孔L/d≤0.5L/d>40.5<L/d≤4常用的节流口型式：轴向三角槽式节流口，结构简单，可得到较小的稳定流量小孔结构节流口流量特性5节流口的流量特性公式：q=KAT∆pm式中：K－孔口形状系数；AT－孔口的截面积；∆p－孔口前后两端压力差；m－由孔的长径比决定的指数。节流口流量特性当系数K、指数m和∆p一定时，只要改变节流口通流面积A就可调节通过阀的流量。节流口流量特性61.压差对流量的影响：薄壁小孔受压差改变的影响最小；2.温度对流量的影响：油温影响油液粘度。对于薄壁小孔，粘度对流量几乎没有影响，油温变化时薄壁小孔流量基本不变。3.孔口形状对流量的影响：最小稳定流量与节流口截面形状有关，一般节流口通流面积越大，节流通道越短，越不容易堵塞。一般流量阀的最小稳定流量为0.05L/min。影响节流口流量的因素节流阀的结构特点7在液压系统中，当流量控制阀的节流口开度调定后，我们希望通过的流量q能保持稳定不变，以使执行元件获得稳定的速度。而实际上不同的流量控制阀结构原理不同，流量特性也就有所不同。由节流口的流量特性可知:薄壁孔的m值最小

负载变化时因压差变化引起的流量变化小油温变化时系数K基本不变

流量受温差变化的影响也小薄壁孔是理想的节流口型式。节流阀的结构特点8节流阀的结构简单、体积小，调节方便，但负载和温度的变化对流量的稳定性影响较大，因此，只适用于负载和温度变化不大或对速度稳定性要求不高的液压系统中。节流阀特点实际中，因加工等诸多因素，节流阀的节流口往往处于薄壁孔和短孔之间。节流阀常采用轴向三角槽式的节流口。调速阀工作原理及特点9图为调速阀结构图，调速阀由定差减压阀1和节流阀2串联而成。节流阀调节通过的流量，定差减压阀保持节流阀前后压差为定值，使得通过节流阀的流量不受负载变化影响。忽略油温变化的影响，通过节流口的流量就基本保持不变。原理详细图形符号简化图形符号由于工作负载的变化很难避免，为了改善调速系统的性能，常常使用调速阀。，小结论：调速阀通过改变内部节流阀口的大小来调节流量，节流阀口一定而负载变化时，定差式减压阀通过其阀芯的自动调节，能保证节流口前后的压力差恒定，从而使调速阀的流量稳定，不受负载变化的影响。调速阀工作原理及特点10分析详细图形符号简化图形符号由于工作负载的变化很难避免，为了改善调速系统的性能，常常使用调速阀。系统工作时，调速阀的进口压力由溢流阀调定，基本保持恒定；压力为P1的压力油进入调速阀后，先经过定差减压阀阀口1，压力降为P2，减压阀的出口即为节流阀的进口；P2经节流阀口3，压力又降为P3；P3的大小由液压缸负载决定。调速阀工作原理及特点11分析P3↑→减压阀芯下移→阀口增→P2↑P3↓

→减压阀芯下移→阀口增→P2↓节流阀前后压差P2-P3保持不变

保证了流量的稳定调速阀工作原理及特点12如图，若负载增加，调速阀出口压力P3增大，减压阀芯失去平衡而上移，伴随减压阀口增加，液流阻力减小，减压阀口的减压作用减小，导致减压阀出口压力P2增加；反之，若负载减小，则P3减小、P2也减小。即减压阀芯总是能自动调整减压阀口h的大小，直至减压阀芯处于新的平衡位置上，也就是说，负载变化时，P2总是随P3变化，保证了节流口前后的压力差基本不变，从而使调速阀的流量基本稳定，不受负载变化的影响。分析调速阀工作原理及特点13节流阀的流量随其进出口压力差的变化较大。特性曲线调速阀的进、出油口压力差

大于一定数值后曲线则基本保持水平状态，表示负载变化阀的进出口压力差变化时，调速阀的流量q基本不变。调速阀在进、出油口压力差较小的曲线区域内，因压差所产生的液压力不足以克服减压阀弹簧的预紧力，这时减压阀始终处于初始位置，减压口全开，减压阀不起减压作用，此时的特性曲线与节流阀相同。所以调试设备时，应保证调速阀的进出口压力差不小于最小压差。调速阀工作原理及特点14

在中低压系统中，调速阀正常工作必须保证有0.4~0.5MPa的最小压力差，否则减压阀将不起作用，和普通节流阀性能一样，在系统调试时要注意。特点调速阀常应用于负载变化大、或对执行元件运动稳定性要求高的调速系统。需要注意的是选择调速阀或是调节执行元件最低速度时，应使调速阀的最小稳定流量小于执行元件所需的最小流量。小结液压与气压传动技术01节流口流量特性02节流阀的结构特点03调速阀原理及特点16液压与气压传动技术速度控制回路的构建

方向控制回路压力控制回路速度控制回路多缸工作控制回路

液压基本回路类型液压与气压传动技术速度控制回路调速回路快速运动回路速度换接回路速度控制回路（一）调速回路节流调速回路、容积调速回路、容积节流调速回路(前两种的联合调速)（二）快速运动回路差动连接快速运动回路、双泵供油快速运动回路、采用蓄能器的快速运动回路（三）速度换接回路快慢速换接回路、两种慢速的换接回路速度控制回路

1.节流调速回路（1）进口节流调速回路节流阀串联在液压泵和液压缸之间，也称进油路节流调速回路。特点：节流调速调速方便，因溢流损失和节流损失而使节流功率损失大，效率低，发热大，只适用于小功率的液压系统。（一）调速回路小提醒：在这种调速回路中，定量泵中多余的油液经溢流阀流回油箱，节流阀必须在溢流阀的联合使用下才起到调速作用，调试溢流阀时应保证其工作时处于溢流状态。1.节流调速回路（1）进口节流调速回路（一）调速回路

小结论：进油节流调速回路在轻载低速的工况下有较好的速度刚性，但在这种情况下功率损失较大，效率较低。1.节流调速回路（2）出口节流调速回路：节流阀接在回油路上，也称回油路节流调速回路。

（一）调速回路小结论：回油节流调速回路与进油节流调速回路有相同的速度负载特性、最大承载能力和功率损失。为了提高回路的综合性能，实际应用中多采用进油路节流调速加背压阀的形式来提高运动的平稳性。1.节流调速回路

（一）调速回路

1.节流调速回路

（一）调速回路

1.节流调速回路

（3）旁路节流调速回路：节流阀装在旁支油路上，也称旁油路节流调速回路（一）调速回路小提醒：旁油路节流调速回路的溢流阀起安全阀作用，液压泵进入液压缸的流量靠支路上的节流阀分流。1.节流调速回路

（一）调速回路旁路节流调速回路速度负载特性差，低速时稳定性差、承载能力小，调速范围也小，只用于高速、重载、对运动平稳性要求低的较大功率的场合。上述三种节流调速回路都存在着相同的问题，即当节流阀开度调定后，通过它的流量受工作负载变化的影响，不能保持执行元件运动速度的稳定。因此只适用于负载变化不大和对速度稳定性要求不高的场合。小结论：进油节流调速回路与回油节流调速回路有相同的速度负载特性、最大承载能力和功率损失。为了提高回路的综合性能，实际应用中多采用进油路节流调速加背压阀的形式来提高运动的平稳性。特点：用改变泵或马达的排量来实现调速的没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。根据油路的循环方式：开式回路和闭式回路，后者采用较多。在开式回路中，液压泵从油箱吸油，执行元件的回油直接回油箱。这种回路结构简单，油液在油箱中能得到充分冷却，但油箱体积较大，空气和脏物易进入回路。在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和脏物不易进入回路，但油液的冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油等。补油泵的流量一般为主泵流量的10%~15%,压力通常为0.3~1MPa左右。按调节对象的不同分：变量泵调速、变量马达调速、泵和马达联合调速，2.容积调速回路按调节对象分类：变量泵和定量液压执行元件容积调速回路

变量泵—缸变量泵—定量马达2.容积调速回路定量泵和变量液压马达组成的调速回路变量泵和变量马达组成的调速回路（1）变量泵和定量液压执行元件容积调速回路补油泵（用于补漏和换油冷却）调速特性曲线（1）变量泵和定量液压执行元件组成的调速回路

回路输出特性：（2）定量泵和变量液压马达组成的调速回路这种回路能适应机床主运动所要求的恒功率调速的特点，但其调速范围小，同时，若用液压马达来换向，要经过排量很小的区域，这时转速很高，反向易出故障，因此这种回路较少单独应用。（2）定量泵和变量液压马达组成的调速回路

（3）变量泵和变量马达组成的调速回路

（3）变量泵和变量马达组成的调速回路

容积调速回路虽然具有效率高，发热小的优点，但随着负载增加，容积效率将有所下降，从而使速度发生变化，尤其是低速时的稳定性变差。3.容积节流调速回路机床的进给系统为了减少发热并满足速度稳定性的要求，常采用容积节流调速回路。容积节流调速回路用流量阀调节进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的运动速度，并使变量泵的输出流量自动地与液压缸所需的流量相适应。这种回路没有溢流损