液压控制阀(流量)
流量控制阀的工作原理 ppt课件
应用
进口
出口
旁路
二、调速阀的工作原理
调速阀是进行了压力补偿的节流阀。 它由定差减压阀和节流阀串联而成。 节流阀：调节通过的流量； 定差减压阀：自动补偿负载变化的影响，使节流阀 前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。
减压阀进口压力为p1，出 口压力为p2，节流阀出口压力 为p3，减压阀a、b、c腔有效 工作截面积分别为A1、A2、A， 则A= A1+A2。
当减压阀阀芯在其弹簧力
FS、油液压力p2 和p3的作用 下处于某一平衡位置时，则：
p2A1+ p2A2= p3A+FS
p2
-
p3
FS A
结论：无论负载如何变化，液压元件的运动速度也不变。
验证
如果负载增大，p3增大， 减压阀右腔推力也增大，阀芯 左移，阀口开大，阀口的液阻 减小，p2也增大，而△p= p2p3却不变。
一、节流阀的工作原理
调节 手轮 螺帽 阀芯 阀体
调节：调节手轮1--阀芯3轴向位移--节流口开口量变化。 特点：结构简单、制造容易、体积小、使用方便、造价低。 负荷和温度的变化对流量稳定性的影上阀芯和下阀芯两部分。
正向流动时：节流阀，节流缝隙的大小通过手柄调节； 反向流动时：单向阀，靠油液的压力把阀芯4压下。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
流量控制阀是通过改变阀口通流面积来调节阀口 流量，从而控制执行元件运动速度的液压控制阀。
QKTAp
常用的流量阀有节流阀和调速阀两种。
如果负载减小，p3减小， 减压阀右腔推力也减小，阀芯 右移，阀口开度减小，阀口的 液阻增大，p2也减小，而△p= p2- p3也不变。
流量阀的工作原理
流量阀的工作原理
流量阀是一种控制流体流量的调节设备，它的工作原理是通过改变管路的流通面积来调节流量大小。
流量阀广泛应用于液压传动系统中，起到了很重要的作用。
流量阀的主要部件包括阀体、调节元件（如阀芯、阀盘等）和执行机构（如电磁铁、油压马达等）。
不同类型的流量阀在结构上也有所不同，但其工作原理基本相同。
流量阀的工作原理可以简单地分为两个过程：调节元件的位置变化和阀芯/阀盘的移动。
首先，当液体通过流量阀的阀体时，会遇到调节元件。
这些调节元件在阀体内有一定的空间，可以通过调节它们的位置改变液体的流通面积。
这样，液体的流量就可以被控制。
典型的调节元件有阀芯和阀盘。
其次，流量阀还具有一个阀芯或阀盘机构，它们的移动会使流过阀体的液体流量发生变化。
例如，当电磁铁被激活时，阀芯就会受到磁力作用而向上或向下移动。
这个动作会改变调节元件的位置，进而控制液体的流量。
同样地，当油压马达驱动阀盘转动时，也会改变液体的流通面积，从而调节流量。
在液压系统中，流量阀可以控制液体的流量，实现不同的功能。
例如，在某些系统中，流量阀可以通过控制液体的流量来调节系统的工作速度；在液压机械系统中，流量阀可以实现启、停和换向等功能。
流量阀还可以控制回油流量，防止过载压力和
溢流损失。
总的来说，流量阀的工作原理是通过改变管路中液体的流通面积来控制液体流量大小，从而实现不同的功能。
在液压传动系统中，流量阀是一个非常重要的元件，对系统的稳定性和工作效率至关重要。
液压阀种类及作用
液压阀种类及作用液压阀是液压系统中的重要组成部分，用于控制液压流体的流量、压力和方向。
下面是一些常见的液压阀种类及其作用：1. 方向控制阀：- 单向阀（Check Valve）：防止液压流体逆流，只允许单向流动。
- 换向阀（Directional Valve）：控制液压系统中液压流体的流向，可以实现单向、双向或多向流动。
2. 流量控制阀：- 节流阀（Throttle Valve）：通过调节液流的截面积来控制流量，用于控制液压系统中的流量速度。
- 溢流阀（Relief Valve）：当液压系统中的压力超过设定值时，通过溢流来保护系统，控制流量和压力。
3. 压力控制阀：- 定压阀（Pressure Relief Valve）：用于限制液压系统中的最大工作压力，保护系统免受过高压力的损害。
- 压力序列阀（Sequence Valve）：在液压系统中按照一定的顺序控制压力的释放，用于实现多级动作。
4. 定位控制阀：- 电磁阀（Solenoid Valve）：通过电磁力控制阀门的开启和关闭，实现液压系统的远程控制。
- 比例阀（Proportional Valve）：根据输入信号的变化，精确控制液压系统中的流量、压力和位置。
5. 安全控制阀：- 逃逸阀（Escape Valve）：用于在紧急情况下快速释放液压系统中的压力，以确保系统和人员的安全。
- 断电阀（Shut-off Valve）：在断电或紧急情况下，迅速切断液压系统中的液流，保持系统稳定和安全。
以上仅列举了一些常见的液压阀种类及其作用，实际应用中还有其他特殊功能的阀门。
液压阀的选择取决于液压系统的需求和工作条件，通过合理的组合和控制，实现液压系统的稳定运行和精确控制。
第五章 液压控制阀.
2 偏心槽式节流口
3
轴向三角槽式节流 口
4 周向缝隙式节流口
5 轴向缝隙式节流口
特点
结构简单，针阀作轴向移动，但水力半径小，易 堵塞，受油温影响较大，流量稳定性差，适用于 对节流性能要求不高的系统
在阀芯上开有截面为三角槽的周向偏心槽，通过 转动阀芯改变通流面积。流量稳定性较好，但在 阀芯上有径向不平衡力，使阀芯转动费力，易堵 塞。一般用于低压、大流量和对流量稳定性要求 不高的系统中
四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的 并联工作。液压缸充满油，从静止到启动平稳；制动时运动惯性 引起液压冲击较大；换向位置精度高
四口全接通，泵卸荷，液压缸处于浮动状态，在外力作用下可移 动。液压缸从静止到启动有冲击；制动比O型平稳；换向位置变动 大
P口封闭，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液压缸浮动，在外力作 用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动性能介于O型和H 型之间
第五章 液压控制阀
第一节 方向控制阀 第二节 压力控制阀 第三节 流量控制阀 第四节 其它类型的液压控制阀
液压控制阀
在液压系统中，为保证执行机构能按设计要求安全可靠地 工作，必须对液压系统中的油液的方向、流量和压力上进 行控制，这些实施控制的元件称液压控制阀。
按用途分为： 方向阀、流量控制阀和压力控制阀三类。
P2口压力很高为减小控制压力， 可采用带卸荷阀芯的液控单向阀， 反向开启控制压力小，最小控制 压力0.05p2
1-控制活塞；2-推杆；3-锥阀；4弹簧座；5-弹簧；6-卸荷阀芯。
2.液控单向阀
液控单向阀具有良好的单向 密封性能，常用于执行元件 需要长时间保压、锁紧的情 况，也用于防止立式液压缸 在自重作用下下滑等。
液压阀液压阀概述压力控制阀
液压阀的分类
滑阀 锥阀 球阀
液压阀的分类
根据用途不同分类（机能）
压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀 类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量的阀 类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。 方向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向的阀 类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。
直动式溢流阀
• 调定压力 • P*A=Kx
• 两个溢流阀串联， 系统调定压力p
p1
2
先导式溢流阀
• 结构组成 • 它由先导阀和主阀组成。 • 先导阀实际上是一个小流 量直动型溢流阀，其阀芯 为锥阀。 • 主阀芯上有一阻尼孔，且 上腔作用面积略大于下腔 作用面积， • 其弹簧只在阀口关闭时起 复位作用。
公称通径
代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。 与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀 工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大 不得大于额定流量的1.1倍。 额定压力 阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀， 实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀， 实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。
液压阀的分类
根据控制方式不同分类（控制原理）
定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普 通控制阀、插装阀、叠加阀。 比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的 阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。 伺服控制阀 被控制量与（输出与输入之间的）偏差
信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液 伺服阀。 数字控制阀 用数字信息直接控制阀口的启闭，来控 制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机 接口，不需要D/A转换器。
AZ A 主要由先导调压弹簧来决定。 p p k Z x 1 Z ，一旦调压弹簧 AZ
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
(３)启闭特性：
开闭启合比比pp--KB
：开始溢流的开启压力pK与ps的百分比。 ：停止溢流的闭合压力pB与ps的百分比。
由于摩擦的作用，开启压力大于闭合压力。
pK
=
pK ps
×- 100 %
-
pB
= pB ×100 % ps
显然上述两个百分比越大，则两者越接近，溢流阀的启闭特性 就越好。一般开启比大于90%，闭合比大于85%。
Δp越小，刚度越低,所以节流阀只能在大于某一最低压
差的条件下才能工作,但提高Δp将引起压力损失。
第五章 液压控制阀
（2）温度对流量稳定性的影响
T变，μ变，q变。 薄壁孔(紊流状态）不受温度变化影响。
（3） 节流口的阻塞
阻塞现象： 当Δ p一定,A 较小时流量时大时小甚至断流
措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、精心过滤。 薄壁孔不易附着、阻塞。
m — 压差指数 K — 节流系数
动画演示
q∝ A ，Δp=c，A ↑ ，q↑。
第五章 液压控制阀
4. 刚度
刚度 外负载波动引起阀前后压力差Δ p 变化，即使阀 的开口面积A 不变，也会导致流经阀的流量q 不稳定。
定义：阀的开口面积A 一定
q
T = dΔ p/dq
T = Δ p1-m/ (KAm )
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
第五章 液压控制阀
§5.1 阀的作用和分类
一、作用 控制液流的方向、压力和流量。
二、分类 按用途：压力阀、流量阀、方向阀
按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动 按连接方式：管式、 板式、法兰式、叠加式等
第五章 液压控制阀
常用的液压控制阀
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4.1 常用的液压控制阀
4. 1. 3 压力控制阀
压力控制阀简称压力阀.主要用来控制系统或回路的压力。其 工作原理是利用作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平衡来进 行工作。根据功用不同.压力阀可分为溢流阀、减压阀、顺序 阀、平衡阀和压力继电器等.具体如下:
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4.1 常用的液压控制阀
和先导阀两部分组成.其主要特点是利用主阀.平衡活塞上、
下两腔油液压力差和弹簧力相平衡用于中、高压大流量系统。
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4.1 常用的液压控制阀
(2)溢流阀的应用 溢流阀除了在回路中起调压作用[如图4-13 (a) ]、作安全 阀用外[如图4-13(b)所示].还有下列用途。 ①远程压力控制回路。从较远距离的地方来控制泵工作压力 的回路.图4-16所示为用溢流阀作遥控调压回路.其回路压力 调定是由遥控溢流阀所控制的.回路压力维持在3 MPa,7MPa、10 MPa。 遥控溢流阀的调定压力一定要低于主溢流阀调定压力.否则等 于将主溢流阀引压口堵塞。 ②多级压力切换回路。图4-17所示为多级压力切换回路.利 用电磁换向阀可调出3种回路压力.注意最大压力一定要在主 溢流阀上设定。
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4.1 常用的液压控制阀
又当出口压力户:降到调定压力以下时.提动头关闭.则作用在 滑轴内的弹簧力使滑轴向下移动.减压阀口全打开.减压阀不 起减压作用。 (2)减压阀的应用
图4-19所示为减压回路.不管回路压力多高,A缸压力绝不会
超过3 MPa。 必须指出.应用减压阀必然有压力损失.这将增加功耗和使油
该阀的工作状态(不考虑内部结构)和普通电磁阀一样.但工作 位置的变换速度可通过阀上的节流阀调节。
液压阀
一、单向阀
1、普通单向阀 单向阀是一种只允许油液正向流动，不允许倒流的阀,故又称 为逆止阀或止回阀。按进油方向有直通式和直角式两种。
工作原理 当液流从进油口A流入时，油液压力克服弹簧阻力以及阀体 与阀芯之间的摩擦力，顶开阀芯，从出油口B流出。油流反向时, 压力使阀芯压紧在阀座上，油液不能倒流。 B B
三位四通手动换向阀
手动换向阀主 要有弹簧复位
和钢珠定位两
种型式。 图 (a)所示为
钢球定位式三
位四通手动换 向阀。 图 (b)则为弹 簧自动复位式 三位四通手动 换向阀。
钢珠定位方式
2、机动换向阀（行程阀） 动作原理 ▲在液压缸驱动工作部件的过程中，装在 工作部件上的挡块移动到预定位置时就压 下阀芯，使阀换位。 ▲靠弹簧实现复位。
1
2
(3) 用单向阀产生背压
在右图中，高压油进入缸
的无杆腔，活塞右行，有杆腔 中的低压油经单向阀后回油箱。 pb
单向阀有一定压力降，故在单
向阀上游总保持一定压力，此 压力也就是有杆腔中的压力， 叫做背压，其数值不高一般约 为0.5MPa。在缸的回油路上保 持一定背压，可防止活塞的冲 击，使活塞运动平稳。此种用 途的单向阀也叫背压阀。 背 压 阀
阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性 能要好。
所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化 量要小。 结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。
6.2
方向控制阀
• 方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向。它包括单 向阀和换向阀。 – 单向阀有普通单向阀和液控单向阀。 – 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电 磁动、液动、电液动等。
（一）溢流阀的基本结构及其工作原理
第八章：流量控制阀和节流调速回路
第八章流量控制阀和节流调速回路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。
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类。
常用的流量控制阀有普通节流阀、压力补偿和温度补偿调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。
一、流量控制原理及节流口形式图5-28节流阀特性曲线一、流量控制原理及节流口形式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,但无论节流口采用何种形式,通过节流口的流量q及其前后压力差Δp的关系均可用式(2-63)q=KAΔp m来表示，三种节流口的流量特性曲线如图5-28所示,由图可知:(1)压差对流量的影响。
节流阀两端压差Δp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。
(2)温度对流量的影响。
油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也会随之改变,对于薄壁小孔粘度对流量几乎没有影响,故油温变化时,流量基本不变。
(3)节流口的堵塞。
节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等而局部堵塞,这就改变了原来节流口通流面积的大小,使流量发生变化,尤其是当开口较小时,这一影响更为突出,严重时会完全堵塞而出现断流现象。
因此节流口的抗堵塞性能也是影响流量稳定性的重要因素,尤其会影响流量阀的最小稳定流量。
一般节流口通流面积越大,节流通道越短和水力直径越大,越不容易堵塞,当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。
一般流量控制阀的最小稳定流量为0.05L/min。
综上所述,为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。
图5-29所示为几种常用的节流口形式。
图5-29(a)所示为针阀式节流口,它通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响较大，一般用于对性能要求不高的场合;图5-29(b)所示为偏心槽式节流口,其性能与针阀式节流口相同,但容易制造,其缺点是阀芯上的径向力不平衡,旋转阀芯时较费力,一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合;图5-29(c)所示为轴向三角槽式节流口,其结构简单,水力直径中等,可得到较小的稳定流量,且调节范围较大,但节流通道有一定的长度,油温变化对流量有一定的影响,目前被广泛应用,图5-29(d)所示为周向缝隙式节流口,沿阀芯周向开有一条宽度不等的狭槽,转动阀芯就可改变开口大小。
液压阀图解
液压阀图解液压控制阀是液压系统中用来控制液流方向、压力和流量的元件。
借助于这些阀，便能对液压执行元件的启动和停止、运动方向和运动速度、动作顺序和克服负载的能力等进行调节与控制，使各类液压机械都能按要求协调地工作。
液压阀可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。
1 单向阀图解1 普通单向阀普通单向阀的作用，是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。
图3-43（a）所示是一种管式普通单向阀的结构。
压力油从阀体左端的通口P1流入时，克服弹簧3作用在阀芯2上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯2上的径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。
但是压力油从阀体右端的通口P2流入时，它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。
图3-43（b）所示是单向阀的职能符号图。
图3-43 单向阀(a)结构图(b)职能符号图1—阀体2—阀芯3—弹簧2 液控单向阀当控制口无压力油通入时，液控单向阀的工作机制和普通单向阀一样；压力油只能从通口P1流向通口P2，不能反向倒流。
当控制口K有控制压力油时，因控制活塞推动顶杆顶开阀芯，使通口P1和P2接通，油液就可在两个方向自由通流。
1）内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀结构与符号如图3-44所示。
1单向阀芯3弹簧4控制活塞X控制口A正向进油口B反向进油口A1密封锥面图3-44内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀结构与符号此类液控单向阀适用于系统压力较低的场合。
图3-45所示为内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀反向开启时的油路。
图3-45内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀反向开启时的油路2）内泄式、带卸荷小阀芯的液控单向阀带卸荷小阀芯的液控单向阀适用于反向压力较高、流量较大的场合。
此类液控单向阀利用卸荷小阀芯在反向开启前泄去系统压力，由此避免了液压冲击，并大大降低了开启主阀的压力。
图3-46所示为内泄式、带卸荷小阀芯的液控单向阀结构原理图与符号。
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三、调速阀 speed control valve 分为普通型调速阀和旁通型调速阀
1、普通型调速阀： 由定差减压阀和 节流阀串联组合 而成
减压阀阀芯受力平衡方程
∵ p2A = p3A + Ft - Fs
∴ p2 - p3 = Ft/A
=k(x0+x)≈ kx0/A ∵ k 较小且不可调，工作时阀芯移
T = ∂∆p = 1 ⋅ ∆p1−m ∂q KL Am
1.同一节流阀,Δp相同,A小,T大。 2.同一节流阀,A一定,Δp越小,
T越低。 3.取小的指数m可以提高节流阀
的刚度
（三）职能符号：
（四）最小稳定流量
• 节流阀的堵塞现象使节流阀在很小流量 下工作时流量不稳定，以致执行元件出 现爬行现象。因此，对节流阀有一个能 正常工作的最小流量限制。这个限制值 称为节流阀的最小稳定流量。
动很小。
∴ Ft≈const △p = p2-p3 = Ft/A ≈ const 故 当阀开口面积A(y) = const 时， q = const，v = const
q = KL A(y)∆pm
从而使通过调速阀的 流量 基本不变
调速阀的工作原理
p1一定， p3↑→ h↑→ΔpR ↓ → p2↑ ，Δp =C ; p3↓→ h↓→ΔpR ↑→ p2 ↓，Δp =C。
减压缝隙的压力补偿 ΔpR=p1－p2 节流阀：F变， Δp变， q变。 调速阀：F变，Δp不变， q不变。
工作原理动画
职能符号：
记住：
详细职 能符号
简化职 能符号
调速阀与节流阀的性能比较：
节流阀的流量随压力差的变化较大，而调速阀在 压力差大于一定值后，流量基本是稳定的 .
要求：调速阀正常工作 Δp > 0.4~0.5MPa
二. 节流阀 orifice valve
（一）结构与原理
轴向三角槽式
主要零件有阀芯、阀 体和螺母。阀体上开 有进油口和出油口。 阀芯一端开有三角尖 槽，旋转螺母即可轴 向移动阀芯改变阀口 过流面积。为平衡液 压径向力，三角槽须 对称布置。
动画演示
(二）流量特性与刚性 节流阀的刚性表示它抵 抗负载变化的干扰,保持流量稳定的能力。
（ Δp < 0.4MPa时减压阀不 起作用，和普通节流阀一 样）
应用：负载变化，）
（1）工作原理： （2）职能符号：
旁通型调速阀和普通调速阀比较
• 旁通型调速阀（溢流节流阀）用于调速时只 能安装在执行元件的进油路上，其出口压力 随执行元件的负载而变。因工作时节流阀进 出口压力差不变，组成系统为变压系统。
q = π d 4 ⋅∆p 128µl
综合考虑各种因素得节流口的流量公式：
记住： q = K L A ∆ p m
式中：KL —由节流口形状和油液性质决定的系数
A—节流口的通流截面积 Δp—节流阀前、后压差
m—由节流口形状决定的指数 m=0.5～1
节流口的形式
节流口结构 有:针形、三 角槽形、缝 隙形、三角 形等。 由节流方程 知，当压力 差一定时， 改变开口面 积即改变液 阻就可改变 流量。
第四章 液压控制阀
第四节 流量控制阀
flow control valve
• 流量控制阀的共性：通过改变阀口大 小，从而改变液阻实现流量调节的阀。
普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢 流节流阀和分流集流阀
节
调
流
速
阀
阀
一. 流量控制原理
由流体力学知薄壁孔和细长孔的流量公式分别为：
2
q = cd A
∆P ρ
• 与调速阀调速回路相比，旁通型调速阀（溢 流节流阀）的调速回路效率较高。
• 调速阀可用于进口、出口和旁路节流调速。
思考题
1 在速度稳定性要求较高的系统中为什么要 用调速阀，而不用节流阀？
2 调速阀的组成和稳速原理各是什么？