液壓-流量控制閥.ppt

1、課題四流量控制元件及其應用,流量控制閥是通過改變閥口大小來改變液阻實現流量調節(jié)的閥。 普通流量控制閥包括節(jié)流閥、調速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥。,節(jié)流閥,調速閥,速度調節(jié)是液壓系統(tǒng)中的核心部分，它的工作性能的優(yōu)劣將直接影響整個系統(tǒng)的性能。流量控制元件（即節(jié)流閥、調速閥）主要應用于速度控制回路，其中包括調速回路、快速運動回路和速度換接回路等。,流量控制原理,流經薄壁小孔的流量 q = cdA(2p/)1/2 流經細長孔的流量 q =(d 4/128l )p 綜合兩式得通用節(jié)流方程 q = KLAp m 節(jié)流元件的節(jié)流口結構有錐形、三角槽形、矩形、三角形等。工業(yè)上又將節(jié)流口的過流面積A 的倒數稱為

2、液阻，將過流面積可調的節(jié)流口稱為可變液阻。由節(jié)流方程知，當壓力差一定時，改變開口面積即改變液阻就可改變流量。,節(jié)流閥（動畫）,結構原理 主要零件有閥芯、閥體和螺母。閥體上開有進油口和出油口。閥芯一端開有三角尖槽，另一端加工有螺紋，旋轉閥芯即可軸向移動改變閥口過流面積。為平衡液壓徑向力，三角槽須對稱布置。,流量特性方程 q = KLAp m 它反映了流經節(jié)流閥的流量q與閥前后壓力差p 和開口面積A 之間的關系。 剛性 外負載波動引起閥前后壓力差p 變化，即使閥的開口面積A 不變，也會導致流經閥的流量q 不穩(wěn)定。 最小穩(wěn)定流量 節(jié)流閥在很小開口下工作時，流經閥的流量會出現周期性脈動，甚至間歇式斷流

3、，這種現象稱為節(jié)流閥的堵塞現象。為此對節(jié)流閥有一個能正常工作的最小流量的限制。,節(jié)流閥的應用,當節(jié)流閥前后p 一定時，改變A 可改變流經閥的流量起節(jié)流調速作用，如閥3。 當q 一定時，改變A 可改變閥前后壓力差p起負載阻尼作用，如閥1。 當q0 時，安裝節(jié)流元件可延緩壓力突變的影響起壓力緩沖作用，如閥2。,典型結構-普通節(jié)流閥,調速閥,結構原理 調速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串連而成。 壓力油p1先經定差減壓閥，然后經節(jié)流閥流出。節(jié)流閥進、出口壓力油p2、p3經閥體流道被引至定差減壓閥閥芯的兩端，(p2-p3)與定差減壓閥的彈簧力進行比較，因定差減壓閥閥口的壓力補償作用，使得(p2-p3)基本不

4、變。,調速閥工作原理動畫 調速閥可以是定差減壓閥在前，節(jié)流閥在后，也可以是節(jié)流閥在前，定差減壓閥在后。,典型結構-普通調速閥,調速閥,調速閥工作原理動畫 調速閥可以是定差減壓閥在前，節(jié)流閥在后，也可以是節(jié)流閥在前，定差減壓閥在后。,調速閥,應用場合 調速閥的優(yōu)點是流量穩(wěn)定性好，缺點是壓力損失較大。常用于負載變化大而對速度控制精度又要求較高的節(jié)流調速和容積節(jié)流調速回路中 。 注意事項 調速閥（不帶單向閥）通常不能反向使用，否則，定差減壓閥將不起壓力補償器作用。 為了保證調速閥正常工作，應注意調速閥工作壓差應大于閥的最小壓差pmin。高壓調速閥的最小壓差pmin一般為10bar，而中低壓調速閥的最

5、小壓差pmin一般為0.5bar。,軸向柱塞泵,柱塞泵具有壓力高、結構緊湊、效率高、流量調節(jié)方便等優(yōu)點。,軸向柱塞泵工作原理,圖4-11 SCY14-1型手動變量柱塞泵 1中間泵體 2圓柱滾子軸承 3滑靴 4柱塞 5缸體 6銷 7配油盤 8前泵體 9傳動軸 10定心彈簧 11內套 12外套 13鋼球 14回程盤 15手輪 16螺母 17螺桿 18變量活塞 19鍵 20斜盤 21刻度盤 22銷軸 23變量殼體,典型結構-軸向柱塞崩,圖4-9 滑靴的靜壓支承結構,軸向柱塞泵典型結構,速度控制回路,速度控制回路是討論液壓執(zhí)行元件速度的調節(jié)和變換的問題。 1、調速回路 調節(jié)執(zhí)行元件運動速度的回路。 定

6、量泵供油系統(tǒng)的節(jié)流調速回路 變量泵（變量馬達）的容積調速回路 容積節(jié)流調速回路 2、快速回路 使執(zhí)行元件快速運動的回路。 3、速度換接回路 變換執(zhí)行元件運動速度的回路。,調速回路,液壓缸的速度 v =q /A 對于定量泵供油系統(tǒng)，可以用流量控制閥來調速節(jié)流調速回路；按流量控制閥安放位置的不同分： 進油節(jié)流調速回路 回油節(jié)流調速回路 旁路節(jié)流調速回路 同時調節(jié)泵和流量控制閥的流量來調速容積節(jié)流調速回路。 限壓式變量泵和調速閥的調速回路,定量泵節(jié)流調速回路,回路組成：定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調速閥等），溢流閥，執(zhí)行元件。其中流量控制閥起流量調節(jié)作用，溢流閥起壓力補償或安全作用。 按流量控制閥安

7、放位置的不同分： 進油節(jié)流調速回路 將流量控制閥串聯(lián)在液壓泵與液 壓缸之間。 回油節(jié)流調速回路 將流量控制閥串聯(lián)在液壓缸與油箱之間。 旁路節(jié)流調速回路 將流量控制閥安裝在液壓缸并聯(lián)的支路上。 下面分析節(jié)流調速回路的速度負載特性、功率特性。分析時忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí)行元件的機械摩擦等。設節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中 m1/2。,節(jié)流調速回路,進、回油節(jié)流調速回路,qp=q1+q p1A1=F q1=KATp1/2 =KAT(pp- F/A1)1/2 V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1,qp=q1+q ppA1=p2A2+F q2=KATp21/

8、2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,流量連續(xù)性方程 活塞受力平衡方程 節(jié)流閥壓力流量方程 速度負載特性方程,動畫,進回油節(jié)流調速回路的速度負載特性及功率特性 調節(jié)節(jié)流閥通流面積AT可無級調節(jié)液壓缸活塞速度，v與AT成正比。 當AT一定時，速度隨負載的增加而下降。當v=0時，最大承載能力Fmax=psA1。 速度隨負載變化而變化的程度，表現為速度負載特性曲線的斜率不同，常用速度剛性 kv 來評價。 Kv=-dF/dv=-1/tg=2 (psA1-FL)/v 它表示負載變化時回路阻抗速度變化的能力。 液壓缸在高速和大負

9、載時，速度受負載變化的影響大，即回路的速度剛性差。 回路的輸出功率與回路的輸入功率之比定義成回路效率。=(Pp-P )/Pp=pLqL/psqp 進回油節(jié)流調速回路既有溢流損失，又有節(jié)流損失，回路效率較低。當實際負載偏離最佳設計負載時效率更低。 這種回路適用于低速、小負載、負載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。,進、回油節(jié)流調速回路的不同之處： 回油節(jié)流調速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負值負載，且運動速度比較平穩(wěn)。 進油節(jié)流調速回路容易實現壓力控制。工作部件運動碰到死擋鐵后，液壓缸進油腔壓力上升至溢流閥調定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號，可控制下一步動作。 回油節(jié)流調速回路中，油液

10、經節(jié)流閥發(fā)熱后回油箱冷卻，對系統(tǒng)泄漏影響小。 在組成元件相同的條件下，進油節(jié)流調速回路在同樣的低速時節(jié)流閥不易堵塞。 回油節(jié)流調速回路回油腔壓力較高，特別是負載接近零時，壓力更高，這對回油管的安全、密封及壽命均有影響。 為了提高回路的綜合性能，一般采用進油節(jié)流調速回路，并在回油路上加背壓閥。,容積調速回路,回路的速度剛性受負載變化影響的原因 隨著負載增加，因泵和馬達的泄漏增加，致使馬達輸出轉速下降。,容積節(jié)流調速回路,限壓式變量泵和調速閥、背壓閥的調速回路 回路效率 p1q1/ppqp=p1/pp,動畫,快速運動回路,功用 使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產率或充分利用功率。,液壓缸

11、差動連接快速運動回路 將液壓缸有桿腔回油和液壓泵供油合在一起進入液壓缸無桿腔，活塞將快速向右運動， 差動連接與非差動連接的速度之比為 v 1/v1A1/(A1-A2) 在差動回路中，泵的流量和缸的有桿腔排出的流量合在一起流過的閥和管道應按合成流量來選擇規(guī)格，否則會導致壓力損失過大，泵空載時供油壓力過高。,動畫,雙泵供油快速運動回路,外控順序閥3（卸載閥）和溢流閥5分別設定雙泵供油和小流量泵2供油時系統(tǒng)的最高工作壓力。當系統(tǒng)壓力低于閥3調定壓力時，兩個泵同時向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運動；系統(tǒng)壓力達到或超過閥3調定壓力時，大流量泵1通過閥3卸載，單向閥4自動關閉，只有小流量泵向系統(tǒng)供油，活塞慢速向

12、右運動。,卸載閥3的調定壓力至少應比溢流閥5的調定壓力低1020。大流量泵卸載減少了動力消耗，回路效率較高。 這種回路常用在執(zhí)行元件快進和工進速度相差較大的場合。,活塞向下運動時，由于運動部件的自重，活塞快速下降，由單向節(jié)流閥控制下降速度。此時因液壓泵供油不足，液壓缸上腔出現負壓，充液油箱4 通過液控單向閥3（充液閥）向缸的上腔補油； 當運動部件接觸工件負載增加時，缸的上腔壓力升高，閥3關閉，此時只靠液壓泵供油，活塞運動速度降低。 回程時，液壓缸上腔一部分回油通過閥3進入充液油箱，一部分回油直接回油箱。,充液快速運動回路,自重充液快速運動回路 回路用于垂直運動部件質量較大的液壓機系統(tǒng)。,速度換接回路,功用 用于切換執(zhí)行元件的速度。換接過程要求平穩(wěn)，換接精度要求高。按切換前后速度的不同，有快速慢速、慢速慢速的換接。 快、慢速換接回路,用行程閥的速度換接回路 換向閥2 右位，液壓缸活塞快進到預定位置，活塞桿上擋塊壓下行程閥4 ，行程閥關閉，缸右腔油液必須經過節(jié)流閥5 才能回油箱，活塞轉為慢速工進。 換向閥2 左位，壓力油經單向閥6 進入缸右腔，活塞快速向左返回。 速度切換過程比較平穩(wěn)，換接點位置準確。但行程閥安裝位置不能任意布置，管路連接較為復雜。,將行程閥改用電磁閥，通過擋塊壓下電氣行程開關來操作，