液压阀工作原理动画(精品)

本章提要本章主要内容为 ： 节流口的流量特性； 流量负反馈； 节流阀、调速阀、分流阀等三种流量控制阀的 原理、结构、主要性能和应用； 其它液压阀，如插装阀、电液比例阀、电液伺 服阀的工作原理及应用。

本章重点是节流口的流量特性、流量负反馈、调速 阀的工作原理和性能。学习时应从液压桥路和流量负反 馈等基本概念着手理解这些阀的工作原理。2

流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力 的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执 行机构的运动速度。流量控制阀包括节流阀、 调速阀、分流集流阀等。本章除讨论普通的流

量阀之外，还要简要介绍插装阀、电液比例阀和电液伺服阀。3

对流量控制阀的主要性能要求是： l)阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。 2)油温变化时，流量变化小。

3)流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能得到很小的稳定流量。 4)当阀全开时，通过阀的压力损失要小。 5)阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望其调 节力矩要小。4

7.1 节流口的流量特性7.1.1 节流口流量公式对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:

Q K A p m式中: Q 阀口通流面积； 阀口前、后压差； 由节流口形状和结构决 定的指数，0.5<m<l ; 节流系数。

(7.1)m=1细长孔

p

A

mK

簿壁口 m=0.5

图7.1 节流口的 流量-压力特性

Δp5

在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。 一类是细长孔，m=1。在液压工程中，往往把这类节 流口当作固定(不可调)节流器使用。 另一类是薄壁节流口,m=0.5。用紊流计算这一类节流 口的流量。常常把它们作为节流阀阀口使用。 关于薄壁节流口的流量公式，在流体力学中已然推导 和证明过，我们只引用其结论即可。令 K Cq 2 / , m=0.5流过薄壁小孔的流量公式由式(7.1)变为:

Q Cd A

2

( p1 p2 )

Q

m=1细长孔

式中: Cd—流量系数； ρ—油液密度。

簿壁口 m=0.5

Δp 6

上式也可写成

Q Cd A(

2

p) m

在上式中若m为常数，且 (2 / ) p m 也是常数，调节A, 则可调节通过节流阀的流量Q。 需要说明的是流量系数Cd并不是常数，节流口的结构、

形状、压力差、油温都对Cd有影响。精确的Cd值需靠试验确定。一般Cd=0.6~0.8。m值也受多种因素影响，一般 m=0.5~1。一般薄壁节流口的m为0.5左右。尽管式(7-1) 包含着一些非确定因素，但它毕竟给我们提供了一个对流 量进行概略计算的简明表达式。

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，影响流量稳定性与节流口形状、节流压差以及油液温度等 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随

之改变，节流口的这种特性可用流量刚度T来表征。

Q 1 P T 1 /( ) P m Q

(7.2)8

1 p 1 T Q Q tg p刚度的物理意义如下： 当△p有某一增量时，Q值 相应的也有某一增量，Q 的增量值越大，说明流量 的变化也就越大，从(7.2) 式看，刚度就越小。反之， 则刚度大。1细长孔

Q3

m=1

3 2簿壁口

1

2

m=0.5

Δp1

Δp2

Δp9

由式(7.2)可知：

流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大； 压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大； 系数m越小，刚度越大。薄壁孔(m=0.5)比细长孔(m=1)的流量稳定性受ΔP变化的影响要小。因此，为了获得较小的系数m,应尽量避免采用细长孔节流口，应使节流口 形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。

(2)油温变化对流量稳定性的影响 油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升 高使油的粘度降低时，流量Q就会增加。所以节流通道长 时温度对流量的稳定性影响大。 对于薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小的，这 是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与

雷诺数无关，即不受油液粘度变化的影响；节流口形式越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。

(3)阻塞对流量稳定性的影响

节流阀的阻塞现象一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出 现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流 阀的开口只能很小,于是导致阻塞现象的出现。 此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。 流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流 口的结构都有关。12

产生堵塞的主要原因是： ①油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节

流缝隙处；②由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子， 被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，因而影响 了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度 时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周 而复始，就形成流量的脉动; ③ 阀口压差较大时容易产生堵塞现象。13

减轻堵塞现象的措施有： · 采用大水力半径的薄刃式节流口。一般通流面积越 大、节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不 易堵塞。 · 适当选择节流口前后的压差,用多个节流口串联。一 般取ΔP=0.2~0.3MPa。 · 精密过滤并定期更换油液。在节流阀前设

置单独的 精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。 · 节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属，以 减小吸附层的厚度。14

7.1.3

节流口的形式与特征 节流口是流量阀的关键部位，节流口形式及其特性

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 hD

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。

直角凸肩节流口15

(2)针阀式(锥形凸肩)节流口h

特点：结构简单， 可当截止阀用。调节 范围较大。由于过流 断面仍是同心环状间 隙，水力半径较小， 小流量时易堵塞，温D

θ

度对流量的影响较大。一般用于要求较低的 场合 。 (a)图7.2(a) 针阀(锥形)节流口16