液压与气压传动技术 第四版 课件 任务四 流量控制阀

液压系统中执行元件的有效面积一定时，其运动速度将取决于输入执行元件的流量。改变阀口通流截面面积来调节通过阀口的流量，进而控制执行元件运动速度的控制阀称为流量控制阀。流量控制阀主要有节流阀和调速阀等。任务四流量控制阀任务四流量控制阀

1.流量特性节流口通常有三种基本形式：薄壁小孔、短孔和细长小孔。无论采用何种形式，通过阀口的流量q

均可用式q=CAT△pm

来表示。三种节流口的流量特性曲线如图所示。一、节流阀的流量特性及节流口形式

1）压差对流量的影响:节流口两端压差△p变化时，通过它的流量要发生变化，三种结构形式的节流口中，通过薄壁小孔的流量受压差变化的影响最小。

2）温度对流量的影响:油温变化影响油液的黏度，对于细长小孔油温变化时，流量会随之改变；而对于薄壁小孔黏度对流量影响甚微，故油温变化时，通过薄壁小孔的流量基本不变。

3）孔口形状对流量的影响:由于油液中的杂质、油液氧化后吸出的胶质等附在节流口而局部堵塞，使流量发生变化，当阀口开度较小时，这种影响更为突出。因此，节流口的抗堵性能也是影响流量稳定性的重要因素。节流口通道越短，水力半径越大，节流口口越不易堵塞，并能保持较小的最小稳定流量。当然，油液的清洁度对此也有影响。一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。综上所述，为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。一、节流阀的流量特性及节流口形式

任务四流量控制阀2.常用节流口形式：常见有针阀式、偏心槽式、轴向三角槽式、周向缝隙式、轴向缝隙式等。1）针阀式（锥形凸肩）节流口：结构简单，可当截止阀用。其通道长，湿周大，易堵塞，流量受油温影响较大，一般用于对性能要求不高的场合；观察结构一、节流阀的流量特性及节流口形式

任务四流量控制阀2）偏心槽式节流口：其性能与针阀式节流口相同，但容易制造，其缺点是阀芯上的径向力不平衡，旋转阀芯时比较费力，一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合；。观察结构一、节流阀的流量特性及节流口形式

2.常用节流口形式：常见有针阀式、偏心槽式、轴向三角槽式、周向缝隙式、轴向缝隙式等。任务四流量控制阀3）轴向三角槽式节流口：轴向三角槽式节流口，其结构简单，水力直径中等，可得到较小的稳定流量，且调节范围较大，但节流通道有一定的长度，油温变化对流量有一定的影响，目前应用最为广泛。观察结构一、节流阀的流量特性及节流口形式

2.常用节流口形式：常见有针阀式、偏心槽式、轴向三角槽式、周向缝隙式、轴向缝隙式等。任务四流量控制阀4）周向缝隙式节流口：沿阀芯周向开有一条狭槽，转动阀芯就可改变开口大小，阀口做成薄刃形，通道短，水力直径大，不易堵塞，油温变化对流量影响小，因此其性能接近于薄壁小孔，适用于低压小流量场合；观察结构一、节流阀的流量特性及节流口形式

2.常用节流口形式：常见有针阀式、偏心槽式、轴向三角槽式、周向缝隙式、轴向缝隙式等。任务四流量控制阀5）轴向缝隙式节流口：在阀孔的衬套上加工出图示薄壁阀口，阀芯做轴向移动即可改变开口大小，其性能与轴向缝隙式节流口相似。观察结构一、节流阀的流量特性及节流口形式

2.常用节流口形式：常见有针阀式、偏心槽式、轴向三角槽式、周向缝隙式、轴向缝隙式等。3.对流量控制阀的基本要求：（1）较大的流量调节范围，并具有稳定的最小流量；（2）阀前后的压力差和油温发生变化时，通过阀的流量变化要小；（3）阀调节方便；阀口关闭时的泄漏量要小。任务四流量控制阀任务四流量控制阀图示L型节流阀的结构原理和图形符号图。这种节流阀的节流口通道呈轴向三角槽式。二、节流阀的结构原理观察结构1—阀芯2—推杆3—手柄4—弹簧工作原理：压力油从进油口P1流入，经过阀体和阀芯1组成的节流口，再从出油口P2流出。调节手柄3，即可通过推杆2使阀芯作轴向移动，以改变节流口的通流截面面积来调节流量。阀芯在弹簧作用下始终贴紧在推杆上。观察原理二、节流阀的结构原理

任务四流量控制阀通常，节流阀与定量泵、溢流阀组合进行调速，此时节流阀入口压力P1由溢流阀调定，基本上保持恒定，节流阀出口压力P2则取决于外负载F。当外负载F变化时，节流阀出口压力P2将随之变化，节流阀进出口压差△P=P1-P2也将发生变化，通过节流阀的流量也随之变化，从而影响到执行元件速度的稳定性。因此，节流阀只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。二、节流阀的结构原理

任务四流量控制阀任务四流量控制阀调速阀是在节流阀前串接一定差减压阀而成的组合阀。节流阀用以调节调速阀的输出流量，减压阀能使节流阀前后的压力差Δp不随外界负载而变化，保持定值，从而使流量达到稳定。三、调速阀观察结构减压阀节流阀调整节流阀调整螺钉，改变节流口通流面积，即可调节通过节流阀的流量。调速阀是在节流阀前串接一定差减压阀而成的组合阀。节流阀用以调节调速阀的输出流量，减压阀能使节流阀前后的压力差Δp不随外界负载而变化，保持定值，从而使流量达到稳定。观察原理三、调速阀任务四流量控制阀如图所示，液压泵出口（调速阀的进口）压力p1由溢流阀调整基本不变，而调速阀出口压力p3则由液压缸负载F决定。油液先经减压阀产生一次压力降，将压力由p1降为p2，经通道e、f

作用到减压阀的d

腔和c腔；节流阀出口压力p3又经反馈通道a作用到减压阀的上腔b，当减压阀的阀芯在弹簧力FS、油液压力p2和p3作用下处于某一平衡位置时（忽略摩擦力和液动力等），则有如下平衡方程：p2A1+p2A2=p3A+FS。式中，A、A1和A2分别为b腔、c腔和d腔内压力油作用于阀芯的有效面积，

A=A1+A2

。平衡方程即为：p2A=p3A+FS。节流阀两端压力差：△p=（p2—p3

）=FS/A

任务四流量控制阀三、调速阀p

2

A2p3AAA1A2Fsp

2

A1当调速阀出口处油液压力p3因外负载增加而增大时，作用在减压阀阀芯上端的油压力随之增大，阀芯失去平衡而下移，减压阀开口变大，减压作用减弱，p2也随之升高，直到阀芯在新的位置上达到平衡为止。故当p3增加时，p2也随之升高。因弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移很小，可以认为FS基本不变。故节流阀两端压力差Δp也基本不变。当外负载减小时，情况相似。当调速阀进口压力p1增大时，由于一开始减压阀阀芯来不及运动，液阻没有变化，故p2在这一瞬间也增加，减压阀阀芯失去平衡而上移，使开口减小，液阻增大，又使p2减小，故Δp仍保持不变。总之，不管调速阀的进、出油口的油液压力如何变化，调速阀内的节流阀前后的压力差始终保持不变，从而保持流量的稳定。任务四流量控制阀三、调速阀观察原理调速阀在压力差大于一定值后，流量基本上维持恒定。当压力差很小时，由于减压阀阀芯被弹簧推至最下端，减压阀阀口全开，不起减压作用，故此时调速阀的性能与节流阀相同，所以调速阀正常工作时，至少要求有0.4~0.5MPa以上的压力差。任务四流量控制阀四、调速阀观察原理溢流节流阀也是一种压力补偿型节流阀，图示为其工作原理图及图形符号。四、溢流节流阀（旁通型调速阀）从液压泵输出的油液一部分经节流阀4进入液压缸左腔推动活塞向右运动，另一部分经溢流阀的溢流口流回油箱，溢流阀阀芯3的上端a腔同节流阀4上腔连通，其压力为p2，取决于外负载F；b腔和下端c腔同溢流阀阀芯3前的油液相通，其压力为泵的压力p1，当液压缸活塞上的负载力F增大时，压力p2升高，a腔的压力随之升高，使阀芯3下移，溢流口关小，溢流阻力增加，使泵的供油压力p1也随之增大，从而使节流阀4的前、后压力差Δp=p1-

p2基本保持不变。反之亦然。观察原理任务四流量控制阀这种溢流节流阀一般附带有一个安全阀2，平时关闭，只有当负载增加超过安全阀2弹簧的调整压力时，它才打开，溢流阀阀芯上的a腔经安全阀2通油箱，溢流阀3向上移动，溢流阀开口增大，液压泵输出的油液经溢流阀全部溢流回油箱，从而防止系统过载。溢流节流阀是通过p1随p2的变化来使流量基本保持恒定的，它与调速阀虽都具有压力补偿的作用，但其组成调速系统时是有区别的。调速阀无论在执行元件的进油路或回油路上，执行元件上负载变化时，泵出口处压力都由溢流阀保持不变，而溢流节流阀是通过p1随p2（负载的压力）的变化来使流量基本上保持恒定的。因而溢流节流阀具有功率损耗低、发热量小的优点。但是，溢流节流阀中流过的流量比调速阀大（一般是系统的全部流量），阀芯运动时阻力较大，弹簧较硬，其结果使节流阀前后压差Δp加大（需达0.3~0.5MPa），因此它的稳定性稍差。任务四流量控制阀四、溢流节流阀（旁通型调速阀）任务四流量控制阀分流集流阀也称速度同步阀，是液压阀中分流阀、集流阀、单向分流阀、单向集流阀和比例分流阀的总称，都属于流量控制阀。同步阀主要是应用于双缸及多缸同步控制液压系统中。通常实现同步运动的方法很多，但其中采用分流集流阀的同步控制液压系统具有结构简单、成本低、制造容易、可靠性强等许多优点，因而在液压系统中得到了广泛的应用。分流集流阀的同步是速度同步，当两液压缸或多个液压缸分别承受不同的负载时，分流集流阀仍能保证其同步运动。五、分流集流阀分流阀安装在执行元件的进口处，作用是使液压系统中由同一个油源向两个以上执行元件供应相同的流量(等量分流)，或按一定比例向两个执行元件供应流量(比例分流)，以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。集流阀安装在执行元件的回油路，作用是从两个执行元件收集等流量或按比例的回油量，以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。图示为分流集流阀的结构原理图及图形符号。阀芯5、6在各自弹簧的作用下处于中间的平衡位置。若负载压力p3≠p4，阀芯还处于中间位置，必然有p1≠p2，这时连为一体的阀芯向压力小的一侧移动，相应地可变节流孔减小，压力上升，直到p1=p2，阀芯停止运动。由于两固定节流孔1、2的通流截面面积相等，因此，通过两固定节流孔的流量q1=q2，不受压力p3及p4变化的影响。任务四流量控制阀五、分流集流阀分流工况：由于进口压力p0大于p1和p2，阀芯5、6相互分离，但相互钩住。由图可知，进口压力为p0，流量为q0，进入阀后分为两股分别通过两个面积相等的固定节流孔1、2，再分别进入油室，然后从可变节流孔3、4经出口进入两执行元件。如果两执行元件负载相等，则分流阀的出口压力p3=p4，因为阀中两支流通道尺寸完全对称，所以输出流量q1=q2=

q0/2，且p1=p2。如果负载不对称，使得p3≠p4，且p3<p4，阀芯来不及运动还处于中间位置，则p1<p2，此时，阀芯左移，使得节