液压阀_流量控制阀工作原理-PPT(精)

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7.2.1 流量的 “压差法”测 量
指令力
代表流量大 小的压差力
流量控 制阀口
１、串联减 压式流量负 反馈控制
Rx
pq
pq A 弹簧力 恒定 固定节流孔液阻 所以q 恒定 q p q
流量传 感器Rq
qL
所谓“恒压源串联减压式调节”是指系统采用恒压源供油， 流量调节阀口RQ、流量控制阀口Rx与负载Z相串联，此时阀口 Rx称为减压阀口。这是一种先减压后节流的流量控制形式。
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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，
流量稳定性与节流口形状、节流口前后压差以及油液温度 变化等因素有关。 （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明
显随之改变，节流口的这种特性可用节流刚度T来描述。
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7.1.3 节流口的形式 节流口是流量阀的关键部位，节流口形式在很大程
度上决定着流量控制阀的性能。
(1)直角凸肩节流口 B h
D
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。
h≤B；B — 阀体沉割槽的宽度。
qL K A0 p m K K 0 x p m 式中: C0 KK 0 p m 常数 A0 K 0 x
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q L C0 x
图7.4
7.3
7.3.1
普通节流阀
节流阀
调节 手轮 螺帽
液流从进油口流入 经节流口后，从阀的出 油口流出。本阀的阀芯 3的锥台上开有三角形 槽 。转动调 节 手 轮 1， 阀 芯3 产 生轴 向 位 移， 节流口的开口量即发生 变化。阀芯越上移开口 量就越大。

二、普通节流阀 1．工作原理 压力油从进油口P1流入孔道和阀芯1左端的三角槽进入 孔道b，再从出油口P2流出。调节手柄3，可通过推杆2使 阀芯作轴向移动，以改变节流 口的通流截面积来调节流量。 2、节流阀的刚性 定义：当节流阀开口量不变时, 单位流量变化下进出口压差的 变化量，或者说：压差对流量 的导数，我们叫节流阀算公式我们可以看出，通过节流阀的流量与 节流阀进出口压差有关，压差发生变化，通过节流阀的流 量就要发生变化，这样，在变负载的液压系统中，要使执 行元件获得一个稳定的速度，就必须使节流阀两端的压差 不变，这就是调速阀，首先我们来分析它的工作原理。 1.调速阀 ： 如图为调速阀的结构示意图，从中间左右分开，右边是 一个定差式减压阀，左边是一个节流阀，两者串联起来， 减压阀在前节流阀在后，就组成一个调速阀 。假设阀芯1 下端的面积为A1，上端下端面的面积为A2，阀芯1上端面 的面积为A，进油口压力为p1，出油口压力为p3 ，c腔d腔 内的压力为p2 ，弹簧的弹簧力为Fs，在不考虑摩擦力及液 动力时，阀芯1的工作位置就有这几个力来决定。
第四节：流量控制阀 流量控制阀就是通过改变阀口通流面积的大小或通流 通道的长短来控制液体流过阀口的流量来控制执行元件运 动速度的液压阀。常用的流量控制阀有普通节流阀、压力 补偿和温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。 一：流量控制原理及节流口形式 节流阀节流口通常有三种基本形 式：薄壁小孔、细长小孔和厚壁小 孔，但无论节流口采用何种形式， 通过节流口的流量q与进出口压差 Δp的关系均可用一个公式来表示， 即q=KAΔpm，这三种节流口的压 力流量特性曲线如图所示,由此可得 出以下三个结论。
由q=KAΔpm可得T=Δp1-m/KAm 从节流阀特性曲线图5-32可以发 现,节流阀的刚度T相当于流量曲线 上某点的切线和横坐标夹角β的 余切 ，即 T=cotβ 由此可得三条结论： (1)同一节流阀，阀前后压力差 Δp相同,节流开口小时，刚度大。 (2)同一节流阀，在节流开口一定时，阀前后压力差Δp越 小,，刚度越低。为了保证节流阀具有足够的刚度，节 流阀只能在某一最低压力差Δp的条件下，才能正常工作， 但提高Δp将引起压力损失的增加。 (3)取小的指数m可以提高节流阀的刚度，因此在实际使用 中多希望采用薄壁小孔式节流口，即m=0.5的节流口。

2 偏心槽式节流口
3
轴向三角槽式节流 口
4 周向缝隙式节流口
5 轴向缝隙式节流口
特点
结构简单，针阀作轴向移动，但水力半径小，易 堵塞，受油温影响较大，流量稳定性差，适用于 对节流性能要求不高的系统
在阀芯上开有截面为三角槽的周向偏心槽，通过 转动阀芯改变通流面积。流量稳定性较好，但在 阀芯上有径向不平衡力，使阀芯转动费力，易堵 塞。一般用于低压、大流量和对流量稳定性要求 不高的系统中
四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的 并联工作。液压缸充满油，从静止到启动平稳；制动时运动惯性 引起液压冲击较大；换向位置精度高
四口全接通，泵卸荷，液压缸处于浮动状态，在外力作用下可移 动。液压缸从静止到启动有冲击；制动比O型平稳；换向位置变动 大
P口封闭，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液压缸浮动，在外力作 用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动性能介于O型和H 型之间
第五章 液压控制阀
第一节 方向控制阀 第二节 压力控制阀 第三节 流量控制阀 第四节 其它类型的液压控制阀
液压控制阀
在液压系统中，为保证执行机构能按设计要求安全可靠地 工作，必须对液压系统中的油液的方向、流量和压力上进 行控制，这些实施控制的元件称液压控制阀。
按用途分为： 方向阀、流量控制阀和压力控制阀三类。
P2口压力很高为减小控制压力， 可采用带卸荷阀芯的液控单向阀， 反向开启控制压力小，最小控制 压力0.05p2
1-控制活塞；2-推杆；3-锥阀；4弹簧座；5-弹簧；6-卸荷阀芯。
2.液控单向阀
液控单向阀具有良好的单向 密封性能，常用于执行元件 需要长时间保压、锁紧的情 况，也用于防止立式液压缸 在自重作用下下滑等。

2021/3/10
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液压缸是将液压能 转换为直线运动机 械能的执行元件
分类：单作用液压 缸、双作用液压缸、 缓冲式液压缸、多 级液压缸、组合液 压缸
主要参数：压力、 缸径（缸内径、活 塞杆直径、面积 比）、理论推力和 拉力、效率、活塞 作用力、功率等
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控制调节装置：它们是控制液压系统中油液的压 力、流量和液流方向的装置。换向阀、节流阀、 溢流阀等液压元件都属于这类装置。
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液压马达的参数
排量V（ml/r） 流量q（L/min） 压力p（Mpa、bar）——额定压力、最高压力、工作压力、压差 扭矩T（N.m） 功率（kw）——输入功率、输出功率 效率η——容积效率、机械效率、总效率 转速（r/min）——额定转速、最高转速、最低转速（马达不出
现爬行现象）
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液 压 阀——控制调节装置
控制液压系统中油液的压力、流量和液流方向
液压阀的类型选择，应考虑正确的功能、 密封性和抗御可预见的机械和环境影响的 能力。推荐尽量采用板式安装阀和(或)插 装阀。
油路块应牢固安装，其内部通道应无有害 杂质(如氧化皮、毛刺、切屑)，这些会限 制流动或被冲刷出来引起任何元件(其中 包括密封件或ห้องสมุดไป่ตู้料)失灵、损坏。
最大压力通常为溢流阀设定压力。理想的情况是在一 个工作循环中，有不同的负载和转速。我们根据工况 计算出合适的设计压力。
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力士乐公司的液压泵
闭式回路变量泵——A4VG、A10VG等，该泵均 为斜盘式轴向柱塞变量泵，流量与驱动转速及排 量成正比并可无级变量，流量随斜盘摆角增加到 其最大值，斜盘摆过中位可以平稳改变液流流动 方向，泵在高压侧配备两个溢流阀来保护静液压 传动（泵和马达）免于超载，内置辅助泵用作补 油泵和控油泵，最高补油压力由一个内置补油溢 流阀来限制。A4VG的规格有28、40、56、71、 90、125、180、250； A10VG的规格有18、 28、45、63。油液最低清洁度应为NAS1638之 8级。

第五章 液压控制阀
(３)启闭特性：
开闭启合比比pp--KB
：开始溢流的开启压力pK与ps的百分比。 ：停止溢流的闭合压力pB与ps的百分比。
由于摩擦的作用，开启压力大于闭合压力。
pK
=
pK ps
×- 100 %
-
pB
= pB ×100 % ps
显然上述两个百分比越大，则两者越接近，溢流阀的启闭特性 就越好。一般开启比大于90%，闭合比大于85%。
Δp越小，刚度越低,所以节流阀只能在大于某一最低压
差的条件下才能工作,但提高Δp将引起压力损失。
第五章 液压控制阀
（2）温度对流量稳定性的影响
T变，μ变，q变。 薄壁孔(紊流状态）不受温度变化影响。
（3） 节流口的阻塞
阻塞现象： 当Δ p一定,A 较小时流量时大时小甚至断流
措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、精心过滤。 薄壁孔不易附着、阻塞。
m — 压差指数 K — 节流系数
动画演示
q∝ A ，Δp=c，A ↑ ，q↑。
第五章 液压控制阀
4. 刚度
刚度 外负载波动引起阀前后压力差Δ p 变化，即使阀 的开口面积A 不变，也会导致流经阀的流量q 不稳定。
定义：阀的开口面积A 一定
q
T = dΔ p/dq
T = Δ p1-m/ (KAm )
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
§5.1 阀的作用和分类
一、作用 控制液流的方向、压力和流量。
二、分类 按用途：压力阀、流量阀、方向阀
按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动 按连接方式：管式、 板式、法兰式、叠加式等
第五章 液压控制阀

1、直动式溢流阀：（用于低压， p≤2.5MPa，反向不通） 如下页图所示，直动式溢流阀是利用系 统中的油液作用力，直接作用在阀芯上与弹 簧力相平衡的原理来控制阀芯的启闭动作， 以保证（油缸）进油口处的油液压力恒定。 进油口P处的压力油经阀芯的橫孔及阻尼 孔作用在阀芯底部的锥孔表面上。当进口 压力较小时，阀芯在弹簧的作用下处于下 端位置，P与T不能相通；当进口压力升高， 阀芯下端压力油产生的作换 向阀的优点，既可以很方便的控制换向，又 可以实现对较大流量回路的控制。 几点说明： ①液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节 主阀的换向速度，从而使主油路的换向平 稳性得到控制； ②为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必 须是A、B、T油口互通。
③控制油可以取自主油路（内控），也可以 取独立油源（外控）。 • 思考：执能符号中六个油口分别接何处？ 5、手动换向阀 通过控制手柄直接操纵阀芯的移动，换向 精度和平稳性不高，适用于间歇动作且无 需自动化的场合。
如图（a）：向左推动手柄→左位工作； 向右推动手柄→右位工作。 弹簧复位。 如图（b）：为钢球定位的手动换向阀， 与图（a）的区别：手柄可在三个位置上定 位，不推动手柄，阀芯不会自动复位。
§5-2 压力控制阀 压力控制阀是用来控制液压系统中油液 压力或利用压力信号实现控制（以液体压力 的变化来控制油路的通断）的阀类。按其功 能可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继 电器等。 本节主要介绍压力阀的工作原理、调节 性能、典型结构及主要用途。 一、溢流阀 溢流阀的作用是将系统的压力稳定在某 一调定值上，从而进行安全保护。按其调压 性能和结构特征划分，溢流阀可分为直动式 和先导式两大类。 （一）、溢流阀的工作原理及典型结构
二、换向阀 换向阀作用是利用阀芯和阀体间相对 位置的变化来接通、断开或改变系统中油液 的流动方向。

代表阀的通流能力的大小，对应于阀的 额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与 阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小 于或等于它的额定流量，最大不得大于额定 流量的1.1倍。
▪ 额定压力
阀长期工作所允许的最高压力。对压力 控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范 围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受 它的功率极限的限制。
等组成。p 口压力油除通过右阀座孔作用在球阀的右边外， 还经过阀体上的通道 b 进入操纵杆的空腔并作用在球阀的 左边，球阀所受轴向液压力平衡。
• 特点 对油液污染不敏感，换向性能好；密封性能好，
最高压力可达63MPa；电磁吸力经杠杆放大后传给阀芯，
推力大；使用介质的粘度范围大，可直接使用高水基、
乳化液；加工装配工艺难度较大，成本较高。
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– 锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为12 °～20 °，阀口 关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。阀口 的压力流量方程 q＝ Cdπd x sinα(2Δp/ρ）1/2
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– 球阀 性能与锥阀相同，阀口的压力流量方程 q ＝ Cdπd h 0 （x/R） (2Δp/ρ）1/2
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根据用途不同分类
– 压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、 减压阀、顺序阀等。
• 压力损失：包括阀口压力损失和流道压力损失。 换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机 能、阀口流动方向有关，一般不超过1MPa。
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• 内泄漏量：滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作 压力越高， 内泄漏越大。泄漏不仅带来功率损 失，而且引起油液发热。因此阀芯与阀体要同心， 并要有足够的封油长度。
• 应用：主要用在超高压小流量液压系统或作插装阀的先
导阀。
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压力控制阀

流量控制阀的分类
根据工作原理，流量控制阀可分为节流阀和调速阀。
节流阀是通过改变阀口的开度来控制流量，而调速阀是通过改变泵的输出流量来 控制执行机构的速度。
流量控制阀的工作原理
节流阀的工作原理
当液压油通过节流阀时，由于阀口的狭窄，会产生一定的压力降，从而改变液体的流速。 通过调节阀口的开度，可以控制液体的流量，从而达到调节执行机构速度的目的。
的解决方案。
市场竞争加剧
随着技术的普及和市场需求的增长， 流量控制阀行业的竞争将逐渐加剧， 厂商需要不断提升自身的技术水平 和产品质量。
全球化趋势
随着全球化的加速，流量控制阀的 市场将逐渐走向全球化，厂商需要 加强自身的国际化布局和合作。
流量控制阀的应用领域发展趋势
能源化工领域
随着能源化工行业的快速发展， 流量控制阀在能源输送、化工生
自动变速器
在自动变速器中，流量控制阀用于调 节传动液的流量，实现挡位的自动切 换。
流量控制阀在其他领域的应用
航空航天
在航空航天领域，流量控制阀用于调节燃料和润滑油的流量，确保发动机的正 常运行。
医疗器械
在医疗器械中，流量控制阀用于精确控制药物的注射量和速度，保证医疗安全 和效果。
04 流量控制阀的优缺点
产等领域的应用将逐渐增多。
汽车制造领域
随着汽车制造技术的不断升级， 流量控制阀在汽车液压系统、燃 油喷射系统等领域的应用将更加
广泛。
航空航天领域
随着航空航天技术的进步，流量 控制阀在航空液压系统、燃料控 制系统等领域的应用将更加重要。
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自动化生产线
流量控制阀用于控制生产线上各 环节的液体流量，实现自动化生 产，提高生产效率。

液压与气压传动
第5章 液压控制阀
福州大学机械工程及自动化学院
第5章 液压控制阀
章节目录
5.1 液压阀概述
5.2 方向控制阀 5.3 压力控制阀 5.4 流量控制阀 5.5 叠加阀和插装阀 5.6 电液伺服阀 5.7 电液比例阀 5.8 电液数字阀
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第5章 液压控制阀
5.1 液压阀概述
液压控制阀的种类繁多，但他们在液压系统的作用主要 有三个方面：控制液压油的压力(压力控制阀)、流量（流量 控制阀）和流动方向（方向控制阀），保证执行元件按照负 载的需求进行工作。
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第5章 液压控制阀
图5-15 单触点柱塞式压力继电器
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第5章 液压控制阀
5.4 流量控制阀
流量控制阀是通过改变阀口大小，改变液阻实现流量调节 的阀。普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分 流集流阀。
5.4.1 流量控制原理
由流体力学知识知，流经孔口及缝隙的流量与其前后压 力差和孔口、缝隙面积有关。它可以用通用节流方程表示
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第5章 液压控制阀
5.3.4 压力继电器
1.功能 压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输
出的元件。其作用是，根据液压系统压力的变化，通过压力继 电器内的微动开关，自动接通或断开电气线路，实现执行元件 的顺序控制或安全保护。 2.结构特点
压力继电器按结构特点可分为柱塞式、弹簧管式和膜片式 等。图5-15为单触点柱塞式压力继电器 。
（5-3）
联立求解式（5-7）和（5-8）可求得不同流量下的进口压力。
注意两点：
（a）调节弹簧的预压缩量x0，可以改变阀口的开启压力pk，进而 调节控制阀的进口压力p，此处弹簧称之为调压弹簧。

位置，改变挡块斜面角 ，便可改变阀芯移动的速
度，所以可调节换向时间。
机动换向阀(行程)要放在操纵件旁，即通常安装在油缸附 近，它结构简单，换向位置精度高。
机动(行程)换向阀基本都是二位的，除有二位二通的，还 有二位三通、二位四通等型式。
机动
（2）手动换向阀 manual-operated directional valve
液压控制阀 流量控制阀
普通单向阀 结构：阀体、阀芯、弹簧等
普通单向阀动画
按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结构，
都由阀芯、阀体和弹簧等组成。(小规格直通式阀有用钢球 作阀芯的，我们试验室里看到的就是这种)，当液流从进油 口A 流入时，油液压力克服弹簧阻力和阀体1与阀芯2间的 摩擦力，顶开带有锥端的阀芯(或钢球)，从出油口B 流出。 当油液反向从B流入时，油液压力使阀芯紧密地压在阀座 上，故不能逆流。由于弹簧仅起复位作用，因而弹簧力很 小。所以正向开启压力只需0.03～0.05MPa ; 反向截止时， 因阀芯与阀座孔为线密封，且密封力随压力增高而增大， 故密封性能良好。
图形符号
A’ B’ AB
利用液控单向阀锁紧
液压锁 密封好、锁紧精度高。
按通路分类：二通、三通、四通、五通等等
按工作位置数分：二位、三位、四位等等
换向阀
按控制方式分类
电磁换向阀 液动换向阀 电液动换向阀 手动换向阀
机动换向阀（行程换向阀）
气动换向阀
按阀芯的形式分类
滑阀式换向阀 转阀式换向阀
1-阀体 2-阀芯 3-弹簧
1-阀体 2-阀芯
3-弹簧
2、液控单向阀 hydraulically operated check valve
液控单向阀是一种通入控制压力油后允许油液双向流动 的单向阀，它由单向阀和液控装置两部分组成。