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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,第5章 液壓控制閥流量控制閥,材料科學(xué)與工程學(xué)院,陳柏金,液壓傳動(dòng),1,流量控制閥,簡(jiǎn)稱(chēng),流量閥,，,它通過(guò)改變節(jié)流口通流面積或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變局部阻力的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制，進(jìn)而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。,本章除討論普通的流量閥之外，還要

2、簡(jiǎn)要介紹邏輯閥和電液比例閥。,流量控制閥包括,節(jié)流閥,調(diào)速閥,溢流節(jié)流閥,分流集流閥,2,對(duì)于節(jié)流孔口來(lái)說(shuō)，可將流量公式寫(xiě)成下列形式:,1 節(jié)流口的流量特性,一、節(jié)流口流量公式,式中:,閥口通流面積；,閥口前、后壓差；,由節(jié)流口形狀和結(jié)構(gòu)決定的指數(shù)，0.5ml；,節(jié)流系數(shù)。,3,在流體力學(xué)中，我們遇到過(guò)兩大類(lèi)節(jié)流口。,一類(lèi)是,細(xì)長(zhǎng)孔，m=1,。,在液壓工程中，往往把這類(lèi)節(jié)流口當(dāng)作固定(不可調(diào)如阻尼孔等)節(jié)流器使用。,另一類(lèi)是,薄壁節(jié)流口,m=0.5,。,常常把它們作為節(jié)流閥閥口使用。,q,p,細(xì)長(zhǎng)孔,m=,1,簿壁口,m=,0.5,流量與壓差之間為二次拋物線關(guān)系，如圖示。,4,液壓系統(tǒng)在工作時(shí)

3、，希望節(jié)流口大小調(diào)節(jié)好后，流量 Q穩(wěn)定不變。但實(shí)際上流量總會(huì)有變化，特別是小流量時(shí)，節(jié)流口形狀、節(jié)流壓差以及油液溫度等因素均影響流量穩(wěn)定性。,1.2 流量剛度,當(dāng)節(jié)流口前后壓差變化時(shí)，通過(guò)節(jié)流口的流量將隨之改變，節(jié)流口的這種特性可用,流量剛度T,來(lái)表征。,5,m=,0.5,Q,p,細(xì)長(zhǎng)孔,m=,1,1,2,3,p,1,p,2,1,2,3,簿壁口,剛度的物理意義如下,：當(dāng),p,有某一增量時(shí)，Q值相應(yīng)的也有某一增量，Q的增量值越大，說(shuō)明流量的變化也就越大，剛度就越小。反之，則剛度大。,流量的剛度反映了節(jié)流口在負(fù)載變化時(shí)保持流量穩(wěn)定的能力。,6,壓差一定時(shí)，剛度與流量成反比，開(kāi)口越小,流量越小，剛度

4、越大；,流量剛度與節(jié)流口壓差成正比，壓差越大，剛度越大；,系數(shù),m,越小，剛度越大。薄壁孔（,m,0.5）比細(xì)長(zhǎng)孔（,m,1）的流量穩(wěn)定性受P變化的影響要小。,節(jié)流口為細(xì)長(zhǎng)孔時(shí)，油溫越高，動(dòng)力黏度越小，節(jié)流系數(shù)K越大，剛度就越小。當(dāng)采用 m=0.5 的薄壁小孔時(shí)，油溫的變化對(duì)流量穩(wěn)定性沒(méi)有影響。,因此，為了獲得較好的流量調(diào)節(jié)性能，,應(yīng)盡量避免采用細(xì)長(zhǎng)孔節(jié)流口,，,應(yīng)使節(jié)流口形式接近于薄壁孔口，以獲得較好的流量穩(wěn)定性。,7,1.3節(jié)流口的形式與特征,(1)直角凸肩(沉割槽型)節(jié)流口,h,B,；,B,閥體沉割槽的寬度。,直角凸肩節(jié)流口,D,B,h,本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是過(guò)流面積和開(kāi)口量呈線性結(jié)構(gòu)關(guān)系，結(jié)構(gòu)

5、簡(jiǎn)單，工藝性好。但流量的調(diào)節(jié)范圍較小，小流量時(shí)流量不穩(wěn)定，一般節(jié)流閥較少使用。,節(jié)流口是流量閥的關(guān)鍵部位，節(jié)流口形式及其特性在很大程度上決定著流量控制閥的性能。,8,(2)錐形（針閥）節(jié)流口,錐形（針閥）節(jié)流口,D,h,(a),特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可當(dāng)截止閥用。調(diào)節(jié)范圍較大。由于過(guò)流斷面仍是同心環(huán)狀間隙，水力半徑較小，小流量時(shí)易堵塞，溫度對(duì)流量的影響較大。一般用于要求較低的場(chǎng)合。,9,(3)單三角槽形(偏心式)節(jié)流口,節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉(zhuǎn)角時(shí)，節(jié)流口過(guò)流斷面面積即產(chǎn)生變化。本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，小流量調(diào)節(jié)容易。但制造略顯得麻煩、閥芯所受的徑向力不平衡，只宜用在低壓場(chǎng)合。,10,(4)軸向

6、三角槽式節(jié)流口,沿閥芯的軸向開(kāi)若干個(gè)三角槽。閥芯做軸向運(yùn)動(dòng)，即可改變開(kāi)口量,h,，從而改變過(guò)流斷面面積。,本節(jié)流口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水力半徑大，調(diào)節(jié)范圍較大。小流量時(shí)穩(wěn)定性好，最低穩(wěn)定流量為30-50ml/min。,因小流量穩(wěn)定性好，是目前應(yīng)用最廣的一種節(jié)流口。,l,D,h,三角槽式節(jié)流口,11,(5)周向縫隙式節(jié)流口,閥芯上開(kāi)有狹縫，旋轉(zhuǎn)閥芯可以改變縫隙的通流面積大小。這種節(jié)流口可以作成薄刃結(jié)構(gòu)，從而獲得較小的穩(wěn)定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，只適于低壓節(jié)流閥中。,周向縫隙式節(jié)流口,12,本結(jié)構(gòu)為薄壁節(jié)流口，壁厚約，流量受溫度的影響小、不易堵塞、最低穩(wěn)定流量約20ml/min。閥芯的軸向位移可改變節(jié)

7、流口過(guò)流斷面的面積。節(jié)流口易變形，工藝復(fù)雜是本結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。,(6)軸向縫隙式節(jié)流口,軸向縫隙式節(jié)流口,13,2 節(jié) 流 閥,2.1 節(jié)流閥,液流從進(jìn)油口流入經(jīng)節(jié)流口后，從閥的出油口流出。本閥的閥芯3的錐臺(tái)上開(kāi)有三角形槽。轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪1，閥芯3產(chǎn)生軸向位移，節(jié)流口的開(kāi)口量即發(fā)生變化。閥芯越上移開(kāi)口量就越大。,閥芯,調(diào)節(jié)手輪,螺帽,閥體,(a),14,當(dāng)節(jié)流閥的進(jìn)出口壓力差為定值時(shí)，改變節(jié)流口的開(kāi)口量，即可改變流過(guò)節(jié)流閥的流量。,節(jié)流閥和其它閥，例如單向閥、定差減壓閥、溢流閥，可構(gòu)成組合節(jié)流閥。,15,本節(jié)流閥具有螺旋曲線開(kāi)口和薄刃式結(jié)構(gòu)的精密節(jié)流閥。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪和節(jié)流閥芯后，螺旋曲線相對(duì)套筒窗口升高

8、或降低，改變節(jié)流面積，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的調(diào)節(jié)。,16,2.2單向節(jié)流閥,流體正向流動(dòng)時(shí)，與節(jié)流閥一樣，節(jié)流縫隙的大小可通過(guò)手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向流動(dòng)時(shí)，靠油液的壓力把閥芯4壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開(kāi)，可實(shí)現(xiàn)流體反向自由流動(dòng)。,17,根據(jù)“流量負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的流量閥統(tǒng)稱(chēng)為調(diào)速閥。根據(jù)“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)分流式”之差別，又分為,調(diào)速閥,和,溢流節(jié)流閥,2種主要類(lèi)型，調(diào)速閥中又有普通調(diào)速閥和溫度補(bǔ)償型調(diào)速閥兩種結(jié)構(gòu)。,調(diào)速閥和節(jié)流閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用基本相同，主要與定量泵、溢流閥組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。,節(jié)流閥適用于一般的系統(tǒng)，而調(diào)速閥適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。

9、,3 調(diào) 速 閥,18,節(jié)流閥,充當(dāng)流量傳感器，節(jié)流閥口不變時(shí)，,定差減壓閥,作為流量補(bǔ)償閥口，通過(guò)流量負(fù)反饋，自動(dòng)穩(wěn)定節(jié)流閥前后的壓差(P2-P3)，保持其流量不變。因節(jié)流閥（傳感器）前后壓差基本不變，調(diào)節(jié)節(jié)流閥口面積時(shí)，又可以人為地改變流量的大小。,3.1 串聯(lián)減壓式調(diào)速閥的工作原理,(,調(diào)速閥,),串聯(lián)減壓式調(diào)速閥是由,定差減壓閥,和,節(jié)流閥,串聯(lián)而成的組合閥。,19,20,p,1,p,3,(c),簡(jiǎn)化符號(hào),(b),符號(hào)原理,p,1,p,3,p,2,1-減壓閥芯；2-節(jié)流閥芯,a,c,d,1,A,2,e,b,2,g,h,p,1,(a),p,2,A,2,結(jié)構(gòu)原理,p,3,21,節(jié)流閥芯桿2

10、由熱膨脹系數(shù)較大的材料制成，當(dāng)油溫升高時(shí)，芯桿熱膨脹使節(jié)流閥口關(guān)小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影響。,3.2 (溫度補(bǔ)償)調(diào)速閥,圖 7.9,溫度補(bǔ)償調(diào)速閥，減壓閥部分的原理和普通調(diào)速閥相同。,22,3.3 溢流節(jié)流閥(,旁通調(diào)速閥,),溢流節(jié)流閥是由,定差溢流閥,和,節(jié)流閥,并聯(lián)而成。,定差溢流閥穩(wěn)定節(jié)流閥前后的壓差，消除負(fù)載變化對(duì)節(jié)流閥的影響。,23,24,分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個(gè)油源向兩個(gè)以上執(zhí)行元件供應(yīng)相同的流量(等量分流)，或按一定比例向兩個(gè)執(zhí)行元件供應(yīng)流量(比例分流)，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件的速度保持同步或定比關(guān)系。,集流閥的作用，則是從兩個(gè)執(zhí)行元件收集等流量或按比例的回

11、油量，以實(shí)現(xiàn)其間的速度同步或定比關(guān)系。分流集流閥則兼有分流閥和集流閥的功能。,4,分,流閥集流,分流集流閥又稱(chēng)為同步閥，它是分流閥、集流閥和分流集流閥的總稱(chēng)。,25,(a)分流閥；(b)集流閥；(c)分流集流閥,26,代表兩路負(fù)載流量Q,1,和Q,2,大小的壓差值,p,1,和,p,2,同時(shí)反饋到公共的減壓閥芯6上，相互比較后驅(qū)動(dòng)減壓閥芯來(lái)調(diào)節(jié)Q,1,和Q,2,大小，使之趨于相等。,分流閥可以看作是由兩個(gè)串聯(lián)減壓式流量控制閥結(jié)合為一體構(gòu)成的。,4.1 分流閥,該閥采用“流量,-壓差-力”負(fù)反饋，,用兩個(gè)面積相等的固定節(jié)流孔1、2作為流量一次傳感器，作用是將兩路負(fù)載流量Q,1,、Q,2,分別轉(zhuǎn)化為

12、對(duì)應(yīng)的壓差值,p,1,和,p,2,。,27,采用不同節(jié)流邊時(shí)的兩種結(jié)構(gòu)形式,28,4.2 集流閥,集流閥與分流閥的不同處為：,只能保證執(zhí)行元件回油時(shí)同步。,集流閥裝在兩執(zhí)行元件的回油路上，將兩路負(fù)載的回油流量匯集在一起回油；,兩流量傳感器共出口O，流量傳感器的通過(guò)流量Q,1,（或Q,2,）越大，其進(jìn)口壓力P,1,（或P,2,）則越高。因此集流閥的壓力反饋方向正好與分流閥相反；,29,4.3分流集流閥,分流集流閥又稱(chēng)同步閥，它同時(shí)具有分流閥和集流閥兩者的功能，能保證執(zhí)行元件進(jìn)油、回油時(shí)均能同步。,掛鉤式分流集流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。,30,分流時(shí)，因P,0,P,1,（或P,0,P,2,），此壓力差將兩

13、掛鉤閥芯推開(kāi)，處于分流工況，此時(shí)的分流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯的內(nèi)棱邊和閥套的外棱邊組成；,31,集流時(shí)，因P,0,P,1,（或P,0,P,2,），此壓力差將掛鉤閥芯合攏，處于集流工況，此時(shí)的集流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯的外棱邊和閥套的內(nèi)棱邊組成。只能保證執(zhí)行元件回油時(shí)同步。,32,邏輯閥又稱(chēng)插裝閥，是一種較新型的液壓元件，它的特點(diǎn)是通流能力大，密封性能好，動(dòng)作靈敏、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而主要用于流量較大系統(tǒng)或?qū)γ芊庑阅芤筝^高的系統(tǒng)。,5.1 邏輯閥,5 邏輯閥,33,1先導(dǎo)控制閥；2控制蓋板；3邏輯單元（主閥）、4，閥塊體,邏輯閥由,控制蓋板,、,邏輯單元,（由閥套、彈簧、閥芯及密封件組成）、,閥體,

14、和,先導(dǎo)控制閥,（如先導(dǎo)閥為二位三通電磁換向閥）組成。由于插裝單元在回路中主要起通、斷作用，故又稱(chēng)二通插裝閥。,34,插裝閥邏輯單元,5.1 邏輯閥(插裝閥)的工作原理,圖中A和B為主油路僅有的兩個(gè)工作油口，K為控制油口（與先導(dǎo)閥相接）。當(dāng)K口回油時(shí)，閥芯開(kāi)啟，A與B相通；反之，當(dāng)K口進(jìn)油時(shí)，A與B之間關(guān)閉。,二通插裝閥相當(dāng)于一個(gè)液控單向閥。,35,5.2 方向控制邏輯(插裝)閥,邏輯單向閥,二位二通邏輯換向閥,36,二位四通邏輯換向閥,三位四通邏輯換向閥,37,用作壓力控制閥,（a）溢流閥；(b)電磁溢流閥,5.3 壓力控制邏輯(插裝)閥,38,5.4 流量控制邏輯(插裝)閥,插裝節(jié)流閥,3

15、9,電液比例閥是一種按輸入的電氣信號(hào)連續(xù)地、按比例地對(duì)油液的壓力、流量或方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的閥。與手動(dòng)調(diào)節(jié)的普通液壓閥相比，電液比例控制閥能夠提高液壓系統(tǒng)參數(shù)的控制水平；與電液伺服閥相比，電液比例控制閥在某些性能方向稍差一些，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，所以它廣泛應(yīng)用于要求對(duì)液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)控制或程序控制，但對(duì)控制精度和動(dòng)態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。,6 電液比例閥,電液比例控制閥的構(gòu)成，從原理上講相當(dāng)于在普通液壓閥上，裝上一個(gè)比例電磁鐵以代替原有的控制（驅(qū)動(dòng)）部分。根據(jù)用途和工作特點(diǎn)的不同，電液比例控制閥可以分為電液比例壓力閥、電液比例流量閥和電液比例方向閥三大類(lèi)。下面對(duì)三類(lèi)比例閥作簡(jiǎn)要介紹。,

16、40,比例電磁鐵是一種直流電磁鐵，與普通換向閥用電磁鐵的不同主要在于，,比例電磁鐵的輸出推力與輸入的線圈電流基本成比例。,這一特性使比例電磁鐵可作為液壓閥中的信號(hào)給定元件。,6.1,比例電磁鐵,1一軛鐵；2線圈；3一限位環(huán)；,4隔磁環(huán)；5一殼體；6內(nèi)蓋；,7一蓋；8調(diào)節(jié)螺釘；9彈簧；,10銜鐵；11一支承環(huán)；12導(dǎo)向套,41,6.2 電液比例,溢流閥,閥下部與普通溢流閥的主閥相同，上部則為比例先導(dǎo)壓力閥。該閥還附有一個(gè)手動(dòng)調(diào)整的安全閥（先導(dǎo)閥）9，用以限制比例溢流閥的最高壓力。,42,1一閥座；2先導(dǎo)錐閥；3-軛鐵；4銜鐵；5彈簧；6推稈；7線圈；8彈簧；9先導(dǎo)閥,6.2 電液比例,溢流閥,用比例電磁鐵取代先導(dǎo)型溢流閥導(dǎo)閥的調(diào)壓手柄，便成為先導(dǎo)型比例溢流閥,43,安全閥,先導(dǎo)比例閥,44,6.3 比例方向節(jié)流,閥,45,6.4 電液比例調(diào)速,閥,46,5-2 分析比較溢流閥、減壓閥和順序閥的作用及差別。,5-6 若減壓閥調(diào)壓彈簧預(yù)調(diào)為5MPa而減壓閥前的一次壓力為4MPa。試問(wèn)經(jīng)減壓后的二次壓力是多少?為什么?,5-7 在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，如果調(diào)速閥的進(jìn)、出油口接反了，將會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況