第八章流量阀和节流调速回路PPT讲稿.ppt

第八章流量阀和节流调速回路第1页，共64页，编辑于2022年，星期三 一般液压传动机构都需要调节执行元件运动速度。一般液压传动机构都需要调节执行元件运动速度。在液压系统中在液压系统中,执行元件液压缸或马达。在不考虑液压执行元件液压缸或马达。在不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压缸的运动速度为油的压缩性和泄漏性的情况下，液压缸的运动速度为 V=Q/AV=Q/A ;液压马达液压马达的转速为的转速为 n=Q/qn=Q/qm m。式中式中 Q-Q-输入执行元件的流量；输入执行元件的流量；A-A-液压缸的有效面液压缸的有效面积；积；q qm m-液压马达的排量。液压马达的排量。从上两式可知，改变输入液压缸的流量从上两式可知，改变输入液压缸的流量Q Q或改变或改变液压缸有效面积液压缸有效面积A A，都可以达到改变速度的目的。但，都可以达到改变速度的目的。但对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压缸流对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压缸流量量Q Q的办法来变速。而对于液压马达，既可用改变输的办法来变速。而对于液压马达，既可用改变输入流量也可用改变马达排量的方法来变速。入流量也可用改变马达排量的方法来变速。8-1 8-1 调速方法概述调速方法概述第2页，共64页，编辑于2022年，星期三概括起来，调速方法可分以下几种：概括起来，调速方法可分以下几种：1 1、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调节输、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调节输入执行元件的流量入执行元件的流量Q Q来实现调速；来实现调速；2 2、容积调速。即改变变量泵的供油量、容积调速。即改变变量泵的供油量Q Q和改变变量液压和改变变量液压马达的排量马达的排量q qm m来实现调速；来实现调速；3 3、容积节流调速。用自动改变流量的变量泵及节流元件、容积节流调速。用自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。联合进行调速。本章介绍以节流元件为基础的各种流量控制阀的结本章介绍以节流元件为基础的各种流量控制阀的结构、原理以及节流调速回路的性能。构、原理以及节流调速回路的性能。返回返回结束结束第3页，共64页，编辑于2022年，星期三 8-2 8-2 节流阀节流阀流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流阀等，流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流阀等，其中以节流阀最为简单。其中以节流阀最为简单。一、节流阀的作用一、节流阀的作用二、节流阀的特性二、节流阀的特性三、节流口的形式和节流阀的典型结构三、节流口的形式和节流阀的典型结构第4页，共64页，编辑于2022年，星期三节流阀节流阀是借助改变阀口通流面积或通道长度来改变是借助改变阀口通流面积或通道长度来改变阻力的可变液阻。阻力的可变液阻。在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作用，在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作用，因此节流阀可以调速。如图所示因此节流阀可以调速。如图所示,将节流阀串联在液将节流阀串联在液压泵与执行元件之间压泵与执行元件之间,同时在同时在节流阀与液压泵之间节流阀与液压泵之间 并联一个溢流阀并联一个溢流阀.调节节流调节节流 阀阀,可使进入液压缸的流量可使进入液压缸的流量 改变改变.由于系统中采用定量由于系统中采用定量 泵供油，多余的油从溢流阀泵供油，多余的油从溢流阀 溢出。这样节流阀就能达到溢出。这样节流阀就能达到 调节液压缸速度的目的。调节液压缸速度的目的。一、节流阀的作用一、节流阀的作用第5页，共64页，编辑于2022年，星期三1 1、节流阀的节流口有三种形式：、节流阀的节流口有三种形式：薄壁小孔薄壁小孔、细长小细长小孔孔和和厚壁小孔厚壁小孔。他们的流量特性各不相同。他们的流量特性各不相同。薄壁小孔的特性方程为：薄壁小孔的特性方程为：Q=CQ=Cq qa(2a(2 P P/)1/21/2=K=K.a(a(P)P)1/21/2 式中式中 K=C K=Cq q(2/(2/)1/21/2.细长小孔的流量特性方程为：细长小孔的流量特性方程为：Q=Q=d d4 4 P/128P/128 l=Kl=K.a a P P 式中式中 K=d K=d2 2/32/32 l;a=l;a=d d2 2/4./4.厚壁小孔的流量特性方程为厚壁小孔的流量特性方程为:Q=KQ=K.a a p pm m 式中式中 k-k-系数；系数；a-a-小孔截面积小孔截面积;p-p-小孔两端压差；小孔两端压差；m-m-指数。指数。二、节流阀的特性二、节流阀的特性第6页，共64页，编辑于2022年，星期三2 2、流量稳定性、流量稳定性（1 1）压差对流量的影响）压差对流量的影响 当节流阀两端压差当节流阀两端压差 p p改变时，通过它的流量也要发改变时，通过它的流量也要发生变化。三种结构形式的节流口中，通过薄壁小孔的流量生变化。三种结构形式的节流口中，通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小，见下图。受到压差改变的影响最小，见下图。第7页，共64页，编辑于2022年，星期三（3 3）最小稳定流量）最小稳定流量 为了得到小流量，节流阀需要在小开口条件下工作。为了得到小流量，节流阀需要在小开口条件下工作。实验表明：虽然节流阀的前后压差、开口和油液的粘度均实验表明：虽然节流阀的前后压差、开口和油液的粘度均保持不变，但在小开口时，通过节流阀的流量会出现时大保持不变，但在小开口时，通过节流阀的流量会出现时大时小的周期性脉动现象。开口越小，脉动现象越严重，最时小的周期性脉动现象。开口越小，脉动现象越严重，最后甚至断流。这种现象称为后甚至断流。这种现象称为节流阀的堵塞节流阀的堵塞。（2 2）温度对流量的影响）温度对流量的影响 温度对薄壁小孔的流量没有影响。至于细长小孔，通温度对薄壁小孔的流量没有影响。至于细长小孔，通过它的流量受粘度的影响，而油液粘度对温度很敏感。因过它的流量受粘度的影响，而油液粘度对温度很敏感。因此，通过细长小孔的流量对温度变化很敏感。此，通过细长小孔的流量对温度变化很敏感。第8页，共64页，编辑于2022年，星期三三、节流口的形式和节流阀的典型结构三、节流口的形式和节流阀的典型结构a a、针阀式、针阀式 图中为针阀式节流元件。当针阀阀芯作轴向移图中为针阀式节流元件。当针阀阀芯作轴向移动时，即可改变环形节流口的通流面积。其优点是动时，即可改变环形节流口的通流面积。其优点是结构简单、制造容易。但节流通道较长，水力直径结构简单、制造容易。但节流通道较长，水力直径小，易堵塞，温度小，易堵塞，温度 变化对流量稳定性变化对流量稳定性 影响较大影响较大.一般用于一般用于 对性能要求不高的对性能要求不高的 场合。场合。1 1、节流口的结构形式、节流口的结构形式第9页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中为偏心槽式结构。阀芯上开有截面为三角形图中为偏心槽式结构。阀芯上开有截面为三角形的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。其节的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。其节流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相同。这同。这 种结构形种结构形式阀芯式阀芯 上的径向上的径向力不平力不平 衡，旋转衡，旋转时比较时比较 费劲，费劲，一般用于一般用于 压力较低，压力较低，对流对流 量稳定性要量稳定性要求不求不 高的场合。高的场合。b b、偏心槽式、偏心槽式第10页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中为轴向三角槽式节流口。阀芯作轴向移动时，图中为轴向三角槽式节流口。阀芯作轴向移动时，改变了通流面积的大小。这种节流口结构简单，工艺改变了通流面积的大小。这种节流口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量，调节范性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量，调节范围较大。由于几条三角槽沿周围方向均匀分布，径向围较大。由于几条三角槽沿周围方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力也较小。但节流通道有一力平衡，故调节时所需的力也较小。但节流通道有一定定 长度，油温长度，油温变化对变化对 流量有流量有一定影响。一定影响。这这是一种目前应用是一种目前应用 很广的节流口形式。很广的节流口形式。c c、轴向三角槽式、轴向三角槽式第11页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中为周向隙缝式节流口。在阀芯圆周方向上开图中为周向隙缝式节流口。在阀芯圆周方向上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大小。所开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽度逐渐缩小狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽度逐渐缩小,在小流量时其通流截面是三角形，水力直径较大，因在小流量时其通流截面是三角形，水力直径较大，因此有较小的稳定流量。节流口是薄壁结构，油温变化此有较小的稳定流量。节流口是薄壁结构，油温变化对流量影响小。但阀芯所受径向力不平衡。这种节流对流量影响小。但阀芯所受径向力不平衡。这种节流阀应用于低压小阀应用于低压小流量系统时，能流量系统时，能得到较为满意的得到较为满意的性能。性能。d d、周向隙缝式、周向隙缝式第12页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中为轴向隙缝式节流口。在阀芯衬套上先铣图中为轴向隙缝式节流口。在阀芯衬套上先铣出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴向开出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴向开有节流口。当阀芯轴向移动时，就改变了通流面积有节流口。当阀芯轴向移动时，就改变了通流面积的大小。开口很小时通流面积为正方形，水力直径的大小。开口很小时通流面积为正方形，水力直径大，不易堵塞，油大，不易堵塞，油 温变化对流量影响温变化对流量影响 小。这种结构的性小。这种结构的性 能与周向隙缝式节能与周向隙缝式节 流口的相似。流口的相似。e e、轴向隙缝式、轴向隙缝式第13页，共64页，编辑于2022年，星期三（1 1）节流阀）节流阀 图中是节流阀的结构和图形符号图中是节流阀的结构和图形符号.结构中的节流结构中的节流口是轴向三角槽式口是轴向三角槽式,油液从进油口油液从进油口P P1进入进入,经阀芯上的经阀芯上的三角槽节流三角槽节流 口后口后,由出油口由出油口P P2 流出。转动把手可流出。转动把手可 使阀芯作轴向移动使阀芯作轴向移动,以以改变节流口的通改变节流口的通 流流面积。面积。2 2、节流阀的典型结构、节流阀的典型结构 第14页，共64页，编辑于2022年，星期三（2 2）单向节流阀）单向节流阀 图中为其结构和图形符号。当压力油从油口图中为其结构和图形符号。当压力油从油口P1进入，进入，经阀芯上三角槽节经阀芯上三角槽节 流口，然流口，然后从油口后从油口P2 流出，流出，这时这时 起溢流起溢流阀作用。旋转阀作用。旋转 螺帽螺帽 即可改变即可改变阀的轴向位阀的轴向位 置，从而使通流置，从而使通流面积相应面积相应 的变化。当压力油的变化。当压力油从油口从油口 P2进进 入时，在压力入时，在压力油的作油的作 用下阀芯克服软弹簧用下阀芯克服软弹簧的作的作 用力而下移，油液不再用力而下移，油液不再经经 过节流口而直接从油口过节流口而直接从油口P1 流出，流出，这时起单向阀这时起单向阀 作用。作用。第15页，共64页，编辑于2022年，星期三（3 3）单向行程节流阀）单向行程节流阀 如图所示，图中分别为原理图，结构图和图形符如图所示，图中分别为原理图，结构图和图形符号。单向行程节流阀由单向阀和用机械操纵的节流阀号。单向行程节流阀由单向阀和用机械操纵的节流阀组合而成。这种阀常用于需要实现快进组合而成。这种阀常用于需要实现快进慢进慢进快退快退的工作循环，也用来使执行元件在行程末端减速，的工作循环，也用来使执行元件在行程末端减速，起缓起缓 冲作用。冲作用。第16页，共64页，编辑于2022年，星期三下图为双单向节流阀结构图下图为双单向节流阀结构图返回返回结束结束第17页，共64页，编辑于2022年，星期三 根据节流阀在油路中的位置的不同，调速回路有根据节流阀在油路中的位置的不同，调速回路有以下三种基本形式：以下三种基本形式：进油进油路节流调速路节流调速。节流阀串联在进入液压缸的油路上。节流阀串联在进入液压缸的油路上。回油路节流调速回油路节流调速。节流阀串联在液压缸的回油路上。节流阀串联在液压缸的回油路上。旁油路节流调速旁油路节流调速。节流阀装在与执行元件并联的支。节流阀装在与执行元件并联的支路上。路上。8-3 8-3 采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路一、进油路节流调速回路一、进油路节流调速回路二、回油路节流调速二、回油路节流调速三、进、回油路节流调速回路比较三、进、回油路节流调速回路比较四、旁油路节流调速回路四、旁油路节流调速回路 第18页，共64页，编辑于2022年，星期三一、进油路节流调速回路一、进油路节流调速回路1 1、速度负载特性、速度负载特性 从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压缸的从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压缸的流量流量Q1和液压缸进油腔的有效面积和液压缸进油腔的有效面积A1，既：，既：V=Q1/A1 根据连续性方程，进入液压根据连续性方程，进入液压 缸的流量等于通过节流阀的缸的流量等于通过节流阀的 流量，而通过节流阀的流量流量，而通过节流阀的流量 可由节流阀的流量特性方程可由节流阀的流量特性方程 决定。即决定。即Q1=Ka(P P1)1/21/2=Ka(P=Ka(Ps-P-P1)式中式中 P Ps-液压泵出口压力。液压泵出口压力。第19页，共64页，编辑于2022年，星期三 当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的力平当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的力平衡方程为：衡方程为：p1A1=p2+FL式中式中 FL负载力；负载力；p2液压缸回油腔压力。液压缸回油腔压力。所所以以P1=FL/A1=PL,PL为克服负载所需的压力，称为为克服负载所需的压力，称为负载压负载压力力。再将。再将P1代入前式得：代入前式得：Q=K.a(Ps-FL/A1)1/2=(Ka/A11/2).(PsA1+PL)V=Q1/A1=（K.a/A13/2).(Ps.A-FL)1/2 上式即为进油路节流调速回路的速度负载特性上式即为进油路节流调速回路的速度负载特性方程，他它反映了速度方程，他它反映了速度v和负载和负载FL的关系。若活塞运的关系。若活塞运动速度为动速度为v为纵坐标，负载为横坐标，将上式按不同为纵坐标，负载为横坐标，将上式按不同节流阀通流面积节流阀通流面积a作图，可得一组抛物线，称为进油作图，可得一组抛物线，称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。路节流调速回路的速度负载特性曲线。第20页，共64页，编辑于2022年，星期三 下图即为该回路的速度负载特性，从图中可看出，下图即为该回路的速度负载特性，从图中可看出，当其它条件不变时，活塞运动速度当其它条件不变时，活塞运动速度v与节流阀通流面与节流阀通流面积积a成正比成正比，故调节节流阀通流面积就能调节执行元，故调节节流阀通流面积就能调节执行元件的运动速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳定流量件的运动速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳定流量很小，故能得到较很小，故能得到较 低的稳定低的稳定速度。这种调速速度。这种调速 回路和调速回路和调速范围大，一般范围大，一般 可超过可超过100。从前式和图中。从前式和图中 还还能看出，当节流阀通流能看出，当节流阀通流 面积面积a一定时一定时,随着负载随着负载FL 的增加，节流阀两端压差的增加，节流阀两端压差 减减小，活塞运动速度按抛小，活塞运动速度按抛 物物线规律下降。线规律下降。第21页，共64页，编辑于2022年，星期三当当FL=psA时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种调速止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种调速回路的速度负载特性较软。通常用速度刚度回路的速度负载特性较软。通常用速度刚度T表示负表示负载变化对速度的影响程度。载变化对速度的影响程度。T=-dFL/dv=ctg 再由前式可得出：再由前式可得出：-dFL/dv=(2A13/2/K.a)(Ps-A1-FL)=2(Ps-A1-FL)/v由上式可以看出：由上式可以看出：（1 1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度度T T越大。越大。（2 2）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度度T T越大。越大。（3 3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。力可提高速度刚度。第22页，共64页，编辑于2022年，星期三2 2、最大承载能力、最大承载能力 在在Ps已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变化，其最大承载能力是不变的，即化，其最大承载能力是不变的，即FLmax=Ps.A1。故称。故称这种调速方式为这种调速方式为恒推力调速恒推力调速。3 3、功率特性、功率特性液压泵输出的功率为：液压泵输出的功率为：Np=ps.Qp=常数常数液压缸输出有效功率为液压缸输出有效功率为:N1=FL.v=FLQL/A1=pL.QL式中式中 QL称为负载流量，即进入液压缸的流量，这里称为负载流量，即进入液压缸的流量，这里QL=Q1。回路的功率损失为：。回路的功率损失为：N=Np-N1=psQp-pLQL=(QL+Q)ps-QL(ps-p1)=ps.Q+p1QL 式中式中 Q溢流的溢流量；溢流的溢流量；Ps节流阀的压力损失。节流阀的压力损失。第23页，共64页，编辑于2022年，星期三由上式可知，这种调速回路的功率损失由溢流损失由上式可知，这种调速回路的功率损失由溢流损失(N N1 1=P=Ps s Q Q)和节流损失和节流损失(N N2 2=P P1 1.Q QL L)两部分组成。而回两部分组成。而回路功率为：路功率为：=N=N1 1/N/N2 2=P=PL L.Q QL L/P/Ps s.Q Qp p 由于两种损失的存在，故调速回路效率较低，特别由于两种损失的存在，故调速回路效率较低，特别是当负载小，速度低时效率更低。是当负载小，速度低时效率更低。第24页，共64页，编辑于2022年，星期三二、回油路节流调速二、回油路节流调速 在这种调速回路中，把节流阀串联在液压缸的回在这种调速回路中，把节流阀串联在液压缸的回油路上，如图所示，借助节流阀控制液压缸的排油量油路上，如图所示，借助节流阀控制液压缸的排油量Q2来实现速度调节。来实现速度调节。由于进入液由于进入液压缸的流量压缸的流量Q1 受到回油路上排受到回油路上排出流量出流量Q2 的限制，因此用节流阀的限制，因此用节流阀来来 调节液压缸排油量调节液压缸排油量Q2，也，也 就调节了进油量就调节了进油量Q1。定量。定量 泵多余的油液经溢流阀流泵多余的油液经溢流阀流 回回油箱。油箱。第25页，共64页，编辑于2022年，星期三1 1、速度负载特性、速度负载特性液压缸的运动速度为：液压缸的运动速度为：v=Q2/A2=Q1/A1液压缸排出的流量等于通过节流阀的流量，即：液压缸排出的流量等于通过节流阀的流量，即：Q2=Ka(P2)1/2=Ka(P2)1/2式中式中 P2节流阀两端压差。节流阀两端压差。在这里在这里,P1=P2,所以所以P2=PsA1/A2-FL/A2,故得：故得：Q2=K.a(PsA1/A2-FL/A2)1/2=(K.a/A1/2)(Ps.A1-FL)1/2 V=Ka/A23/2(PsA1-FL)1/2同理可求得回油路节流调速回路的速度刚度为：同理可求得回油路节流调速回路的速度刚度为：T=-dFL/dv=(2A23/2/K.a)(PsA1-FL)1/2=2(PsA1-FL)/v 对以上各式比较可知，进油路节流调速回路和回油对以上各式比较可知，进油路节流调速回路和回油路节流调速回路的速度负载特性和刚度基本相同。路节流调速回路的速度负载特性和刚度基本相同。第26页，共64页，编辑于2022年，星期三3 3、功率特性、功率特性2 2、最大承载压力、最大承载压力 最大承载能力和进油路调速回路完全相同。最大承载能力和进油路调速回路完全相同。液压泵输出同样保持不变，即液压泵输出同样保持不变，即Np=PsQp=常数常数。液压缸输出有效功率为液压缸输出有效功率为:N1=FL.v=(psA1-P2A2)v=PsQ1-P2Q2功率损失为：功率损失为：N=Np-N1=ps.Qp-psQ1+p2Q2=ps Q+p2Q2 =ps Q+（p1A1/A2）.Q1.A2/A1=ps.Q+p1.QL因此，在相同条件下，进、回油路节流调速回路的功率因此，在相同条件下，进、回油路节流调速回路的功率损失相同，回油效率损失相同，回油效率=P=PL L.Q QL L/P/Ps s.Q Qp p 当然也相同。当然也相同。第27页，共64页，编辑于2022年，星期三 进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载能力和效率等方面性能是相同的，差别如下能力和效率等方面性能是相同的，差别如下:1 1、承受负值负载能力、承受负值负载能力 所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件运动所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件运动方向相同。进油路节流调方向相同。进油路节流调 速回路不能承受负值负载。如速回路不能承受负值负载。如 果要使其承受负值负载，就得果要使其承受负值负载，就得 在回油路上加背压阀（见图），在回油路上加背压阀（见图），使执行元件在承受负值负载时使执行元件在承受负值负载时 其进油腔内的压力不致下降到其进油腔内的压力不致下降到 零，以免液体零，以免液体“拉断拉断”。三、进、回油路节流调速回路比较三、进、回油路节流调速回路比较第28页，共64页，编辑于2022年，星期三2 2、运动平稳性、运动平稳性 在回油路节流调速回路中，液压缸回油腔的背在回油路节流调速回路中，液压缸回油腔的背压压p p2 2与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。阻与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。阻尼力不但有限速作用，且对运动部件的振动有抑制尼力不但有限速作用，且对运动部件的振动有抑制作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。因此，作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。因此，就低速平稳性而言，回油路调速优于进油路调速，就低速平稳性而言，回油路调速优于进油路调速，回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速低。回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速低。3 3、回油腔压力、回油腔压力 回油路节流调速回路中回油腔压力回油路节流调速回路中回油腔压力P P2 2较高，特别较高，特别是在负载时，回油腔压力有可能比进油腔压力是在负载时，回油腔压力有可能比进油腔压力P P1 1还还要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封件寿要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封件寿命，并使泄漏增加，效率降低。命，并使泄漏增加，效率降低。第29页，共64页，编辑于2022年，星期三5 5、起动时前冲、起动时前冲4 4、油液发热对泄漏的影响、油液发热对泄漏的影响 回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调速回路中，经重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。响较大，从而影响速度的稳定性。回油路节流调速回路中，若停车时间较长，液压缸回油路节流调速回路中，若停车时间较长，液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一压泵全部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一段距离，直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这段距离，直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种启动时的前冲现象可能损坏机件。种启动时的前冲现象可能损坏机件。第30页，共64页，编辑于2022年，星期三四、旁油路节流调速回路四、旁油路节流调速回路 这种节流调速回路将节流阀装在与液压缸并联的支这种节流调速回路将节流阀装在与液压缸并联的支路上，如图所示。只要调节通过旁路节流阀流量路上，如图所示。只要调节通过旁路节流阀流量 Q，就能调节进入液压缸的流量就能调节进入液压缸的流量Q1，也就调节了活塞运动，也就调节了活塞运动速度。通过节速度。通过节 流回油箱流回油箱的的流量多，则的的流量多，则 进入液压进入液压缸的流量就少，缸的流量就少，活塞运动活塞运动速度就慢；反之，速度就慢；反之，活塞运动速活塞运动速度就快。这里度就快。这里 的溢流阀作的溢流阀作安全阀用，其安全阀用，其 调定压力应调定压力应大于克服最大大于克服最大 负载所需负载所需的压力。正常工的压力。正常工 作时溢作时溢流阀处于关闭状态。流阀处于关闭状态。第31页，共64页，编辑于2022年，星期三1 1、速度负载特性、速度负载特性 活塞的运动速度为：活塞的运动速度为：v=Q1/A1=(Qp-Q)/A1通过节流阀的流量为：通过节流阀的流量为：Q=K.a(p)1/2=K.a(p1)1/2=K.a(pL)1/2=K.a(FL/A1)可得旁油路节流调速的速度负载可得旁油路节流调速的速度负载特性方程为：特性方程为：v=Qp-K.a(FL/A1)1/2/A1速度刚度为：速度刚度为：T =-dFL/dv=(2A13/2/Ka)(FL)1/2=2A12FL/(Qp-A1v)旁油路节流调速的速度旁油路节流调速的速度 负载特性如图所示。负载特性如图所示。第32页，共64页，编辑于2022年，星期三由上图几以上几式可看出：由上图几以上几式可看出：（1 1）当节流阀通流面积一定而负载增加时，速度显著下）当节流阀通流面积一定而负载增加时，速度显著下降。降。（2 2）当节流阀通流面积一定时，负载越大，速度刚度越）当节流阀通流面积一定时，负载越大，速度刚度越大。大。（3 3）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。度越大。（4 4）增大活塞面积可以提高速度刚度。）增大活塞面积可以提高速度刚度。从以上分析可知，旁油路节流调速回路在速度较从以上分析可知，旁油路节流调速回路在速度较高、负载较大时，速度刚度较高，这与前两种调速回高、负载较大时，速度刚度较高，这与前两种调速回路恰好相反。路恰好相反。第33页，共64页，编辑于2022年，星期三3 3、功率特性、功率特性2 2、最大承载能力、最大承载能力 旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随着节旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随着节流阀面积流阀面积a的增大而减小。当的增大而减小。当FLmax=(Qp/Ka)2A1时时,液压液压缸的速度为零，这时泵的全部流量缸的速度为零，这时泵的全部流量Qp都经节流阀回油箱。都经节流阀回油箱。继续增大节流阀通流面积已不起调节作用，只是使系统继续增大节流阀通流面积已不起调节作用，只是使系统压力降低，其最大承载能力也随之下降。因此这种调速压力降低，其最大承载能力也随之下降。因此这种调速回路在低速时承载能力低，调速范围也小。回路在低速时承载能力低，调速范围也小。液压泵输出功率液压泵输出功率Np=psQp。由于油泵压力随负载。由于油泵压力随负载FL而而变化，故可改写为：变化，故可改写为：Np=pLQp=pL.Q1式中式中 pL负载压力，负载压力，pL=FL/A1.液压缸输出功率为：液压缸输出功率为：N1=FLv=pLA1v=pL Q第34页，共64页，编辑于2022年，星期三故功率损失为：故功率损失为：N=Np-N1=pLQp-pLQL=pL Q回油效率回油效率 =N1/Np=pLQL/pLQp=QL/Qp 由上两式可看出，旁油路调速回路只有流量损由上两式可看出，旁油路调速回路只有流量损失而无压力损失，故比前两种调速回路功率损失小，失而无压力损失，故比前两种调速回路功率损失小，效率高。效率高。通过以上分析，可得出以下结论：旁油路节流调速通过以上分析，可得出以下结论：旁油路节流调速回路速度负载特性较差，一般用于功率较大且对速度稳回路速度负载特性较差，一般用于功率较大且对速度稳定要求不高的场合。定要求不高的场合。结束结束第35页，共64页，编辑于2022年，星期三 8-4 8-4 节流调速的速度稳定节流调速的速度稳定 由前分析可知，采用上述节流阀的三种调速回路由前分析可知，采用上述节流阀的三种调速回路都存在着相同的问题：由于负载的变化引起节流阀前、都存在着相同的问题：由于负载的变化引起节流阀前、后压差的变化，着这导致执行元件的速度也响应的发后压差的变化，着这导致执行元件的速度也响应的发生变化。为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在负生变化。为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，从而使通过节流阀的流量由载变化情况下保持不变，从而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决定。把具有这一作用的阀和节节流阀的开口大小来决定。把具有这一作用的阀和节流阀组合在一起，就构成能保持速度不随负载而变化流阀组合在一起，就构成能保持速度不随负载而变化的流量调节阀。常用的有两类。的流量调节阀。常用的有两类。一、调速阀一、调速阀二、溢流节流阀二、溢流节流阀三、调速阀与溢流节流阀的比较三、调速阀与溢流节流阀的比较第36页，共64页，编辑于2022年，星期三1 1、工作原理、工作原理 调速阀由定差减压阀串联而成。定差减压阀能调速阀由定差减压阀串联而成。定差减压阀能自动保持节流阀前后压差不变从而使执行元件运动自动保持节流阀前后压差不变从而使执行元件运动速度不受负载变化的影响。其工作原理如图。速度不受负载变化的影响。其工作原理如图。一、调速阀一、调速阀第37页，共64页，编辑于2022年，星期三 当减压阀芯在弹簧力当减压阀芯在弹簧力Fs、液压力、液压力p2和和p3的作用下处的作用下处于某一平衡位置时有：于某一平衡位置时有：p2A1+p2A2=p3A+Fs式中式中A、A1和和A2分别为分别为a 腔、腔、b腔和腔和c腔内压力油作用腔内压力油作用于阀芯的有效面积，且于阀芯的有效面积，且A=A1+A2。故。故 p2-p3=p=Fs/A 因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移较小，可认为移较小，可认为Fs基本保持不变，故节流阀两端的压基本保持不变，故节流阀两端的压差为定值。这就保证了通过节流阀的流量稳定。差为定值。这就保证了通过节流阀的流量稳定。第38页，共64页，编辑于2022年，星期三2 2、调调速速阀阀结结构构第39页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中所示为一种图中所示为一种Q型调速阀的结构符号。型调速阀的结构符号。第40页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中表示节流阀和调速阀流量图中表示节流阀和调速阀流量Q与阀进、出口压差与阀进、出口压差 p的关系。从图中可看出，节流阀的流量随压差的变的关系。从图中可看出，节流阀的流量随压差的变化比较大。而当压差大于一定数值后，通过调速阀的化比较大。而当压差大于一定数值后，通过调速阀的流量就不流量就不 随调速阀前随调速阀前后压差的改后压差的改 变而变化。变而变化。在调速阀压在调速阀压 差较小的区差较小的区域内，这一域内，这一 段流量特性就段流量特性就和节流阀和节流阀 相同。所以要使调相同。所以要使调速阀速阀 正常工作，就正常工作，就必须保证必须保证 有一最小有一最小压差。此压差压差。此压差 一般一般调速阀中为调速阀中为0.5MPa,高压调速阀为高压调速阀为1MPa。第41页，共64页，编辑于2022年，星期三 调速阀装在进油路上，回油路上或旁油路上都可达调速阀装在进油路上，回油路上或旁油路上都可达到改善速度负载特性使速度稳定性提高的目的。图中为到改善速度负载特性使速度稳定性提高的目的。图中为采用调速阀的进油路和回油路节流调速回路及其速度负采用调速阀的进油路和回油路节流调速回路及其速度负载特性。由图可见其速度刚度大。回路中溢流阀调定压载特性。由图可见其速度刚度大。回路中溢流阀调定压力力P Ps s值不宜过高，以免造成不必要的功率损失。由于调速值不宜过高，以免造成不必要的功率损失。由于调速阀最小压差比节流阀的压差要大一些，阀最小压差比节流阀的压差要大一些，所以其功率损所以其功率损 失比节流阀调失比节流阀调 速回速回路大。路大。第42页，共64页，编辑于2022年，星期三 图中为采用调速阀的旁油路节流回路。与节流阀装图中为采用调速阀的旁油路节流回路。与节流阀装在旁油路的调速回路相比，其速度刚度大大提高。但是在旁油路的调速回路相比，其速度刚度大大提高。但是泵的泄漏对速度仍有影响，故速度刚度不如前两种回路。泵的泄漏对速度仍有影响，故速度刚度不如前两种回路。由于通过调速阀流量由于通过调速阀流量 Q不受负载影响，它能承受最不受负载影响，它能承受最 大负载只受安全阀大负载只受安全阀 调定调定压力限制。因压力限制。因 此，与此，与节流阀的旁节流阀的旁 油路节流油路节流调速回路调速回路 相比，其低速相比，其低速时的时的 承载能力也有很承载能力也有很大大 提高。提高。第43页，共64页，编辑于2022年，星期三二、溢流节流阀二、溢流节流阀 这种阀由压差式溢流阀和节流阀并联而成。它也能这种阀由压差式溢流阀和节流阀并联而成。它也能保持节流阀前后压差基本不变。从而使通过节流阀的流保持节流阀前后压差基本不变。从而使通过节流阀的流量基本不受负载变化的影响。下图是它的工作原理图。量基本不受负载变化的影响。下图是它的工作原理图。液压泵输出的油液的压力为液压泵输出的油液的压力为P1，进入阀后，一部，进入阀后，一部 分油液经节流分油液经节流 阀而进入执行阀而进入执行 元件，另一部元件，另一部 分油液经溢流分油液经溢流 阀的阀的溢流口溢流口h 回油回油箱。箱。第44页，共64页，编辑于2022年，星期三 当溢流阀阀芯处于某一位置时，阀芯在其上下的当溢流阀阀芯处于某一位置时，阀芯在其上下的油压力和弹簧力油压力和弹簧力Fs作用下处于平衡状态，这时有：作用下处于平衡状态，这时有：p1A1=p2A+Fs 即即 p=p1-p2=Fs/A式中式中 A阀芯端面面积。阀芯端面面积。第45页，共64页，编辑于2022年，星期三 调速阀与溢流阀都有压力补偿作用，使通过流量不调速阀与溢流阀都有压力补偿作用，使通过流量不受负载变化影响。但其性能和使用范围不完全相同。主受负载变化影响。但其性能和使用范围不完全相同。主要差别如下要差别如下:1 1、在采用溢流节流阀的调速回路中，液压泵的供油压力、在采用溢流节流阀的调速回路中，液压泵的供油压力时随负载而变化的。负载小，供油压力就低，因此功率损时随负载而变化的。负载小，供油压力就低，因此功率损失较小，其效率比采用调速阀的调速回路高。失较小，其效率比采用调速阀的调速回路高。三、调速阀与溢流节流阀的比较三、调速阀与溢流节流阀的比较2 2、在溢流节流阀调速回路中，全部负载压力由溢流、在溢流节流阀调速回路中，全部负载压力由溢流阀的开口所形成，即溢流阀的阀口压降较调速阀中减阀的开口所形成，即溢流阀的阀口压降较调速阀中减压阀的阀口压降大。溢流节流阀的流量稳定性较调速压阀的阀口压降大。溢流节流阀的流量稳定性较调速阀差，在小流量时尤为明显。阀差，在小流量时尤为明显。第46页，共64页，编辑于2022年，星期三3 3、溢流节流阀只用于进油路节流调速回路中，、溢流节流阀只用于进油路节流调速回路中，而调速阀在进油路、回油路、旁油路中都能应用。而调速阀在进油路、回油路、旁油路中都能应用。结束结束第47页，共64页，编辑于2022年，星期三 8-5 8-5 其它流量阀其它流量阀一、同步阀一、同步阀 二、稳流分流阀二、稳流分流阀第48页，共64页，编辑于2022年，星期三 同步阀根据用途不同，可分为同步