流量控制閥(修改)

1本章提要節(jié)流口的流量特性；流量負反饋；節(jié)流閥、調速閥、分流閥等三種流量控制閥的原理、結構、主要性能和應用；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用。

本章主要內容為：

本章重點是節(jié)流口的流量特性、流量負反饋、調速閥的工作原理和性能。學習時應從液壓橋路和流量負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，從而實現(xiàn)對流量的控制，進而改變執(zhí)行機構的運動速度。流量控制閥包括節(jié)流閥、調速閥、分流集流閥等。3對于節(jié)流孔口來說，可將流量公式寫成下列形式:（7.1）7.1節(jié)流口的流量特性7.1.1

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)流口形狀和結構決定的指數，0.5＜m＜l；節(jié)流系數。QΔp圖7.1節(jié)流口的流量-壓力特性細長孔m=1簿壁口m=0.54

關于薄壁節(jié)流口的流量公式，令,m=0.5流過薄壁小孔的流量公式由式（7.1）變?yōu)?式中:Cd—流量系數；

ρ—油液密度。在流體力學中，我們遇到過兩大類節(jié)流口。一類是細長孔，m=1。在液壓工程中，往往把這類節(jié)流口當作固定(不可調)節(jié)流器使用。QΔp細長孔m=1簿壁口m=0.5

另一類是薄壁節(jié)流口,m=0.5。用紊流計算這一類節(jié)流口的流量。常常把它們作為節(jié)流閥閥口使用。5上式也可寫成

在上式中若m為常數，且也是常數，調節(jié)A，則可調節(jié)通過節(jié)流閥的流量Q。

需要說明的是流量系數Cd并不是常數，節(jié)流口的結構、形狀、壓力差、油溫都對Cd有影響。精確的Cd值需靠試驗確定。一般Cd=0.6~0.8。m值也受多種因素影響，一般m=0.5~1。一般薄壁節(jié)流口的m為0.5左右。6節(jié)流口的形式與特征

(1)直角凸肩節(jié)流口h≤B；B—閥體沉割槽的寬度。

直角凸肩節(jié)流口DBh

本結構的特點是過流面積和開口量呈線性結構關系，結構簡單，工藝性好。但流量的調節(jié)范圍較小，小流量時流量不穩(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。

7(2)針閥式（錐形凸肩）節(jié)流口圖7.2(a)針閥（錐形）節(jié)流口Dh(a)θ

特點：結構簡單，可當截止閥用。調節(jié)范圍較大。由于過流斷面仍是同心環(huán)狀間隙，水力半徑較小，小流量時易堵塞，溫度對流量的影響較大。一般用于要求較低的場合。8(3)偏心式節(jié)流口

節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉角時，節(jié)流口過流斷面面積即產生變化。本結構的特點是，小流量調節(jié)容易。但制造略顯得麻煩、閥芯所受的徑向力不平衡，只宜用在低壓場合。9(4)軸向三角槽式節(jié)流口

沿閥芯的軸向開若干個三角槽。閥芯做軸向運動，即可改變開口量h，從而改變過流斷面面積。

本節(jié)流口結構簡單，水力半徑大，調節(jié)范圍較大。小流量時穩(wěn)定性好，最低對流量的穩(wěn)定流量為50ml/min。因小流量穩(wěn)定性好，是目前應用最廣的一種節(jié)流口。φlDhα圖7.2(c)三角槽式節(jié)流口10bhaφαφlDhα11圖7.2(d)周向縫隙式節(jié)流口(5)周向縫隙式節(jié)流口

閥芯上開有狹縫，旋轉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構，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。

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本結構為薄壁節(jié)流口，壁厚約0.07~0.09mm，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)流口過流斷面的面積。節(jié)流口易變形，工藝復雜是本結構的缺點。(6)軸向縫隙式節(jié)流口圖7.2(e)軸向縫隙式節(jié)流口137.2 流量負反饋

負載變化引起的流量波動可以通過流量負反饋來加以控制。與壓力負反饋一樣，流量負反饋控制的核心是要構造一個流量比較器和流量測量傳感器。流量閥的流量測量方法主要有“壓差法”和“位移法”兩種。14（1）流量測量原理7.2.1 流量的“壓差法”測量

在主油路中串聯(lián)一個節(jié)流面積A0已調定的液阻RQ作為流量一次傳感器，其壓力差ΔPq代表流量QL；Q流量傳感器RQ流量調節(jié)閥口Rx15Q流量傳感器RQ流量調節(jié)閥口Rx

再設置一個作為流量二次傳感的測壓油缸A，將一次傳感器輸出的壓差PQ引入該測壓油缸A的兩腔，即可將流量轉化成與之相關的活塞推力FQ，F(xiàn)Q即為反饋信號。液阻RQ和壓差測量缸A一起構成“壓差法”流量傳感器。流量傳感器RQ流量調節(jié)閥口RxQ

與壓力負反饋相類似，可用彈簧預壓力F指作為指令信號，并與流量傳感器的反饋力FQ共同作用在力比較器上，構成“流量-壓差-力負反饋”，利用比較信號驅動流量調節(jié)器閥芯（液阻Rx），最終達到流量自動穩(wěn)定控制之目的。代表流量大小的壓差力指令力流量傳感器RQ流量調節(jié)閥口Rx流量大小（壓差力）指令力Q187.3 節(jié)流閥7.3.1 節(jié)流閥

液流從進油口流入經節(jié)流口后，從閥的出油口流出。本閥的閥芯3的錐臺上開有三角形槽。轉動調節(jié)手輪1，閥芯3產生軸向位移，節(jié)流口的開口量即發(fā)生變化。閥芯越上移開口量就越大。閥芯調節(jié)手輪螺帽閥體(a)19

當節(jié)流閥的進出口壓力差為定值時，改變節(jié)流口的開口量，即可改變流過節(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，可構成組合節(jié)流閥。動畫20圖7.6

本節(jié)流閥具有螺旋曲線開口和薄刃式結構的精密節(jié)流閥。轉動手輪和節(jié)流閥芯后，螺旋曲線相對套筒窗口升高或降低，改變節(jié)流面積，即可實現(xiàn)對流量的調節(jié)。

217.3.2 單向節(jié)流閥

流體正向流動時，與節(jié)流閥一樣，節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進行調節(jié)；當流體反向流動時，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，可實現(xiàn)流體反向自由流動。

節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。22圖7.7單向節(jié)流閥7.3.2 單向節(jié)流閥23

根據“流量負反饋”原理設計而成的流量閥稱為調速閥。根據“串聯(lián)減壓式”和“并聯(lián)分流式”之差別，又分為調速閥和溢流節(jié)流閥2種主要類型，調速閥中又有普通調速閥和溫度補償型調速閥兩種結構。調速閥和節(jié)流閥在液壓系統(tǒng)中的應用基本相同，主要與定量泵、溢流閥組成節(jié)流調速系統(tǒng)。節(jié)流閥適用于一般的系統(tǒng)，而調速閥適用于執(zhí)行元件負載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。

7.4

調速閥24

串聯(lián)減壓式調速閥是由定差減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)而成的組合閥。節(jié)流閥1充當流量傳感器，節(jié)流閥口不變時，定差減壓閥2作為流量補償閥口，通過流量負反饋，自動穩(wěn)定節(jié)流閥前后的壓差，保持其流量不變。因節(jié)流閥（傳感器）前后壓差基本不變，調節(jié)節(jié)流閥口面積時，又可以人為地改變流量的大小。

7.4.1串聯(lián)減壓式調速閥的工作原理

動畫25p1p3(c)簡化符號(b)符號原理p1p3p2圖7.8調速閥工作原理1-減壓閥芯；2-節(jié)流閥芯acd1A2eb2ghp1(a)p2A2結構原理26圖7.827(b)詳細符號p1p3(c)簡化符號p1p3p2(a)結構原理p1p3p2節(jié)流閥減壓閥acdA2eb2ghA11A3k28

節(jié)流閥芯桿2由熱膨脹系數較大的材料制成，當油溫升高時，芯桿熱膨脹使節(jié)流閥口關小，能抵消由于粘性降低使流量增加的影響。7.4.2溫度補償調速閥（節(jié)流閥）

圖7.9

溫度補償調速閥減壓閥部分的原理和普通調速閥相同。29

電液比例閥是一種按輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地對油液的壓力、流量或方向進行遠距離控制的閥。能夠提高液壓系統(tǒng)參數的控制水平，結構簡單、成本低，廣泛應用于要求對液壓參數進行連續(xù)控制或程序控制，但對控制精度和動態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。7.5 電液比例閥

電液比例控制閥的構成，從原理上講相當于在普通液壓閥上，裝上一個比例電磁鐵以代替原有的控制（驅動）部分。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。30

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。7.5.1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—內蓋；7一蓋；8—調節(jié)螺釘；9—彈簧；10—銜鐵；11一支承環(huán)；12—導向套311一閥座；2—先導錐閥；3-軛鐵；4r—銜鐵；5—彈簧；6—推稈；7—線圈；8—彈簧；9—先導閥7.6.2.2電液比例溢流閥用比例電磁鐵取代先導型溢流閥導閥的調壓手柄，便成為先導型比例溢流閥

327.6.2.2電液比例溢流閥

閥下部與普通溢流閥的主閥相同，上部則為比例先導壓力閥。該閥還附有一個手動調整的安全閥（先導閥）9，用以限制比例溢流閥的最高壓力。33安全閥先導比例閥347.6.2.3比例方向節(jié)流閥357.6.2.4電液比例調速閥

插裝閥可組成方向閥、壓力閥、流量閥，它相當于電液動閥，流