流量特性
调节阀的4种流量特性
调节阀的4种流量特性
1正逆行阀特性
正逆行阀特性是调节阀中最常见的流量特性，即调节阀的阀板由可调座在正、反两个方位转换。
随着阀板的移动，流量的增减空间是不断在正反之间变化的，最终达到设定的流量值。
正逆行阀的优势是，抗压力能力高，密封性好，动作健壮，结构简单，噪音小，前后行程最大化，但精度低，斜度梯形典型，处理流量噪音变化较大。
2双调节特性
双调节特性是指调节阀内部有两个独立行程空间，根据需要可以任意调节，从而让阀板呈现一个平滑的斜列面，流量曲线是多项式拟合的。
双调节特性的优势是控制的动作精度高，具有优异的空载性能和可控制性，流量响应迅速精准，过程变化具有很好的稳定性，但处理能力不足。
3耦合形态特性
耦合形态特性是指流量及阀板间运动耦合关系，结合正反行程和双调节空间特性，使流量曲线看起来像是拉扯。
耦合形态特性的优势是控制变比更大、流量控制可控性和稳定性更好以及噪音控制更出色，但回归特性较差。
4多阶梯形特性
多阶梯形特性是最复杂的阀板的移动特性，它是不同的阶梯组合在一起，通过多段流量曲线改善流量响应。
多阶梯形特性的优势是具有良好的抗压能力、可适应高温高压的环境，可实现优化的流量控制，控制响应快，精准，但设计和生产难度大，价格略高。
以上就是调节阀的4种流量特性，不同特性有着不同的优势和缺点，可以根据实际需要选择不同的流量特性来满足用户的需要。
阀门线性流量特性和等百分比流量特性不同
阀门线性流量特性和等百分比流量特性不同
阀门的流量特性指的是阀门的流通能力Kv的百分比与开度百分比之间的关系，
线性流量特性指的是Kv%与开度%之间成线性关系。
等百分比流量特性指的是Kv%与开度%之间的比值等于开度%。
阀门做成不同的流量特性是与自动控制分不开的，例如等百分比流量特性在小开度下控制精确，在大开度下控制迅速。
快开的流量特性一般用于截至阀。
这些内容不是一两句话就可以说清楚的，也不是一个帖子就可以理解透彻的。
我是做阀门设计的，咱可以多交流！QQ247402053
对补充提问的回答
假如一个阀门的行程是10mm,它的最大流量是10m3/h.
对于线性流量特性的阀,当阀门开到2mm(20%)时它的流量是2m3/h(20%).开到8mm(80%)时,它的流量是8m3/h(80%),
对于等百分比流量特性的阀,当阀门开到2mm时它的流量应该是10X20%X20%=0.4m3/h,当阀门开到8mm时它的流量就是10X80%X80%=6.4m3/h.
等百分比在小开度下行程变化1mm流量变化比线性的小，在大开度下行程变化1mm流量变化比线性的大，你可以对比一下他们的流量特性图
主要是从调节的要求来考虑的
等百分比流量特性的特点是，在调节流量的时候，不管什么开度和流量，调节量和流量成正比
而线性特性，调节量和流量无关
就是一个相对调节量不变，一个绝对调节量不变。
调节阀流量特性介绍
调节阀流量特性介绍1. 流量特性调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
其数学表达式为式中：Qmax-- 调节阀全开时流量L---- 调节阀某一开度的行程Lmax-- 调节阀全开时行程调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。
理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1)流量特性性质特点直线调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时③适应能力较差等百分比单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时，放大倍数也大。
工作更为灵敏有效③ 应用广泛，适应性强抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，使用上常以等百分比特性代之①特性介于直线特性与等百分比特性之间②调节性能较理想但阀瓣加工较困难快开在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快达最大①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很快达到最大②一般用于双位调节和程序控制在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。
一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。
另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。
因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。
称为工作流量特性[1]。
具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。
（1）串联管道时的工作流量特性调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。
调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。
阀门的流量特性曲线
快 开 型 流 量 特 性 示 意 图
阀 芯 特 点 形 成 不 同 的 特 性
阀 芯 的 构 成
阀 门 的 固 有 特 性 曲 线
相对行程%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
相对流量%
3.33
4.68
6.58
9.25
12.99
18.26
25.65
36.05
50.65
71.17
100
3。快开流量特性 此种流量特性的控制阀在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流 量很快就达到最大；此后再增加开度，流量变化很小，故称快开性流量特性。 它的相对流量与相对行程的函数关系用下式描述： dq=Kv2q-1dι 代入边界条件，求解得到快开流量特性的函数关系是 q=Q/Qmax=(1/R)√1+(R2-1)L/Lmax=(1/R)√1+(R2-1)ι 快开流量特性控制阀的增益Kv2与流量的倒数成正比，或Kv2∝1/Q,随流量增 大，增益反而减小。 由于这种流量特性的控制阀在小开度时就有较大流量，在增大开度，流量变 化已很小，因此称之为快开流量特性。通常有效行程在1/4阀座直径。 快开流量特性的增益： Kv2=[(Q2max-Q2min)/2Lmax]1/R 工厂实际使用的快开流量特性的函数关系如下 q=Q/Qmax=1-(1-1/R)(1-L/Lmax)2=1-(1-1/R)(1-ι )2 实际快开流量特性的增益 Kv2=2Qmax/Lmax(1-1/R)(1-L/Lmax)
1。线性流量特性 线性流量特性关系是指平衡阀的相对流量与相对位移成直线关系。 即单位位移变化所引起的流量变化是常数。用函数的关系描述为 dq=Kv2dι 两边积分，并带入边界条件 L=0 Q=Qmax L=Lmax Q=Qmax 如果定义控制阀的固有可调比 R=Qmax/Qmin 则带入积分常数后，线性流量特性表示 q=Q/Qmax=1/R[1+(R-1)· L/Lmax]=(R-1/R)ι +1/R 上式表明，线性流量特性平衡阀的相对流量与相对行程呈现线性关系， 直线的斜率是（R-1)/R,截距是1/R.因此，线性流量特性控制阀的增益Kv2 （即直线方程的斜率）与可调比R有关；与最大流量Qmax和流过阀门的流 量Q无关。Kv2 是常数。即增益Kv2=1-1/R.可调比R不同，表示最大流量与 最小流量之比不同，从相对流量坐标看，表示为相对行程为零时的起点不 同，起点的相对流量是1/R。由于最大行程时获得最大流量，因此，相对 行程为1时的相对流量为1。线性流量特性控制阀在不同的行程，如果行程 变化相同，则流量的相对变化量不同。 例：计算R=30时线性流量特性控制阀，行程变化量为10%时，不同行程位置 的相对变化量？
流量特性
倒锥的液压侧向力使偏心距加大，当液压侧向力足够大时， 阀芯将紧贴孔的壁面，产生所谓液压卡紧现象；而顺锥的液压侧 向力则力图使偏心距减小，不会出现液压卡紧现象。 • 为减少液压侧向力，一般在阀芯或柱塞的圆柱面开径向均压 槽，使槽内液体压力在圆周方向处处相等，槽深和宽为0.3～ 1.0mm。
液压冲击
气穴现象
气穴现象——液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气
分离压时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气 泡，这种现象称为气穴现象。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽 压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。气 穴现象多发生在阀口和泵的吸油口。
•
气穴现象的危害 大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压 力不稳定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非 常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡 破灭时，局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成 金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴，这种气蚀作用会 缩短元件的使用寿命，严重时会造成故障。
对孔前、孔后通道断面1－1、2－2 列伯努利方程，其中的压力损失包括 突然收缩和突然扩大两项损失。
流经薄壁小孔流量
q = CdAo（2Δp /ρ）1/2
– Cd—流量系数，Cd=CvCc
•
Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数 薄壁小孔因沿程阻力损失小，q 对油温变化不敏感， 多被用作调节流量的节流器。
平板缝隙
•
两平行平板缝隙间 充满液体时，压差作用 会使液体产生流动；两 平板相对运动也会使液 体产生流动。
• q = b h 3Δp / 12μl ± u ob h / 2
调节阀的三个流量特性
调节阀的流量特性
调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。
理想流量特性有：
1、等百分比特性
等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。
所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。
2、线性特性线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。
单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。
流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。
3、抛物线特性
流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。
三种理想流量特性各有优缺点，不多说了。
阀门的流量特性，一般在特定开度比如30Q70%,会更加接近理想流量特性。
所以在调节阀计算时，要多和厂家沟通，必要时相应的做变径。
调节阀流量特性
② 随着S的减小，管道总阻力增大，控制阀全开 时的最大流量相应减小，使实际可调比 R f 下降。 RS f 之间的关系为 实际可调比 与
Rf » R S
③ 随着S的减小，控制阀的流量特性发生畸变，线 性理想流量特性渐渐接近快开特性；等百分比理 想流量特性趋向于线性特性。 在实际使用中，S值选得过大或过小都有不妥之处。 选得过大，阀上的压降很大，消耗能量过多；选 得过小，则控制阀流量特性畸变严重，对控制不 利。因此，一般希望S值最小不低于0.3。设计中的 S通常为0.3～0.6。
1－永久磁钢；2－导磁体；3－主杠杆（衔铁）；4－平衡弹簧； 5－反馈凸轮支点； 6－反馈凸轮；7－副杠杆；8－副杠杆支点；9－薄膜执行机构； 10－反馈杆；11一滚轮； 12－反馈弹簧；13－调零弹簧；14－挡板；15－喷嘴；16－主杠杆支点； 17－放大器 图2.39 电-气阀门定位器动作原理
系统总压差：
p pV p f
p pV p f
压力比系数S： S的定义为，控制阀全开时，阀两端的压 降占系统总压降的比值。
pv min S＝ p
图2.34
串联管道时控制阀的工作流量特性
在S≤1，串联管道中控制阀特性曲线的畸变规律如下：
① 当系统压降全部损失在控制阀上时（管道阻力 损失为零），S＝1，这时工作流量特性与理想流量 特性相同。
不同流量特性的阀芯曲面形状
1－线性；2－等百分比；3－快开；4－抛物线
（1）线性流量特性 或叫直线流量特性 线性流量特性是指控制阀的相对流量与相对开度 成直线关系。
q d q 其数学表达式为： max K l d L q l
将上式积分得 q ＝K L ＋C max 根据已知边界条件在l＝0时，q=qmin 则C＝qmin/qmax l＝L时，q=qmax 则K＝1－C＝1－(1/R)
控制阀流量特性解析
控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。
而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化也大，调节作用灵敏有效。
由于上述原因，在实际工况中多数场合优选等百分比流量特性。
GB/T4213-2008《气动调节阀》标准5.11.2条规定，等百分比流量特性的斜率偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，任意相邻流量系数测量值的十进对数（lg ）差值应符合表二规定。
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孔口边缘都做成刃口形式。
当液流经过管道由小孔流出时，由于 液体惯性作用，使通过小孔后的液流 形成一个收缩断面，然后再扩散，这 一收缩和扩散过程产生很大的能量损 失。 对孔前、孔后通道断面1－1、2 －2列伯努利方程，其中的压力损失 包括突然收缩和突然扩大两项损失。
通过管道的流量 q =（πd 4/128μl ）Δp
管道内的平均流速 v = (d 2/32μl )Δp
沿程压力损失 Δpλ =（64/Re)( 2
λ为沿程阻力系数，实际计算时对金属管取λ= 75 / Re。
紊流时的沿程压力损失 ：
经整理得到流经薄壁小孔流量
q=
CdAo（2Δp /ρ）1/2
A0—小孔截面积；
Cd—流量系数，Cd=CvCc
Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数。流量系 数Cd的大小一般由实验确定，在液流完全收缩的 情况下，当Re>10 5时，可以认为是不变的常数，
计算时按Cd=0.60~0.61 选取
柱体直径为d，缝隙值为h， 缝隙长度为 l 。
通过同心圆柱环形缝隙的流量公式：
q = （πd h 3 / 12μl ）Δp ± πd h uo / 2
当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方 向相反时取负号。
▪ 设内外圆的偏心量为 e，流经偏心圆柱环形缝隙
雷诺数
雷诺数——Re = v d / υ ，
v 为管内的平均流速 d 为管道内径（对于圆形截面而言，非圆
形的用水力直径概念）
υ为液体的运动粘度
雷诺数为液体惯性力与粘性力之比的无量 纲数。 如果液流的雷诺数相同，它的流 动状态亦相同。
一般以液体由紊流转变为层流的雷诺 数作为判断液体流态的依据，称为临
动（剪切流动）。
▪ 通过平板缝隙的流量
q = b h 3Δp / 12μl ± u ob h / 2
▪ 在压差作用下，流量q 与 缝隙值h 的三次方成正比，
这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大。
环形缝隙
▪ 相对运动的圆柱体与孔
之间的间隙为圆柱环形间 隙。根据两者是否同心又 分为同心圆柱环形间隙和 偏心环形间隙。通过其间 的流量也包括压差流动流 量和剪切流动流量。设圆
流态、雷诺数 沿程压力损失 局部压力损失
流态
通过实验发现液体在管道中流动时存在 两种流动状态。
层流：液体质点互不干扰，液体的流动 呈线性或层状，且平行于管道轴 线；
紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了 平行于管道轴线的运动以外，还存在 着剧烈的横向运动。 层流——粘性力起主导作用 紊流——惯性力起主导作用 液体的流动状态用雷诺数来判断。
液阻的特性：
R与通流面积A成反比，A=0，R为无限大；A足够大时，R＝0。 Δp一定，调节A，可以改变R，从而调节流经孔口的流量。 A一定，改变q， Δp 随之改变，这种液阻的阻力特性用于压力控
制阀的内部控制。
多个孔口串联或并联，总液阻类似电阻的计算。
缝隙流动
▪ 平板缝隙
两平行平板缝隙间充满液体 时，压差作用会使液体产生 流动（压差流动）；两平板 相对运动也会使液体产生流
q＝Cdπdmxvsinα(2Δp/ρ)1/2 式中Cd－流量系数，根据雷诺数查图1－22 dm－阀座孔直径 xv－阀芯抬起高度 α－阀芯半锥角
短孔和细长孔
当长径比 0.5＜ l / d ≤ 4 时，称为短孔。 流经短孔的流量 q = CdA0(2Δp/ρ)1/2 Cd 应按曲线查得，雷诺数较大时，Cd基本稳定在0.8 左右。短管 常用作固定节流器。
界为雷层诺流数；，当R记e为＞RReeccr。r，为当紊R流e。＜Recr，
常见液流管道的临界雷诺数见书中表 格。
沿程压力损失
液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力 损失。因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。
层流时的沿程压力损失 ：
通流截面上的流速在半径方向按抛物线规律分布 。
Δpλ =λ（l /d）ρv 2 /2
λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。
λ=
f（Re，Δ/ d ），Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对粗糙度。
局部压力损失
液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体 流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生 紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损 失。
▪ 薄壁小孔因沿程阻力损失小，q 对油温变化不敏感，
因此多被用作调节流量的节流器。
滑阀阀口
滑阀阀口可视为薄壁小孔，流经阀口的流量为
q＝CdπDxv(2Δp/ρ)1/2 式中 Cd－流量系数，根据雷诺数查图1－20 D－滑阀阀芯台肩直径 xv－阀口开度， xv＝2～4mm
锥阀阀口
锥阀阀口与薄壁小孔类似，流经阀口的流量为
Δpξ= ξρv 2 / 2 ξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。
整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损 失和所有的局部压力损失之和。
∑Δp = ∑Δpλ + ∑Δpξ
举例 例2-7 P37
孔口流动
在液压元件特别是液压控制阀中，对液流压力、流量及方 向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们对液流形 成阻力，使其产生压力降，其作用类似电阻，称其为液阻。 “孔口流动”主要介绍孔口的流量公式及液阻特性。
管道流动
▪ 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀
口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。 为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量 损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利
▪ 方程中的hw项。 压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。
▪ 液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。
当长径比 l / d ＞4 时，称为细长孔。 流经细长孔的流量 q =（πd 4 / 128μl ）Δp 液流经过细长孔的流量和孔前后压差成正比，和液体粘度成反比。
流量受液体温度影响较大。
液阻
定义孔口前后压力降与稳态流量的比值为液阻，即在稳态下，
它与流量变化所需要的压差变化成正比。R=d(Δp)/dq=Δp1m/KLAm