液压-第5章液压控制阀(流量控制阀)(6)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第5章 液压控制阀流量控制阀,材料科学与工程学院,陈柏金,液压传动,1,流量控制阀,简称,流量阀,，,它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度。,本章除讨论普通的流量阀之外，还要简要介绍逻辑阀和电液比例阀。,流量控制阀包括,节流阀,调速阀,溢流节流阀,分流集流阀,2,对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:,1 节流口的流量特性,一、节流口流量公式,式中:,阀口通流面积；,阀口前、后压差；,由节流口形状和结构决定的指数，0.5ml；,节流系数。,3,在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。,一类是,细长孔，m=1,。,在液压工程中，往往把这类节流口当作固定(不可调如阻尼孔等)节流器使用。,另一类是,薄壁节流口,m=0.5,。,常常把它们作为节流阀阀口使用。,q,p,细长孔,m=,1,簿壁口,m=,0.5,流量与压差之间为二次抛物线关系，如图示。,4,液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量 Q稳定不变。但实际上流量总会有变化，特别是小流量时，节流口形状、节流压差以及油液温度等因素均影响流量稳定性。,1.2 流量刚度,当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将随之改变，节流口的这种特性可用,流量刚度T,来表征。,5,m=,0.5,Q,p,细长孔,m=,1,1,2,3,p,1,p,2,1,2,3,簿壁口,刚度的物理意义如下,：当,p,有某一增量时，Q值相应的也有某一增量，Q的增量值越大，说明流量的变化也就越大，刚度就越小。反之，则刚度大。,流量的刚度反映了节流口在负载变化时保持流量稳定的能力。,6,压差一定时，刚度与流量成反比，开口越小,流量越小，刚度越大；,流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大；,系数,m,越小，刚度越大。薄壁孔（,m,0.5,）,比细长孔（,m,1,）,的流量稳定性受,P,变化的影响要小。,节流口为细长孔时，油温越高，动力黏度,越小，节流系数,K,越大，刚度就越小。当采用,m=0.5,的薄壁小孔时，油温的变化对流量稳定性没有影响。,因此，为了获得较好的流量调节性能，,应尽量避免采用细长孔节流口,，,应使节流口形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。,7,1.3节流口的形式与特征,(1)直角凸肩(沉割槽型)节流口,h,B,；,B,阀体沉割槽的宽度。,直角凸肩节流口,D,B,h,本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。,节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。,8,(2)锥形（针阀）节流口,锥形（针阀）节流口,D,h,(a),特点：结构简单，可当截止阀用。调节范围较大。由于过流断面仍是同心环状间隙，水力半径较小，小流量时易堵塞，温度对流量的影响较大。一般用于要求较低的场合。,9,(3)单三角槽形(偏心式)节流口,节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过流断面面积即产生变化。本结构的特点是，小流量调节容易。但制造略显得麻烦、阀芯所受的径向力不平衡，只宜用在低压场合。,10,(4)轴向三角槽式节流口,沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯做轴向运动，即可改变开口量,h,，从而改变过流断面面积。,本节流口结构简单，水力半径大，调节范围较大。小流量时稳定性好，最低稳定流量为30-50ml/min。,因小流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。,l,D,h,三角槽式节流口,11,(5)周向缝隙式节流口,阀芯上开有狭缝，旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积大小。这种节流口可以作成薄刃结构，从而获得较小的稳定流量，但是阀芯受径向不平衡力，只适于低压节流阀中。,周向缝隙式节流口,12,本结构为薄壁节流口，壁厚约，流量受温度的影响小、不易堵塞、最低稳定流量约20ml/min。阀芯的轴向位移可改变节流口过流断面的面积。节流口易变形，工艺复杂是本结构的缺点。,(6)轴向缝隙式节流口,轴向缝隙式节流口,13,2 节 流 阀,2.1 节流阀,液流从进油口流入经节流口后，从阀的出油口流出。本阀的阀芯3的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮1，阀芯3产生轴向位移，节流口的开口量即发生变化。阀芯越上移开口量就越大。,阀芯,调节手轮,螺帽,阀体,(a),14,当节流阀的进出口压力差为定值时，改变节流口的开口量，即可改变流过节流阀的流量。,节流阀和其它阀，例如单向阀、定差减压阀、溢流阀，可构成组合节流阀。,15,本节流阀具有螺旋曲线开口和薄刃式结构的精密节流阀。转动手轮和节流阀芯后，螺旋曲线相对套筒窗口升高或降低，改变节流面积，即可实现对流量的调节。,16,2.2单向节流阀,流体正向流动时，与节流阀一样，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠油液的压力把阀芯4压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。,17,根据“流量负反馈”原理设计而成的流量阀统称为调速阀。根据“串联减压式”和“并联分流式”之差别，又分为,调速阀,和,溢流节流阀,2种主要类型，调速阀中又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。,调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。,节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。,3 调 速 阀,18,节流阀,充当流量传感器，节流阀口不变时，,定差减压阀,作为流量补偿阀口，通过流量负反馈，自动稳定节流阀前后的压差(P2-P3)，保持其流量不变。因节流阀（传感器）前后压差基本不变，调节节流阀口面积时，又可以人为地改变流量的大小。,3.1 串联减压式调速阀的工作原理,(,调速阀,),串联减压式调速阀是由,定差减压阀,和,节流阀,串联而成的组合阀。,19,20,p,1,p,3,(c),简化符号,(b),符号原理,p,1,p,3,p,2,1-减压阀芯；2-节流阀芯,a,c,d,1,A,2,e,b,2,g,h,p,1,(a),p,2,A,2,结构原理,p,3,21,节流阀芯杆2由热膨胀系数较大的材料制成，当油温升高时，芯杆热膨胀使节流阀口关小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影响。,3.2 (温度补偿)调速阀,图 7.9,温度补偿调速阀，减压阀部分的原理和普通调速阀相同。,22,3.3 溢流节流阀(,旁通调速阀,),溢流节流阀是由,定差溢流阀,和,节流阀,并联而成。,定差溢流阀稳定节流阀前后的压差，消除负载变化对节流阀的影响。,23,24,分流阀的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。,集流阀的作用，则是从两个执行元件收集等流量或按比例的回油量，以实现其间的速度同步或定比关系。分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。,4,分,流阀集流,分流集流阀又称为同步阀，它是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称。,25,(a)分流阀；(b)集流阀；(c)分流集流阀,26,代表两路负载流量Q,1,和Q,2,大小的压差值,p,1,和,p,2,同时反馈到公共的减压阀芯6上，相互比较后驱动减压阀芯来调节Q,1,和Q,2,大小，使之趋于相等。,分流阀可以看作是由两个串联减压式流量控制阀结合为一体构成的。,4.1 分流阀,该阀采用“流量,-压差-力”负反馈，,用两个面积相等的固定节流孔1、2作为流量一次传感器，作用是将两路负载流量Q,1,、Q,2,分别转化为对应的压差值,p,1,和,p,2,。,27,采用不同节流边时的两种结构形式,28,4.2 集流阀,集流阀与分流阀的不同处为：,只能保证执行元件回油时同步。,集流阀装在两执行元件的回油路上，将两路负载的回油流量汇集在一起回油；,两流量传感器共出口,O,，,流量传感器的通过流量,Q,1,（或,Q,2,）,越大，其进口压力,P,1,（或,P,2,）,则越高。因此集流阀的压力反馈方向正好与分流阀相反；,29,4.3分流集流阀,分流集流阀又称同步阀，它同时具有分流阀和集流阀两者的功能，能保证执行元件进油、回油时均能同步。,挂钩式分流集流阀的结构原理图。,30,分流时，因P,0,P,1,（或P,0,P,2,），此压力差将两挂钩阀芯推开，处于分流工况，此时的分流可变节流口是由挂钩阀芯的内棱边和阀套的外棱边组成；,31,集流时，因P,0,P,1,（或P,0,P,2,），此压力差将挂钩阀芯合拢，处于集流工况，此时的集流可变节流口是由挂钩阀芯的外棱边和阀套的内棱边组成。只能保证执行元件回油时同步。,32,逻辑阀又称插装阀，是一种较新型的液压元件，它的特点是通流能力大，密封性能好，动作灵敏、结构简单，因而主要用于流量较大系统或对密封性能要求较高的系统。,5.1 逻辑阀,5 逻辑阀,33,1先导控制阀；2控制盖板；3逻辑单元（主阀）、4，阀块体,逻辑阀由,控制盖板,、,逻辑单元,（由阀套、弹簧、阀芯及密封件组成）、,阀体,和,先导控制阀,（如先导阀为二位三通电磁换向阀）组成。由于插装单元在回路中主要起通、断作用，故又称二通插装阀。,34,插装阀逻辑单元,5.1 逻辑阀(插装阀)的工作原理,图中A和B为主油路仅有的两个工作油口，K为控制油口（与先导阀相接）。当K口回油时，阀芯开启，A与B相通；反之，当K口进油时，A与B之间关闭。,二通插装阀相当于一个液控单向阀。,35,5.2 方向控制逻辑(插装)阀,逻辑单向阀,二位二通逻辑换向阀,36,二位四通逻辑换向阀,三位四通逻辑换向阀,37,用作压力控制阀,（a）溢流阀；(b)电磁溢流阀,5.3 压力控制逻辑(插装)阀,38,5.4 流量控制逻辑(插装)阀,插装节流阀,39,电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。与手动调节的普通液压阀相比，电液比例控制阀能够提高液压系统参数的控制水平；与电液伺服阀相比，电液比例控制阀在某些性能方向稍差一些，但它结构简单、成本低，所以它广泛应用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。,6 电液比例阀,电液比例控制阀的构成，从原理上讲相当于在普通液压阀上，装上一个比例电磁铁以代替原有的控制（驱动）部分。根据用途和工作特点的不同，电液比例控制阀可以分为电液比例压力阀、电液比例流量阀和电液比例方向阀三大类。下面对三类比例阀作简要介绍。,40,比例电磁铁是一种直流电磁铁，与普通换向阀用电磁铁的不同主要在于，,比例电磁铁的输出推力与输入的线圈电流基本成比例。,这一特性使比例电磁铁可作为液压阀中的信号给定元件。,6.1,比例电磁铁,1一轭铁；2线圈；3一限位环；,4隔磁环；5一壳体；6内盖；,7一盖；8调节螺钉；9弹簧；,10衔铁；11一支承环；12导向套,41,6.2 电液比例,溢流阀,阀下部与普通溢流阀的主阀相同，上部则为比例先导压力阀。该阀还附有一个手动调整的安全阀（先导阀）9，用以限制比例溢流阀的最高压力。,42,1一阀座；2先导锥阀；3-轭铁；4衔铁；5弹簧；6推秆；7线圈；8弹簧；9先导阀,6.2 电液比例,溢流阀,用比例电磁铁取代先导型溢流阀导阀的调压手柄，便成为先导型比例溢流阀,43,安全阀,先导比例阀,44,6.3 比例方向节流,阀,45,6.4 电液比例调速,阀,46,5-2 分析比较溢流阀、减压阀和顺序阀的作用及差别。,5-6 若减压阀调压弹簧预调为5MPa而减压阀前的一次压力为4MPa。试问经减压后的二次压力是多少?为什么?,5-7 在节流调速系统中，如果调速阀的进、出油口接反了，将会出现怎样的情况，试根据调速阀的工作原理进行分析。,5-9 溢流阀和节流阀都能做背压阀使用，其差别何在?,5-11 说明0型、M型、P型和H型三位四通换向阀在中间位置时的性能特点。,5-12 球式换向阀与滑阀式换向阀相比，具有哪些优点?