液压控制阀 - 图文

压差亦在变化，使流量不稳定。由式（5-1）和图5-31可看出，节流口的m越大。?p的变化对流量的影响亦越大，因此节流口制成薄壁孔（m?0.5）比制成细长孔（m?1）好。

m=1 0.5＜m＜1.0 m=0.5

图5-31 节流口的流量特性曲线

② 温度对流量稳定性的影响 油温的变化引起粘度变化，从而对流量发生影响，这在细长孔式节流口上是十分明显的。

对薄壁孔式节流口来说。当雷诺数Re大于临界值时，流量系数Cd不受油温影响；但当压力

差小，通流截面积小时，Cd与Re有关，流量要受到油温变化的影响。总之，簿壁孔受温度的影响小。

3）节流口的形状

当节流口的通流截面积小到一定程度时，在保持所有因素都不变的情况下，通过节流口的流量会出现周期性的脉动，甚至造成断流，这就是节流口的阻塞现象，节流口的阻塞会使液压系统中执行元件的速度不均匀。因此每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制，称为节流阀的最小稳定流量。

常见节流口的形式主要有图5-1所示的几种。 图5-1（j）为针阀式节流口。其节流口的截面形式为环形缝隙。当改变阀芯轴向位置时，通流面积发生改变。此节流口的特点是：结构简单，易于制造，但水力半径小 ，流量稳定性差，适用于对节流性能要求不高的系统。

图5-1（f）为偏心槽式节流口。在阀芯上开有周向偏心槽，其截面为三角槽，转动阀芯，可改变通流面积。这种节流口水力半径较针阀式节流口大，流量稳定性较好，但在阀芯上有径向不平衡力，使阀芯转动费力，一般用于低压系统。

图5-1（d）为三角槽式节流口。在阀芯断面轴向开有两个轴向三角槽，当轴向移动阀芯时，三角槽与阀体间形成的节流口面积发生变化。这种节流口的工艺性好，径向力平衡，水力半径较大，调节方便，广泛应用于各种流量阀中。 图5-1（i）为旋转槽式节流口。为得到薄壁孔的效果，在阀芯内孔局部铣出一薄壁区域、然后在薄壁区开出一周向缝隙。此节流口形状近似矩形，通流性能较好，由于接近于薄壁孔，其流量稳定特性也较好。

图5-1（k）为缝隙式节流口。此节流口的形式为在阀套外壁铣削出一薄壁区域，然后在其中间开一个近似梯形窗口（如图5-1（k）中A向放大图所示）。圆柱形阀芯在阀套光滑圆孔内轴向移动时，阀芯前沿与阀套所开的梯形窗口之间所形成的矩形，从由矩形到三角形变化的节流口。由于更接近与薄壁孔，通流性能较好，这种节流口为目前最好的节流口之一，用于要求较高的节流阀上。

流量调节范围指通过阀的最大流量和最小流量之比，一般在50以上。高压流量阀则在10左右。有些阀也采用最大流量与最小流量的实际值来表征阀的流量调节范围，流量调节

范围是流量控制阀的参数之一。

普通节流阀的流量调节仅靠一个节流口调节，其流量的稳定性受压力和温度影响较大。 3．节流阀的应用

1）进口节流调速。将普通节流阀安置在液压缸工进时的进油管路上，和定量泵、溢流阀共同构成节流阀进口节流调速回路，如图5-32所示。

2）出口节流调速。将普通节流阀安置在液压缸工进时的回油管路上，与定量泵，溢流

阀共同构成节流阀出口节流调速回路，如图5-33所示。

在上述两种调速回路中，节流阀的开口调大，液压缸的速度便提高；反之则降低。即调节节流阀过流断面（开口）的大小，就调整了液压缸的运动速度。

图5-32普通节流阀的进口节流调速回路

图5-33普通节流阀的出口节流调速回路

3）旁路节流调速。将普通节流阀安置在液压缸工进时呈并联的管路上，与定量泵和溢流阀便构成了节流阀旁路节流调速回路，如图5-34所示。调节节流阀的开口大小，便调整了液压缸的运动速度。与进口、出口调速不同的是，节流阀的开口调大，液压缸的速度降低，反之亦然。且这里的溢流阀做安全阀用，即系统正常工作时，溢流阀关闭；系统过载并达到事先设定的危险压力时，溢流阀才开启、溢流，使系统压力不再升高，起安全保护作用。

4）做背压阀用。将普通节流阀安置在液压缸工进时回油管路上，可使液压缸的回油建立起压力p2，即形成背压，做背压阀用，如图5-35所示。

5）组成容积节流调速回路。普通节流阀和压差式变量泵等组合在一起可构成容积节流调速回路。详见7.5.4容积节流调速回路一节。

图5-34普通节流阀的旁路节流调速回路

图5-35普通节流阀做背压阀用

5.3.3 调速阀和溢流节流阀

从通过阀的流量公式可知，通过节流阀的流量受其进出口两端压差变化影响。在液压系统中，执行元件的负载变化时引起系统压力变化，进而使节流阀两端的压差也发生变化，而执行元件的运动速度与通过节流阀的流量有关。因此，负载变化，其运动速度也相应发生变化。为了使流经节流阀的流量不受负载变化的影响，必须对节流阀前后的压差进行压力补偿，使其保持在一个稳定值上。这种带压力补偿的流量阀称为调速阀。

目前调速阀中所采取的保持节流阀前后压差恒定的压力补偿的方式主要有两种：其一是将减压阀与节流阀串联，称之为调速阀；其二是将定压溢流阀与节流阀并联，称之为溢流节流阀。在此着重介绍这两种阀。

1．调速阀

1）调速阀的工作原理和结构

调速阀由定差减压阀和节流阀两部分组成。定差减压阀可以串联在节流阀之前，也可串联在节流阀之后。图5-36（a）为调速阀的工作原理图，图中1为定差减压阀阀芯，2为节流阀阀芯，压力为p1的油液流经减压阀节流口h后，压力降为p2。然后经节流阀节流口流出，其压力降为p3。进入节流阀前的压力为p2的油液，经通道e和f进入定差减压的b和c腔，而流经节流口压力为p3的油液，经通道g被引入减压阀a腔。当减压阀的阀芯在弹簧力Fs、液动力Fy、液压力A3p3和?A1?A2?p2的作用下处于平衡位置时，调速阀处于工作状态。此时，若调速阀出口压力p3因负载增大而增加时，作用在减压阀芯左端的压力增加，阀芯失去平衡向右移动，减压阀开口XR增大，减压作用减小，p2增加，结果节流阀口两端压差?p?p2?p3基本保持不变。同理，当p3减小时，减压阀芯左移，p2也减少，节流阀节流口两端压差同样基本不变。这样，通过节流口的流量基本不会因负载的变化而改变。图5-36（b）为调速阀的职能符号，图5-36（c）为调速阀的简化职能符号。

图5-36调速阀工作原理图及符号

（a）工作原理图 （b）职能符号 （c）简化职能符号

1-定差减压阀 2-节流阀

2）调速阀的性能

调速阀能保持流量稳定的功能，主要是由具有压力补偿作用的减压阀起作用，从而保持节流阀口前后的压差近似不变，最后使流量近似恒定。建立静态特性方程式的主要依据，是动力学方程和流量连续性方程以及相应的流量表达式。

① 减压阀的流量方程式为：

qR?CR?(XR)?2?p1?p2?/??式中 CR——减压阀口的流量系数；

1/2

（5-9）

?(XR)——减压阀口的过流面积；

XR——减压阀芯位移量，（向右方向为正）； ?——油液密度；

p1——调速阀的进口压力，即减压阀的进口压力 ； p2——减压阀的出口压力，即节流阀的进口压力。

②节流阀的流量方程式为

qT?CT?(XT)?2?p2?p3?/??1/2

（5-10）

式中 CT——节流阀口的流量系数；

?(XT)——节流阀口的过流面积；

p3——调速阀的出口压力，即节流阀的出口压力。

③减压阀芯的受力平衡方程式为

p2Ab?p2Ac?FY?p3Aa?K?Xo?XR? Aa?Ab?Ac

p2?p3??K?Xo?XR??FY?/Aa （5-11）

式中 Aa——减压阀芯受力面积； FY——稳态液动力； K——弹簧刚度； Xo——零时的弹簧预缩量；

XR——减压阀芯位移量，（向左方向为正）。