液壓與氣壓傳動技術 課件 任務9.3 流量控制閥的結構認知及速度控制回路的構建

液壓與氣壓傳動技術節(jié)流口流量特性及流量控制閥的結構特點2流量控制閥的功用：通過改變閥口通流截面面積的大小來調節(jié)通過閥口的流量的大小，達到調節(jié)執(zhí)行元件運動速度的目的。流量控制閥的類型：節(jié)流閥和調速閥。課程導入：授課導航節(jié)流閥的結構特點調速閥的工作原理及特點

節(jié)流口的流量特性

節(jié)流口流量特性4節(jié)流口形式薄壁孔細長孔短孔L/d≤0.5L/d>40.5<L/d≤4常用的節(jié)流口型式：軸向三角槽式節(jié)流口，結構簡單，可得到較小的穩(wěn)定流量小孔結構節(jié)流口流量特性5節(jié)流口的流量特性公式：q=KAT?pm式中：K－孔口形狀系數(shù)；AT－孔口的截面積；?p－孔口前后兩端壓力差；m－由孔的長徑比決定的指數(shù)。節(jié)流口流量特性當系數(shù)K、指數(shù)m和?p一定時，只要改變節(jié)流口通流面積A就可調節(jié)通過閥的流量。節(jié)流口流量特性61.壓差對流量的影響：薄壁小孔受壓差改變的影響最小；2.溫度對流量的影響：油溫影響油液粘度。對于薄壁小孔，粘度對流量幾乎沒有影響，油溫變化時薄壁小孔流量基本不變。3.孔口形狀對流量的影響：最小穩(wěn)定流量與節(jié)流口截面形狀有關，一般節(jié)流口通流面積越大，節(jié)流通道越短，越不容易堵塞。一般流量閥的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min。影響節(jié)流口流量的因素節(jié)流閥的結構特點7在液壓系統(tǒng)中，當流量控制閥的節(jié)流口開度調定后，我們希望通過的流量q能保持穩(wěn)定不變，以使執(zhí)行元件獲得穩(wěn)定的速度。而實際上不同的流量控制閥結構原理不同，流量特性也就有所不同。由節(jié)流口的流量特性可知:薄壁孔的m值最小

負載變化時因壓差變化引起的流量變化小油溫變化時系數(shù)K基本不變

流量受溫差變化的影響也小薄壁孔是理想的節(jié)流口型式。節(jié)流閥的結構特點8節(jié)流閥的結構簡單、體積小，調節(jié)方便，但負載和溫度的變化對流量的穩(wěn)定性影響較大，因此，只適用于負載和溫度變化不大或對速度穩(wěn)定性要求不高的液壓系統(tǒng)中。節(jié)流閥特點實際中，因加工等諸多因素，節(jié)流閥的節(jié)流口往往處于薄壁孔和短孔之間。節(jié)流閥常采用軸向三角槽式的節(jié)流口。調速閥工作原理及特點9圖為調速閥結構圖，調速閥由定差減壓閥1和節(jié)流閥2串聯(lián)而成。節(jié)流閥調節(jié)通過的流量，定差減壓閥保持節(jié)流閥前后壓差為定值，使得通過節(jié)流閥的流量不受負載變化影響。忽略油溫變化的影響，通過節(jié)流口的流量就基本保持不變。原理詳細圖形符號簡化圖形符號由于工作負載的變化很難避免，為了改善調速系統(tǒng)的性能，常常使用調速閥。，小結論：調速閥通過改變內部節(jié)流閥口的大小來調節(jié)流量，節(jié)流閥口一定而負載變化時，定差式減壓閥通過其閥芯的自動調節(jié)，能保證節(jié)流口前后的壓力差恒定，從而使調速閥的流量穩(wěn)定，不受負載變化的影響。調速閥工作原理及特點10分析詳細圖形符號簡化圖形符號由于工作負載的變化很難避免，為了改善調速系統(tǒng)的性能，常常使用調速閥。系統(tǒng)工作時，調速閥的進口壓力由溢流閥調定，基本保持恒定；壓力為P1的壓力油進入調速閥后，先經過定差減壓閥閥口1，壓力降為P2，減壓閥的出口即為節(jié)流閥的進口；P2經節(jié)流閥口3，壓力又降為P3；P3的大小由液壓缸負載決定。調速閥工作原理及特點11分析P3↑→減壓閥芯下移→閥口增→P2↑P3↓

→減壓閥芯下移→閥口增→P2↓節(jié)流閥前后壓差P2-P3保持不變

保證了流量的穩(wěn)定調速閥工作原理及特點12如圖，若負載增加，調速閥出口壓力P3增大，減壓閥芯失去平衡而上移，伴隨減壓閥口增加，液流阻力減小，減壓閥口的減壓作用減小，導致減壓閥出口壓力P2增加；反之，若負載減小，則P3減小、P2也減小。即減壓閥芯總是能自動調整減壓閥口h的大小，直至減壓閥芯處于新的平衡位置上，也就是說，負載變化時，P2總是隨P3變化，保證了節(jié)流口前后的壓力差基本不變，從而使調速閥的流量基本穩(wěn)定，不受負載變化的影響。分析調速閥工作原理及特點13節(jié)流閥的流量隨其進出口壓力差的變化較大。特性曲線調速閥的進、出油口壓力差

大于一定數(shù)值后曲線則基本保持水平狀態(tài)，表示負載變化閥的進出口壓力差變化時，調速閥的流量q基本不變。調速閥在進、出油口壓力差較小的曲線區(qū)域內，因壓差所產生的液壓力不足以克服減壓閥彈簧的預緊力，這時減壓閥始終處于初始位置，減壓口全開，減壓閥不起減壓作用，此時的特性曲線與節(jié)流閥相同。所以調試設備時，應保證調速閥的進出口壓力差不小于最小壓差。調速閥工作原理及特點14

在中低壓系統(tǒng)中，調速閥正常工作必須保證有0.4~0.5MPa的最小壓力差，否則減壓閥將不起作用，和普通節(jié)流閥性能一樣，在系統(tǒng)調試時要注意。特點調速閥常應用于負載變化大、或對執(zhí)行元件運動穩(wěn)定性要求高的調速系統(tǒng)。需要注意的是選擇調速閥或是調節(jié)執(zhí)行元件最低速度時，應使調速閥的最小穩(wěn)定流量小于執(zhí)行元件所需的最小流量。小結液壓與氣壓傳動技術01節(jié)流口流量特性02節(jié)流閥的結構特點03調速閥原理及特點16液壓與氣壓傳動技術速度控制回路的構建

方向控制回路壓力控制回路速度控制回路多缸工作控制回路

液壓基本回路類型液壓與氣壓傳動技術速度控制回路調速回路快速運動回路速度換接回路速度控制回路（一）調速回路節(jié)流調速回路、容積調速回路、容積節(jié)流調速回路(前兩種的聯(lián)合調速)（二）快速運動回路差動連接快速運動回路、雙泵供油快速運動回路、采用蓄能器的快速運動回路（三）速度換接回路快慢速換接回路、兩種慢速的換接回路速度控制回路

1.節(jié)流調速回路（1）進口節(jié)流調速回路節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間，也稱進油路節(jié)流調速回路。特點：節(jié)流調速調速方便，因溢流損失和節(jié)流損失而使節(jié)流功率損失大，效率低，發(fā)熱大，只適用于小功率的液壓系統(tǒng)。（一）調速回路小提醒：在這種調速回路中，定量泵中多余的油液經溢流閥流回油箱，節(jié)流閥必須在溢流閥的聯(lián)合使用下才起到調速作用，調試溢流閥時應保證其工作時處于溢流狀態(tài)。1.節(jié)流調速回路（1）進口節(jié)流調速回路（一）調速回路

小結論：進油節(jié)流調速回路在輕載低速的工況下有較好的速度剛性，但在這種情況下功率損失較大，效率較低。1.節(jié)流調速回路（2）出口節(jié)流調速回路：節(jié)流閥接在回油路上，也稱回油路節(jié)流調速回路。

（一）調速回路小結論：回油節(jié)流調速回路與進油節(jié)流調速回路有相同的速度負載特性、最大承載能力和功率損失。為了提高回路的綜合性能，實際應用中多采用進油路節(jié)流調速加背壓閥的形式來提高運動的平穩(wěn)性。1.節(jié)流調速回路

（一）調速回路

1.節(jié)流調速回路

（一）調速回路

1.節(jié)流調速回路

（3）旁路節(jié)流調速回路：節(jié)流閥裝在旁支油路上，也稱旁油路節(jié)流調速回路（一）調速回路小提醒：旁油路節(jié)流調速回路的溢流閥起安全閥作用，液壓泵進入液壓缸的流量靠支路上的節(jié)流閥分流。1.節(jié)流調速回路

（一）調速回路旁路節(jié)流調速回路速度負載特性差，低速時穩(wěn)定性差、承載能力小，調速范圍也小，只用于高速、重載、對運動平穩(wěn)性要求低的較大功率的場合。上述三種節(jié)流調速回路都存在著相同的問題，即當節(jié)流閥開度調定后，通過它的流量受工作負載變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運動速度的穩(wěn)定。因此只適用于負載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。小結論：進油節(jié)流調速回路與回油節(jié)流調速回路有相同的速度負載特性、最大承載能力和功率損失。為了提高回路的綜合性能，實際應用中多采用進油路節(jié)流調速加背壓閥的形式來提高運動的平穩(wěn)性。特點：用改變泵或馬達的排量來實現(xiàn)調速的沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，油液溫升小，適用于高速、大功率調速系統(tǒng)。變量泵和變量馬達的結構較復雜，成本較高。根據(jù)油路的循環(huán)方式：開式回路和閉式回路，后者采用較多。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油直接回油箱。這種回路結構簡單，油液在油箱中能得到充分冷卻，但油箱體積較大，空氣和臟物易進入回路。在閉式回路中，執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相連，結構緊湊，只需很小的補油箱，空氣和臟物不易進入回路，但油液的冷卻條件差，需附設輔助泵補油、冷卻和換油等。補油泵的流量一般為主泵流量的10%~15%,壓力通常為0.3~1MPa左右。按調節(jié)對象的不同分：變量泵調速、變量馬達調速、泵和馬達聯(lián)合調速，2.容積調速回路按調節(jié)對象分類：變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調速回路

變量泵—缸變量泵—定量馬達2.容積調速回路定量泵和變量液壓馬達組成的調速回路變量泵和變量馬達組成的調速回路（1）變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調速回路補油泵（用于補漏和換油冷卻）調速特性曲線（1）變量泵和定量液壓執(zhí)行元件組成的調速回路

回路輸出特性：（2）定量泵和變量液壓馬達組成的調速回路這種回路能適應機床主運動所要求的恒功率調速的特點，但其調速范圍小，同時，若用液壓馬達來換向，要經過排量很小的區(qū)域，這時轉速很高，反向易出故障，因此這種回路較少單獨應用。（2）定量泵和變量液壓馬達組成的調速回路

（3）變量泵和變量馬達組成的調速回路

（3）變量泵和變量馬達組成的調速回路

容積調速回路雖然具有效率高，發(fā)熱小的優(yōu)點，但隨著負載增加，容積效率將有所下降，從而使速度發(fā)生變化，尤其是低速時的穩(wěn)定性變差。3.容積節(jié)流調速回路機床的進給系統(tǒng)為了減少發(fā)熱并滿足速度穩(wěn)定性的要求，常采用容積節(jié)流調速回路。容積節(jié)流調速回路用流量閥調節(jié)進入或流出液壓缸的流量來調節(jié)液壓缸的運動速度，并使變量泵的輸出流量自動地與液壓缸所需的流量相適應。這種回路沒有溢流損