液壓與氣壓傳動技術 第四版 課件 任務四 流量控制閥_第1頁
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文檔簡介

液壓系統中執行元件的有效面積一定時,其運動速度將取決于輸入執行元件的流量。改變閥口通流截面面積來調節通過閥口的流量,進而控制執行元件運動速度的控制閥稱為流量控制閥。流量控制閥主要有節流閥和調速閥等。任務四流量控制閥任務四流量控制閥

1.流量特性節流口通常有三種基本形式:薄壁小孔、短孔和細長小孔。無論采用何種形式,通過閥口的流量q

均可用式q=CAT△pm

來表示。三種節流口的流量特性曲線如圖所示。一、節流閥的流量特性及節流口形式

1)壓差對流量的影響:節流口兩端壓差△p變化時,通過它的流量要發生變化,三種結構形式的節流口中,通過薄壁小孔的流量受壓差變化的影響最小。

2)溫度對流量的影響:油溫變化影響油液的黏度,對于細長小孔油溫變化時,流量會隨之改變;而對于薄壁小孔黏度對流量影響甚微,故油溫變化時,通過薄壁小孔的流量基本不變。

3)孔口形狀對流量的影響:由于油液中的雜質、油液氧化后吸出的膠質等附在節流口而局部堵塞,使流量發生變化,當閥口開度較小時,這種影響更為突出。因此,節流口的抗堵性能也是影響流量穩定性的重要因素。節流口通道越短,水力半徑越大,節流口口越不易堵塞,并能保持較小的最小穩定流量。當然,油液的清潔度對此也有影響。一般流量控制閥的最小穩定流量為0.05L/min。綜上所述,為保證流量穩定,節流口的形式以薄壁小孔較為理想。一、節流閥的流量特性及節流口形式

任務四流量控制閥2.常用節流口形式:常見有針閥式、偏心槽式、軸向三角槽式、周向縫隙式、軸向縫隙式等。1)針閥式(錐形凸肩)節流口:結構簡單,可當截止閥用。其通道長,濕周大,易堵塞,流量受油溫影響較大,一般用于對性能要求不高的場合;觀察結構一、節流閥的流量特性及節流口形式

任務四流量控制閥2)偏心槽式節流口:其性能與針閥式節流口相同,但容易制造,其缺點是閥芯上的徑向力不平衡,旋轉閥芯時比較費力,一般用于壓力較低、流量較大和流量穩定性要求不高的場合;。觀察結構一、節流閥的流量特性及節流口形式

2.常用節流口形式:常見有針閥式、偏心槽式、軸向三角槽式、周向縫隙式、軸向縫隙式等。任務四流量控制閥3)軸向三角槽式節流口:軸向三角槽式節流口,其結構簡單,水力直徑中等,可得到較小的穩定流量,且調節范圍較大,但節流通道有一定的長度,油溫變化對流量有一定的影響,目前應用最為廣泛。觀察結構一、節流閥的流量特性及節流口形式

2.常用節流口形式:常見有針閥式、偏心槽式、軸向三角槽式、周向縫隙式、軸向縫隙式等。任務四流量控制閥4)周向縫隙式節流口:沿閥芯周向開有一條狹槽,轉動閥芯就可改變開口大小,閥口做成薄刃形,通道短,水力直徑大,不易堵塞,油溫變化對流量影響小,因此其性能接近于薄壁小孔,適用于低壓小流量場合;觀察結構一、節流閥的流量特性及節流口形式

2.常用節流口形式:常見有針閥式、偏心槽式、軸向三角槽式、周向縫隙式、軸向縫隙式等。任務四流量控制閥5)軸向縫隙式節流口:在閥孔的襯套上加工出圖示薄壁閥口,閥芯做軸向移動即可改變開口大小,其性能與軸向縫隙式節流口相似。觀察結構一、節流閥的流量特性及節流口形式

2.常用節流口形式:常見有針閥式、偏心槽式、軸向三角槽式、周向縫隙式、軸向縫隙式等。3.對流量控制閥的基本要求:(1)較大的流量調節范圍,并具有穩定的最小流量;(2)閥前后的壓力差和油溫發生變化時,通過閥的流量變化要?。唬?)閥調節方便;閥口關閉時的泄漏量要小。任務四流量控制閥任務四流量控制閥圖示L型節流閥的結構原理和圖形符號圖。這種節流閥的節流口通道呈軸向三角槽式。二、節流閥的結構原理觀察結構1—閥芯2—推桿3—手柄4—彈簧工作原理:壓力油從進油口P1流入,經過閥體和閥芯1組成的節流口,再從出油口P2流出。調節手柄3,即可通過推桿2使閥芯作軸向移動,以改變節流口的通流截面面積來調節流量。閥芯在彈簧作用下始終貼緊在推桿上。觀察原理二、節流閥的結構原理

任務四流量控制閥通常,節流閥與定量泵、溢流閥組合進行調速,此時節流閥入口壓力P1由溢流閥調定,基本上保持恒定,節流閥出口壓力P2則取決于外負載F。當外負載F變化時,節流閥出口壓力P2將隨之變化,節流閥進出口壓差△P=P1-P2也將發生變化,通過節流閥的流量也隨之變化,從而影響到執行元件速度的穩定性。因此,節流閥只適用于負載和溫度變化不大或速度穩定性要求較低的液壓系統。二、節流閥的結構原理

任務四流量控制閥任務四流量控制閥調速閥是在節流閥前串接一定差減壓閥而成的組合閥。節流閥用以調節調速閥的輸出流量,減壓閥能使節流閥前后的壓力差Δp不隨外界負載而變化,保持定值,從而使流量達到穩定。三、調速閥觀察結構減壓閥節流閥調整節流閥調整螺釘,改變節流口通流面積,即可調節通過節流閥的流量。調速閥是在節流閥前串接一定差減壓閥而成的組合閥。節流閥用以調節調速閥的輸出流量,減壓閥能使節流閥前后的壓力差Δp不隨外界負載而變化,保持定值,從而使流量達到穩定。觀察原理三、調速閥任務四流量控制閥如圖所示,液壓泵出口(調速閥的進口)壓力p1由溢流閥調整基本不變,而調速閥出口壓力p3則由液壓缸負載F決定。油液先經減壓閥產生一次壓力降,將壓力由p1降為p2,經通道e、f

作用到減壓閥的d

腔和c腔;節流閥出口壓力p3又經反饋通道a作用到減壓閥的上腔b,當減壓閥的閥芯在彈簧力FS、油液壓力p2和p3作用下處于某一平衡位置時(忽略摩擦力和液動力等),則有如下平衡方程:p2A1+p2A2=p3A+FS。式中,A、A1和A2分別為b腔、c腔和d腔內壓力油作用于閥芯的有效面積,

A=A1+A2

。平衡方程即為:p2A=p3A+FS。節流閥兩端壓力差:△p=(p2—p3

)=FS/A

任務四流量控制閥三、調速閥p

2

A2p3AAA1A2Fsp

2

A1當調速閥出口處油液壓力p3因外負載增加而增大時,作用在減壓閥閥芯上端的油壓力隨之增大,閥芯失去平衡而下移,減壓閥開口變大,減壓作用減弱,p2也隨之升高,直到閥芯在新的位置上達到平衡為止。故當p3增加時,p2也隨之升高。因彈簧剛度較低,且工作過程中減壓閥閥芯位移很小,可以認為FS基本不變。故節流閥兩端壓力差Δp也基本不變。當外負載減小時,情況相似。當調速閥進口壓力p1增大時,由于一開始減壓閥閥芯來不及運動,液阻沒有變化,故p2在這一瞬間也增加,減壓閥閥芯失去平衡而上移,使開口減小,液阻增大,又使p2減小,故Δp仍保持不變。總之,不管調速閥的進、出油口的油液壓力如何變化,調速閥內的節流閥前后的壓力差始終保持不變,從而保持流量的穩定。任務四流量控制閥三、調速閥觀察原理調速閥在壓力差大于一定值后,流量基本上維持恒定。當壓力差很小時,由于減壓閥閥芯被彈簧推至最下端,減壓閥閥口全開,不起減壓作用,故此時調速閥的性能與節流閥相同,所以調速閥正常工作時,至少要求有0.4~0.5MPa以上的壓力差。任務四流量控制閥四、調速閥觀察原理溢流節流閥也是一種壓力補償型節流閥,圖示為其工作原理圖及圖形符號。四、溢流節流閥(旁通型調速閥)從液壓泵輸出的油液一部分經節流閥4進入液壓缸左腔推動活塞向右運動,另一部分經溢流閥的溢流口流回油箱,溢流閥閥芯3的上端a腔同節流閥4上腔連通,其壓力為p2,取決于外負載F;b腔和下端c腔同溢流閥閥芯3前的油液相通,其壓力為泵的壓力p1,當液壓缸活塞上的負載力F增大時,壓力p2升高,a腔的壓力隨之升高,使閥芯3下移,溢流口關小,溢流阻力增加,使泵的供油壓力p1也隨之增大,從而使節流閥4的前、后壓力差Δp=p1-

p2基本保持不變。反之亦然。觀察原理任務四流量控制閥這種溢流節流閥一般附帶有一個安全閥2,平時關閉,只有當負載增加超過安全閥2彈簧的調整壓力時,它才打開,溢流閥閥芯上的a腔經安全閥2通油箱,溢流閥3向上移動,溢流閥開口增大,液壓泵輸出的油液經溢流閥全部溢流回油箱,從而防止系統過載。溢流節流閥是通過p1隨p2的變化來使流量基本保持恒定的,它與調速閥雖都具有壓力補償的作用,但其組成調速系統時是有區別的。調速閥無論在執行元件的進油路或回油路上,執行元件上負載變化時,泵出口處壓力都由溢流閥保持不變,而溢流節流閥是通過p1隨p2(負載的壓力)的變化來使流量基本上保持恒定的。因而溢流節流閥具有功率損耗低、發熱量小的優點。但是,溢流節流閥中流過的流量比調速閥大(一般是系統的全部流量),閥芯運動時阻力較大,彈簧較硬,其結果使節流閥前后壓差Δp加大(需達0.3~0.5MPa),因此它的穩定性稍差。任務四流量控制閥四、溢流節流閥(旁通型調速閥)任務四流量控制閥分流集流閥也稱速度同步閥,是液壓閥中分流閥、集流閥、單向分流閥、單向集流閥和比例分流閥的總稱,都屬于流量控制閥。同步閥主要是應用于雙缸及多缸同步控制液壓系統中。通常實現同步運動的方法很多,但其中采用分流集流閥的同步控制液壓系統具有結構簡單、成本低、制造容易、可靠性強等許多優點,因而在液壓系統中得到了廣泛的應用。分流集流閥的同步是速度同步,當兩液壓缸或多個液壓缸分別承受不同的負載時,分流集流閥仍能保證其同步運動。五、分流集流閥分流閥安裝在執行元件的進口處,作用是使液壓系統中由同一個油源向兩個以上執行元件供應相同的流量(等量分流),或按一定比例向兩個執行元件供應流量(比例分流),以實現兩個執行元件的速度保持同步或定比關系。集流閥安裝在執行元件的回油路,作用是從兩個執行元件收集等流量或按比例的回油量,以實現兩個執行元件的速度保持同步或定比關系。分流集流閥則兼有分流閥和集流閥的功能。圖示為分流集流閥的結構原理圖及圖形符號。閥芯5、6在各自彈簧的作用下處于中間的平衡位置。若負載壓力p3≠p4,閥芯還處于中間位置,必然有p1≠p2,這時連為一體的閥芯向壓力小的一側移動,相應地可變節流孔減小,壓力上升,直到p1=p2,閥芯停止運動。由于兩固定節流孔1、2的通流截面面積相等,因此,通過兩固定節流孔的流量q1=q2,不受壓力p3及p4變化的影響。任務四流量控制閥五、分流集流閥分流工況:由于進口壓力p0大于p1和p2,閥芯5、6相互分離,但相互鉤住。由圖可知,進口壓力為p0,流量為q0,進入閥后分為兩股分別通過兩個面積相等的固定節流孔1、2,再分別進入油室,然后從可變節流孔3、4經出口進入兩執行元件。如果兩執行元件負載相等,則分流閥的出口壓力p3=p4,因為閥中兩支流通道尺寸完全對稱,所以輸出流量q1=q2=

q0/2,且p1=p2。如果負載不對稱,使得p3≠p4,且p3<p4,閥芯來不及運動還處于中間位置,則p1<p2,此時,閥芯左移,使得節

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