液压与气压传动技术 课件 任务5.3 流量控制阀的认识及速度控制回路的组建

液压与气压传动技术1学习任务任务5.1方向控制阀的认识及方向控制回路的组建任务5.2压力控制阀的认识及压力控制回路的组建任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建任务5.4新型液压控制阀的认识和多缸动作回路的的组建项目五液压控制元件的认识及基本回路的组建2任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建3知识库一、流量控制阀

1．节流口的流量特性流量控制阀的节流口通常有薄壁孔、短孔和细长孔三种形式。通过节流口的流量特性均可用式（1-18）表示。

三种节流口的流量特性曲线如图5-29所示。

由曲线可知，流量q的影响因素包括节流口前后压差Δp和孔口形状。较理想的节流口形式是薄壁孔。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建图5-29节流口流量特性曲线4

2．节流口的形式图5-30a为针阀式节流口，一般用于性能要求不高的场合。图5-30b为偏心槽式节流口，适用于压力较低的场合。图5-30c为轴向三角槽式节流口，应用较广泛。图5-30d为周向缝隙式节流口，适用于低压小流量的场合。图5-30e为轴向缝隙式节流口，常用于要求较高的流量阀上。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建5

3．节流阀（1）节流阀的结构与工作原理常用的节流阀有普通节流阀、单向节流阀等。1）普通节流阀图5-31所示为普通节流阀，简称节流阀。其结构简单，制造容易，体积小，使用方便，造价低。但负载和温度的变化对流量的稳定性影响较大，用于负载和温度变化不大或执行机构速度稳定性要求较低的液压系统。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建62）单向节流阀图5-32所示为单向节流阀，它是节流阀和单向阀的组合阀。当压力油从油口P流入时，油液经节流口从油口A流出而调节流量。

当压力油从油口A流入时，油液从油口P流出，起单向阀作用。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建7

（1）节流阀在液压系统中的应用1）起节流调速作用。在定量泵系统中，节流阀与溢流阀组合进行调速，改变节流阀的节流口通流面积可调节通过节流阀的流量，从而调节执行元件的运动速度。2）起负载阻尼作用。在流量一定的某些液压系统中，改变节流阀节流口的通流面积将导致阀的前后压力差改变，从而改变液体流动的阻力（简称为液阻）。节流口通流面积越小，阀的液阻越大。3）起压力缓冲作用。在液流压力容易发生突变的地方安装节流阀，可延缓压力突变的影响，起保护作用。例如，在连接压力表的通道上设置阻尼器，可防止压力冲击损坏压力表。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建8

4．调速阀调速阀是由定差减压阀和节流阀串联组合而成。节流阀用来调节流量，定差减压阀用来保持节流阀前后的压差不受负载变化的影响，从而使通过节流阀的流量保持稳定。图5-33所示为调速阀。由分析可知，无论调速阀的进、出口压力如何变化，由于定差减压阀的自动调节作用，节流阀前后的压力差总能保持不变，从而保持了流量的稳定。因此，调速阀适用于负载变化较大，速度平稳性要求较高的小功率液压系统。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建9

图5-34所示为调速阀和节流阀的特性曲线。

节流阀的流量随压力差的变化较大.

调速阀在进出口压力差大于一定数值后，流量保持基本稳定。当调速阀在压差小于Δpmin时，其流量特性与节流阀相同。使调速阀正常工作，应保证有一个最小压差（中低压调速阀为0.5MPa，高压调速阀为1MPa）。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建图5-34调速阀和节流阀的特性曲线10

5．流量控制阀的选用与维护（1）流量控制阀选用1）首先根据液压控制节流调速系统的工作要求，选取类型要合适。2）在此基础上又可参考如下选用原则：①流量阀的压力等级要与系统要求相符。②根据系统执行机构所需的最大流量来选择流量阀的公称流量，要比负载所需的最大流量稍大一些，同时阀的最小稳定流量范围要满足系统执低速控制要求。③流量控制阀的流量控制精度、重复精度及动态性能等应满足液压系统工作精度要求。④如果对温度不敏感，可采用具有温度补偿功能的流量阀。⑤安装空间、尺寸及油口的连接尺寸等均要符合系统设计要求。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建11

（2）流量控制阀的使用1）使用工作油液黏度为17cSt~38cSt，推荐使用抗磨液压油，正常工作油温在10℃~60℃范围内，在使用油温较低时，应选择黏度较低的油。2）要求系统过滤精度不得低于30μm。要经常注意油液的清洁度，定期检查油液的性能，并进行更换。3）应保证流量控制阀进油口与出油口间的压力差在0.5~1.0MPa以上，才能正常工作，一般情况下阀的最小稳定流量为额定流量的10%。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建12

（3）流量控制阀的常见故障及排除方法1）节流阀的常见故障及排除方法见表5-10。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建表5-10

节流阀的常见故障及排除方法

2）调速阀的常见故障及排除方法见表5-11。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建表5-10

节流阀的常见故障及排除方法1314二、速度控制回路

1．调速回路调速回路是用于调节执行元件的运动速度。根据执行元件运动速度的决定因素，液压系统的调速方法有节流调速、容积调速及容积节流调速三种：1）节流调速。用定量泵供油，由流量控制阀改变进入或流出执行元件的流量来调节速度。2）容积调速。通过改变变量泵或变量马达的排量来调节速度。3）容积节流调速。用自动改变流量的变量泵和流量控制阀联合来调节速度。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建15（1）节流调速回路节流调速回路组成：由定量泵、流量阀（如节流阀、调速阀等）、溢流阀（或安全阀）及执行元件（液压缸或液压马达）等组成。

节流调速回路特点与应用：结构简单，工作可靠，成本低，使用维修方便，但它的能量损失大，效率低，发热大，仅适用于小功率场合。节流调速回路的类型：根据流量控制阀在油路中安装位置的不同，可分为进油节流调速回路、回油节流调速回路、旁油节流调速回路，如图5-35所示。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建a）进油路节流调速b）回油路节流调速c）旁油路节流调速图5-35节流调速回路161）进油路节流调速回路，图5-35a所示，该回路是把节流阀串联在执行元件的进油路上。这种回路一般应用于低速、轻载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统中。2）回油路节流调速回路，图5-35b所示，该回路是把节流阀串联在执行元件通往油箱的回油路上。这种回路广泛应用于功率不大、有负值负载和负载变化较大或运动平稳性要求较高的液压系统中。3）旁油路节流调速回路，图5-35c所示，该回路是将节流阀设置在与执行元件并联的支路上。这种回路的应用比进、回油节流调速回路少，一般用于负载变化小，对运动平稳性要求不高的高速大功率液压系统中。在负载变化时，采用节流阀的节流调速回路的速度平稳性差。若用调速阀来代替节流阀，速度平稳性将大大改善，但功率损失将会增大，效率变低。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建17（2）容积调速回路容积调速回路是通过改变变量泵或变量马达排量来实现调速。容积调速回路特点与应用：无节流损失和溢流损失，效率高，发热小，但成本较高，维修较困难。一般用于高压大流量的的液压系统中。容积调速回路的类型：

按油液循环方式不同，可分为开式和闭式两种。开式容积调速回路的液压泵从油箱吸油供给执行元件，执行元件排出的油液直接返回油箱；闭式容积调速回路是将液压泵吸油口与执行元件的回油口直接连接，油液在封闭回路内循环。按液压泵与执行元件的不同组合，有变量泵和定量马达（或液压缸）容积调速回路、定量泵和变量马达容积调速回路及变量泵和变量马达容积调速回路三种形式。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建18

1）变量泵和定量马达（或液压缸）容积调速回路图5-36a所示为变量泵和液压缸容积调速回路。

图5-36b所示为变量泵和定量马达容积调速回路。此回路中液压马达（或液压缸）的输出转矩（或推力）不变，故称为恒转矩（或恒推力）调速回路。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建图5-36变量泵和定量马达（或液压缸）容积调速回路1-变量泵2-安全阀3-背压阀4-定量液压马达5-溢流阀6-辅助泵19

2）定量泵和变量马达容积调速回路图5-37所示为定量泵和变量马达容积调速回路。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建图5-37定量泵和变量马达容积调速回路1-定量液压泵2、4-溢流阀3-变量液压马达5-辅助泵液压马达输出的最大转矩与其排量成正比，输出的转速与其排量成反比，而输出的最大功率恒定不变，故称这种回路为恒功率调速回路。液压马达排量因受到拖动负载能力和机械强度的限制而不能调得太小，调速范围较小，且调节不方便，因此这种调速回路目前很少单独使用。20

3）变量泵和变量马达容积调速回路图5-38所示为变量泵和变量马达容积调速回路。双向变量泵l既可以改变流量大小，又可以改变供油方向，用以实现液压马达的调速和换向。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建这种调速回路实际上是上述两种回路的组合，由于液压泵和液压马达的排量都可改变，所以调速时可将液压泵和液压马达的排量分阶段调节，即在低速阶段由液压泵调节排量（此时液压马达的排量保持在最大），在高速阶段由液压马达调节排量（此时液压泵的排量保持在最大）。

此调速顺序可满足大多数机械中低速运转时保持较大转矩、高速运转时输出较大功率的要求，具有较大的调速范围，效率高，适用于大功率和调速范围要求较大的场合。图5-38变量泵和变量马达容积调速回路1-变量液压泵2-变量液压马达3-安全阀4-辅助泵5-溢流阀6、7、8、9-单向阀21（3）容积节流调速回路容积节流调速回路既具有效率高，又有良好的低速稳定性。图5-39所示为容积节流调速回路。该回路由限压式变量叶片泵和调速阀组成。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建图5-39容积节流调速回路回路中液压泵输出的流量自动与调速阀调节的流量相适应，因此效率高，发热量小。同时，采用调速阀，液压缸的运动速度基本不受负载变化的影响。目前已广泛应用于负载变化不大的中、小功率的液压系统中。222．快速回路快速回路的功用：使液压执行元件获得所需要的高速，以提高系统的工作效率或充分利用功率。常用快速回路的种类：液压缸差动连接快速回路、双泵供油快速回路和蓄能器快速回路等。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建（1）液压缸差动连接快速回路差动连接快速回路是在不增加液压泵输出流量的情况下，来提高工作部件运动速度的一种快速回路，其实质是改变了液压缸的有效工作面积。图5-40所示为液压缸差动连接快速回路。这种回路比较结构简单、经济，但液压缸的速度加快有限。图5-40液压缸差动连接快速回路23

（2）双泵供油快速回路图5-41所示为双泵供油快速回路。该回路是利用低压大流量泵1和高压小流量泵2并联为系统供油。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建当液压缸快速运动时，由泵1和泵2同时向系统供油。当液压缸慢速运动时，液控顺序阀3打开，使泵1卸荷，单向阀4关闭，系统由泵2单独供油。这种回路功率利用合理，效率高，但要用双联泵，回路也较复杂，成本高。

常用于执行元件快进和工进速度相差很大的机床进给系统。图5-41双泵供油快速回路24

（3）蓄能器快速回路图5-42所示为蓄能器快速回路。

任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建当系统短期需要大流量时，换向阀5处于左位或右位时，由液压泵1和蓄能器4同时向液压缸6供油，使液压缸实现快速运动。当换向阀处于中位时，液压缸停止工作，液压泵经单向阀3向蓄能器4充油，蓄能器内压力升高，达到液控顺序阀2的调定压力后，液压泵卸荷。这种回路可用较小流量的泵获得较高的运动速度，但蓄能器充油时，液压缸必须停止工作，浪费时间。图5-42蓄能器快速回路253．速度换接回路速度换接回路的功用：使液压执行元件在工作循环的过程中实现不同速度的转换，且具有较高的速度转换平稳性。

速度换接回路的形式：快速与慢速换接、两种慢速换接。任务5.3流量控制阀的认识及速度控制回路的组建（1）快慢速换接回路图5-43所示为用行程阀的快慢速换接回路。当挡块压下行程阀4时，液压缸回油经节流阀3回油箱，活塞由快速运动转为慢速工进。此回路换接平稳，冲击量小，换接位置精度高，但行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。若将行程阀4改为电磁