详解流量控制阀
流量控制阀-PPT精选
§５ 控制阀—控制元件选用—方向控制阀
（3）滑阀机能 不同的滑阀机能在换向时的冲 击和实现的功能不同，应予以重视。
（4）操纵方式 应根据需要，选择合适的操纵 方式如手动、机动、电动和电液动等，对于二位 换向阀还要注意常开、常闭问题。
§５ 控制阀—控制元件选用—压力控制阀
2．压力控制阀
压力控制阀在液压系统中的作用主要是调节或限制系 统最高压力（溢流阀、减压阀），以及设定动作顺序（ 顺序阀、压力继电器）等，主要考虑下列因素：
§５ 控制阀
液压控制元件的选用和故障排除
合理地选用液压控制阀和及时排除各种故障，才能更好地 发挥元件的性能，保证液压系统的正常工作。
§５ 控制阀—控制元件选用—方向控制阀
1．方向控制阀 方向控制阀主要用于控制液体的流动状态、流动方向以及
辅助油路的控制，主要考虑下列因素： （1）压力 液压系统的最大工作压力应低于其额定压力。 （2）流量 流经方向控制阀的流量一般不应超过其额定流量
§５-４ 流量控制阀 —调速阀
稳态工作时减压阀芯的力平 衡方程式为：
p1Ap3AFs
节流阀口前后压差为：
pp1p3
Fs A
A—减压阀芯大端截面积 Ｆs —弹簧力 Ks—弹簧刚度 X０－弹簧预压缩量 X—减压阀的开口量
§５-４ 流量控制阀 — 调速阀
§５-４ 流量控制阀
液压传动系统对流量控制阀的主要要求有：
§５ 控制阀—控制元件选用—压力控制阀
（3）结构类型 压力控制阀有直动式与先导式之 分，直动式压力控制阀结构简单，动作灵敏，调压偏差 大，不适于在高压大流量情况下工作，但在缓冲、制动 等要求动作灵敏的系统中，宜用直动式压力控制阀；先 导式压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动式低，但调 压精度高，广泛用于高压、大流量和压力控制精度要求 高的场合。
第7章 流量控制阀
常用的液压前置放大器分为滑阀、喷嘴－ 挡板阀和射流管阀三种（可根据液压前置放大
器的种类对伺服阀进行分类），而液压功率放
大器则几乎都是滑阀。
4.反馈装置 伺服阀的反馈总的来说可分为两部分：一是 前置放大器和功率放滑阀间的负反馈，保证功率 滑阀的准确定位；二是控制参量及中间环节参数 的反馈，它们是保证控制能力和提高控制精度的 必要环节。
伺服阀和比例阀
一、概述
在实际应用中，除了开关和定值控制
外，还更多地需要比例控制，即保持输出
和输入成正比关系，这不仅有利于降低系
统的复杂程度，而且会大大提高系统的自
动化程度和控制精度。
二、伺服阀
伺服阀的输出量（流量）和输入量（电 信号等）成连续比例关系，应用在精度要求 较高的力、位移和速度的控制场合。 伺服阀对油液的清洁度要求较高，价格 较昂贵。
四、节流阀
堵塞现象：当节流阀在小开口面积下工作时，虽 然阀口前后压力差不变，但经流流量会出现脉动 现象；如果进一步减小节流阀开口面积，脉动现 象将加强，以致在阀口在未完全关闭之前就出现 间歇断流，甚至完全断流，这种现象称之为堵塞 现象。 最小稳定流量：保证节流阀能正常工作的最小流 量，它反映了不同节流阀的抗堵塞能力。
作用下保持平衡，从而控制阀芯在输入信号的作用下
移动对应的位移后也保持新的平衡，使输出位移和输 入信号一一对应。 力矩马达的尺寸及惯性较小，动态响应特性好， 但其线性度不及力马达，常用于喷嘴—挡板阀。
（2） 力马达 力马达基于带电线圈在磁场中受力的原理进行
工作，使输出力和输入电信号成正比关系，然后通
流量阀专业知识
一、节流阀
1.工作原理 液流从进油口流入
经节流口后，从阀旳出 油口流出。本阀旳阀芯 锥台上开有三角形槽。 转动调整旋钮，阀芯产 生轴向位移，节流口旳 开口量即发生变化。阀 芯越右移开口量就越大。
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2.经典构造
（1）一般节流阀
当节流阀旳进出口 压力差为定值时，变化 节流口旳开口量，即可 变化流过节流阀旳流量。
使节流阀前后压差恒定
确保速度稳定 不受负载影响
安全阀
节流阀
溢流阀
工作过程
三、溢流节流阀
溢流阀阀芯旳静力平衡
( p1 p2 ) A k(x0 x ) x x0
p1 p2 kx0 / A const
节流阀经过旳流量
q CAT p CAT ( p1 p2 ) const
p2 阀芯 阀口开度
第四节 流量控制阀
流量控制阀就是依托变化阀口通流面积旳大小或 通流通道旳长短来变化液阻，控制流量，实现对执行 元件运动速度（或转速）旳调整和控制旳液压阀。
常用旳流量控制阀有一般节流阀、一般调速阀、 温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。
1
对流量控制阀旳主要性能要求是：
l）阀旳压力差变化时，经过阀旳流量变化小。 2）油温变化时，流量变化小。 3）流量调整范围大，在小流量时不易堵塞，能得到很 小旳稳定流量。 4）当阀全开时，经过阀旳压力损失要小。 5）阀旳泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望其调 整力矩要小。
定差式减压阀
p0
p1
p2
节流阀
节流阀
p pmin
调速阀
定差式减压阀不工作，节流阀工作 0
pmin
p p0 p2
要保持调速阀正常工作，阀两端必须保持一定旳压差。
第6讲 液压控制阀(流量控制阀及其它控制阀)讲解
流量控制原理
节流口的流量特性：
对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:
式中:
A
p m
K
q K A pm
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。
m=1
细长孔
簿壁口 m=0.5
节流口的 Δp
流量-压力特性
在流体力学中，两类节流口:
液压放大器接受小功率的转角或位移信号，对大功率的液 压油进行调节和分配，实现控制功率的转换和放大。图中 有喷嘴挡板（前置级）和主滑阀两级。
反馈平衡机构使阀输出的流量或压力与输入信号成比例。 图中反馈弹簧杆为反馈机构。
力矩马达
Ti N
吸N S
斥
S
S
导磁体
i指
Ti
Kt
N
N斥
N S吸
衔铁 磁钢
S
（1） 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。 （2）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。
薄壁小孔的流量公式由式:
q
m
q Cd A
2
p1
p2
Cd
A
2
p
式中: Cd—流量系数； ρ—油液密度。
该阀又称为溢流节流阀， 由节流阀与差压式溢流阀 并连而成，阀体上有一个 进油口，一个出油口，一 个回油口。这里节流阀既 是调节元件，又是检测元 件；差压式溢流阀是压力 补偿元件，它保证了节流 阀前后压力差Δp 基本不变。
44流量控制阀20120410
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1.Δp相同，A小，T大。
2.A相同，Δp小，T小。
3.m小，T大。取薄壁 小孔。
T
p 1m KAm
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三、节流阀的压力和温度补偿
❖ 普通节流阀由于刚度差，在节流开口一定的 条件下，通过它的工作流量受工作负载变化 的影响，不能保持执行元件运动速度的稳定， 因此只适用于工作负载变化不大和速度稳定 性要求不高的场合。
第四节 流量控制阀
❖ 液压系统中执行元件运动速度的大小， 由输入执行元件的油液流量的大小来确 定。
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。
1
❖ 液压缸活塞移动速度为
v
q A
液压马达的转速为
n
q V
2
流量控制阀就是依靠改变阀口通 流面积（节流口局部阻力）的大 小或通流通道的长短来控制流量 的液压阀。
❖ （3）节流口的堵塞
❖ 节流口的抗堵塞性能尤其 对流量阀的最小稳定流量 有显著影响。薄壁小孔的 流道短，抗堵塞性能好。
❖综上所述：为保证流 ❖ 一般流量控制阀的最小稳 量稳定，节流口的形式 定流量为0.05L/min。
以薄壁小孔较为理想。
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几种常用的节流口形式
❖ 1）针阀式节流口
❖ 通道长，湿周大，阻力大，易 堵塞，油量受油温影响大。
❖ 由于工作负载的变化很难避免，为了改善调
速系统的性能，通常是对节流阀进行压力补 偿，即采取措施使节流阀前后压力差在负载
变化时，始终保持不变。
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❖ 由式q =KAΔpm可知，当Δp不变时，通过
节流阀的流量只决定于节流口大小。 ❖ 节流阀的压力补偿有两种方式：一种是将定
7.1.5流量控制阀详解
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图7—21 单向节流阀
11
7-1-3-2普通型调速阀
• 节流阀虽可通过改变节流口大小的办法来调节流 量,但是因阀前后压差可能变化，以致调定后并不 能保持流量稳定。所以对速度稳定性要求较高的 执行机构来说就不能以普通节流阀来作为调速之 用。
• 如果把定差减压阀和节流阀串联，或把定差溢流 阀和节流阀并联，以使节流阀前后压差近似保持 不变，则节流阀的流量即可基本稳定。
7-1-3流量控制阀
• 流量控制阀是靠改变阀的开度以改变通流 面积,从而控制流量的一类控制阀，通常多 用于定量泵系统，借以控制执行机构(油缸 或油马达)的运动速度。
1
7-1-3-1节流阀
节流阀是一种可借移动或转动阀芯的方法 直接改变阀口的通流面积,从而改变流阻的 阀。 节流阀装在定压液压源后面的油路中或定 量液压源的分支油路上，便可以起到流量 的调节作用。
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7-1-3-2普通型调速阀
• 定差减压阀1的工作原理如下:
– 阀芯上端的油腔凸经孔d与节流阀2后面的油腔 相通,压力为P2，而油腔c和d则分别经孔f和e与 节流阀2前的油腔相通，压力为P1。
– 当载荷R增大以致使P2升高时，减压阀阀芯1即 会因上端油腔b中的油压增加而下移，使减压 阀阀口阻塞的常见原因。
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7-1-3-1节流阀
8
7-1-3-1节流阀
流量控制阀(一)
节流调速原理动画
三、普通节流阀 1.工作原理：如图所示为一种 普通节流阀的结构和图形符号。 这种节流阀的节流通道呈轴向 三角槽式。 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。阀芯在弹簧的作用 下始终贴紧在推杆上，这种节 流阀的进出油口可互换。
3.节流调速原理
1.图a为节流元件与溢流阀并联于液泵的出口,构成恒压油源,使 泵出口的压力恒定 。
节流阀和溢流阀相当于两个并联的液阻,液压泵输出流量qp不变, 流经节流阀进入液压缸的流量q1和流经溢流阀的流量Δ q的大小 由节流阀和溢流阀液阻的相对大小来决定。 若节流阀的液阻大于溢流阀的液阻,则q1＜Δ q;反之则q1＞Δ q。
原理动画
2.节流阀刚性
节流阀的刚性表示它抵抗负数变化的干扰,保持流量稳定的能力, 即当节流阀开口量不变时,由于阀前后压力差Δ p的变化,引起通 过节流阀的流量发生变化的情况。流量变化越小,节流阀的刚性 越大,反之,其刚性则小 。
同一节流阀,阀前后压力差Δ p相同,节流开口小时,刚度大。 同一节流阀,在节流开口一定时,阀前后压力差Δ p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Δ p的条件下,才能正常工作,但提高Δ p将引起压力损失的增 加。 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。
二、流量控制原理及节流口形式
1.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 。 (1)压差对流量的影响：节流阀两端压差Δ p变化时,通过它的流量 要发生变化,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到 压差改变的影响最小。
液压控制阀—流量控制阀
5.3 流量控制阀
图5.21节流 口的形式
5.3 流量控制阀
图5.22节流阀
5.3 流量控制阀
02 单向节流阀
✓ 单向节流阀是节流阀和单向阀的组合，在结构上利用一个阀 芯同时起节流阀和单向阀两种作用。其结构如图5.23所示。
03 行程节流阀
➢ 行程节流阀是通过滚轮控制的可调节流阀。其原理是通过行程 挡块压下滚轮，使阀芯下移改变节流口通流面积，减小流量而 实现减速。图5.24所示为一种行程节流阀，可实现液压进给系 统的快进、工进和快退工作循环。
✓ 节流口的形式很多，图5.21所示为常用的几种
3、节流阀的类型及工作原理
常用的节流阀有普通节流阀、单向节流阀和行程节流阀。 01 普通节流阀
➢ 图5.22所示为普通节流阀结构，这种节流阀结构简单，制造容易，体 积小，但负载和温度的变化对流量的稳定性影响较大。因此只适用于 负载和温度变化不大或执行机构速度稳定性要求较低的液压系统。
5.3 流量控制阀
5.3 流量控制阀
教学 内容
1 节流阀 2 调速阀
5.3 流量控制阀
01
在液压系统中，控制工作液体流量的阀称为流量控制阀，简称 流量阀。流量阀通过改变节流口的开口大小来调节通过阀口的
流量，从而改变执行元件的运动速度。
02 常用的流量控制阀有节流阀、调速阀等。
5.3 流量控制阀
载变化的影响，从而使通过节流阀的流量保持稳定。其工作原理
如图5.25所示。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 图5.26所示为调速阀的流量特性。
5.3 流量控制阀
图5.25调速阀 的工作原理
5.3 流量控制阀
图5.25调速阀和 节流阀特性比较
5.3.1 节流阀
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流量控制阀
流量控制阀是通过改变节流口通流断面的大小，以改变局部阻力，从而实现对流量的控制。
流量控制阀有节流阀、调速阀和分流集流阀等。
节流阀
1-阀体2-阀心3-调节螺钉4-阀套5-阀心
上的螺旋断面6-阀口
阀套上的窗口W与阀心上的螺旋曲线S之间的相对运动，形成了可变通流断面面积，实现了对流量的控制。
改变节流口通流断面的大小，在一定的压差下，可以控制节流阀的流量。
图形符号：
常见的几种节流口形式：
针式节流口、三角槽式节流口、转槽式
节流口
流量特性：
节流阀的节流口一定时，其流量随压差的增加而增大。
节流口小到一定值时流量不稳定，出现时断时续现象，称为节流口堵塞（一般0.05L/min）。
不出现堵塞的最小流量叫最小稳定流量。
温度变化引起流体粘度变化使流量不稳定（可采用温度补偿装置加以补偿）。
调速阀
调速阀是具有恒流量功能的阀类，利用它能使执行元件匀速运动。
1-减压阀部分 2-减压口 3-行程限位装置 4-节流阀部分 5-节流口调速阀由两部分组成，一是节流阀部分，二是定差减压阀部分，两部分串联而成。
图形符号：
工作原理：将节流阀前后压力p2和p3分别引到定压减压阀阀心下、上两端。
当负载压力p3增大即调速阀压差变小时，作用在定差减压阀心的力使阀心下移。
减压口增大，压降减少，使p2也增大，从而使节流阀压差△p=p2-p3保持不变；反之亦然，这样就使调速阀的流量不受其压差变化的影响，而保持恒定。
详细原理说明
原理说明：
通过阀的流量，不随阀前后的压差ΔP(Δ
P = P
1-P3)
而变，而节流阀就无恒
流功能。
比较下列曲线可见两者的区别。
调速阀可理解为两个串联节流口组成，Ⅰ为固定节流，Ⅱ为可变节流口。
执行元件工作时，流量Q稳定流过。
外负载F若减小，两个串联节流口的流量Q将会增大。
这时如果能够及时且自动地减小节流口Ⅱ的开度，使流量重回到原来的稳定值Q。
要做到这些就必需自动地保持（P2-P3）不变。
Ⅰ节流口用节流阀，Ⅱ节流口用定差减压阀，它可保证节流阀前后压差（P2-P3）不变，因此可实现恒流。
改变节流阀的开度，也就能重新调定调速阀的另一恒流量。
流量特性：
调速阀的流量不受其压差的影响，故流量曲线与横坐标平行。
当调速阀的压差小于其最小压差（一般为0.5MPa）时，定差减压阀不起减压作用，调速阀就成了节流阀，故两个阀的曲线有一段重合。
分流集流阀
功能
分流阀集流阀分流集流阀
欲使两相同尺寸的
执行元件在供油时保持同步
动作，可采用一个分流阀给
两者供油。
欲使两相同尺寸的执
行元件在回油时保持同步动
作，可采用一个集流阀收集两
者的回油。
既能保持两相同尺寸执
行元件供油时同步，又能保持回
油时同步可采用分流集流阀。
分流集流阀有分流工作状态
和集流工作状态。
图形符号
原理图
分流集流阀结构图
1、2-固定节流孔3、4-可变节流孔5、6-阀心
分流集流阀具有分流和集流功能。
当油源向两相同液压缸供油时，通过分流集流阀的分流功能，可使两液压缸保持速度相同（同步）。
当液压缸向油箱回油时，通过分流集流阀的集流作用，可使液压缸回程同步。
5.5插装阀
插装阀是插装阀功能组件的统称。
插装阀功能组件有：插装方向阀功能组件（可简称插装方向阀）、插装压力阀、插装流量阀。
用插装阀功能组件组成的液压系统可称为插装阀液压系统。
插装阀功能组件的工作原理
插装阀功能组件分类
装阀
功
能
组
件
分
类
插装
方向
阀单向阀
液控单向阀
换向阀
插装
压力
阀
减
压
阀
插装流量阀节流阀
调速阀
5.6电液数字控制阀
电液数字控制阀定
义
用计算机产生的数字信息直接控制的阀称电液数字控制阀，简称数字阀。
特
点
与伺服阀、比例阀相比，其结构简单，工艺性好，价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。
电
液
数
字
控
制
阀
的
种
类
增量式
数字阀
原理：用计算机发出的脉冲序列，控制步进电机的转动，
再通过机械转换器，调节普通阀的调节机构。
有数字方向
阀，数字压力阀和数字流量阀。
在数控系统中的应用框图：
结构举例（直控式数字节流阀）
脉宽调
制式数
字阀
原理：直接用计算机控制阀的“开”、“关”时间及间隔
（脉宽），控制液流的方向、流量和压力。
在数控系统中的应用框图：
结构举例（二位二通电磁锥阀式快速开关型数字阀）
直控式数字节流阀结构图
1-步进电机2-滚珠丝杠 3-节流阀心4-阀套5-连杆6-零位移传感器在数字流量阀中，步进电机按计算机的指令转动，通过滚珠丝杆4变为轴向位移，使节流阀心3打开阀口，从而控制流量。
此阀有两个面积梯度不同的节流口，阀心移动时首先打开左节流口，由于非全周边通流，故流量较小，继续移动时打开全周边通流的右节流口，流量增大。
由于液流从轴向流入，且流出阀心时与轴线垂直，所以阀在开启时的液动力可以将向右作用的液压力部分抵消掉。
阀从节流阀心，阀套4和连杆5的相对热膨胀中获得温度补偿。
二位二通电磁锥阀式快速开关型数字阀结构图
1-盘式电磁铁2-弹簧3-锥阀阀心
当电磁铁不通电时，衔铁在左端弹簧的作用下使锥阀关闭当电磁铁有脉冲信号通过时，电磁吸力使衔铁带动右端的锥阀开启。
5.7 电液比例控制阀
电液比例伺服阀（简称比例阀）
是由比例电磁铁取代普通液压阀的调
节和控制装置而构成的。
它可以按给定
的输入电压或电流信号连续地按比例
地远距离地控制流体的方向、压力和流
量。
采用电液比例控制阀提高了系
统的自动化程度和精度，又简化了系
统。
比例阀的工作虽用伺服阀可完
成，但后者精度高、价格贵，对油液清
洁度要求更高。
比例阀主要结构与普通
阀差别不大，只是比例阀均由比例电磁
铁驱动（一种电—机械转换器）。
比例阀分为：比例压力阀、比
例流量阀和比例方向阀三种。
比例阀的工作原理与分类
比例电磁铁结构图
1-轭铁2-线圈3-限位环4-随磁环5-壳体6-内盖7-盖8-调节螺钉9-弹簧10-衔铁11-（隔磁）支承环12-导向套比例电磁铁与电磁换向阀所用的电磁铁不同。
它的磁路经特殊设计后，能使衔铁在整个工作行程范围内的吸力F不变。
线圈内输入的直流电流越大，衔铁产生的吸力也越大。
比例电磁铁是所有比例阀不可缺少的电—力转换装置。
先导式比例溢流阀结构图
1-阀座2-先导锥阀3-轭铁4-衔铁5-弹簧6-推杆7-线圈8-弹簧9-先
导阀
该阀下部的主阀部分，与普通溢流阀相同。
上部的先导级是用比例电磁铁取代了调压弹簧。
比例电磁铁输入的直流电越大，溢流阀的溢流压力就越高。
为防止电路故障而使系统超压，该阀装有安全阀，由先导阀9和弹簧8组成。
先导式比例减压阀结构图
1-衔铁2-线圈3-推杆（挡板）4-铍青铜片5-喷嘴6-精滤油器7-主阀比例电磁铁的线圈输入电流后，衔铁上产生吸力，作用在有弹性的铍青铜片上，使挡板产生位移，即改变了喷嘴与挡板间的距离。
输入电流越大，喷嘴与挡板间的距离越小，出油口的压力越高。
远距离控制比例减压阀的电流输入信号，就可以控制液压系统某一支部的二次压力。
比例调速阀结构图
1-比例电磁铁2-节流阀心3-定差减压阀4-弹簧比例调速阀是由普通定差减压阀与比例节流阀组合而成。
比例电磁铁的吸力作用在节流阀心上，与弹簧力相平衡，一定的控制电流对应一定的节流开度。
远距离控制比例调速阀的输入电流，就能控制液压系统某一回路中的油流量，从而调节执行机构的运动速度。