1本章提要節流口的流量特性節流閥、調速閥兩種流量控制閥的工作原理、結構、主要性能和應用；插裝閥的工作原理及應用。

本章主要內容：2對于節流孔口來說，可將流量公式寫成下列形式:（7.1）7.1節流口的流量特性7.1.1

節流口流量公式

式中:閥口通流面積；閥口前、后壓差；由節流口形狀和結構決定的指數，0.5＜m＜l；節流系數。QΔp圖7.1節流口的流量-壓力特性細長孔m=1簿壁口m=0.53關于薄壁節流口的流量公式，在流體力學中已然推導和證明過，我們只引用其結論即可。令,m=0.5流過薄壁小孔的流量公式由式（7.1）變為:式中:Cq—流量系數；

ρ—油液密度。在流體力學中，我們遇到過兩大類節流口。一類是細長孔，m=1。在液壓工程中，往往把這類節流口當作固定(不可調)節流器使用。QΔp細長孔m=1簿壁口m=0.5另一類是薄壁節流口,m=0.5。用紊流計算這一類節流口的流量。常常把它們作為節流閥閥口使用。4上式也可寫成在上式中若m為常數，且也是常數，調節A，則可調節通過節流閥的流量Q。需要說明的是流量系數Cd并不是常數，節流口的結構、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。一般薄壁節流口的m為0.5左右。盡管式（7-1）包含著一些非確定因素，但它畢竟給我們提供了一個對流量進行概略計算的簡明表達式。5液壓系統在工作時，希望節流口大小調節好后，流量Q穩定不變。但實際上流量總會有變化，特別是小流量時，影響流量穩定性與節流口形狀、節流壓差以及油液溫度等因素有關。

7.1.2影響流量穩定性的因素

（1）壓差變化對流量穩定性的影響

當節流口前后壓差變化時，通過節流口的流量將隨之改變，節流口的這種特性可用流量剛度T來表征。

（7.2）

6m=0.5QΔp細長孔m=1

1

2

3Δp1Δp2123簿壁口剛度的物理意義如下：當△p有某一增量時，Q值相應的也有某一增量，Q的增量值越大，說明流量的變化也就越大，從（7.2）式看，剛度就越小。反之，則剛度大。7由式（7.2）可知：流量一定時，流量剛度與節流口壓差成正比，壓差越大，剛度越大；壓差一定時，剛度與流量成反比，流量越小，剛度越大；系數m越小，剛度越大。薄壁孔（m＝0.5）比細長孔（m＝1）的流量穩定性受ΔP變化的影響要小。因此，為了獲得較小的系數m，應盡量避免采用細長孔節流口，應使節流口形式接近于薄壁孔口，以獲得較好的流量穩定性。

8（2）油溫變化對流量穩定性的影響

油溫升高，油液粘度降低。對于細長孔，當油溫升高使油的粘度降低時，流量Q就會增加。所以節流通道長時溫度對流量的穩定性影響大。對于薄壁孔，油的溫度對流量的影響是較小的，這是由于流體流過薄刃式節流口時為紊流狀態，其流量與雷諾數無關，即不受油液粘度變化的影響；節流口形式越接近于薄壁孔，流量穩定性就越好。

9節流閥的阻塞現象

一般節流閥，只要保持油足夠清潔，不會出現阻塞。有的系統要求缸的運動速度極慢，節流閥的開口只能很小,于是導致阻塞現象的出現。此時，通過節流閥的流量時大時小，甚至斷流。（3）阻塞對流量穩定性的影響

流量小時，流量穩定性與油液的性質和節流口的結構都有關。10產生堵塞的主要原因是：①油液中的雜質或因氧化析出的膠質等污物堆積在節流縫隙處；②由于油液老化或受到擠壓后產生帶電的極化分子，被吸附到縫隙表面，形成牢固的邊界吸附層，因而影響了節流縫隙的大小。以上堆積、吸附物增長到一定厚度時，會被液流沖刷掉，隨后又重新附在閥口上。這樣周而復始，就形成流量的脈動;③閥口壓差較大時容易產生堵塞現象。11減輕堵塞現象的措施有：

·適當選擇節流口前后的壓差。一般取ΔP＝0.2～0.3MPa。

·精密過濾并定期更換油液。在節流閥前設置單獨的精濾裝置，為了除去鐵屑和磨料，可采用磁性過濾器。

·節流口零件的材料應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流口。一般通流面積越大、節流通道越短、以及水力半徑越大時，節流口越不易堵塞。127.1.3 節流口的形式與特征

(1)直角凸肩節流口h≤B；B—閥體沉割槽的寬度。直角凸肩節流口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。但流量的調節范圍較小，小流量時流量不穩定，一般節流閥較少使用。

節流口是流量閥的關鍵部位，節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。

13(2)針閥式（錐形凸肩）節流口圖7.2(a)針閥（錐形）節流口Dh(a)θ特點：結構簡單，可當截止閥用。調節范圍較大。由于過流斷面仍是同心環狀間隙，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。14(3)偏心式節流口節流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉角時，節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。15(4)軸向三角槽式節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。本節流口結構簡單，水力半徑大，調節范圍較大。小流量時穩定性好，最低對流量的穩定流量為50ml/min。因小流量穩定性好，是目前應用最廣的一種節流口。φlDhα圖7.2(c)三角槽式節流口16bhaφαφlDhα17圖7.2(d)周向縫隙式節流口(5)周向縫隙式節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。這種節流口可以作成薄刃結構，從而獲得較小的穩定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，只適于低壓節流閥中。

18本結構為薄壁節流口，壁厚約0.07~0.09mm，流量受溫度的影響小、不易堵塞、最低穩定流量約20ml/min。閥芯的軸向位移可改變節流口過流斷面的面積。節流口易變形，工藝復雜是本結構的缺點。(6)軸向縫隙式節流口圖7.2(e)軸向縫隙式節流口19

流量控制閥簡稱流量閥，它通過改變節流口通流面積或通流通道的長短來改變局部阻力的大小，從而實現對流量的控制，進而改變執行機構的運動速度。流量控制閥包括節流閥、調速閥、分流集流閥等。本章除討論普通的流量閥之外，還要簡要介紹插裝閥20

當節流閥的進出口壓力差為定值時，改變節流口的開口量，即可改變流過節流閥的流量。節流閥和其它閥，例如單向閥、定差減壓閥、溢流閥，可構成組合節流閥。圖7.5軸向三角槽式節流閥7.3 節流閥7.3.1 節流閥21圖7.6本節流閥具有螺旋曲線開口和薄刃式結構的精密節流閥。轉動手輪和節流閥芯后，螺旋曲線相對套筒窗口升高或降低，改變節流面積，即可實現對流量的調節。

圖7.6螺旋曲線開口式節流閥227.3.2 單向節流閥流體正向流動時，與節流閥一樣，節流縫隙的大小可通過手柄進行調節；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，可實現流體反向自由流動。

節流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。23圖7.7單向節流閥7.3.2 單向節流閥24定義：

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

7.4

調速閥25串聯減壓式調速閥是由定差減壓閥1和節流閥2串聯而成的組合閥。節流閥1充當流量傳感器，節流閥口不變時，定差減壓閥2作為流量補償閥口，通過流量負反饋，自動穩定節流閥前后的壓差，保持其流量不變。因節流閥（傳感器）前后壓差基本不變，調節節流閥口面積時，又可以人為地改變流量的大小。

7.4.1串聯減壓式調速閥的工作原理

圖7.8(a)26p1p3(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-節流閥芯acd1A2eb2ghp1(a)p2A2結構原理27節流閥芯桿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。287.4.2溢流節流閥

先不考慮安全閥29

插裝閥又稱邏輯閥，是一種較新型的液壓元件，它的特點是通流能力大，密封性能好，動作靈敏、結構簡單，因而主要用于流量較大系統或對密封性能要求較高的系統。7.6.1 插裝閥7.6 插裝閥、比例閥、伺服閥30圖7.16插裝閥的組成1先導控制閥；2—控制蓋板；3邏輯單元（主閥）、4，閥塊體

插裝閥由控制蓋板、插裝單元（由閥套、彈簧、閥芯及密封件組成）、插裝塊體和先導控制閥（如先導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，故又稱二通插裝閥。31圖7.15插裝閥邏輯單元

7.6.1.1插裝閥的工作原理

圖中A和B為主油路僅有的兩個工作油口，K為控制油口（與先導閥相接）。當K口回油時，閥芯開啟，A與B相通；反之，當K口進油時，A與B之間關閉。

二通插裝閥相當于一個液控單向閥。327.6.1.2方向控制插裝閥

圖7.17插裝閥用作方向控制閥（a）單向閥；(b)二位二通閥337.6.1.2方向控制插裝閥

圖7.17插裝閥用作方向控制閥(c)二位三通閥;(d)二位四通閥34圖7.18插裝閥用作壓力控制閥（a）溢流閥；(b)電磁溢流閥

7.6.1.3壓力控制插裝閥

357.6.1.4流量控制插裝閥

圖7.19插裝節流閥

36

流量負反饋比壓力負反饋更為復雜，關鍵在于要將流量轉化成便于比較的力以后，再反饋到閥芯上。將流量轉化成力的過程稱為流量的傳感測量，轉換部件稱為流量傳感器。流量閥的流量測量方法有兩種：“壓差法”和“位移法”。用“壓差法”測量時，先將流量轉化成壓力差，再用測壓法測量，因此用于穩定流量的調速閥被稱為“定差”閥?！拔灰品ā睖y量時，先將流量轉化成位移，再用彈簧將其轉化為反饋力。小結調速閥和分流閥是根據流量負反饋原理工作的，用于調節和穩定流量。流量負反饋的核心是將被控流量轉化為力信號與指令力比較，指令力可用調壓彈簧或比例電磁鐵產生，比較元件一般是流量調節閥芯或先導閥。37

插裝閥可組成方向閥、壓力閥、流量閥，它相當于電液動閥，流量大、密封好，常用于大流量系統中。

小結節流閥沒有流量負反饋，因此無法自動穩定流量，但用于節流調速系統時功率損失比調速速閥小。軸向三角槽式節流口的