液壓與氣動控制技術(shù)(辛連學(xué))6液壓控制元件-流量

1、第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路第一節(jié)第一節(jié) 流量控制閥流量控制閥 第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路實訓(xùn)項目實訓(xùn)項目本章小結(jié)本章小結(jié)思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路流量控制閥是通過改變閥口通流面積來調(diào)節(jié)閥口流量，從而控制執(zhí)行元件運動速度的液壓控制閥。常用的流量閥有節(jié)流閥和調(diào)速閥兩種。速度控制回路是研究液壓系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)和變換問題，常用的速度控制回路有調(diào)速回路、快速回路、速度換接回路等。一、流量控制閥的特性二、節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)及特點三、調(diào)速閥工作原理及特點第一節(jié)第一節(jié) 流量控制閥流量控制閥 第一節(jié)第一節(jié) 流量控制閥流量控制閥 一、流量控制閥的特性1. 節(jié)流口的流

2、量特性公式2. 影響節(jié)流小孔流量穩(wěn)定性的因素(1)負(fù)載的變化的影響、(2) 溫度變化的影響、 (3)節(jié)流口的堵塞 3. 節(jié)流口的形式)( pKAqTv第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路)( pKAqTv圖a為針閥式節(jié)流口 圖b為偏心式節(jié)流口(上兩種節(jié)流口結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但節(jié)流口容易堵塞，流量不穩(wěn)定，適用于性能要求不高的場合。) 圖c為軸向三角槽式節(jié)流口 圖d為周向縫隙式節(jié)流口 圖e為軸向縫隙式節(jié)流口 （這三種節(jié)流口性能較好，尤其是軸向縫隙式節(jié)流口，可以得到較小的穩(wěn)定流量。） 改變節(jié)流口的通流面積，使液阻發(fā)生變化，就可以調(diào)節(jié)流量的大小。 q=KAPm 第一節(jié)第一節(jié) 流量控制閥流量控制閥 二

3、、節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)及特點二、節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)及特點 如圖6-2所示為普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號圖，這種閥的節(jié)流油口為軸向三角槽式。打開節(jié)流閥時，壓力油從油口P1流入，經(jīng)孔a、閥芯1左端的軸向三角槽，孔b和出油口P2流出。閥芯1在彈簧力的作用下始終緊貼在推桿2的端部。旋轉(zhuǎn)手輪3，可使推桿沿軸向移動，改變節(jié)流口的通流截面積，從而調(diào)節(jié)通過閥的流量。 節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便、成本低。但負(fù)載和溫度的變化對流量穩(wěn)定性的影響較大，因此只適用于負(fù)載和溫度變化不大或速度穩(wěn)定性要求不高的液壓系統(tǒng)。第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路第一節(jié)第一節(jié) 流量控制閥流量控制閥 三、調(diào)速閥工作原理及特點調(diào)速閥是由定差減壓閥

4、和節(jié)流閥串聯(lián)組合而成。用定差減壓閥來保證可調(diào)節(jié)流閥前后的壓力差不受負(fù)載變化的影響，從而使通過節(jié)流閥的流量保持穩(wěn)定。第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路因為減壓閥閥芯彈簧很軟（剛度很低），當(dāng)閥芯上下移動時其彈簧作用力F簧變化不大，所以節(jié)流閥前后的壓力差p=p2-p3 基本上不變，為一常量，也就是說當(dāng)負(fù)載變化時，通過調(diào)速閥的油液流量基本不變，液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的運動速度保持穩(wěn)定。 減壓閥閥芯上的力平衡方程為p2Ap3A十F簧p2-p3=F簧/A 圖6-3 調(diào)速閥(a)工作原理圖(b)職能符號(c)簡化職能符號(d)特性曲線1減壓閥閥芯；2節(jié)流閥閥芯；3溢流閥速度控制回路的功用是使執(zhí)行元件獲得能滿足工

5、作需求的運動速度。它包括調(diào)速回路、快速回路、速度換接回路等。一、調(diào)速回路一、調(diào)速回路液壓系統(tǒng)的調(diào)速方法可分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三種形式。 1）節(jié)流調(diào)速回路：由定量泵供油，用流量閥調(diào)節(jié)進入或流出執(zhí)行機構(gòu)的流量來實現(xiàn)調(diào)速；2）容積調(diào)速回路：通過調(diào)節(jié)變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)速；3）容積節(jié)流調(diào)速回路：利用改變變量泵排量和調(diào)節(jié)調(diào)速閥的流量配合工作來調(diào)節(jié)速度的回路。第二節(jié)第二節(jié) 速度控制回路速度控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路 1、節(jié)流調(diào)速回路 1）進油路節(jié)流調(diào)速回路 泵的供油壓力由溢流閥調(diào)定，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口， 改變進入液壓缸的流量，即可調(diào)節(jié)缸的速度。泵多余的流量經(jīng)溢流閥回油

6、箱，故無溢流閥則不能調(diào)速。速度負(fù)載特性:缸在穩(wěn)定工作時，活塞受力平衡方程式為第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路2211ApFAp2211ApFAp液壓缸的速度為速度負(fù)載特性曲線表明速度隨負(fù)載變化的規(guī)律，曲線越陡，說明負(fù)載變化對速度的影響越大，即速度剛度越低。當(dāng)節(jié)流閥通流面積不變時，輕載區(qū)域比重載區(qū)域的速度剛度高；在相同負(fù)載下工作時，節(jié)流閥通流面積小的比大的速度剛度高，即速度低時速度剛度高。 )(1111AFpAKAAqvpTmpAFpAKAAqv)(1111第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路特點:在工作中液壓泵輸出流量和供油壓力不變。而選擇液壓泵的流量

7、必須按執(zhí)行元件的最高速度和負(fù)載情況下所需壓力考慮，因此泵輸出功率較大。但液壓缸的速度和負(fù)載常常是變化的。當(dāng)系統(tǒng)以低速輕載工作時，有效功率很小，相當(dāng)大的功率損失消耗在節(jié)流損失和溢流損失，功率損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油溫升高。 由于節(jié)流閥安裝在執(zhí)行元件的進油路上，回油路無背壓，負(fù)載消失，工作部件會產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，也不能承受負(fù)值負(fù)載。這種回路多用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。如車床、鏜床、鉆床、組合機床等機床的進給運動和輔助運動。 1、節(jié)流調(diào)速回路 1）進油路節(jié)流調(diào)速回路 1、節(jié)流調(diào)速回路 ）回油路節(jié)流調(diào)速回路 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為：進油路和回油路節(jié)流調(diào)

8、速的速度負(fù)載特性公式形式相似，功率特性相同，但它們在承受負(fù)值負(fù)載的能力、運動平穩(wěn)性、油液發(fā)熱對回路的影響、停車后的啟動性能等方面的性能有明顯差別。 綜上所述，進油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場合，如某些機床的進給系統(tǒng)中。實際應(yīng)用中普遍采用進油路節(jié)流調(diào)速，并在回油路上加一背壓閥以提高運動平穩(wěn)性。 第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路)(211222AFApAKAAqvT)(211222AFApAKAAqvTmAFApAKAAqv)(211222 1、節(jié)流調(diào)速回路 ） 旁油路節(jié)流調(diào)速回路將流量閥安放在

9、和執(zhí)行元件并聯(lián)的旁油路上，即構(gòu)成旁油路節(jié)流調(diào)速回路。如圖6-6所示為采用節(jié)流閥的旁油路節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流閥調(diào)節(jié)了泵溢回油箱的流量，從而控制了進入缸的流量。調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口，即實現(xiàn)了調(diào)速。由于溢流已由節(jié)流閥承擔(dān)，故溢流閥用作安全閥，常態(tài)時關(guān)閉，過載時打開，其調(diào)定壓力為回路最大工作壓力的1.11.2倍。故液壓泵的供油壓力不再恒定，它與缸的工作壓力相等，取決于負(fù)載。旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，而無溢流損失，因而功率損失比前兩種調(diào)速回路小，效率高。這種調(diào)速回路一般用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路 4）采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回

10、路 使用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，速度受負(fù)載變化的影響比較大，亦即速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的運動平穩(wěn)性比較差。為了克服這個缺點，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來代替。由于調(diào)速閥本身能在負(fù)載變化的條件下保證節(jié)流閥進出油口間的壓差基本不變，因而使用調(diào)速閥后，節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性將得到改善。采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路中雖然解決了速度穩(wěn)定性問題，但由于調(diào)速閥中包含了減壓閥和節(jié)流閥的損失，并且同樣存在著溢流損失，故此回路的功率損失比節(jié)流閥調(diào)速回路還要大些。第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路 2.容積調(diào)速回路 容積調(diào)速回路是通過改變回路中液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來實現(xiàn)調(diào)

11、速的。其主要優(yōu)點是功率損失小(沒有溢流損失和節(jié)流損失)且其工作壓力隨負(fù)載變化，所以效率高、油的溫度低，但低速穩(wěn)定性較差，因此適用于高速、大功率系統(tǒng)。第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路(a)變量泵(b)變量泵定量馬達(dá)式(c)定量泵變量馬達(dá)式(d)變量泵變量馬達(dá)式 2.容積調(diào)速回路 第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路3.容積節(jié)流調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是采用壓力補償型變量泵供油，用流量控制閥調(diào)定進入液壓缸或由液壓缸流出的流量來調(diào)節(jié)液壓

12、缸的運動速度，并使變量泵的輸油量自動地與液壓缸所需的流量相適應(yīng)。 4.調(diào)速回路的比較和選用 第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路二、快速運動回路二、快速運動回路快速運動回路又稱增速回路，其功能在于使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。1.差動連接快速運動回路 ：這種回路結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，應(yīng)用普遍，但液壓缸的速度加快有限，有時仍不能滿足快速運動的要求，常常要求和其它方法（如限壓式變量泵）聯(lián)合使用。 2.雙泵供油的快速運動回路 ：這種回路功率利用合理，效率較高，缺點是回路較復(fù)雜，成本較高，常用在執(zhí)行元件快進和工進速度相差較大的組合機床

13、、注塑機等設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路二、快速運動回路二、快速運動回路3采用蓄能器的快速運動回路：采用蓄能器的目的是可以用流量較小的液壓泵。 4用增速缸的快速運動回路：這種回路不需要增大泵的流量，就可獲得很大的速度，常被用于液壓機的系統(tǒng)中。第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路三、速度換接回路三、速度換接回路 設(shè)備的工作部件在自動循環(huán)工作過程中，需要進行速度轉(zhuǎn)換。常用速度換接回路有快速與慢速的換接回路和兩種慢速的換接回路兩種。1、快速與慢速的換接回路 用行程閥的快慢速換接回路 第二節(jié)第二節(jié) 流量

14、控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路圖6-13用行程閥的速度換接回路三、速度換接回路三、速度換接回路2、兩種慢速的換接回路 對于某些自動機床、注塑機等，需要在自動工作循環(huán)中變換兩種以上的工作進給速度，這時需要采用兩種(或多種)工作進給速度的換接回路。圖6-14所示是兩個調(diào)速閥并聯(lián)以實現(xiàn)兩種工作進給速度換接的回路。 圖6-15所示為兩個調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。 第二節(jié)第二節(jié) 流量控制回路流量控制回路第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路一、任務(wù)引入一、任務(wù)引入 液壓吊在工作時，起重吊臂的伸出與返回是由液壓缸驅(qū)動的，根據(jù)工作要求，運行時，吊臂的速度必須能進行調(diào)節(jié)。試設(shè)計控制吊臂

15、速度的液壓回路。二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析 在該任務(wù)中，液壓吊的液壓傳動系統(tǒng)必須能有效地調(diào)節(jié)液壓臂的速度。前面已經(jīng)學(xué)過液壓傳動中有關(guān)壓力和流量的知識，也知道了在液壓傳動系統(tǒng)中，改變系統(tǒng)中的流量才能改變執(zhí)行元件(液壓缸)的速度。 因此，只要改變進入液壓缸的流量即可控制吊臂的運行速度。在液壓傳動系統(tǒng)中用來調(diào)節(jié)流量的元件是流量控制閥，常用的流量控制閥是節(jié)流閥。需設(shè)計控制吊臂速度的液壓回路。實訓(xùn)項目九實訓(xùn)項目九 液壓吊的速度控制液壓吊的速度控制第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施 液壓吊工作時，把不同重量的物件吊放在指定位置，吊臂需要上下都可以控制速度，為此這里用一個雙作用液壓缸

16、來完成載荷的升降運行。由于帶動吊臂在運行中活塞桿的沖出速度過大，所以可以采用回油路節(jié)流調(diào)速回路來調(diào)節(jié)速度，如圖所示。四、操作步驟四、操作步驟1.熟悉節(jié)流閥結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；2.根據(jù)項目要求，設(shè)計回路；3.選擇相應(yīng)元器件，在實驗臺上組建回路并檢查回路的功能是否正確；4.觀察運行情況，對使用中遇到的問題進行分析和解決； 5.完成實驗經(jīng)老師檢查評估后，關(guān)閉油泵，拆下管線，將元件放回原來位置。實訓(xùn)項目九實訓(xùn)項目九 液壓吊的速度控制液壓吊的速度控制第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路一、任務(wù)引入一、任務(wù)引入 注塑機的工作過程是將顆粒狀的塑料加熱成熔融狀，用注射裝置快速高壓注入模腔，保壓冷卻成型。其工作過程就包

17、括閉模、注射、保壓、啟模和頂出等過程。要求快速實現(xiàn)啟模和合模動作，且具有可調(diào)節(jié)的合模和開模速度，還要能夠?qū)崿F(xiàn)注射等工作，這就存在快慢速回路換接問題，如何保證快慢速換接平穩(wěn)？該如何選擇速度控制元件呢？這些元件又是通過什么方式來控制液壓缸的速度的呢? 二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析 分析該任務(wù)不難看出，在注塑機的液壓系統(tǒng)中采用節(jié)流閥來進行調(diào)速是不能滿足要求的。那么應(yīng)該采用調(diào)速閥，使節(jié)流閥進、出油口壓力差保持不變，執(zhí)行機構(gòu)的運動速度就可以相應(yīng)地得到穩(wěn)定。要實現(xiàn)快速運動，可采用雙泵供油的快速運動回路，這樣功率利用合理，效率高，并且速度換接平穩(wěn)。 實訓(xùn)項目十實訓(xùn)項目十 注塑機啟閉模速度控制注塑機啟閉模速度控制

18、第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施 注塑機啟閉模速度控制可以利用調(diào)速閥來實現(xiàn)，具體的液壓回路如圖6-19所示。利用低壓大流量泵和高壓小流量泵并聯(lián)的方法為系統(tǒng)供油。圖中，1為低壓大流量泵，用以實現(xiàn)快速運動，2為高壓小流量泵，用以實現(xiàn)工作進給運動。實訓(xùn)項目十實訓(xùn)項目十 注塑機啟閉模速度控制注塑機啟閉模速度控制第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路四、操作步驟 1 根據(jù)項目要求，設(shè)計回路。 2 按照液壓回路圖選用液壓元件并組裝回路。 3 檢查各油口連接情況后，啟動液壓泵，觀察回路動作是否符合要求。 4 調(diào)節(jié)調(diào)速閥調(diào)速手柄，觀察執(zhí)行元件的運動速度變化情況。 5 先卸壓，再關(guān)油泵

19、，拆下管路，整理好所有元件，歸位。 節(jié)流閥調(diào)速回路都存在著負(fù)載變化導(dǎo)致速度變化的問題。為使速度穩(wěn)定，可采用調(diào)速閥。調(diào)速閥可應(yīng)用于進油路、回油路和旁油路調(diào)速回路中。調(diào)速閥調(diào)速回路除改善速度負(fù)載特性外，其它性能和節(jié)流閥調(diào)速回路基本相同。 節(jié)流調(diào)速回路的缺點是功率損失大，效率低，只能用于功率較小的液壓系統(tǒng)。 重點分析了快速運動回路和速度換接回路的工作原理，其中實現(xiàn)快速運動的形式包括差動連接快速運動回路；雙泵供油的快速運動回路；采用蓄能器的快速運動回路和采用增速缸的快速運動回路。常用速度換接回路有快速與慢速的換接回路和兩種慢速的換接回路兩種。第六章 液壓流量控制閥和速度控制回路本本章章小小結(jié)結(jié)知識要點

20、節(jié)流閥、調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)及工作原理節(jié)流閥節(jié)流口形式與應(yīng)用節(jié)流閥與調(diào)速閥的區(qū)別流量控制回路的工作原理技能要點執(zhí)行元件速度的調(diào)節(jié)正確連接與安裝速度控制回路一、填空題填空題1、流量控制閥是通過改變閥口通流面積來調(diào)節(jié)閥口流量，從而控制執(zhí)行元件運動_ _ 的液壓控制閥。常用的流量閥有_ _閥和_ _閥兩種。2、速度控制回路是研究液壓系統(tǒng)的速度_ _和_ _問題，常用的速度控制回路有調(diào)速回路、_ _回路、_ _回路等。3、節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用方便、成本低。但負(fù)載和溫度的變化對流量穩(wěn)定性的影響較_ _，因此只適用于負(fù)載和溫度變化不大或速度穩(wěn)定性要求_ _的液壓系統(tǒng)。4、調(diào)速閥是由定差減壓閥和節(jié)流閥_ _

21、組合而成。用定差減壓閥來保證可調(diào)節(jié)流閥前后的壓力差不受負(fù)載變化的影響，從而使通過節(jié)流閥的_ _保持穩(wěn)定。5、速度控制回路的功用是使執(zhí)行元件獲得能滿足工作需求的運動_ _。它包括_ _回路、_ _回路、速度換接回路等。6、節(jié)流調(diào)速回路是用_ _泵供油，通過調(diào)節(jié)流量閥的通流截面積大小來改變進入執(zhí)行元件的_ _，從而實現(xiàn)運動速度的調(diào)節(jié)。7、容積調(diào)速回路是通過改變回路中液壓泵或液壓馬達(dá)的_ _來實現(xiàn)調(diào)速的。思考題與習(xí)題二、判斷題二、判斷題（ ）1、使用可調(diào)節(jié)流閥進行調(diào)速時，執(zhí)行元件的運動速度不受負(fù)載變化的影響。（ ）2、節(jié)流閥是最基本的流量控制閥。（ ）3、流量控制閥基本特點都是利用油液的壓力和彈簧力

22、相平衡的原理來進行工作的。（ ）4、進油節(jié)流調(diào)速回路比回油節(jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好。（ ）5、進油節(jié)流調(diào)速回路和回油節(jié)流調(diào)速回路損失的功率都較大，效率都較低。（ ）6、凡液壓系統(tǒng)中有順序動作回路，則必定有順序閥。三、選擇題三、選擇題1、在液壓系統(tǒng)中，可用于安全保護的控制閥是（ ）。 A、順序閥、 B、節(jié)流閥、 C、溢流閥2、調(diào)速閥是（ ），單向閥是（ A ），減壓閥是（ ）。 A、方向控制閥 B、壓力控制閥 C、流量控制閥3系統(tǒng)功率不大，負(fù)載變化不大，采用的調(diào)速回路為（ ）。 A進油節(jié)流 B旁油節(jié)流 C回油節(jié)流 DA或C4回油節(jié)流調(diào)速回路（ ）。 A. 調(diào)速特性與進油節(jié)流調(diào)速回路不同B. 經(jīng)節(jié)流閥而發(fā)熱的油液不容易散熱 C. 廣泛應(yīng)用于功率不大、負(fù)載變化較大或運動平衡性要求較高的液壓系統(tǒng) D. 串聯(lián)背壓閥可提高運動的平穩(wěn)性。5容積節(jié)流復(fù)合調(diào)速回路（ ）。 A主要由定量泵和調(diào)速閥組成 B工作穩(wěn)定、效率較高 C運動平穩(wěn)性比節(jié)流調(diào)速回路差 D在較低速度下工作時運動不夠穩(wěn)定思考題與習(xí)題四、問答題問答題1液壓傳動系統(tǒng)中實現(xiàn)流量控制的方式有哪幾種?采用的關(guān)鍵元件是什么? 2進油口調(diào)速與出油口調(diào)速各有什么特點?當(dāng)液壓缸固定并采用垂直安裝方式安裝時，應(yīng)采用何種調(diào)速方式比較