第四章液压控制元件—流量控制阀

第四章液压控制元件—流量控制阀

4.3流量控制阀

液压系统在工作时，常需随工作状态的不同而以不同的速度工作，只要控制流量就控制了速度;无论那一种流量控制阀，内部--定有节流阀的构造，因此节流阀可说是最基本的流量控制阀了。

4.3. 1速度控制的概念

1.对液压执行元件而言，控制流入执行元件的流量”或“流出执行元件的流量”都可控制执行元件的速度。

液压缸活塞移动速度: V=Q/A

液压马达的转速:n=Q/q

式中: Q一流入执行元件的流量

A一液压缸活塞的有效面积

q-液压马达的排量

2.任何液压系统都要有泵，不管执行元件的推力、速度如何变化，定量泵的输出流量永远是固定不变的，所谓速度控制或控制流量只是使流入执行元件之流量小于泵的流量而已，故常将其称为节流。

图4-30所示说明定量泵在无负载且设回路无压力损失的状况下，其节流前后的差异;节流前泵打出的的油全进入回路，此时泵输出压力趋近于零，节流后泵50L/min的流量才有30L Jmin能进入回路，虽然其压力趋近于零，但是剩余的20L /min得经溢流阀流回油箱，若将溢流阀压设定为50kg/cm²，此时就算是没有负载，回路压力仍将会大于40kg / cm²,也就是说不管负载的大小如何，只要作了速度控制，则泵的输出压力将会趋近溢流阀的设定压力，趋近的程度由节流量的多少与负载大小来决定。

4. 3. 2节流阀

节流阀( Throtle valve)是根据第第1章中孔口与阻流管原理所作出的，图4-31为节流阀的结构，油液由入口进入，经滑轴上的节流口后，由出流出。调整手轮使滑轴轴向移动，以改变节流门节流面积的大小。

图4-32为单向节流阀，与普通节流阀不同的是:只能控制一个方向的流量大小，而在另一个方向则无节流作用。

图4- 31节流阀

图4-32单向节流阀

1.节流阀的压力特性

图4-33 (a) 所示液压系统未装节流阀，若推动活塞前进所需最低工作压力为10kgf /cm,那么当活塞前进时，压力表指示的压力为10kgf/cm2; 当装了节流阀控制活塞前进速度如图4-33 (b) 所示，那么当活塞前进时，则节流阀入口压力会上升到溢流阀所调定的压力，溢流阀被打开，一部分压油液经溢流阀流入油箱。

2.节流阀流量特性

节流阀的节流口形式可归纳为三种基本形式:孔口、阻流管、与介于两者之间的节流孔。

根据实验，通过节流口的流量可用下式表式:

当液压缸所推动的负载变化时，使得节流阀进出口压力差变化，通过的流量也有变化，从而活塞的速度不稳定。为使活塞运动速度不会因负载的变化而变化，应该采用下文所述的调速阀。

4.3.3调速阀

调速阀能在负载变化的状况下，保持进口、出口压力差恒定。图4-34所示调速阀的结构，其动作原理说明如下:

此时只要将弹簧力固定，则在油温无什么变化时，输出流量即可固定。另外，要使阀能在工作区正常动作，进、出口间压力差要在7-10kg/cm²以上。

以上讲的调速阀是压力补偿调速阀，即不管负载如何变化，通过调速阀内部具有一活塞和弹簧来使主节流口的前后压差保持固定，从而控制通过的流量维持不变。另外还有压力温度补偿流量调整阀，能在油温变化的情况下，保持通过阀的流量不变。

4.3. 4基本的速度控制回路

液压回路基本的速度控制有进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速三种方法。

1.进油节流调速(Meter in)

进油截流调速就是控制执行元件入口的流量，图4-35所示，该回路不能承受负负载，如有负向负荷(负荷与运动方向同向者)，则速度失去控制。

图4一35进油节流调速回路

2.回油节流调速(Meter out)

回油节流调速就是控制执行元件出口的流量，图4- 36 所示，回油节流调速是控制排油，节流阀可提供背压，使液压缸能承受各种负荷。

图4-36回油节流调速回路

3.旁路节流调速(Bleed off)

旁路节流调速是控制不需流入执行元件也不经溢流阀而直接流回油箱的油的流量，从而达到控制流入执行元件油液流量的目的。图9-67所示旁路节流调速回路，该回路的特点是液压缸的压力基本上等于泵的输出压力其大小取决于负载;该回路中的溢流阀只有在过载时才打开。

图4一37分流回路

从上所述，此三种调速方法不同点为:

1)进油调速和回油调速会使回路压力升高，造成动力损失;旁路调速则几乎不会。

2)用旁路调速作速度控制时，效率最高，控制性能最差，主用于负荷变化很小的正向负荷的场合。

3)用进油调速作速度控制时，效率次之，主用于负荷变化较大之正向负荷的场合。

4)用回油调速作速度控制时，效率最差，控制性能最佳，主用于有负向负荷的场合。

4.3.5行程减速阀及其应用

一般的加工机械如车床、铣床，其刀具有未接触工作时，需快速进给以节省时间，开始切削则应慢速进给，以保证加工质量，或是液压缸前进时，本身冲力过大，需要在行程的未端使其减速，以便液压缸能正确的停止;此时就需要用图4- 38所示减速阀行程减速阀的应用如图4-39所示。

图4-39利用凸轮操作减速阀的减速回路

4.3. 6比例式流量阀

前面所述之流量阀都需用手动调整的方式来作流量设定，在需要经常调整流量或要作精密流量控制的液压系统，就得用到比例式流量阀了。比例式流量阀(Proportional Flow Control Valve)也是以在提动杆外装置的电磁线圈所产生的电磁力，来控制流量阀的开口大小，由于电磁线圈有良好的线性度，故其产生的电磁力是和电流的大小成正比，在应用时可产生连续变化的流量了，从而可任意控制流量阀的开口大小。

比例式流量阀也有附单向阀的，各种比例式流量阀的符号如图4- 40所示。

图4-40比例式流量阀