流量阀与节流调速回路

第 8章 流 量 阀 与 节 流 调 速 回 路 n 调 速 原 理 与 方 式 n 节 流 阀 与 节 流 调 速 回 路 n 调 速 阀 调 速 原 理 与 方 式 对 液 压 缸 v=q/A 对 液 压 马 达 n=q/vm调 速 方 法 :n 节 流 调 速 回 路 :用 定 量 泵 供 油 ， 采 用 流 量 控 制 阀 调 节 进 入 执 行 元 件 的 流 量 实 现 调 速n 容 积 调 速 回 路 :改 变 变 量 泵 的 排 量 或 改 变 变 量 马 达 的 排 量 实 现 调 速n 容 积 节 流 调 速 回 路 : 用 自 动 改 变 排 量 的 变 量 泵 与 流 量 控 制 阀 联 合 调 速 节 流 阀 与 节 流 调 速 回 路 流 量 控 制 阀 :控 制 流 体 流 量 的 阀 (节 流 阀 与 调 速 阀 ) 工 作 原 理 :利 用 改 变 阀 口 通 流 截 面 积 的 方 法 来 控 制 流 体 流 量 ， 从而 控 制 执 行 元 件 的 运 动 速 度 n 节 流 阀 的 节 流 特 性 n 节 流 口 的 主 要 形 式 n 节 流 阀 的 结 构 与 常 见 故 障 n 节 流 调 速 回 路 节 流 阀 的 节 流 特 性 式 中 AT:节 流 口 通 流 截 面 积 ； P:节 流 口 前 后 的 压 差 ； K:由 节 流 口 的 形 式 、 尺 寸 和 流 体 性 质 决 定 的 系 数 ； 薄 壁 小 孔 细 长 孔 k=d2/32 l m:由 节 流 口 的 长 径 比 决 定 的 指 数 . 薄 壁 孔 m=0.5， 细 长 孔 m=1 C d:流 量 系 数 ， 一 般 取 0.620.63影 响 流 量 q变 化 因 素 ：n 负 载 变 化 的 影 响 n 温 度 变 化 的 影 响 n 节 流 口 形 状 的 影 响 最 小 稳 定 流 量 :0.05L/min结 论 ： 薄 壁 小 孔 好 mT PkAq 2dck 节 流 口 的 主 要 形 式 节 流 阀 的 结 构 与 常 见 故 障 n 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 n 防 止 节 流 阀 故 障 的 措 施 n 压 差 P=0.20.3Mpa1-调 节 手 把 2-推 杆 3-阀 芯 4-弹 簧 出 油 口图 8.2 普 通 节 流 阀（ a） 结 构 图1 2 3 b 进 油 口4 （ b） 图 形 符 号 节 流 调 速 回 路节 流 调 速 ： 用 节 流 阀 实 现 流 量 调 节 的 方 法节 流 调 速 回 路 由 定 量 泵 、 溢 流 阀 、 节 流 阀 与 执 行 元 件 组 成 ， 按节 流 阀 在 油 路 中 安 装 位 置 不 同 ， 可 分 为 ：n 进 油 节 流 调 速 回 路n 回 油 节 流 调 速 回 路n 旁 油 路 节 流 调 速 回 路 节 流 调 速 的 原 理n 节 流 元 件 用 来 调 节 流 量 是 有 条 件 的 :即 要 求 有一 个 接 受 节 流 元 件 压 力 信 号 的 环 节 (与 之 并 联的 溢 流 阀 或 恒 压 变 量 泵 ) 进 油 节 流 调 速 回 路 (定 压 式 )n 速 度 负 载 特 性 :在 回 路 中 调 速 元 件 的 调 定 值 不 变 的 情 况 下 ， 负载 变 化 所 引 起 速 度 变 化 的 性 能q1=kATPm=kAT(PP - F/A1)m 液 压 缸 的 运 动 速 度 与 节 流 阀 通 流 面 积 成 正 比 当 节 流 阀 通 流 面 积 一 定 时 ， 液 压 缸 的 运 动 速 度 随 着 负 载 增 加 而 减 小 vFP1qpppq1 qAT p2=0A1 A2 P 图 8.3 进 油 节 流 调 速 回 路11Aq 11 )( m mPT A FAPkA 进 油 节 流 调 速 回 路n 速 度 刚 度 kv: 物 理 意 义 :引 起 单 位 速 度 变 化 时 负 载 力 的 变 化 量 。 它 是 速 度 负 载 特 性 曲线 上 某 点 处 斜 率 的 倒 数 当 节 流 阀 通 流 面 积 AT不 变 时 ， 负 载 越 小 ， 速 度 刚 度 越 大 ， 曲 线 越平 缓 ， 角 越 小 ； 负 载 一 定 时 ， 节 流 阀 通 流 面 积 越 小 ， 则 速 度 刚 度 越 大 这 种 调 速 回 路 的 速 度 稳 定 性 ， 在 低 速 轻 载 情 况 下 ， 比 高 速 重 载 时好 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 tan1 Fkv 进 油 节 流 调 速 回 路n 最 大 承 载 能 力 : Fmax= PpA1n 功 率 和 效 率 : Pp = ppqp P1 = p1q1 P = Pp P1 = ppqp p1q1 = pp (q1 +q)(pppT) q1 = pp q + pT q1 该 回 路 功 率 损 失 由 两 部 分 组 成 ， 即 溢 流 损 失 和 节 流 损 失回 路 的 效 率 c： 进 油 节 流 调 速 回 路 适 用 于 轻 载 、 低 速 、 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 pppc qp qpPP 111 回 油 节 流 调 速 回 路 (定 压 式 )n 速 度 负 载 特 性 : 进 油 节 流 调 速 回 路 与 回 油 调 速 回 路 的 速 度 负 载 特 性 和 刚 度 基 本 相 同如 果 液 压 缸 是 两 腔 有 效 面 积 相 同 的 双 出 杆 液 压 缸 （ A 1=A2） ， 则 两 种调 速 回 路 的 速 度 负 载 特 性 和 刚 度 就 完 全 一 样 图 8.5 出 口 节 流 调 速 回 路ppqp q vq1 q2P1=pp P2A2A1 FAT p12 122 )( m mpT A FApKAAq m FApmFApkA AFk pmpT mv 111 12 )( 回 油 节 流 调 速 回 路 最 大 承 载 能 力 、 功 率 和 效 率 : 回 油 节 流 调 速 回 路 的 最 大 承 载 能 力 、功 率 和 效 率 与 进 油 节 流 调 速 回 路 的 情 况 相 同n 回 油 节 流 调 速 回 路 中 由 于 节 流 阀 的 存 在 而 使 液 压 缸 的 回 油 腔 具 有一 定 背 压 ， 不 仅 提 高 了 液 压 缸 的 平 稳 性 ， 并 且 使 它 能 承 受 负 方 向的 负 载 （ 负 值 负 载 ， 与 液 压 缸 运 动 方 向 相 同 的 负 载 力 ） 而 进 油 节 流 调 速 回 路 则 只 有 在 液 压 缸 的 回 油 路 上 设 置 背 压 阀 后 ，才 可 承 受 负 值 负 载 。n 在 回 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 流 经 节 流 阀 而 发 热 的 油 液 ， 直 接 流 回 油箱 而 得 到 冷 却 。 在 进 油 节 流 调 速 回 路 中 流 经 节 流 阀 而 发 热 的 油 液 ， 则 直 接 进 入 液压 缸 中 ， 使 液 压 缸 泄 漏 增 加 ， 导 致 其 速 度 稳 定 性 降 低 。 n 对 于 单 出 杆 液 压 缸 而 言 ， 在 回 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 当 负 载 为 零 时 ，液 压 缸 的 背 压 将 会 升 得 很 高 ， 这 样 会 使 密 封 件 寿 命 降 低 ， 而 导 致泄 漏 增 加 效 率 降 低 。n 回 油 节 流 调 速 回 路 ， 如 长 时 间 停 车 后 ， 由 于 泄 漏 在 液 压 缸 回 油 腔会 形 成 空 隙 ， 重 新 启 动 时 ， 由 于 瞬 时 负 载 为 零 而 导 致 液 压 泵 全 部流 量 进 入 液 压 缸 ， 进 油 腔 而 使 活 塞 前 冲 。 在 进 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 只 要 在 启 动 时 关 小 节 流 阀 就 能 避 免 前 冲 旁 油 路 节 流 调 速 回 路 (变 压 式 ) n 速 度 负 载 特 性 :在 节 流 阀 通 流 面 积 不 变 的 情 况 下 ，液 压 缸 的 速 度 因 负 载 增 大 而 显 著减 小 ， 其 速 度 负 载 特 性 比 进 、 回油 节 流 调 速 更 软 。 1 111 )()( A AFkAAFkqA qq mTLttp pp vP2A2A1qp图 8.6 旁 路 节 流 调 速 回 路P1q1 FAT图 8.7旁 路 节 流 调 速 回 路 速 度 负 载 特 性 曲 线0V FAT1AT2AT3A T1 AT2 AT3 旁 油 路 节 流 调 速 回 路n 最 大 承 载 能 力 : 最 大 承 载 能 力 随 着 节 流 阀 能 流 面 积 增 大 而 减 小 低 速 时 承 载 能 力 很 差 n 功 率 和 效 率 :Pp = ppqp = p1qp P1 = p1q1 P = Pp P1 = p1 (qp q1)= p1 qT 只 有 节 流 损 失 p1 qT， 没 有 溢 流 损 失 ， 比 前 两 种 调 速 回 路 功 率 损 失 小 ， 效 率 较 高旁 路 节 流 调 速 回 路 的 速 度 负 载 特 性 较 差 ， 调 速 范 围 小 ， 但 效 率 较 高 ， 一 般 用 于 高 速重 载 、 对 速 度 稳 定 性 要 求 不 高 和 功 率 较 大 的 液 压 系 统 pTppc qqqp qpPP 11 111 调 速 阀n 调 速 阀 的 工 作 原 理 、 功 能 与 结 构 调 速 阀 由 定 差 减 压 阀 与 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 n 用 调 速 阀 的 节 流 调 速 回 路 调 速 阀 的 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 图 8.8调 速 阀 工 作 原 理 和 符 号p3（ a） 结 构 原 理 图e节 流 阀 f p2 xa v c （ c ） 简 化 图 形 符 号（ b） 详 细 图 形 符 号dp1定 差 减 压 阀 p1 p3Fb p1 p3 节 流 阀 和 调 速 阀 的 流 量 与 进 出 口 压 差 的 关 系 n 节 流 阀 的 流 量 随 压 差 变 化 较 大n 调 速 阀 则 在 其 两 端 压 差 大 于 一 定 数 值 （ pmin） 后 ， 其 流 量 就 不 随压 差 的 变 化 而 变 化 。 要 使 调 速 阀 正 常 工 作 ， 必 须 有 一 最 小 压 力 差 ， 中 低 压 调 速 阀 压 差 值 ： 0.5MPa， 高 压 调 速 阀 ： 1MPa Pminq p0 mn 调 速 阀节 流 阀图 8.9调 速 阀 和 节 流 阀 的 流 量 特 性 Q型 调 速 阀 ： 工 作 压 力 ： 0.5MPa6.3MPa 温 度 补 偿 调 速 阀n 基 本 原 理 ： 随 着 温 度 的 增 加 使 节 流 口 自 动 减 小 ， 以 保 持 流量 基 本 不 变 。 温 度 补 偿 调 速 阀 与 普 通 调 速 阀 的 结 构 基 本 相 似 ， 主 要 不 同 是 ， 节流 阀 内 有 一 根 温 度 补 偿 杆 ， 它 是 用 热 膨 胀 系 数 较 大 的 聚 氯 乙 烯 塑料 制 成 。 当 温 度 升 高 时 ， 补 偿 杆 伸 长 ， 节 流 口 关 小 ， 使 流 量 保 持不 变 用 调 速 阀 的 节 流 调 速 回 路 调 速 阀 应 用 于 进 油 、 回 油 和 旁 路 节 流 调 速 回 路 中 ， 都 能 改 善 速 度负 载 特 性 ， 提 高 速 度 稳 定 性 。 只 要 调 速 阀 的 工 作 压 差 超 过 它 的 最 小 压 差 值 （ 一 般 为0.5MPa1MPa） ， 通 过 调 速 阀 的 流 量 就 几 乎 不 受 负 载 影 响 。 由 于 调 速 阀 的 最 小 压 差 比 节 流 阀 压 差 大 ， 因 此 其 调 速 回 路 的 功 率损 失 比 用 节 流 阀 的 调 速 回 路 要 大 一 些 。 图 8.12旁 路 调 速 阀 式 节 流 调 速 回 路 速 度 负 载 特 性0v FAT1AT2AT2AT3AT3AT2AT1 F BFA