液壓閥流量控制閥工作原理

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1、1 2 本 章 提 要本 章 提 要本 章 提 要 節(jié) 流 口 的 流 量 特 性 ; 流 量 負 反 饋 ; 節(jié) 流 閥 、 調 速 閥 、 分 流 閥 等 三 種 流 量 控 制 閥 的原 理 、 結 構 、 主 要 性 能 和 應 用 ; 其 它 液 壓 閥 , 如 插 裝 閥 、 電 液 比 例 閥 、 電 液 伺服 閥 的 工 作 原 理 及 應 用 。 本 章 主 要 內 容 為 : 本 章 重 點 是 節(jié) 流 口 的 流 量 特 性 、 流 量 負 反 饋 、 調 速閥 的 工 作 原 理 和 性 能 。 學 習 時 應 從 液 壓 橋 路 和 流 量 負 反饋 等 基 本 概

2、念 著 手 理 解 這 些 閥 的 工 作 原 理 。 3 流 量 控 制 閥 簡 稱 流 量 閥 , 它 通 過 改 變 節(jié) 流口 通 流 面 積 或 通 流 通 道 的 長 短 來 改 變 局 部 阻 力的 大 小 , 從 而 實 現(xiàn) 對 流 量 的 控 制 , 進 而 改 變 執(zhí)行 機 構 的 運 動 速 度 。 流 量 控 制 閥 包 括 節(jié) 流 閥 、調 速 閥 、 分 流 集 流 閥 等 。 本 章 除 討 論 普 通 的 流量 閥 之 外 , 還 要 簡 要 介 紹 插 裝 閥 、 電 液 比 例 閥和 電 液 伺 服 閥 。 4 對 流 量 控 制 閥 的 主 要 性 能 要

3、求 是 :l) 閥 的 壓 力 差 變 化 時 , 通 過 閥 的 流 量 變 化 小 。2) 油 溫 變 化 時 , 流 量 變 化 小 。3) 流 量 調 節(jié) 范 圍 大 , 在 小 流 量 時 不 易 堵 塞 , 能 得 到 很 小 的 穩(wěn) 定 流 量 。4) 當 閥 全 開 時 , 通 過 閥 的 壓 力 損 失 要 小 。5) 閥 的 泄 漏 量 要 小 。 對 于 高 壓 閥 來 說 , 還 希 望 其 調節(jié) 力 矩 要 小 。 5 對 于 節(jié) 流 孔 口 來 說 , 可 將 流 量 公 式 寫 成 下 列 形 式 :( 7.1)mpAKQ 式 中 :A 閥 口 通 流 面 積 ;

4、p 閥 口 前 、 后 壓 差 ;m 由 節(jié) 流 口 形 狀 和 結 構 決定 的 指 數(shù) , 0.5 m l ;K 節(jié) 流 系 數(shù) 。 Q p圖 7.1 節(jié) 流 口 的流 量 -壓 力 特 性 細 長 孔m =1簿 壁 口m =0.5 6)(2 21 ppACQ d 關 于 節(jié) 流 口 的 流 量 公 式 , 在 流 體 力 學 中 已 然 推 導和 證 明 過 , 我 們 只 引 用 其 結 論 即 可 。 令 , m=0.5流 過 薄 壁 小 孔 的 流 量 公 式 由 式 ( 7.1) 變 為 : /2qCK 式 中 : Cd流 量 系 數(shù) ; 油 液 密 度 。在 流 體 力 學 中

5、 , 我 們 遇 到 過 兩 大 類 節(jié) 流 口 。 一 類 是 。 在 液 壓 工 程 中 , 往 往 把 這 類 節(jié)流 口 當 作 固 定 (不 可 調 )節(jié) 流 器 使 用 。Q p細 長 孔m =1簿 壁 口m =0.5 另 一 類 是 。 用 紊 流 計 算 這 一 類 節(jié) 流口 的 流 量 。 常 常 把 它 們 作 為 節(jié) 流 閥 閥 口 使 用 。 7 上 式 也 可 寫 成 md pACQ )2( 在 上 式 中 若 m為 常 數(shù) , 且 也 是 常 數(shù) , 調 節(jié) A,則 可 調 節(jié) 通 過 節(jié) 流 閥 的 流 量 Q。 mp)/2( 需 要 說 明 的 是 流 量 系 數(shù)

6、 Cd并 不 是 常 數(shù) , 節(jié) 流 口 的 結 構 、形 狀 、 壓 力 差 、 油 溫 都 對 Cd有 影 響 。 精 確 的 Cd值 需 靠 試 驗確 定 。 一 般 Cd=0.60.8。 m值 也 受 多 種 因 素 影 響 , 一 般m=0.51。 一 般 薄 壁 節(jié) 流 口 的 m為 0.5左 右 。 盡 管 式 ( 7-1)包 含 著 一 些 非 確 定 因 素 , 但 它 畢 竟 給 我 們 提 供 了 一 個 對 流量 進 行 概 略 計 算 的 簡 明 表 達 式 。 8 液 壓 系 統(tǒng) 在 工 作 時 , 希 望 節(jié) 流 口 大 小 調 節(jié) 好 后 , 流 量 Q穩(wěn) 定

7、不 變 。 但 實 際 上 流 量 總 會 有 變 化 , 特 別 是 小 流 量 時 ,影 響 流 量 穩(wěn) 定 性 與 節(jié) 流 口 形 狀 、 節(jié) 流 壓 差 以 及 油 液 溫 度 等因 素 有 關 。 ( 1) 壓 差 變 化 對 流 量 穩(wěn) 定 性 的 影 響 當 節(jié) 流 口 前 后 壓 差 變 化 時 , 通 過 節(jié) 流 口 的 流 量 將 隨之 改 變 , 節(jié) 流 口 的 這 種 特 性 可 用 流 量 剛 度 T來 表 征 。 QPmPQT 1)/(1 ( 7.2) 9 tgQppQT 11 m =0.5Q p細 長 孔 m =1 1 23p1 p21 23 簿 壁 口剛 度 的

8、 物 理 意 義 如 下 : 當 p有 某 一 增 量 時 , Q值相 應 的 也 有 某 一 增 量 , Q的 增 量 值 越 大 , 說 明 流 量的 變 化 也 就 越 大 , 從 ( 7.2)式 看 , 剛 度 就 越 小 。 反 之 ,則 剛 度 大 。 10 由 式 ( 7.2) 可 知 :流 量 剛 度 與 節(jié) 流 口 壓 差 成 正 比 , 壓 差 越 大 , 剛 度 越 大 ;壓 差 一 定 時 , 剛 度 與 流 量 成 反 比 , 流 量 越 小 , 剛 度 越 大 ;系 數(shù) m越 小 , 剛 度 越 大 。 薄 壁 孔 ( m 0.5) 比 細 長 孔 ( m 1) 的

9、 流 量 穩(wěn) 定 性 受 P變 化 的 影 響 要 小 。 因 此 , 為 了 獲 得較 小 的 系 數(shù) m, 應 盡 量 避 免 采 用 細 長 孔 節(jié) 流 口 , 應 使 節(jié) 流 口形 式 接 近 于 薄 壁 孔 口 , 以 獲 得 較 好 的 流 量 穩(wěn) 定 性 。 11 ( 2) 油 溫 變 化 對 流 量 穩(wěn) 定 性 的 影 響 油 溫 升 高 , 油 液 粘 度 降 低 。 對 于 細 長 孔 , 當 油 溫 升高 使 油 的 粘 度 降 低 時 , 流 量 Q就 會 增 加 。 所 以 節(jié) 流 通 道 長時 溫 度 對 流 量 的 穩(wěn) 定 性 影 響 大 。 對 于 薄 壁 孔

10、, 油 的 溫 度 對 流 量 的 影 響 是 較 小 的 , 這是 由 于 流 體 流 過 薄 刃 式 節(jié) 流 口 時 為 紊 流 狀 態(tài) , 其 流 量 與雷 諾 數(shù) 無 關 , 即 不 受 油 液 粘 度 變 化 的 影 響 ; 節(jié) 流 口 形 式越 接 近 于 薄 壁 孔 , 流 量 穩(wěn) 定 性 就 越 好 。 12 一 般 節(jié) 流 閥 , 只 要 保 持 油 足 夠 清 潔 , 不 會 出現(xiàn) 阻 塞 。 有 的 系 統(tǒng) 要 求 缸 的 運 動 速 度 極 慢 , 節(jié) 流閥 的 開 口 只 能 很 小 ,于 是 導 致 阻 塞 現(xiàn) 象 的 出 現(xiàn) 。此 時 , 通 過 節(jié) 流 閥 的

11、流 量 時 大 時 小 , 甚 至 斷 流 。( 3) 阻 塞 對 流 量 穩(wěn) 定 性 的 影 響 流 量 小 時 , 流 量 穩(wěn) 定 性 與 油 液 的 性 質 和 節(jié) 流口 的 結 構 都 有 關 。 13 產(chǎn) 生 堵 塞 的 主 要 原 因 是 : 油 液 中 的 雜 質 或 因 氧 化 析 出 的 膠 質 等 污 物 堆 積 在 節(jié)流 縫 隙 處 ; 由 于 油 液 老 化 或 受 到 擠 壓 后 產(chǎn) 生 帶 電 的 極 化 分 子 ,被 吸 附 到 縫 隙 表 面 , 形 成 牢 固 的 邊 界 吸 附 層 , 因 而 影 響了 節(jié) 流 縫 隙 的 大 小 。 以 上 堆 積 、 吸

12、 附 物 增 長 到 一 定 厚 度時 , 會 被 液 流 沖 刷 掉 , 隨 后 又 重 新 附 在 閥 口 上 。 這 樣 周而 復 始 , 就 形 成 流 量 的 脈 動 ; 閥 口 壓 差 較 大 時 容 易 產(chǎn) 生 堵 塞 現(xiàn) 象 。 14 減 輕 堵 塞 現(xiàn) 象 的 措 施 有 : 。 一般 取 P 0.2 0.3MPa。 。 在 節(jié) 流 閥 前 設 置 單 獨 的 精濾 裝 置 , 為 了 除 去 鐵 屑 和 磨 料 , 可 采 用 磁 性 過 濾 器 。 , 以減 小 吸 附 層 的 厚 度 。 。 一 般 通 流 面 積 越大 、 節(jié) 流 通 道 越 短 、 以 及 水 力

13、半 徑 越 大 時 , 節(jié) 流 口 越 不易 堵 塞 。 15 (1)直 角 凸 肩 節(jié) 流 口 hB; B 閥 體 沉 割 槽 的 寬 度 。 直 角 凸 肩 節(jié) 流 口D 本 結 構 的 特 點 是 過 流面 積 和 開 口 量 呈 線 性 結 構關 系 , 結 構 簡 單 , 工 藝 性好 。 但 流 量 的 調 節(jié) 范 圍 較小 , 小 流 量 時 流 量 不 穩(wěn) 定 ,一 般 節(jié) 流 閥 較 少 使 用 。 節(jié) 流 口 是 流 量 閥 的 關 鍵 部 位 , 節(jié) 流 口 形 式 及 其 特 性在 很 大 程 度 上 決 定 著 流 量 控 制 閥 的 性 能 。 16 (2)針 閥

14、式 ( 錐 形 凸 肩 ) 節(jié) 流 口 圖 7.2(a) 針 閥 ( 錐 形 ) 節(jié) 流 口D h( a ) 特 點 : 結 構 簡 單 ,可 當 截 止 閥 用 。 調 節(jié)范 圍 較 大 。 由 于 過 流斷 面 仍 是 同 心 環(huán) 狀 間隙 , 水 力 半 徑 較 小 ,小 流 量 時 易 堵 塞 , 溫度 對 流 量 的 影 響 較 大 。一 般 用 于 要 求 較 低 的場 合 。 17 (3)偏 心 式 節(jié) 流 口 節(jié) 流 口 由 偏 心 的 三 角 溝 槽 組 成 。 閥 芯 有 轉 角 時 , 節(jié) 流 口過 流 斷 面 面 積 即 產(chǎn) 生 變 化 。 本 結 構 的 特 點 是

15、, 小 流 量 調 節(jié) 容易 。 但 制 造 略 顯 得 麻 煩 、 閥 芯 所 受 的 徑 向 力 不 平 衡 , 只 宜 用在 低 壓 場 合 。 18 (4)軸 向 三 角 槽 式 節(jié) 流 口 沿 閥 芯 的 軸 向 開 若 干 個 三 角 槽 。 閥 芯 做 軸 向 運 動 , 即可 改 變 開 口 量 h, 從 而 改 變 過 流 斷 面 面 積 。 本 節(jié) 流 口 結 構 簡 單 , 水 力 半 徑 大 , 調 節(jié) 范 圍 較 大 。小 流 量 時 穩(wěn) 定 性 好 , 最 低 對 流 量 的 穩(wěn) 定 流 量 為 50ml/min。lD h 圖 7.2(c) 三 角 槽 式 節(jié) 流

16、口 19b ha lD h 20圖 7.2(d) 周 向 縫 隙 式 節(jié) 流 口 (5)周 向 縫 隙 式 節(jié) 流 口 閥 芯 上 開 有 狹 縫 , 旋 轉 閥 芯 可 以 改 變 縫 隙 的 通 流 面 積大 小 。 這 種 節(jié) 流 口 可 以 作 成 薄 刃 結 構 , 從 而 獲 得 較 小 的 穩(wěn)定 流 量 , 但 是 閥 芯 受 徑 向 不 平 衡 力 , 只 適 于 低 壓 節(jié) 流 閥 中 。 21 本 結 構 為 薄 壁 節(jié) 流 口 , 壁 厚 約 0.070.09mm, 流 量 受 溫度 的 影 響 小 、 不 易 堵 塞 、 最 低 穩(wěn) 定 流 量 約 20ml/min 。

17、 閥 芯的 軸 向 位 移 可 改 變 節(jié) 流 口 過 流 斷 面 的 面 積 。 節(jié) 流 口 易 變 形 ,工 藝 復 雜 是 本 結 構 的 缺 點 。(6)軸 向 縫 隙 式 節(jié) 流 口 圖 7.2(e) 軸 向 縫 隙 式 節(jié) 流 口 22 負 載 變 化 引 起 的 流 量 波 動 可 以 通 過 流 量 負 反饋 來 加 以 控 制 。 與 壓 力 負 反 饋 一 樣 , 流 量 負 反 饋控 制 的 核 心 是 要 構 造 一 個 流 量 比 較 器 和 流 量 測 量傳 感 器 。 流 量 閥 的 流 量 測 量 方 法 主 要 有 “ 壓 差 法 ”和 “ 位 移 法 ” 兩

18、 種 。 23 在 主 油 路 中 串 聯(lián) 一 個 節(jié) 流 面 積 A0已 調 定 的 液 阻 RQ作 為 流量 一 次 傳 感 器 , 其 壓 力 差 Pq 代 表 流 量 QL; qpQ qp 流 量 傳 感 器 RQ流 量 調 節(jié) 閥 口 Rx 24qpQ qp 流 量 傳 感 器 RQ流 量 調 節(jié) 閥 口 Rx 再 設 置 一 個 作 為 流 量 二 次 傳 感 的 測 壓 油 缸 A, 將 一 次 傳感 器 輸 出 的 壓 差 PQ引 入 該 測 壓 油 缸 A的 兩 腔 , 即 可 將 流 量 轉化 成 與 之 相 關 的 活 塞 推 力 FQ, FQ即 為 反 饋 信 號 。液

19、 阻 RQ和 壓 差測 量 缸 A一 起構 成 “ 壓 差 法 ”流 量 傳 感 器 。 流 量 傳 感 器 RQ流 量 調 節(jié) 閥 口 Rx qpQ qp 恒 定所 以 固 定 節(jié) 流 孔 液 阻恒 定彈 簧 力 Q pQ Ap qq 與 壓 力 負 反 饋 相 類 似 , 可 用 彈 簧 預 壓 力 F 指 作 為 指 令 信號 , 并 與 流 量 傳 感 器 的 反 饋 力 FQ共 同 作 用 在 力 比 較 器 上 ,構 成 “ 流 量 -壓 差 -力 負 反 饋 ” , 利 用 比 較 信 號 驅 動 流 量 調節(jié) 器 閥 芯 ( 液 阻 Rx) , 最 終 達 到 流 量 自 動

20、穩(wěn) 定 控 制 之 目 的 。 代 表 流 量 大 小 的壓 差 力指 令 力 qp qp流 量 傳 感 器 RQ流 量 調 節(jié) 閥 口 Rx流 量 大 ?。?壓 差 力 )指 令 力 Q qp 流 量 傳感 器RQ流 量 調節(jié) 閥 口Rx 代 表 流 量 大小 的 壓 差 力指 令 力( 2) 串 聯(lián)減 壓 式 流 量負 反 饋 控 制 所 謂 “ 壓 力 源 串 聯(lián) 減 壓 式 調 節(jié) ” 是 指 系 統(tǒng) 采 用 壓 力 源 供油 , 流 量 調 節(jié) 閥 口 Rx與 負 載 Z相 串 聯(lián) , 此 時 閥 口 Rx稱 為 減 壓閥 口 。恒 定所 以 固 定 節(jié) 流 孔 液 阻恒 定彈 簧

21、力 Q pQ Ap qq 當 負 載 流 量 QL變化 時 , 流 量 傳 感 器 RQ上 的 壓 力 差 PQ也 會 發(fā)生 變 化 , 以 此 為 控 制依 據(jù) , 調 節(jié) 減 壓 閥 口Rx開 口 度 , 使 流 量 朝著 誤 差 減 小 的 方 向 變化 , 從 而 維 持 負 載 流量 Q L基 本 恒 定 。 據(jù) 此原 理 設 計 而 成 的 流 量閥 稱 為 “ 調 速 閥 ” 。 恒 定所 以 固 定 節(jié) 流 孔 液 阻恒 定彈 簧 力 Q pQ Ap qq qp 流 量 傳 感 器 RQ 流 量 調 節(jié) 閥 口 Rx代 表 流 量 大小 的 壓 差 力指 令 力( 2) 串聯(lián)

22、減 壓 式流 量 負 反饋 控 制 恒 定所 以 固 定 節(jié) 流 孔 液 阻恒 定彈 簧 力 Q pQ Ap qqqp流 量 傳 感 器 RQ( 3) 并 聯(lián)溢 流 式 流量 負 反 饋控 制 指 令 力代 表 流 量 大小 的 壓 差 力 流 量 調 節(jié)閥 口 R x “流 量 源 并 聯(lián) 溢 流 式 調 節(jié) ” 則 是 指 系 統(tǒng) 用 流 量 源 供 油 , 流量 調 節(jié) 閥 口 Rx與 負 載 Z相 并 聯(lián) 。 此 時 閥 口 Rx稱 為 溢 流閥 口 。 當 流 量 QL變 化 時 ,流 量 傳 感 器 RQ上 的 壓 力 差PQ也 會 發(fā) 生 變 化 , 以 此 作為 控 制 信 號

23、 , 調 節(jié) 溢 流 閥口 Rx的 開 口 度 , 使 流 量 朝著 誤 差 減 小 的 方 向 變 化 ,從 而 維 持 負 載 負 載 流 量 QL基 本 恒 定 。 據(jù) 此 原 理 設 計而 成 的 流 量 閥 稱 為 “ 溢 流節(jié) 流 閥 ” 。 圖 7.3( 4) 串 聯(lián) 與 并 聯(lián) 式 對 比 33 與 “ 壓 差 法 ” 相 反 , 本 方 法 是 在 主 油 路 中 串 聯(lián) 一 個 壓差 PQ基 本 恒 定 , 但 節(jié) 流 面 積 A0可 變 的 節(jié) 流 口 RQ作 為 流 量 的 一次 傳 感 器 。 因 傳 感 器 的 壓 差 恒 定 , 故 液 阻 RQ及 傳 感 器 閥

24、 芯位 移 xQ將 隨 負 載 流 量 QL而 變 化 。 常 數(shù)式 中 mL mmL pKKC xCQ pxKKpAKQ 000 0根 據(jù) 節(jié) 流 口 流 量 公 式 , 有 : 34 通 過 定 壓 差 的 可變 液 阻 RQ和 位 移 測 量彈 簧 一 起 構 成 了 具 有“ 流 量 -位 移 -力 負 反饋 ” 的 所 謂 “ 位 移 法 ”流 量 傳 感 器 。 為 了 將 一 次 傳 感 器 的 位 移 信 號 轉 換 成 便 于 比 較 的 力信 號 , 再 設 置 一 個 傳 感 彈 簧 KQ作 為 位 移 -力 轉 換 的 二 次 傳感 器 , 流 量 QL轉 換 成 彈

25、簧 力 FQ。 QL 通 過 彈 簧油 缸 使 壓差 基 本 恒定傳 感 器 的 開口 ( 位 移 x)與 流 量 Q成比 例通 過 另 一 彈簧 將 位 移 轉化 為 力流 量 -位 移 傳 感 器 圖 7.4 流 量 的 “ 位 移 法 ” 測 量 與 反 饋 通 過 彈 簧 將位 移 轉 化 為 反饋 力 流 量 一 次傳 感 器 流 量 調 節(jié)主 閥 口比 例 電 磁鐵 產(chǎn) 生 流量 指 令先 導 閥 圖 7.4 38 液 流 從 進 油 口 流 入經(jīng) 節(jié) 流 口 后 , 從 閥 的 出油 口 流 出 。 本 閥 的 閥 芯3的 錐 臺 上 開 有 三 角 形槽 。 轉 動 調 節(jié) 手

26、 輪 1,閥 芯 3產(chǎn) 生 軸 向 位 移 ,節(jié) 流 口 的 開 口 量 即 發(fā) 生變 化 。 閥 芯 越 上 移 開 口量 就 越 大 。 閥 芯調 節(jié)手 輪螺 帽閥 體(a) 39 當 節(jié) 流 閥 的 進出 口 壓 力 差 為 定 值時 , 改 變 節(jié) 流 口 的開 口 量 , 即 可 改 變流 過 節(jié) 流 閥 的 流 量 。 節(jié) 流 閥 和 其 它閥 , 例 如 單 向 閥 、定 差 減 壓 閥 、 溢 流閥 , 可 構 成 組 合 節(jié)流 閥 。 圖 7.5 40 圖 7.6 本 節(jié) 流 閥 具 有螺 旋 曲 線 開 口 和 薄刃 式 結 構 的 精 密 節(jié)流 閥 。 轉 動 手 輪 和

27、節(jié) 流 閥 芯 后 , 螺 旋曲 線 相 對 套 筒 窗 口升 高 或 降 低 , 改 變節(jié) 流 面 積 , 即 可 實現(xiàn) 對 流 量 的 調 節(jié) 。 41 流 體 正 向 流 動時 , 與 節(jié) 流 閥 一 樣 ,節(jié) 流 縫 隙 的 大 小 可通 過 手 柄 進 行 調 節(jié) ;當 流 體 反 向 流 動 時 ,靠 油 液 的 壓 力 把 閥芯 4壓 下 , 下 閥 芯起 單 向 閥 作 用 , 單向 閥 打 開 , 可 實 現(xiàn)流 體 反 向 自 由 流 動 。 節(jié) 流 閥 芯 分 成 了 上 閥 芯和 下 閥 芯 兩 部 分 。 42圖 7.7 單 向 節(jié) 流 閥 43 根 據(jù) “ 流 量 負

28、 反 饋 ” 原 理 設 計 而 成 的 流 量 閥 稱 為 調 速閥 。 根 據(jù) “ 串 聯(lián) 減 壓 式 ” 和 “ 并 聯(lián) 分 流 式 ” 之 差 別 , 又 分為 調 速 閥 和 溢 流 節(jié) 流 閥 2種 主 要 類 型 , 調 速 閥 中 又 有 普 通 調速 閥 和 溫 度 補 償 型 調 速 閥 兩 種 結 構 。 調 速 閥 和 節(jié) 流 閥 在 液 壓 系 統(tǒng) 中 的 應 用 基 本 相 同 , 主 要與 定 量 泵 、 溢 流 閥 組 成 節(jié) 流 調 速 系 統(tǒng) 。 節(jié) 流 閥 適 用 于 一 般 的 系 統(tǒng) , 而 調 速 閥 適 用 于 執(zhí) 行 元 件負 載 變 化 大 而

29、 運 動 速 度 要 求 穩(wěn) 定 的 系 統(tǒng) 中 。 44 串 聯(lián) 減 壓 式 調 速 閥 是 由 定差 減 壓 閥 1和 節(jié) 流 閥 2串 聯(lián) 而 成的 組 合 閥 。 節(jié) 流 閥 1充 當 流 量 傳 感 器 ,節(jié) 流 閥 口 不 變 時 , 定 差 減 壓 閥 2作 為 流 量 補 償 閥 口 , 通 過 流 量負 反 饋 , 自 動 穩(wěn) 定 節(jié) 流 閥 前 后的 壓 差 , 保 持 其 流 量 不 變 。 因節(jié) 流 閥 ( 傳 感 器 ) 前 后 壓 差 基本 不 變 , 調 節(jié) 節(jié) 流 閥 口 面 積 時 ,又 可 以 人 為 地 改 變 流 量 的 大 小 。 圖 7.8(a) 4

30、5p1p3(c) 簡 化 符 號 (b)符 號 原 理 p1p3 p2圖 7.8 調 速 閥 工 作 原 理1-減 壓 閥 芯 ; 2-節(jié) 流 閥 芯ac d 1A2eb2 g h p1( a ) p2 A2結 構 原 理 46圖 7.8 47 (b) 詳 細 符 號 p1p3(c) 簡 化 符 號 p1p3 p2( a ) 結 構 原 理 p1p3 p2節(jié) 流 閥 減 壓 閥 ac d A2eb2 g h A11A3 48 節(jié) 流 閥 芯桿 2由 熱 膨 脹系 數(shù) 較 大 的 材料 制 成 , 當 油溫 升 高 時 , 芯桿 熱 膨 脹 使 節(jié)流 閥 口 關 小 ,能 抵 消 由 于 粘性

31、降 低 使 流 量增 加 的 影 響 。 圖 7.9 溫 度 補 償 調 速 閥 減 壓 閥 部分 的 原 理 和 普 通 調 速 閥 相 同 。 49先 不 考 慮 安 全 閥 50 分 流 閥 的 作 用 是 使 液 壓 系 統(tǒng) 中 由 同 一 個 油 源 向 兩 個 以 上執(zhí) 行 元 件 供 應 相 同 的 流 量 (等 量 分 流 ), 或 按 一 定 比 例 向 兩個 執(zhí) 行 元 件 供 應 流 量 (比 例 分 流 ), 以 實 現(xiàn) 兩 個 執(zhí) 行 元 件 的速 度 保 持 同 步 或 定 比 關 系 。 集 流 閥 的 作 用 , 則 是 從 兩 個 執(zhí)行 元 件 收 集 等 流

32、 量 或 按 比 例 的 回 油 量 , 以 實 現(xiàn) 其 間 的 速 度同 步 或 定 比 關 系 。 分 流 集 流 閥 則 兼 有 分 流 閥 和 集 流 閥 的 功能 。 它 們 的 圖 形 符 號 如 圖 7.11所 示 。 分 流 閥 又 稱 為 同 步 閥 , 它 是 分 流 閥 、 集 流 閥 和 分 流 集 流閥 的 總 稱 。 51圖 7.11 分 流 集 流 閥 符 號(a)分 流 閥 ; (b)集 流 閥 ; (c)分 流 集 流 閥 52 53 代 表 兩 路 負 載 流 量 Q1和 Q2大 小 的 壓 差 值 P1和 P2同 時 反 饋到 公 共 的 減 壓 閥 芯

33、6上 , 相 互 比 較 后 驅 動 減 壓 閥 芯 來 調 節(jié) Q1和Q2大 小 , 使 之 趨 于 相 等 。 分 流 閥 可 以 看 作 是 由 兩 個 串 聯(lián) 減 壓 式 流 量 控 制 閥 結 合 為一 體 構 成 的 。 該 閥 采 用 “ 流 量 -壓 差 -力 ” 負 反 饋 , 用 兩 個 面 積 相 等 的 固定 節(jié) 流 孔 1、 2作 為 流 量 一 次 傳 感 器 , 作 用 是 將 兩 路 負 載 流 量Q1、 Q2分 別 轉 化 為 對 應 的 壓 差 值 P1和 P2。 54 與 集 流 閥 與 分 流 閥 的 不 同 處 為 :只 能 保 證 執(zhí) 行 元 件 回

34、 油 時同 步 。集 流 閥 裝 在 兩 執(zhí) 行 元 件 的回 油 路 上 , 將 兩 路 負 載 的 回油 流 量 匯 集 在 一 起 回 油 ;兩 流 量 傳 感 器 共 出 口 O,流 量 傳 感 器 的 通 過 流 量 Q1( 或 Q2) 越 大 , 其 進 口 壓力 P1( 或 P2) 則 越 高 。 因 此集 流 閥 的 壓 力 反 饋 方 向 正好 與 分 流 閥 相 反 ; 55 分 流 集 流 閥 又 稱 同 步 閥 , 它 同 時 具 有 分 流 閥 和 集 流 閥 兩 者的 功 能 , 能 保 證 執(zhí) 行 元 件 進 油 、 回 油 時 均 能 同 步 。 掛 鉤 式 分

35、 流 集 流 閥 的 結 構 原 理 圖 。 56 分 流 時 , 因 P0 P1( 或 P0 P2) , 此 壓 力 差 將 兩 掛 鉤閥 芯 1、 2推 開 , 處 于 分 流 工 況 , 此 時 的 分 流 可 變 節(jié) 流 口 是 由掛 鉤 閥 芯 1、 2的 內 棱 邊 和 閥 套 5、 6的 外 棱 邊 組 成 ; 57 集 流 時 , 因 P0P1( 或 P0P2) , 此 壓 力 差 將 掛 鉤 閥芯 1、 2合 攏 , 處 于 集 流 工 況 , 此 時 的 集 流 可 變 節(jié) 流 口 是 由掛 鉤 閥 芯 1、 2的 外 棱 邊 和 閥 套 5、 6的 內 棱 邊 組 成 。

36、 只 能 保證 執(zhí) 行 元 件 回 油 時 同 步 。 58 插 裝 閥 又 稱 邏 輯 閥 , 是 一 種 較 新 型 的 液 壓 元件 , 它 的 特 點 是 通 流 能 力 大 , 密 封 性 能 好 , 動 作靈 敏 、 結 構 簡 單 , 因 而 主 要 用 于 流 量 較 大 系 統(tǒng) 或對 密 封 性 能 要 求 較 高 的 系 統(tǒng) 。 59圖 7.16 插 裝 閥 的 組 成1先 導 控 制 閥 ; 2控 制 蓋 板 ; 3邏 輯單 元 ( 主 閥 ) 、 4, 閥 塊 體 插 裝 閥 由 控 制 蓋 板 、插 裝 單 元 ( 由 閥 套 、 彈簧 、 閥 芯 及 密 封 件 組

37、成 ) 、 插 裝 塊 體 和 先 導控 制 閥 ( 如 先 導 閥 為 二位 三 通 電 磁 換 向 閥 ) 組成 。 由 于 插 裝 單 元 在 回路 中 主 要 起 通 、 斷 作 用 ,故 又 稱 二 通 插 裝 閥 。 60圖 7.15 插 裝 閥 邏 輯 單 元 7.6.1.1 插 裝 閥 的 工 作 原 理 圖 中 A和 B為 主 油 路 僅 有 的 兩 個 工 作 油 口 , K 為 控 制 油 口 ( 與 先 導閥 相 接 ) 。 當 K 口 回 油 時 , 閥 芯 開 啟 , A與 B相 通 ; 反 之 , 當 K 口 進 油時 , A與 B之 間 關 閉 。 二 通 插

38、裝閥 相 當 于一 個 液 控單 向 閥 。 61 7.6.1.2 方 向 控 制 插 裝 閥 圖 7.17 插 裝 閥 用 作 方 向 控 制 閥( a) 單 向 閥 ; (b)二 位 二 通 閥 62 7.6.1.2 方 向 控 制 插 裝 閥 圖 7.17 插 裝 閥 用 作 方 向 控 制 閥(c)二 位 三 通 閥 ;(d)二 位 四 通 閥 63圖 7.18 插 裝 閥 用 作 壓 力 控 制 閥( a) 溢 流 閥 ; (b)電 磁 溢 流 閥 7.6.1.3 壓 力 控 制 插 裝 閥 64 7.6.1.4 流 量 控 制 插 裝 閥 圖 7.19 插 裝 節(jié) 流 閥 65 電

39、 液 比 例 閥 是 一 種 按 輸 入 的 電 氣 信 號 連 續(xù) 地 、 按 比 例 地 對油 液 的 壓 力 、 流 量 或 方 向 進 行 遠 距 離 控 制 的 閥 。 與 手 動 調 節(jié) 的 普 通液 壓 閥 相 比 , 電 液 比 例 控 制 閥 能 夠 提 高 液 壓 系 統(tǒng) 參 數(shù) 的 控 制 水 平 ;與 電 液 伺 服 閥 相 比 , 電 液 比 例 控 制 閥 在 某 些 性 能 方 向 稍 差 一 些 , 但它 結 構 簡 單 、 成 本 低 , 所 以 它 廣 泛 應 用 于 要 求 對 液 壓 參 數(shù) 進 行 連 續(xù)控 制 或 程 序 控 制 , 但 對 控 制

40、精 度 和 動 態(tài) 特 性 要 求 不 太 高 的 液 壓 系 統(tǒng)中 。 電 液 比 例 控 制 閥 的 構 成 , 從 原 理 上 講 相 當 于 在 普 通 液 壓 閥 上 ,裝 上 一 個 比 例 電 磁 鐵 以 代 替 原 有 的 控 制 ( 驅 動 ) 部 分 。 根 據(jù) 用 途 和 工作 特 點 的 不 同 , 電 液 比 例 控 制 閥 可 以 分 為 電 液 比 例 壓 力 閥 、 電 液 比 例流 量 閥 和 電 液 比 例 方 向 閥 三 大 類 。 下 面 對 三 類 比 例 閥 作 簡 要 介 紹 。 66 比 例 電 磁 鐵 是 一 種 直 流 電 磁 鐵 , 與 普

41、 通 換 向 閥 用 電磁 鐵 的 不 同 主 要 在 于 , 比 例 電 磁 鐵 的 輸 出 推 力 與 輸 入 的線 圈 電 流 基 本 成 比 例 。 這 一 特 性 使 比 例 電 磁 鐵 可 作 為 液壓 閥 中 的 信 號 給 定 元 件 。比 例 電 磁 鐵 圖 7.20比 例 電 磁 鐵1一 軛 鐵 ; 2線 圈 ;3一 限 位 環(huán) ;4隔 磁 環(huán) ; 5一 殼 體; 6內 蓋 ;7一 蓋 ; 8調 節(jié) 螺 釘; 9彈 簧 ;10銜 鐵 ; 11一 支 承 環(huán) ; 12導 向 套 67 1一 閥 座 ; 2先導 錐 閥 ; 3-軛 鐵 ;4r銜 鐵 ; 5彈簧 ; 6推 稈 ;

42、7線 圈 ; 8彈簧 ; 9先 導 閥 溢 流 閥用 比 例 電 磁 鐵 取 代 先 導 型溢 流 閥 導 閥 的 調 壓 手 柄 ,便 成 為 先 導 型 比 例 溢 流 閥 68 溢 流 閥 閥 下 部 與 普 通 溢 流 閥的 主 閥 相 同 , 上 部 則 為 比例 先 導 壓 力 閥 。 該 閥 還 附有 一 個 手 動 調 整 的 安 全 閥( 先 導 閥 ) 9, 用 以 限 制 比 例 溢 流 閥 的 最 高 壓 力 。 69安 全 閥 先 導 比 例 閥 70 閥 71 閥 72 電 液 伺 服 閥 是 一 種 比 電 液 比 例 閥 的 精 度 更 高 、 響 應 更 快

43、的 液壓 控 制 閥 。 其 輸 出 流 量 或 壓 力 受 輸 入 的 電 氣 信 號 控 制 , 主 要 用 于 高速 閉 環(huán) 液 壓 控 制 系 統(tǒng) , 而 比 例 閥 多 用 于 響 應 速 度 相 對 較 低 的 開 環(huán) 控制 系 統(tǒng) 中 。 在 流 量 型 伺 服 閥 中 , 要 求 主 閥 芯 的 位 移 X P與 的 輸 入 電 流 信 號I 成 比 例 , 為 了 保 證 主 閥 芯 的 定 位 控 制 , 主 閥 和 先 導 閥 之 間 設 有 位置 負 反 饋 , 位 置 反 饋 的 形 式 主 要 有 直 接 位 置 反 饋 和 位 置 -力 反 饋 兩種 。 電 液

44、伺 服 閥 多 為 兩 級 閥 , 有 壓 力 型 伺 服 閥 和 流 量 型 伺 服 閥 之分 , 絕 大 部 分 伺 服 閥 為 流 量 型 伺 服 閥 。 力 馬 達 74先 導 級 放 大 元 件 反 饋 桿 75反 饋 桿 76 77 78 1、 采 用 閥 芯 、 閥 套 直 接 比 較 法 ;2、 導 閥 芯 導 閥 套 直 接 比 較 、 通 過 剛 性 連 接 直 接 ( 測 量 ) 反 饋 ;3、 放 大 元 件 為 導 閥 部 分 、 缸 是 主 閥 兩 端 部 分 ; 4、 指 令 元 件 是 線 圈 , 被 控 對 象 是 主 閥 芯 , 使 主 閥 芯 位 移 跟蹤

45、 動 圈 的 指 令 位 移 。導 閥 芯 閥套 比 較線 圈 指i vx指x 力 馬 達 固 定 節(jié) 流 孔 反 饋 彈 簧 桿 噴 嘴 擋 板 ( 導 閥 芯 ) 彈 簧 管( 扭 簧 ) 要 求 :主 閥 芯 位 移 自 動 跟蹤 輸 入 的 電 流 , 與輸 入 電 流 成 比 例 。主 滑 閥先 導 級 油缸 左 腔 先 導 級 油缸 左 腔 力 矩 馬 達 銜 鐵磁 鋼 導 磁 體 iTS NNN SS NSNS 吸吸 斥斥 Kt iT指i 雙 噴 嘴 擋 板 閥 vxT 被 控 對 象 被 控 對 象 力 矩 比 較元 件 反 饋 桿彈 簧 管 xx 力 馬 達 固 定 節(jié) 流

46、孔 反 饋 彈 簧 桿 噴 嘴 擋 板 ( 導 閥 芯 ) 彈 簧 管( 扭 簧 ) 主 滑 閥先 導 級 油缸 左 腔 先 導 級 油缸 左 腔 7.6.3.3 電 液 伺 服 閥 的 應 用 流 量 負 反 饋 比 壓 力 負 反 饋 更 為 復 雜 , 關 鍵 在 于 要 將 流 量轉 化 成 便 于 比 較 的 力 以 后 , 再 反 饋 到 閥 芯 上 。 將 流 量 轉 化 成力 的 過 程 稱 為 流 量 的 傳 感 測 量 , 轉 換 部 件 稱 為 流 量 傳 感 器 。流 量 閥 的 流 量 測 量 方 法 有 兩 種 : “ 壓 差 法 ” 和 “ 位 移 法 ” 。用

47、“ 壓 差 法 ” 測 量 時 , 先 將 流 量 轉 化 成 壓 力 差 , 再 用 測 壓 法測 量 , 因 此 用 于 穩(wěn) 定 流 量 的 調 速 閥 被 稱 為 “ 定 差 ” 閥 。 “ 位移 法 ” 測 量 時 , 先 將 流 量 轉 化 成 位 移 , 再 用 彈 簧 將 其 轉 化 為反 饋 力 。 小 結 調 速 閥 和 分 流 閥 是 根 據(jù) 流 量 負 反 饋 原 理 工 作 的 , 用 于 調節(jié) 和 穩(wěn) 定 流 量 。 流 量 負 反 饋 的 核 心 是 將 被 控 流 量 轉 化 為 力 信 號與 指 令 力 比 較 , 指 令 力 可 用 調 壓 彈 簧 或 比 例

48、 電 磁 鐵 產(chǎn) 生 , 比 較元 件 一 般 是 流 量 調 節(jié) 閥 芯 或 先 導 閥 。 插 裝 閥 可 組 成 方 向 閥 、 壓 力 閥 、 流 量 閥 , 它 相 當 于 電液 動 閥 , 流 量 大 、 密 封 好 , 常 用 于 大 流 量 系 統(tǒng) 中 。 小 結 節(jié) 流 閥 沒 有 流 量 負 反 饋 , 因 此 無 法 自 動 穩(wěn) 定 流 量 , 但用 于 節(jié) 流 調 速 系 統(tǒng) 時 功 率 損 失 比 調 速 速 閥 小 。 軸 向 三 角 槽式 節(jié) 流 口 的 水 力 半 徑 較 大 , 加 工 簡 單 , 應 用 較 廣 。 電 液 比 例 閥 能 按 輸 入 的 電 氣 信 號 連 續(xù) 地 、 比 例 地 控 制 壓力 或 流 量 , 與 電 液 伺 服 閥 相 比 , 響 應 速 度 和 精 度 低 一 些 , 多用 于 開 環(huán) 比 例 控 制 。 電 液 伺 服 閥 精 度 高 、 響 應 快 , 多 用 于 閉 環(huán) 控 制 。 87

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