液压-第04章流量控制阀详解
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·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。
14
7.1.3 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
B
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。
2 簿壁口
m=0.5
Δp
9
由式（7.2）可知：
➢流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大； ➢压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大； ➢系数m越小，刚度越大。薄壁孔（m＝0.5）比细长孔（m
＝1）的流量稳定性受ΔP变化的影响要小。因此，为了获得 较小的系数m，应尽量避免采用细长孔节流口，应使节流口 形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。
13
减轻堵塞现象的措施有：
· 采用大水力半径的薄刃式节流口。一般通流面积越 大、节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不 易堵塞。
· 适当选择节流口前后的压差,用多个节流口串联。一 般取ΔP＝0.2～0.3MPa。
· 精密过滤并定期更换油液。在节流阀前设置单独的 精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。
11
（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。
12
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; ③ 阀口压差较大时容易产生堵塞现象。
5
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:
T 1/( Q ) 1 P P m Q
（7.2）
8
T
1 Q
p Q
1
tg
p
刚度的物理意义如下：
Q
当△p有某一增量时，Q值
相应的也有某一增量，Q
细长孔
m=1
3
3
的增量值越大，说明流量
的变化也就越大，从（7.2）
2
1
式看，刚度就越小。反之，
1Biblioteka Baidu
则刚度大。
Δp1 Δp2
10
（2）油温变化对流量稳定性的影响 油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高
使油的粘度降低时，流量Q就会增加。所以节流通道长时 温度对流量的稳定性影响大。
对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这 是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与 雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式 越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。
Q Cd A
2
(
p1
p2
)
Q
式中: Cd—流量系数； ρ—油液密度。
m=1
细长孔
簿壁口 m=0.5
Δp 6
上式也可写成
Q
Cd
A(
2
p)m
在上式中若m为常数，且 (2 / )pm也是常数，调节A，
则可调节通过节流阀的流量Q。
需要说明的是流量系数Cd并不是常数，节流口的结构、 形状、压力差、油温都对Cd有影响。精确的Cd值需靠试验 确定。一般Cd=0.6~0.8。m值也受多种因素影响，一般 m=0.5~1。一般薄壁节流口的m为0.5左右。尽管式（7-1） 包含着一些非确定因素，但它毕竟给我们提供了一个对流 量进行概略计算的简明表达式。
4
7.1 节流口的流量特性
7.1.1 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 pm
（7.1）
式中:
A
p m
K
Q 阀口通流面积；
m=1
细长孔
阀口前、后压差；
簿壁口
由节流口形状和结构决
m=0.5
定的指数，0.5＜m＜l ；
节流系数。
图7.1 节流口的 Δp
流量-压力特性
D
h
h≤B；B — 阀体沉割槽的宽度。
直角凸肩节流口
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(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 。
2
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。
3
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。 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。
1
本章提要
本章主要内容为 ： • 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、电液伺 服阀的工作原理及应用。
本章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。
7
7.1.2 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。
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7.1.3 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
B
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。
2 簿壁口
m=0.5
Δp
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由式（7.2）可知：
➢流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大； ➢压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大； ➢系数m越小，刚度越大。薄壁孔（m＝0.5）比细长孔（m
＝1）的流量稳定性受ΔP变化的影响要小。因此，为了获得 较小的系数m，应尽量避免采用细长孔节流口，应使节流口 形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。
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减轻堵塞现象的措施有：
· 采用大水力半径的薄刃式节流口。一般通流面积越 大、节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不 易堵塞。
· 适当选择节流口前后的压差,用多个节流口串联。一 般取ΔP＝0.2～0.3MPa。
· 精密过滤并定期更换油液。在节流阀前设置单独的 精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。
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（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。
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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; ③ 阀口压差较大时容易产生堵塞现象。
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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:
T 1/( Q ) 1 P P m Q
（7.2）
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T
1 Q
p Q
1
tg
p
刚度的物理意义如下：
Q
当△p有某一增量时，Q值
相应的也有某一增量，Q
细长孔
m=1
3
3
的增量值越大，说明流量
的变化也就越大，从（7.2）
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式看，刚度就越小。反之，
1Biblioteka Baidu
则刚度大。
Δp1 Δp2
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（2）油温变化对流量稳定性的影响 油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高
使油的粘度降低时，流量Q就会增加。所以节流通道长时 温度对流量的稳定性影响大。
对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这 是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与 雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式 越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。
Q Cd A
2
(
p1
p2
)
Q
式中: Cd—流量系数； ρ—油液密度。
m=1
细长孔
簿壁口 m=0.5
Δp 6
上式也可写成
Q
Cd
A(
2
p)m
在上式中若m为常数，且 (2 / )pm也是常数，调节A，
则可调节通过节流阀的流量Q。
需要说明的是流量系数Cd并不是常数，节流口的结构、 形状、压力差、油温都对Cd有影响。精确的Cd值需靠试验 确定。一般Cd=0.6~0.8。m值也受多种因素影响，一般 m=0.5~1。一般薄壁节流口的m为0.5左右。尽管式（7-1） 包含着一些非确定因素，但它毕竟给我们提供了一个对流 量进行概略计算的简明表达式。
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7.1 节流口的流量特性
7.1.1 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 pm
（7.1）
式中:
A
p m
K
Q 阀口通流面积；
m=1
细长孔
阀口前、后压差；
簿壁口
由节流口形状和结构决
m=0.5
定的指数，0.5＜m＜l ；
节流系数。
图7.1 节流口的 Δp
流量-压力特性
D
h
h≤B；B — 阀体沉割槽的宽度。
直角凸肩节流口
15
(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 。
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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。
3
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。 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。
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本章提要
本章主要内容为 ： • 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、电液伺 服阀的工作原理及应用。
本章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。
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7.1.2 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。