《第四章流量阀》ppt课件

功用：通过改变阀口过流面积来调节通过阀口的流量，从而控制执行元件的运动速度。,§44 流量控制阀及速度控制回路,流量控制阀有：节流阀、调速阀、分流阀、 温度补偿调速阀等,速度控制回路包括：调速回路、快速运动回路、速度换接回路,一、流量控制阀,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。,通过节流口的流量Q及其前后压力差p的关系均可用表示为：,为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想,（一）流量控制原理,节流元件常用的节流孔口及缝隙称为节流口。,影响节流口流量稳定性的因素,（1）压差对流量的影响 薄壁小孔的m最小，其通过的流量受压差的影响最小。,（2）温度对流量的影响 温度变化对细长孔的影响最大，而油温变化时，薄壁小孔的流量基本不变。,（3）孔口形状对流量的影响 最小稳定流量是流量阀的一个重要性能指标，最小稳定流量与节流口的截面形状有关，通流面积越大、节流通道越短、水力半径越大节流口的抗堵塞性能越好。,典型节流口的结构形式,节流阀实现流量调节的条件,必须具备一个与节流回路并联的分支回路。（溢流阀或恒压变量泵）,因 ，故调节节流阀的开口大小，即可改变进入液压缸的流量q1，从而可以调节液压缸的速度(v=q1/A1)。,调节节流阀的开口大小，只能改变流经节流阀的压力降，口小流速快、口大流速慢，总流量不变，因此液压缸的速度不可调。,（二）节流阀,1、组成,阀体、阀芯、弹簧、调节手轮等,原理演示,三角槽节流口,2、工作原理,阀芯在弹簧的作用下始终贴紧在推杆上,3、特点及应用场合,节流调速系统中，负载变化引起节流阀两端压力差发生变化，从公式 可知，通过节流阀的流量发生变化，从而使执行元件的运动速度不稳定。,故节流阀只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求不高的场合。,4、作用,（1） 起节流调速作用,（2） 起负载阻尼作用,（3） 作背压阀,5、 图形符号,（三）单向节流阀,1、组成,2、工作原理及图形符号,(三) 调速阀,1. 组成,定差减压阀与节流阀串联而成,2. 工作原理,原理演示,3. 特点,定差减压阀的作用：保持节流阀前后压差不变。,当压差 很小时，减压口最大，不起稳定节流阀前后压差的作用，此时性能相当于节流阀。故要保证调速阀正常工作，至少要求有0.40.5MPa以上的压力差。,由特性曲线可知：,调速阀在压力差大于一定数值后，流量基本上保持恒定。,调速阀虽然解决了负载变化对流量的影响，但温度变化对流量仍有影响。,4. 图形符号,简化图形符号,基本回路的定义,由若干液压元件组成，并能完成某种特定功能的典型（简单）油路结构。,一个完整的液压系统，包括主回路和若干基本回路。,二、速度控制回路,基本回路的分类,方向控制回路,按功用分,压力控制回路,速度控制回路,（一）调速回路, 调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求。,速度控制回路包括：,调速回路,快速运动回路,速度换接回路,调速回路调速原理,由上两式知： 改变q 、 VM、A，皆可改变v或n， 一般A是不可改变的。 液压缸：改变q，即可改变v 液压马达：既可改变q，又可改变VM,液压缸的运动速度为：,液压马达的转速为：,调速的类型,节流调速：用定量泵和流量阀来调速,容积节流调速：用变量泵和流量阀来调速,容积调速：改变变量泵或变量马达的排量来调速,通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。,1、节流调速回路,进油路节流调速 按流量阀安装位置不同 回油路节流调速 旁油路节流调速,（1）进油路节流调速,调速原理：将节流阀串联在进入液压缸的油路上，调节通过节流阀的流量，即可调节进入液压缸的流量，从而调节液压缸的运动速度。,节流阀 液压缸 qp 溢流阀 油箱,演示,速度负载特性,缸在稳定工作时 ，其受力平衡方程式为：,由于P2为零，所以：,则：经节流阀进入液压缸的流量为：,节流阀两端压力差为:,故液压缸的运动速度为：,上式即为进油路节流调速的速度负载特性方程。,选用不同的AT值作v-F坐标曲线图，即为该回路的速度负载特性曲线。如图：,B、在相同负载条件下，通流面积小（低速）时速度刚性好。,A、当AT一定 时，轻载时比重载时速度刚性好。,应用：该回路适用于低速轻载的场合。,(2)回油路节流调速,演示,调速原理：调节AT， 改变， 即 随之变化，使溢流阀开口 也随之变化，使 改变，从而 发生变化，使液压缸 的速度变化。,（2）回油路节流调速,演示,调速原理：调节AT， 改变， 即 随之变化，使溢流阀开口 也随之变化，使 改变，从而 发生变化，使液压缸 的速度变化。,速度负载特性：,通过比较与进油路节流调速特性基本相同。,进油路节流调速与回油路节流调速的比较：,1)承受负值负载的能力：回油路有，而进油路无。,3)运动平稳性：回油路好一些。但进油路节流调速回路的节流阀通流面积较大，低速时不易堵塞。故进油路节流调速能获得更低的稳定速度。,2)发热即泄露的影响：这两项的影响对进油路的影响均大于对回油路的影响。,为提高回路的综合性能，一般采用进油路节流调速，并在回油路上加背压阀，兼具二者的优点。,(3)旁油路节流调速,调速原理：, 由于节流阀承担溢流，故溢流阀实际上是安全阀。而泵工作过程中的压力完全取决于负载。,调节AT，即可改变 的大小，因泵的输出流量 不变，故进入液压缸的流量随之变化，从而实现调速。,速度负载特性：,速度负载特性曲线如图：,分析：当通流面积一定时，负载大时速度刚度大； 而负载一定时，通流面积越小（高速），速度刚度越大。,结论：该回路适用于高速重载的场合。,2、容积调速,改变泵或马达的排量来实现调速。,其主要优点是没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率系统。,变量泵和变量马达的容积调速回路,容积调速回路通常有三种基本形式：,变量泵和定量液动机的容积调速回路,定量泵和变量马达的容积调速回路,（1）变量泵调速（恒扭矩）,图a中执行元件为液压缸。2为安全阀，限制回路中的最大压力。,图b中执行元件为马达，阀4为安全阀，阀6为溢流阀，实现补油热交换。,工作特性,1）速度特性：当变量泵的转速np不变，则马达的转速nM(或活塞的运动速度)与变量泵的排量成正比 。,2）转矩与功率特性,马达的输出转矩为,马达的输出功率为,当泵的输出压力pB和马达或缸的排油压力p0不变时，马达的输出转矩TM或缸的输出推力F是恒定的 。,3)调速范围：主要决定于变量泵的变量范围，其次是受回路的泄漏和负载的影响。调速范围较大。,特点及应用：此调速回路为恒转矩输出，可正反向实现无级调速，调速范围较大，可达40。,适用于调速范围较大，要求恒扭矩输出的场合，如大型机床的主运动或进给系统中。,（2）变量马达调速回路（恒功率）,(a)为开式回路,(b)为闭式回路,工作特性,1）速度特性：变量马达的转速nM与其排量Vm成反比 。,因为换向时，马达的排量必然经历一个由大到小、为零、又反向增大的过程，当排量减小到一定数值时，马达因输出转矩太小，不能带动负载转矩甚至克服不了自身的摩擦转矩而停转；而排量反向增大又会使马达突然反向高速旋转，造成马达不能平稳换向。,特点：此种调速回路不宜用变量马达来换向。,2）转矩与功率特性,马达的输出转矩为,马达的输出功率为,马达的输出转矩Tm与其排量Vm成正比；而马达的输出功率Pm与其排量Vm无关，故此回路属恒功率调速 .,特点及应用:不能用改变马达的排量来实现平稳换向，（用换向阀换向）调速范围比较小(一般为34)，因而较少单独应用。,（3）变量泵变量马达调速回路,图中，阀6和阀8使辅助泵能双向补油，阀7和阀9使安全阀3在两个方向都能起保护作用。,一般采用分段调速的方法,第一阶段将变量马达的排量Vm调到最大值并使之恒定，然后调节变量泵的排量Vp,第二阶段将已调到最大值的变量泵的排量VB固定不变，然后调节变量马达的排量Vm,2）调速范围是变量泵调节范围和变量马达调节范围之乘积，所以其调速范围大(可达100)，并且有较高的效率.,1）第一阶段为恒转矩调速，第二阶段为恒功率调速,可使马达的换向平稳。用变量泵来换向。,适用于大功率的场合，如矿山机械、起重机械以及大型机床的主运动液压系统。,特点及应用:,（三）容积节流调速回路：,工作原理：该回路采用压力补偿型变量泵供油，用流量阀调节流量来改变液压缸的运动速度，并使泵的输出流量自动与液压缸所需流量相适应。,此回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性较好。常用在速度范围大，中小功率的场合。,3、容积节流调速回路：,工作原理：采用压力补偿型变量泵供油，用流量阀调节流量来改变液压缸的运动速度，并使泵的输出流量自动与液压缸所需流量相适应。,此回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性较好。常用在速度范围大，中小功率的场合。,1）限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路：,2安全阀 3调速阀 4背压阀,调速原理：,（二）快速运动回路 （增速回路）,1、液压缸差动连接回路：,差动快速右移：,快退：,工进：,2、采用蓄能器的快速运动回路：,阀5左右位：,阀5中位：,4压力升高后，打开卸荷阀2，泵卸荷,特点：短时需要大流量,3、双泵供油快速运动回路,1低压大流量泵 2高压小流量泵,系统压力由5调整，4关闭,工进：,系统压力高,3打开（承载慢进）,特点：功率损耗小，效率高，应用普遍,（三）速度换接回路：,1、快速与慢速的换接回路：用行程阀的速度换接回路,快进：,慢进：6关闭,快退：,2、两种慢速的换接回路：,图为两个调速阀并联，由换向阀实现换接。两个调速阀可独立工作。但是会使工作部件产生前冲现象。用于速度预选的场合。,两个调速阀串联：,阀C左位时，B被C短接，流量由A控制；阀C右位，流量由B控制（因为阀B的开口小于阀A的开口）。此回路中阀A一直处于工作状态，限制进入阀B的流量。,特点：速度换接比较平稳，但能量损失大。,三、卸荷回路,功用是系统短时间停止工作时，在不关闭电机情况下使泵P=0.,卸荷方法,流量卸荷q=0，用变量泵，高压，磨损严重,压力卸荷p=0，泵出口接油箱，较好,P=pQ=0,1. 采用换向阀卸荷回路,利用主阀处于中位时M.、H、K型机能卸荷。,简单，冲击大，只适用于低压小流量场合,演示,2、用先导型溢流阀的远程控制口卸荷,流量大，卸荷压力小，切换时冲击也小,演示,3、利用蓄能器的保压卸荷回路,当主换向阀在左位工作时，液压缸向前运动且压紧工件，进油路压力升高至调定值，压力继电器动作使二通阀通电，泵即卸荷，单向阀自动关闭，液压缸则由蓄能器保压。缸压不足时，压力继电器复位使泵重新工作。保压时间的长短取决于蓄能器的容量.,演示,4、用液控顺序阀卸荷,工作原理：快速运动时，双泵同时供油。 小泵供油 工作进给时p，卸荷阀打开 大泵卸荷,5. 采用二位二通阀的卸荷回路,简单，冲击大，效果好，但阀的额定流量大。,