详解流量控制阀.doc

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流量控制阀

   流量控制阀是通过改变节流口通流断面的大小，以改变局部阻力，从而实现对流量的控制。

流量控制阀有节流阀、调速阀和分流集流阀等。

节流阀

1-阀体2-阀心 3-调节螺钉 4-阀套 5-阀心上的螺旋断面 6-阀口

   阀套上的窗口W与阀心上的螺旋曲线S之间的相对运动，形成了可变通流断面面积，实现了对流量的控制。

   改变节流口通流断面的大小，在一定的压差下，可以控制节流阀的流量。

图形符号：

常见的几种节流口形式：

针式节流口、三角槽式节流口、转槽式节流口

流量特性：

   节流阀的节流口一定时，其流量随压差的增加而增大。

   节流口小到一定值时流量不稳定，出现时断时续现象，称为节流口堵塞（一般0.05L/min）。

不出现堵塞的最小流量叫最小稳定流量。

   温度变化引起流体粘度变化使流量不稳定（可采用温度补偿装置加以补偿）。

调速阀

    调速阀是具有恒流量功能的阀类，利用它能使执行元件匀速运动。

1-减压阀部分 2-减压口 3-行程限位装置 4-节流阀部分 5-节流口

   调速阀由两部分组成，一是节流阀部分，二是定差减压阀部分，两部分串联而成。

图形符号：

工作原理：

将节流阀前后压力p2和p3分别引到定压减压阀阀心下、上两端。

当负载压力p3增大即调速阀压差变小时，作用在定差减压阀心的力使阀心下移。

减压口增大，压降减少，使p2也增大，从而使节流阀压差△p=p2-p3保持不变；反之亦然，这样就使调速阀的流量不受其压差变化的影响，而保持恒定。

详细原理说明

原理说明：

   通过阀的流量，不随阀前后的压差ΔP（ΔP=P1-P3）而变，而节流阀就无恒流功能。

比较下列曲线可见两者的区别。

   调速阀可理解为两个串联节流口组成，Ⅰ为固定节流，Ⅱ为可变节流口。

执行元件工作时，流量Q稳定流过。

   外负载F若减小，两个串联节流口的流量Q将会增大。

这时如果能够及时且自动地减小节流口Ⅱ的开度，使流量重回到原来的稳定值Q。

要做到这些就必需自动地保持（P2-P3）不变。

   Ⅰ节流口用节流阀，Ⅱ节流口用定差减压阀，它可保证节流阀前后压差（P2-P3）不变，因此可实现恒流。

   改变节流阀的开度，也就能重新调定调速阀的另一恒流量。

流量特性：

   调速阀的流量不受其压差的影响，故流量曲线与横坐标平行。

当调速阀的压差小于其最小压差（一般为0.5MPa）时，定差减压阀不起减压作用，调速阀就成了节流阀，故两个阀的曲线有一段重合。

分流集流阀

功能

分流阀

集流阀

分流集流阀

   欲使两相同尺寸的执行元件在供油时保持同步动作，可采用一个分流阀给两者供油。

   欲使两相同尺寸的执行元件在回油时保持同步动作，可采用一个集流阀收集两者的回油。

   既能保持两相同尺寸执行元件供油时同步，又能保持回油时同步可采用分流集流阀。

   分流集流阀有分流工作状态和集流工作状态。

图形符号

原理图

原理说明

   阀套1中有两个相同而对置的阀心2、3，4及2、3两侧为3个对中弹簧，两阀间有一对钩状结构。

两阀心上分别有固定节流口5、6及两个可变节流口7，8（与阀套之间的相对位移而形成）。

   分流工作状态时，两阀心分离且钩结成一体。

当两执行元件负载相同时，阀心处于中位，q1=q2，运动同步。

当右侧负载加大，使q2减小，p2增大，使阀心右移，节流口7减小，使q1减小，直至q1重新等于q2，阀心重新稳定在新的平衡位置上，两执行元件重新同步。

左侧负荷加大时的重新同步的调节过程相同。

   集流工作状态时，两阀心对压成一体。

当两执行元件负荷相同时，阀心处在中位，q3=q4，运动同步。

当q3减小时，p3减，使阀心左移，节流口8减小，使q4也减小，直至q4重新等于q3，阀心重新稳定在新的平衡位置上，两执行元件重新同步。

当q4减小时，p4减小，

结构

[插页]

分流集流阀结构图

1、2-固定节流孔 3、4-可变节流孔 5、6-阀心

   分流集流阀具有分流和集流功能。

当油源向两相同液压缸供油时，通过分流集流阀的分流功能，可使两液压缸保持速度相同（同步）。

当液压缸向油箱回油时，通过分流集流阀的集流作用，可使液压缸回程同步。

5.5 插装阀

   插装阀是插装阀功能组件的统称。

插装阀功能组件有：

插装方向阀功能组件（可简称插装方向阀）、插装压力阀、插装流量阀。

用插装阀功能组件组成的液压系统可称为插装阀液压系统。

插装阀功能组件的工作原理

组成

原理图

原理说明

特点

   插装阀功能组件=插装阀单元+先导控制阀+控制盖板+阀块体。

 插装阀功能组件（简称插装组件）是一个两级阀组，故有主油路和控制油路之分。

 先导控制阀为普通方向阀或压力阀或流量阀。

     原理图

   左图中，1-控制盖板   2-阀套   3-阀块体。

   由阀心和阀套组成的插装阀单元是插装组件的主阀，阀心在阀套内移动，靠阀心锥面密封，故又称锥阀，阀心中腔中有复位弹簧。

  A口和B口为油液主通道，其压力作用于阀心下锥面，X口为控制油通道，其压力作用于阀心上腔。

阀心的运动是靠X口及A口和B口压差控制的，阀心控制A、B口之间的通、断。

   插装阀单元是插装在阀块体内，阀块体内有主油道和控制油道。

   控制盖板内只有控制油道及阻尼孔等。

   控制盖板上面可安装各类先导控制阀类组成不同功能的插装组件。

如插装方向阀、插装压力阀、插装流量阀。

   结构简单，通流量大。

最大流量可达10000L/min。

   密封好，泄漏小。

先导级功率小，节能明显。

   便于集成为无管连接，容易实现标准化。

   广泛用于冶金、船舶、压力机、型料等大流量的液压系统中。

插装阀功能组件分类

插

装

阀

功

能

组

件

分

类

分类

插装阀符号图

同功能普通阀符号图 

说明

插装方向阀 

单

向

阀

   在图中控制口X与A口相连，（a）图中B与A通，阀打开。

（b）图中A与B不通，阀关闭。

液

控

单

向

阀

   当控制腔X接油箱时，阀心合力都向上，B→A也导通。

换

向

阀

   K口控制油压应大于或等于P口油压，当1，2阀控制腔都进油时，两主阀才能关闭。

不同机能先导阀与不同数量主阀的组合可形成各种功能的插装换向阀。

插装压力阀 

    当先导溢流阀1有溢流时，在阻尼孔前后产生压差，使主阀开启，A、B接通而溢流。

减

压

阀

   主阀心为常闭式，当二次压力p2超过先导溢流阀1的调定值时，主阀心上升而减压，维持p2的调定值。

插装流量阀

节

流

阀

   主阀尾部与阀套间设有过流窗口，调节控制盖板中的限位螺杆，即可调节流量。

调

速

阀

   插装节流阀1和插装减阀2，组合成调速阀，调节螺旋3的位置即可调节流量的大小。

5.6 电液数字控制阀

电

液

数

字

控

制

阀

定

义

   用计算机产生的数字信息直接控制的阀称电液数字控制阀，简称数字阀。

特

点

   与伺服阀、比例阀相比，其结构简单，工艺性好，价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。

电

液

数

字

控

制

阀

的

种

类

增量式数字阀

原理：

用计算机发出的脉冲序列，控制步进电机的转动，再通过机械转换器，调节普通阀的调节机构。

有数字方向阀，数字压力阀和数字流量阀。

在数控系统中的应用框图：

结构举例（直控式数字节流阀）

脉宽调制式数字阀

原理：

直接用计算机控制阀的“开”、“关”时间及间隔（脉宽），控制液流的方向、流量和压力。

在数控系统中的应用框图：

结构举例（二位二通电磁锥阀式快速开关型数字阀）

直控式数字节流阀结构图

1-步进电机 2-滚珠丝杠 3-节流阀心 4-阀套 5-连杆 6-零位移传感器

   在数字流量阀中，步进电机按计算机的指令转动，通过滚珠丝杆4变为轴向位移，使节流阀心3打开阀口，从而控制流量。

此阀有两个面积梯度不同的节流口，阀心移动时首先打开左节流口，由于非全周边通流，故流量较小，继续移动时打开全周边通流的右节流口，流量增大。

由于液流从轴向流入，且流出阀心时与轴线垂直，所以阀在开启时的液动力可以将向右作用的液压力部分抵消掉。

阀从节流阀心，阀套4和连杆5的相对热膨胀中获得温度补偿。

二位二通电磁锥阀式快速开关型数字阀结构图

1-盘式电磁铁 2-弹簧 3-锥阀阀心

   当电磁铁不通电时，衔铁在左端弹簧的作用下使锥阀关闭 当电磁铁有脉冲信号通过时，电磁吸力使衔铁带动右端的锥阀开启。

5.7 电液比例控制阀

   电液比例伺服阀（简称比例阀）是由比例电磁铁取代普通液压阀的调节和控制装置而构成的。

它可以按给定的输入电压或电流信号连续地按比例地远距离地控制流体的方向、压力和流量。

   采用电液比例控制阀提高了系统的自动化程度和精度，又简化了系统。

   比例阀的工作虽用伺服阀可完成，但后者精度高、价格贵，对油液清洁度要求更高。

比例阀主要结构与普通阀差别不大，只是比例阀均由比例电磁铁驱动（一种电—机械转换器）。

   比例阀分为：

比例压力阀、比例流量阀和比例方向阀三种。

比例阀的工作原理与分类

电

液

比

例

控

制

阀

分类

原理图

图形符号

原理说明

结构

比例

电磁

铁

   比例电磁阀使用的开关电磁铁不同。

Ⅰ为开关电磁铁的吸力曲线，吸力随铁心与轭铁的接近而迅速增大。

Ⅱ为比例电磁铁，在工作区域S2内吸力曲线平坦，吸力平稳，随电流I的增加而增大。

所以当电流一定时，比例电磁铁的吸力相当于一个恒力弹簧。

[插页]

压

力

阀

先导式比例溢流阀

1-比例电磁铁2-推杆3-先导阀心4-主阀心5-限压阀

  比例先导阀锥阀心的压紧力由线圈电流I的大小来确定，因此，溢流阀的溢流压力P的大小可由远距离的电流信号而给定。

  手动溢流阀3用于限制比例溢流阀的最高压力，以避免因电子设备故障使信号电流过大而使系统超压。

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先导式比例减压阀

1-主阀2-喷嘴挡板式先导阀3-比例电磁铁

  比例电磁铁输入电流I变化输出二次压力p2也随着变化。

所以，电液比例减压阀的输出二次压力p2可由远距离的电流信号给定，电流越大二次压力p2越大（输入一次压力p1虽然变化）。

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比

例

调

速

阀

1-定差减压阀2-比例节流阀3-比例电磁铁4-弹簧

  比例电磁铁输入电流I后产生的吸力与弹簧力平衡，出现节流阀开口量Δ，使调速阀输出稳定流量Q。

远距离输入的信号电流越大，节流阀的开口度越大，从而使调速阀的稳定流量也越大。

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先

导

式

比

例

方

向

阀

Ⅰ-先导级，是电液比例双向减压阀；Ⅱ-放大级（主级），是液动比例双向节流阀。

1-先导阀心2-主阀心

  当左比例电磁铁输入电流IL，先导阀心向右移，产生减压后的稳定压力pL。

主阀心在液压力pL和对中弹簧的作用下向左移距离SL并稳定，主阀出现流量qP→A（经过主阀凸肩上三角槽的节流作用）。

当远距离输入信号电流IL越大，P→A流路上节流断面越大，流量qP→A越大。

当远距离输入信号电流IR（此时，IL必须为零）越大，P→B流路上节流断面越大，反向流量qP→B越大。

这样，用两个比例电磁铁分别驱动，不仅可达到换向目的，而且随着输入电流的大小，可以控制阀流量。

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比例电磁铁结构图

1-轭铁 2-线圈 3-限位环 4-随磁环 5-壳体 6-内盖 7-盖 8-调节螺钉 9-弹簧 10-衔铁 11-（隔磁）支承环 12-导向套

   比例电磁铁与电磁换向阀所用的电磁铁不同。

它的磁路经特殊设计后，能使衔铁在整个工作行程范围内的吸力F不变。

线圈内输入的直流电流越大，衔铁产生的吸力也越大。

比例电磁铁是所有比例阀不可缺少的电—力转换装置。

先导式比例溢流阀结构图

1-阀座 2-先导锥阀 3-轭铁 4-衔铁 5-弹簧 6-推杆 7-线圈 8-弹簧 9-先导阀

   该阀下部的主阀部分，与普通溢流阀相同。

上部的先导级是用比例电磁铁取代了调压弹簧。

比例电磁铁输入的直流电越大，溢流阀的溢流压力就越高。

为防止电路故障而使系统超压，该阀装有安全阀，由先导阀9和弹簧8组成。

先导式比例减压阀结构图

1-衔铁 2-线圈 3-推杆（挡板） 4-铍青铜片 5-喷嘴 6-精滤油器 7-主阀

   比例电磁铁的线圈输入电流后，衔铁上产生吸力，作用在有弹性的铍青铜片上，使挡板产生位移，即改变了喷嘴与挡板间的距离。

输入电流越大，喷嘴与挡板间的距离越小，出油口的压力越高。

远距离控制比例减压阀的电流输入信号，就可以控制液压系统某一支部的二次压力。

比例调速阀结构图

1-比例电磁铁 2-节流阀心 3-定差减压阀 4-弹簧

   比例调速阀是由普通定差减压阀与比例节流阀组合而成。

比例电磁铁的吸力作用在节流阀心上，与弹簧力相平衡，一定的控制电流对应一定的节流开度。

远距离控制比例调速阀的输入电流，就能控制液压系统某一回路中的油流量，从而调节执行机构的运动速度。