液压-流量控制阀 PPT课件

1——弹簧 2——阀芯 3——推杆 4——调节手把 5——阀体 6——转向三角槽 a，b——孔道
图4-1 普通节流阀工作原理
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流量特性方程
q = KLAΔp m
它反映了流经节流阀的流量q与阀前后压力差Δp 和开口面积A
之间的关系。
刚性 外负载波动引起阀前后压力差Δp 变化，即使阀的开
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容积调速回路
A1
A2
v
p1=pp
FL P2=0
PP 2
1
图4-15 液压泵-缸开式容积调速回路 1-变量泵 2-安全阀
▪ 回路的速度刚性受负
载变化影响的原因
随着负载增加， 因泵和马达的泄漏增 加，致使马达输出转 速下降。
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容积节流调速回路
3 q1 2
压力油p1先经定差减压阀，然后经节流阀流出。节流阀进、出口压 力油p2、p3经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端，(p2-p3)与定
差减压阀的弹簧力进行比较，因定差减压阀阀口的压力补偿作用，
使得(p2-p3)基本不变。
1——减压阀芯 2——节流阀芯 3——节流阀口 4——减压阀口 a,b,c,d—— 图4-3 调速阀的流工道作原理（减压阀在前）
实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。
这种回路适用于低速、小负载、负载变化 不大和对速度稳定性要求不高的小功率场 合。
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进、回油节流调速回路的不同之处：
回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负 载，且运动速度比较平稳。
进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡 铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器 发出信号，可控制下一步动作。
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调速阀
1——减压阀芯 2——节流阀芯 3——节流阀口 4——减压阀口 a,b,c,d—— 流道
图4-3 调速阀的工作原理（减压阀在前）
调速阀工作原理 动画
调速阀可以是定 差减压阀在前， 节流阀在后，也 可以是节流阀在 前，定差减压阀 在后。
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调速阀
应用场合 调速阀的优点是流量稳定性好，缺点是压力损
回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系 统泄漏影响小。
在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时 节流阀不易堵塞。
回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压 力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。
为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路， 并在回油路上加背压阀。
失较大。常用于负载变化大而对速度控制精度又要 求较高的节流调速和容积节流调速回路中 。
注意事项 ⑴调速阀（不带单向阀）通常不能反向使用，否则， 定差减压阀将不起压力补偿器作用。
⑵为了保证调速阀正常工作，应注意调速阀工作压 差应大于阀的最小压差Δpmin。高压调速阀的最小 压差Δpmin一般为10bar，而中低压调速阀的最小 压差Δpmin一般为0.5bar。
阀的流量——起节流调 速作用，如阀3。
▪ 当q 一定时，改变A 可
改变阀前后压力差Δp—
—起负载阻尼作用，如 阀1。
▪ 当q＝0 时，安装节流
元件可延缓压力突变的 影响——起压力缓冲作 用，如阀2。
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典型结构---普通节流阀
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调速阀
结构原理
调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。
—
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轴 向 柱 塞 泵 典 型 结 构
图4-9 滑靴的静压支承结构
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速度控制回路
速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的 问题。
1、调速回路 调节执行元件运动速度的回路。
定量泵供油系统的节流调速回路 变量泵（变量马达）的容积调速回路 容积节流调速回路
▪ 液压缸差动连接快速运动回路
4
▪ 将液压缸有杆腔回油和液压泵
供油合在一起进入液压缸无杆腔，
5
动
活塞将快速向右运动， 差动连
接与非差动连接的速度之比为
v ’1/v1＝A1/(A1-A2)
▪ 在差动回路中，泵的流量和缸
画
6
的有杆腔排出的流量合在一起流
3
过的阀和管道应按合成流量来选
2
择规格，否则会导致压力损失过
不K它v同表=-，示dF常负/用载dv速变=度化-1刚 时/t性 回gθ路k=v阻2来抗(评p速s价A度1。-变FL化)/的v 能力。
液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的 速度刚性差。
回Δ节P路流)的调/P输速p=出回p功路Lq率既L/与 有ps回 溢qp路 流的 损输 失入 ，功 又率 有之 节比 流定 损义 失成 ，回回路路效效率率。较低η进=。回(P当油p-
=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2
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进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性
调比节。节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，v与AT成正 当力AFmT一ax=定p时sA，1。速度随负载的增加而下降。当v=0时，最大承载能
速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率
3
5
4
▪ 卸载阀3的调定压力至
少应比溢流阀5的调定压
力低10％～20％。大流
量泵卸载减少了动力消耗，
回路效率较高。
1
2
图4-21 双泵供油的快速运动回路
双泵同时供油 1-大流量泵 2-小流量泵 3-顺序阀
4-单向阀 5-溢流阀
▪ 这种回路常用在执行元
件快进和工进速度相差较
大的场合。
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课题四 流量控制元件及其应用
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速度调节是液压系统中的核心部分，它的工作性能的优 劣将直接影响整个系统的性能。流量控制元件（即节流 阀、调速阀）主要应用于速度控制回路，其中包括调速 回路、快速运动回路和速度换接回路等。
流量控制阀是
通过改变阀口
大小来改变液
▪ 快、慢速换接回路
▪ 用行程阀的速度换接回路
▪ 换向阀2 右位，液压缸活塞快进到预定位置，
7
活塞杆上挡块压下行程阀4 ，行程阀关闭，缸
右腔油液必须经过节流阀5 才能回油箱，活塞
转为慢速工进。
2
▪ 换向阀2 左位，压力油经单向阀6 进入缸右腔，
3
活塞快速向左返回。
▪ 速度切换过程比较平稳，换接点位置准确。
调速阀工作原理 动画
调速阀可以是定 差减压阀在前， 节流阀在后，也 可以是节流阀在 前，定差减压阀 在后。
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典型结构---普通调速阀
1——调节螺钉 2——减压阀套 3——减压阀芯 4——减压阀弹簧 5——阀体 6——节流阀套 7——节流阀弹簧 8——节流阀芯 9——调节螺杆 10——节流调节部分
阻实现流量调 节
调
节的阀。
流
速
普通流量控制 阀
阀
阀包括节流阀、
调速阀、溢流
节流阀和分流
集流阀。
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流量控制原理
流经薄壁小孔的流量
q = cdA(2Δp/ρ)1/2
流经细长孔的流量
q =(πd 4/128μl )Δp
综合两式得通用节流方程
q = KLAΔp m
节流元件的节流口结构有锥形、 三角槽形、矩形、三角形等。 工业上又将节流口的过流面积
加时，缸的上腔压力升高， 阀3关闭，此时只靠液压泵供 油，活塞运动速度降低。
▪ 回程时，液压缸上腔一部分
回油通过阀3进入充液油箱， 一部分回油直接回油箱。
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速度换接回路
▪ 功用 用于切换执行元件的速度。换接过程要求平稳，换接精度要
求高。按切换前后速度的不同，有快速－慢速、慢速－慢速的换接。
A 的倒数称为液阻，将过流面
积可调的节流口称为可变液阻。 由节流方程知，当压力差一定 时，改变开口面积即改变液阻 就可改变流量。
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节流阀（动画）
结构原理 主要零件有阀芯、阀 体和螺母。阀体上开 有进油口和出油口。 阀芯一端开有三角尖 槽，另一端加工有螺 纹，旋转阀芯即可轴 向移动改变阀口过流 面积。为平衡液压径 向力，三角槽须对称 布置。
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轴向柱塞泵
柱塞泵具有 压力高、结 构紧凑、效 率高、流量 调节方便等 优点。
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轴向柱塞泵—工作原理
1——配油盘 2——传动轴 3——键 4——缸体 5——弹簧 6——柱塞 7——芯套 8——回程盘 9——滑靴 10——斜盘
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典型结构---轴向柱塞崩
大，泵空载时供油压力过高。
1
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▪ 双泵供油快速运动回路
▪ 外控顺序阀3（卸载阀）和溢流阀5分别设定双泵供油和小
流量泵2供油时系统的最高工作压力。当系统压力低于阀3
调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动； 系统压力达到或超过阀3调定压力时，大流量泵1通过阀3卸 载，单向阀4自动关闭，只有小流量泵向系统供油，活塞慢 速向右运动。
2、快速回路 使执行元件快速运动的回路。 3、速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。
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调速回路
液压缸的速度 v =q /A
对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调 速——节流调速回路；按流量控制阀安放位置 的不同分：
▪ 进油节流调速回路
回油节流调速回路 旁路节流调速回路 同时调节泵和流量控制阀的流量来调速——容 积节流调速回路。 限压式变量泵和调速阀的调速回路
口面积A 不变，也会导致流经阀的流量q 不稳定。
最小稳定流量 节流阀在很小开口下工作时，流经阀的流
量会出现周期性脉动，甚至间歇式断流，这种现象称为节流阀 的堵塞现象。为此对节流阀有一个能正常工作的最小流量的限 制。
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▪ 节流阀的应用
▪ 当节流阀前后Δp 一定
时，改变A 可改变流经
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PP
qP
6
1
图4-16容积调速回路 1-变量泵 2-调速阀 3-液压缸 4-背压阀 5压力继电器 6-安全阀
限压式变量泵和调速阀、 背压阀的调速回路
▪ 回路效率
η＝p1q1/ppqp=p1/pp
动画
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快速运动回路
功用 使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率 或充分利用功率。
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定量泵节流调速回路
回路组成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等）， 溢流阀，执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢 流阀起压力补偿或安全作用。
按流量控制阀安放位置的不同分：
▪ 进油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压泵与液 压缸之间。 回油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压缸与油
进、回油节流调速回路
流量连续性方程
活塞受力平衡方程
节流阀压力流量方程
速度负载特性方程
动画
qp=q1+Δq
p1A1=F
q1=KATΔp1/2
=KAT(pp- F/A1)1/2
V =q1/A1
=KAT(pp- F/A1)1/2/A1
qp=q1+Δq ppA1=p2A2+F q2=KATp21/2
=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 V =q2/A2
P2=0
AT ΔpT1=pp－p1
A1
A2
A1
A2
v
v
v
FL
FL
FL
p1=pp P2
Q2 Q1
p1
P2
Q1
AT
ΔpT2
QT
AT
ΔQ
ΔQ
pp
1
pp
2
pp
3
Qp
Qp
Qp
流调速回路 1、2—溢流阀 3—安全阀
(c)旁路节流调速回路
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▪ 充液快速运动回路
▪ 自重充液快速运动回路 回路用于垂直运动部件质量较大
的液压机系统。
▪ 活塞向下运动时，由于运动
部件的自重，活塞快速下降， 由单向节流阀控制下降速度。 此时因液压泵供油不足，液 压缸上腔出现负压，充液油 箱4 通过液控单向阀3（充液 阀）向缸的上腔补油；
▪ 当运动部件接触工件负载增
1
但行程阀安装位置不能任意布置，管路连接较 为复杂。
6
5 4
▪ 将行程阀改用电磁阀，通过挡块压下电气行程开关来操作，也可实现快
慢速换接。虽然阀的安装灵活，但速度换接的平稳性、可靠性和换接精度 相对较差。
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两种不同慢速的速度换接回路
▪ 调速阀串联速度换接回路
只能用于第二进给速度小于 第一进给速度的场合，故调速 阀B 的开口小于调速阀A。
箱之间。 旁路节流调速回路 将流量控制阀安装在液压缸并联
的支路上。 下面分析节流调速回路的速度负载特性、功率特性。分析
时忽略油液压缩性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机 械摩擦等。设节流口为薄壁小孔，节流口压力流量方程中
m＝1/2。
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节 流 调 速 回 路
A1
A2
p1
Q1