2.7.1 節(jié)流口的流量特性

1、第七章流量控制閥FLOW CONTROL VALVE 1本章提要節(jié)流口的流量特性；流量負(fù)反饋；節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥等三種流量控制閥的原理、結(jié)構(gòu)、主要性能和應(yīng)用；其它液壓閥，如插裝閥、電液比例閥、電液伺服閥的工作原理及應(yīng)用。 本章主要內(nèi)容為 ：本章重點(diǎn)是節(jié)流口的流量特性、流量負(fù)反饋、調(diào)速閥的工作原理和性能。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)從液壓橋路和流量負(fù)反饋等基本概念著手理解這些閥的工作原理。 2流量控制閥簡稱流量閥。它通過改變節(jié)流口通流面積或通流通道的長短來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。流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流集流閥等。 本章除討論普通的流量閥之外，還要簡要介紹插

2、裝閥、比例閥、伺服閥。3對(duì)流量控制閥的主要性能要求是：l）閥的壓力差變化時(shí)，通過閥的流量變化小。2）油溫變化時(shí)，流量變化小。3）流量調(diào)節(jié)范圍大，在小流量時(shí)不易堵塞，能得到很小的穩(wěn)定流量。4）當(dāng)閥全開時(shí)，通過閥的壓力損失要小。5）閥的泄漏量要小。對(duì)于高壓閥來說，還希望其調(diào)節(jié)力矩要小。 4本章教學(xué)內(nèi)容7.1 節(jié)流口的流量特性7.2 流量負(fù)反饋7.3 節(jié)流閥7.4 調(diào)速閥7.5 分流閥7.6 插裝閥 比例閥 伺服閥本章小結(jié)習(xí)題引用本教案內(nèi)容，請(qǐng)注明出處57.1 節(jié)流口的流量特性 The Flow Characteristics of the Orifice6節(jié)流孔口流量公式（7.1）7.1.1 節(jié)流

3、口流量公式 The Flow Formula of Orifice 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)；Qp圖7.1 節(jié)流口流量-壓力特性細(xì)長孔m=1簿壁口m=0.57令 ，m=0.5流過薄壁小孔(thin-walled orifice )的流量公式由式（7.1）變?yōu)?式中: Cd流量系數(shù)；油液密度。細(xì)長孔，m=1。在液壓工程中作固定節(jié)流器使用。薄壁節(jié)流口，m=0.5。常常把它們作為節(jié)流閥閥口使用。Qp圖7.1 節(jié)流口流量-壓力特性細(xì)長孔m=1簿壁口m=0.58上式也可寫成在上式中若m為常數(shù)，且 也是常數(shù)，調(diào)節(jié)A，則可調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥的流量Q

4、。Cd并不是常數(shù)，節(jié)流口的結(jié)構(gòu)、形狀、壓力差、油溫都對(duì)Cd有影響。精確的Cd值需靠試驗(yàn)確定，Cd=0.60.8。m值也受多種因素影響，m=0.51；薄壁節(jié)流口的m為0.5左右。9液壓系統(tǒng)在工作時(shí)，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)，影響流量穩(wěn)定性與節(jié)流口形狀、節(jié)流壓差以及油液溫度等因素有關(guān)。 7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 Factors to the Flow Stability（1）壓差變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響 當(dāng)節(jié)流口前后壓差變化時(shí)，通過節(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來表征。 (7.2) 10m=0.5Qp細(xì)長孔m=11

5、23p1p2123薄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，說明流量的變化也就越大，從式(7.2) 看，剛度就越小。反之，則剛度大。7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 （1）壓差變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響 11由式（7.2）可知：流量剛度與節(jié)流口壓差成正比，壓差越大，剛度越大；壓差一定時(shí)，剛度與流量成反比，流量越小，剛度越大；系數(shù)m越小，剛度越大。薄壁孔比細(xì)長孔的流量穩(wěn)定性受P變化的影響要小。因此，為了獲得較小的系數(shù)m，應(yīng)盡量避免采用細(xì)長孔節(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。 7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 12（2）油溫(Oil

6、 Temperature)變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響 對(duì)于細(xì)長孔，當(dāng)油溫升高使油的粘度降低，流量Q就會(huì)增加。所以節(jié)流通道長時(shí)溫度對(duì)流量的穩(wěn)定性影響大。對(duì)于薄壁孔，油的溫度對(duì)流量的影響是較小的，這是由于流體流過薄刃式節(jié)流口時(shí)為紊流狀態(tài)，其流量與雷諾數(shù)無關(guān)，即不受油液粘度變化的影響；節(jié)流口形式越接近于薄壁孔，流量穩(wěn)定性就越好。 7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 13節(jié)流閥的阻塞現(xiàn)象一般節(jié)流閥，只要保持油足夠清潔，不會(huì)出現(xiàn)阻塞。有的系統(tǒng)要求缸的運(yùn)動(dòng)速度極慢，節(jié)流閥的開口只能很小，于是導(dǎo)致阻塞現(xiàn)象的出現(xiàn)。此時(shí)，通過節(jié)流閥的流量時(shí)大時(shí)小，甚至斷流。（3）阻塞(Backup)對(duì)流量穩(wěn)定性的影響流量小時(shí)，流量穩(wěn)

7、定性與油液的性質(zhì)和節(jié)流口的結(jié)構(gòu)都有關(guān)。7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 14產(chǎn)生堵塞的主要原因是：油液中的雜質(zhì)或因氧化析出的膠質(zhì)等污物堆積在節(jié)流縫隙處；由于油液老化或受到擠壓后產(chǎn)生帶電的極化分子，被吸附到縫隙表面，形成牢固的邊界吸附層，因而影響了節(jié)流縫隙的大小。以上堆積、吸附物增長到一定厚度時(shí)，會(huì)被液流沖刷掉，隨后又重新附在閥口上。這樣周而復(fù)始，就形成流量的脈動(dòng);閥口壓差較大時(shí)容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 15適當(dāng)選擇節(jié)流口前后的壓差，用多個(gè)節(jié)流口串聯(lián)。一般取p0.20.3MPa。精密過濾并定期更換油液。在節(jié)流閥前設(shè)置單獨(dú)的精濾裝置，為了除去鐵屑和磨料，可采用磁性過濾器(

8、Magnetic Filter)。節(jié)流口零件的材料應(yīng)盡量選用電位差較小的金屬，以減小吸附層的厚度。采用大水力半徑的薄刃式節(jié)流口。一般通流面積越大、節(jié)流通道越短、以及水力直徑 (Hydraulic diameter) 越大時(shí)，節(jié)流口越不易堵塞。7.1.2 影響流量穩(wěn)定性的因素 減輕堵塞現(xiàn)象的措施有：167.1.3 節(jié)流口的形式與特征 Structures and its Characteristics of the Orifice (1) 直角凸肩節(jié)流口 Square-edged Orifice hB；B 閥體沉割槽的寬度。 直角凸肩節(jié)流口DBh特點(diǎn)：過流面積和開口量呈線性關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性

9、好。但流量的調(diào)節(jié)范圍較小，小流量不易穩(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。 17(2) 針閥式(錐形凸肩)節(jié)流口 Needle Valve Orifice圖7.2(a) 針閥（錐形）節(jié)流口Dh( a )特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，可當(dāng)截止閥用；調(diào)節(jié)范圍較大。由于過流斷面仍是同心環(huán)狀間隙，水力直徑較小，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 。7.1.3 節(jié)流口的形式與特征18(3) 偏心槽式節(jié)流口 Off-central Groove Orifice 節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉(zhuǎn)角時(shí)，節(jié)流口過流斷面面積即產(chǎn)生

10、變化。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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。7.1.3 節(jié)流口的形式與特征19(4) 軸向三角槽式節(jié)流口 Axial Triangle Groove Orifice 閥芯做軸向運(yùn)動(dòng)來改變開口量h，從而改變過流斷面面積。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，水力半徑大，調(diào)節(jié)范圍較大。小流量時(shí)穩(wěn)定性好，最低對(duì)流量的穩(wěn)定流量為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。7.1.3 節(jié)流口的形式與特征20(5) 周向縫隙式節(jié)流口 Radial Aperture Orifice 閥芯上開有狹縫，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。 7.1.3 節(jié)流口的