第五章3液压传动

此时阀口Rx称为溢流 阀口。当流量QL变化时， 流量传感器RQ上的压力差 PQ也会发生变化，以此作 为控制信号，调节溢流阀 口Rx的开口度，使流量朝 着误差减小的方向变化， 从而维持负载负载流量QL 基本恒定。据此原理设计 而成的流量阀称为“溢流 节流阀”。
（4）串联与并联式对比
图7.3
5.14.2 流量的“位移法”测 量 与“压差法”相反，本方法是在主油路中串联一个压 差PQ基本恒定，但节流面积A0可变的节流口RQ作为流量的 一次传感器。因传感器的压差恒定，故液阻RQ及传感器阀 芯位移xQ将随负载流量QL而变化。
流量调节阀口Rx
流量传感器RQ
Q
指令力
pq
pq A 弹簧力 恒定 Q p q 固定节流孔液阻 所以Q 恒定
pq
代表流量大小的
压差力
与压力负反馈相类似，可用弹簧预压力F指作为指令信 号，并与流量传感器的反馈力FQ共同作用在力比较器上， 构成“流量-压差-力负反馈”，利用比较信号驱动流量调 节器阀芯（液阻Rx），最终达到流量自动稳定控制之目 的。
当负载流量QL变 化时，流量传感器RQ 上的压力差PQ也会发 生变化，以此为控制 依据，调节减压阀口 Rx开口度，使流量朝 着误差减小的方向变 化，从而维持负载流 量QL基本恒定。据此 原理设计而成的流量 阀称为“调速阀”。
流量调节阀口Rx
（2）串
联减压式 流量负反 馈控制
pq
代表流量大 小的压差力
T 1 /(
Q 1 P ) （7.2） P m Q
1 p 1 T Q Q tg p
刚度的物理意义如下：
当△p有某一增量时，Q值 相应的也有某一增量，Q 的增量值越大，说明流量 的变化也就越大，从（7.2） 式看，刚度就越小。反之， 则刚度大。
1
细长孔
Q
3
m=1
式中: Q
（7.1）
m=1
细长孔
pA阀ຫໍສະໝຸດ 通流面积；阀口前、后压差；
m
K
由节流口形状和结构决 定的指数，0.5＜m＜l ；
节流系数。
图7.1 节流口的 流量-压力特性
簿壁口 m=0.5
Δp
在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。 一类是细长孔，m=1。在液压工程中，往往把这类节 流口当作固定(不可调)节流器使用。 另一类是薄壁节流口,m=0.5。用紊流计算这一类节流 口的流量。常常把它们作为节流阀阀口使用。 关于薄壁节流口的流量公式，在流体力学中已然推导 和证明过，我们只引用其结论即可。令 K Cq 2 / , m=0.5流过薄壁小孔的流量公式由式（7.1）变为:
· 节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属，以 减小吸附层的厚度。
5.13.3 节流口的形式与特征 节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性 在很大程度上决定着流量控制阀的性能。 (1)直角凸肩节流口 本结构的特点是过流 面积和开口量呈线性结构 关系，结构简单，工艺性 好。但流量的调节范围较 小，小流量时流量不稳 定，一般节流阀较少使 用。 B h
(4)轴向三角槽式节流口
沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯做轴向运动， 即可改变开口量h，从而改变过流断面面积。
l
h
D
α
φ
图7.2(c) 三角槽式节流口
本节流口结构简单，水力半径大，调节范围较大。小流 量时稳定性好，最低对流量的稳定流量为50ml/min。因小 流量稳定性好，是目前应用最广的一种节流口。
5.13.2 影响流量稳定性的因素
液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量 Q稳定不变。但实际上流量总会有变化，特别是小流量
时，影响流量稳定性与节流口形状、节流压差以及油液温
度等因素有关。
（1）压差变化对流量稳定性的影响
当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将随 之改变，节流口的这种特性可用流量刚度T来表征。
传感器，流量QL转换成弹簧力FQ。 通过定压差的
可变液阻RQ和位移 测量弹簧一起构成
了具有“流量-位移
-力负反馈”的所谓 位移法”流量传感
器。
QL
流量-位移 传感器
通过弹簧 油缸使压 差基本恒 定
通过另一 弹簧将位 移转化为 力
传感器的开 口（位移x） 与流量Q成 比例
流量调节 主阀口
先导阀
比例电磁 铁产生流 量指令 流量一次 传感器 通过弹簧将 位移转化为反 馈力
流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流 口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力 的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执 行机构的运动速度。流量控制阀包括节流阀、
调速阀、分流集流阀等。本章除讨论普通的流
量阀之外，还要简要介绍插装阀、电液比例阀 和电液伺服阀。
对流量控制阀的主要性能要求是： l）阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。
调节 手轮 螺帽 阀芯 阀体
(a)
图 7.6
本节流阀具有 螺旋曲线开口和薄 刃式结构的精密节 流阀。转动手轮和 节流阀芯后，螺旋 曲线相对套筒窗口 升高或降低，改变 节流面积，即可实 现对流量的调节。
5.15.2 单向节流阀
图 7.7
单向节流阀
当节流阀的进出 口压力差为定值 时，改变节流口的 开口量，即可改变 流过节流阀的流 量。 节流阀和其它 阀，例如单向阀、 定差减压阀、溢流 阀，可构成组合节 流阀。
流量传感器RQ
pq A 弹簧力 恒定 Q p q 固定节流孔液阻 所以Q 恒定
（3）并联 溢流式流 量负反馈 控制
代表流量大 小的压差力
pq
流量传感器RQ
pq A 弹簧力 恒定 Q p q 固定节流孔液阻 所以Q 恒定
指令力
流量调节 阀口Rx
“流量源并联溢流式调节”则是指系统用流量源供油， 流量调节阀口Rx与负载Z相并联。
2）油温变化时，流量变化小。
3）流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能得到 很小的稳定流量。 4）当阀全开时，通过阀的压力损失要小。 5）阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望其调
节力矩要小。
5.13 节流口的流量特性
5.13.1 节流口流量公式
对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:
Q K A p m
l
h
α
D
h
b
α
φ
φ
a
(5)周向缝隙式节流口 阀芯上开有狭缝，旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积 大小。这种节流口可以作成薄刃结构，从而获得较小的稳
定流量，但是阀芯受径向不平衡力，只适于低压节流阀中。
图7.2(d) 周向缝隙式节流口
(6)轴向缝隙式节流口 本结构为薄壁节流口，壁厚约0.07~0.09mm，流量受 温度的影响小、不易堵塞、最低稳定流量约20ml/min 。 阀芯的轴向位移可改变节流口过流断面的面积。节流口易 形，工艺复杂是本结构的缺点。
图7.2(e) 轴向缝隙式节流口
5.14 流量负反馈
负载变化引起的流量波动可以通过流量负反 馈来加以控制。与压力负反馈一样，流量负反馈 控制的核心是要构造一个流量比较器和流量测量 传感器。流量阀的流量测量方法主要有“压差法” 和“位移法”两种。
5.14.1 流量的“压差法”测量 在主油路中串联一个节流面积A0已调定的液阻RQ作为流 量一次传感器，其压力差 ΔPq 代表流量QL；
流量控制阀及其它控制阀
本部分提要
本部分主要内容为 ： •节流口的流量特性；
•流量负反馈；
•节流阀、调速阀、分流阀等三种流量控制阀的原 理、结构、主要性能和应用；
•其它液压阀，如插装阀、电液比例阀的工作原理 及应用。
本部分重点是节流口的流量特性、流量负反馈、调速 阀的工作原理和性能。学习时应从液压桥路和流量负反 馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。
流量调节阀口Rx 流量传感器RQ
Q
pq
pq
（1）流量 测量原理
再设置一个作为流量二次传感的测压油缸A，将一次传
感器输出的压差PQ引入该测压油缸A的两腔，即可将流量转
化成与之相关的活塞推力FQ，FQ即为反馈信号。
流量调节阀口Rx 流量传感器RQ
Q 液阻RQ和压差
pq
pq
测量缸A一起
构成“压差法” 流量传感器。
产生堵塞的主要原因是： ①油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节 流缝隙处； ②由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子， 被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，因而影响
了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度
时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周
而复始，就形成流量的脉动;
D
h≤B；B — 阀体沉割槽的宽度。
直角凸肩节流口
(2)针阀式（锥形凸肩）节流口
h
特点：结构简单， 可当截止阀用。调节 范围较大。由于过流 断面仍是同心环状间 隙，水力半径较小， 小流量时易堵塞，温 度对流量的影响较 大。一般用于要求较 低的场合 。 (a)
图7.2(a) 针阀（锥形）节流口
D
θ
(3)偏心式节流口 节流口由偏心的三角沟槽组成。阀芯有转角时，节流口过 流断面面积即产生变化。本结构的特点是，小流量调节容 易。但制造略显得麻烦、阀芯所受的径向力不平衡，只宜用 在低压场合。
越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。
（3）阻塞对流量稳定性的影响
节流阀的阻塞现象
一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现
阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀 的开口只能很小,于是导致阻塞现象的出现。此 时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。 流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流 口的结构都有关。
根据节流口流量公式，有：
QL K A p m K K 0 x p m QL C0 xQ 式中 C0 KK 0 p m 常数