1、 节流口的流量特性；节流口的流量特性；节流阀和调速阀的工作原理、结构、节流阀和调速阀的工作原理、结构、主要性能和应用；主要性能和应用；节流调速回路节流调速回路 本节主要内容为本节主要内容为 ：本节重点是节流口的流量特性、节流阀和本节重点是节流口的流量特性、节流阀和调速阀的工作原理和性能，节流调速回路。调速阀的工作原理和性能，节流调速回路。液压液压控制元件控制元件 流量控制阀流量控制阀简称简称流量阀流量阀，它，它通过改变节流口通通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动，进
2、而改变执行机构的运动速度。流量控制阀包括速度。流量控制阀包括节流阀、调速阀、节流阀、调速阀、分流集流分流集流阀等。阀等。由第二章可知，小孔或缝隙等对液体的流动会由第二章可知，小孔或缝隙等对液体的流动会产生产生阻力（即形成压力降或压力损失），阻力（即形成压力降或压力损失），通流面积通流面积和通流长度不同，其阻力也不同，这种阻力称为和通流长度不同，其阻力也不同，这种阻力称为液液阻阻。流量阀是利用改变。流量阀是利用改变阀口（也称节流口）阀口（也称节流口）通流截通流截面积以形成可变液阻，由于液阻对通过的流量起限面积以形成可变液阻，由于液阻对通过的流量起限制作用，因此，制作用，因此，节流口可以调节通过流
3、量的大小。节流口可以调节通过流量的大小。液体在圆管中作层流流液体在圆管中作层流流动时的沿程损失动时的沿程损失:p=32lv/d2 对流量控制阀的主要性能要求是：对流量控制阀的主要性能要求是：l）阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。）阀的压力差变化时，通过阀的流量变化小。2）油温变化时，流量变化小。）油温变化时，流量变化小。3）流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能）流量调节范围大，在小流量时不易堵塞，能得到很小的稳定流量。得到很小的稳定流量。4）当阀全开时，通过阀的压力损失要小。）当阀全开时，通过阀的压力损失要小。5）阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还希望）阀的泄漏量要小。对于高压阀来说，还
4、希望其调节力矩要小。其调节力矩要小。对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式对于节流孔口来说，可将流量公式写成下列形式:（7.1）pACqT5.4.1.1 节流口的流量特性节流口的流量特性式中式中:A阀口通流面积；阀口通流面积；p阀口前、后压差；阀口前、后压差；由节流口形状和结构决由节流口形状和结构决定的指数，定的指数，0.5 l；C节流系数。节流系数。qp 图图7.1 7.1 节流口的节流口的流量流量-压力特性压力特性细长孔细长孔 =1簿壁口簿壁口 =0.55.4.1 节节 流流 阀阀)(221ppACqTq 关于关于薄壁薄壁节流口的流量公式，在流体力学中已然推导节流口的流量公式，在流体力
5、学中已然推导和证明过，我们只引用其结论即可。令和证明过，我们只引用其结论即可。令 ,=0.5流过薄壁小孔的流量公式变为流过薄壁小孔的流量公式变为:/2qCC 式中式中:C流量系数；流量系数；油液密度。油液密度。在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。在流体力学中，我们遇到过两大类节流口。一类是一类是细长孔，细长孔，=1。在液压工程中，往往把这类节。在液压工程中，往往把这类节流口当作固定流口当作固定(不可调不可调)节流器使用。节流器使用。qp 细长孔细长孔 =1簿壁口簿壁口=0.5 另一类是另一类是薄壁节流口薄壁节流口,=0.5。用紊流计算这一类节流。用紊流计算这一类节流口的流量。常常把它们作为节
6、流阀阀口使用。口的流量。常常把它们作为节流阀阀口使用。需要说明的是流量系数需要说明的是流量系数Cq并不是常数并不是常数，节流口的结构、，节流口的结构、形状、压力差、油温都对形状、压力差、油温都对Cq有影响。有影响。精确的精确的Cq值需靠试验值需靠试验确定。一般确定。一般Cq=0.60.8。值也受多种因素影响，一般值也受多种因素影响，一般 =0.51。一般薄壁节流口的。一般薄壁节流口的 为为0.5左右。左右。尽管公式包含着尽管公式包含着一些非确定因素，但它毕竟给我们提供了一个对流量进行一些非确定因素，但它毕竟给我们提供了一个对流量进行概略计算的简明表达式。概略计算的简明表达式。上式也可写成上式也
7、可写成)2(pACqTq 在上式中若在上式中若 为常数，且为常数，且 也是常数，也是常数，调节调节AT，则可调节通过节流阀的流量则可调节通过节流阀的流量q。p)/2(液压系统在工作时，希望节流口大小调节好液压系统在工作时，希望节流口大小调节好后，流量后，流量q稳定不变。但实际上流量总会有变化，稳定不变。但实际上流量总会有变化，特别是小流量时，特别是小流量时，影响流量稳定性与影响流量稳定性与节流口形状节流口形状、节流压差节流压差以及以及油液温度油液温度等因素有关。等因素有关。（1）压差变化对流量稳定性的影响）压差变化对流量稳定性的影响 当节流口前后压差变化时，通过节流口的流量将当节流口前后压差变
8、化时，通过节流口的流量将随之改变，节流口的这种特性可用随之改变，节流口的这种特性可用流量刚度流量刚度kv来表征。来表征。qPPqkv1)/(1)2(pACqTq对对求偏导数求偏导数,得得tgqppqkv11 =0.5qp细长孔细长孔 =1 1 2 3p1p2123簿壁孔簿壁孔 刚度的物理意义如刚度的物理意义如下：下：当当p有某一增量有某一增量时，时，q值相应的也有某一值相应的也有某一增量，增量，q的增量值越大，的增量值越大，说明流说明流量的变化也就越量的变化也就越大，刚度就越小。反之，大，刚度就越小。反之，则刚度大。则刚度大。三种结构形式的节流口三种结构形式的节流口中，中，通过薄壁小孔的流量受
9、通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小到压差改变的影响最小结论：结论：流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大；流量刚度与节流口压差成正比，压差越大，刚度越大；压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大；压差一定时，刚度与流量成反比，流量越小，刚度越大；系数系数越小，刚度越大。薄壁孔（越小，刚度越大。薄壁孔（0.5）比细长）比细长（1）的流量稳定性受）的流量稳定性受P变化的影响要小。因此，为了获变化的影响要小。因此，为了获得较小的系数得较小的系数 ，应尽量避免采用细长孔节流口应尽量避免采用细长孔节流口，应使节流应使节流口形式接近于薄壁孔口，以获得较好的流量稳定性。口形式接近于薄壁
10、孔口，以获得较好的流量稳定性。qPPqkv1)/(1tgqppqkv11（2）油温变化对流量稳定性的影响）油温变化对流量稳定性的影响 油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，油温升高，油液粘度降低。对于细长孔，当油温升高使油的粘度降低时，流量当油温升高使油的粘度降低时，流量q q就会增加。就会增加。所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大。所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大。对于对于薄壁孔薄壁孔，油的温度对流量的影响是较小，油的温度对流量的影响是较小的，这是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状的，这是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态，其流量与雷诺数无关，即不受油液粘度变化态，其流量与雷诺数
11、无关，即不受油液粘度变化的影响；的影响；节流口形式越接近于薄壁孔，流量稳定节流口形式越接近于薄壁孔，流量稳定性就越好。性就越好。pldq1284节流阀的阻塞现象节流阀的阻塞现象 一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出一般节流阀，只要保持油足够清洁，不会出现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流现阻塞。有的系统要求缸的运动速度极慢，节流阀的开口只能很小，于是导致阻塞现象的出现。阀的开口只能很小，于是导致阻塞现象的出现。此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。此时，通过节流阀的流量时大时小，甚至断流。（3）阻塞对流量稳定性的影响）阻塞对流量稳定性的影响 流量小时，流量稳定性与油液的性质和节流流
12、量小时，流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关。口的结构都有关。产生堵塞的主要原因是：产生堵塞的主要原因是：油液中的杂质或因氧化析出的胶质等油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积污物堆积在节流缝隙处在节流缝隙处；由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，被吸附到缝隙表面，形成子，被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层牢固的边界吸附层，因而影响了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增因而影响了节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新附在阀口上。这样周而复始，就形成流量的脉动
13、在阀口上。这样周而复始，就形成流量的脉动;阀口压差较大时容易产生堵塞现象阀口压差较大时容易产生堵塞现象。减轻堵塞现象的措施有：减轻堵塞现象的措施有：。一般取一般取P0.20.3MPa。在节流阀前设置。在节流阀前设置单独的精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用单独的精滤装置，为了除去铁屑和磨料，可采用磁性过滤器。磁性过滤器。，以减小吸附层的厚度。以减小吸附层的厚度。一般通流。一般通流面积越大、节流通道越短、以及水力半径越大时，面积越大、节流通道越短、以及水力半径越大时，节流口越不易堵塞。节流口越不易堵塞。过水断面积与湿周之比即为水过水断面积与湿周之比即为水力半径。表达式为：力半径。表达式为：R=A
14、/X，湿周，湿周为过水断面上水流所湿润的边界长为过水断面上水流所湿润的边界长度。这样计算的话圆管的水力半径度。这样计算的话圆管的水力半径就是圆管半径的一半。就是圆管半径的一半。3.节流口的形式与特征节流口的形式与特征 (1)直角凸肩节流口直角凸肩节流口hB；B 阀体沉割槽的宽度。阀体沉割槽的宽度。直角凸肩节流口直角凸肩节流口D 本结构的特点是过流本结构的特点是过流面积和开口量呈线性结构面积和开口量呈线性结构关系，结构简单，工艺性关系，结构简单，工艺性好。但流量的调节范围较好。但流量的调节范围较小，小流量时流量不稳定，小，小流量时流量不稳定，一般节流阀较少使用。一般节流阀较少使用。节流口节流口是
15、流量阀的关键部位，是流量阀的关键部位，节流口形式节流口形式及及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能。(2)针阀式（锥形凸肩）节流口针阀式（锥形凸肩）节流口 针阀（锥形）节流口针阀（锥形）节流口Dh(a)特点：当针阀阀芯作特点：当针阀阀芯作轴向移动时，即可改变环轴向移动时，即可改变环形节流口的通流面积。优形节流口的通流面积。优点是结构简单，制造容易。点是结构简单，制造容易。但节流通道较长，但节流通道较长，水力水力半径较小，小流量时易堵半径较小，小流量时易堵塞，温度对流量的影响较塞，温度对流量的影响较大。大。一般用于要求较低的一般用于要求较低的场合场合
16、。(3)偏心式节流口偏心式节流口 图中为偏心槽式结构。图中为偏心槽式结构。阀芯上开有截面为三角形阀芯上开有截面为三角形的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大小。其节其节流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能流口的水力直径较针阀式节流口大，因此其防堵性能优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相优于针阀式节流口，其它特点和针阀式节流口基本相同。这种结构形式同。这种结构形式阀芯上的径向力不阀芯上的径向力不平衡，旋转时比较平衡，旋转时比较费劲，费劲，一般用于压一般用于压力较低，对流量稳力较低，对流量稳定性要求不高的场定性要求不高的场合。合。(4)
17、轴向三角槽式节流口轴向三角槽式节流口lDh三角槽式节流口三角槽式节流口 沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯作轴向移动时，沿阀芯的轴向开若干个三角槽。阀芯作轴向移动时，即可改变开口量即可改变开口量h h，从而改变过流断面面积，从而改变过流断面面积。这种节流。这种节流口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳口结构简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳定流量定流量(稳定流量为稳定流量为50ml/min)50ml/min)。调节范围较大。由于几调节范围较大。由于几条三角槽沿周围方向均匀分布，径向力平衡，故调节时条三角槽沿周围方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力也较小。但节流通道有一定长
18、度，油温变化对所需的力也较小。但节流通道有一定长度，油温变化对流量有一定影响。流量有一定影响。这是一种目前应用很广的节流口形式。这是一种目前应用很广的节流口形式。周向缝隙式节流口周向缝隙式节流口(5)周向缝隙式节流口周向缝隙式节流口 在在阀芯圆周方向上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通阀芯圆周方向上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大小。流面积的大小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽度逐渐缩小宽度逐渐缩小,在小流量时其通流截面是三角形，水力直在小流量时其通流截面是三角形，水力直径较大，因此有较小的稳定流量。节流口是薄壁结构，油径较大，因此有较小的稳定流
19、量。节流口是薄壁结构，油温变化对流量影响小。但阀芯所受径向力不平衡。温变化对流量影响小。但阀芯所受径向力不平衡。这种节这种节流阀应用于低压小流量系统时，能得到较为满意的性能流阀应用于低压小流量系统时，能得到较为满意的性能。(6)轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口轴向缝隙式节流口 在阀芯衬套上先铣出一个槽，使该处厚度减薄，在阀芯衬套上先铣出一个槽，使该处厚度减薄，然后在其上沿轴向开有节流口。当阀芯轴向移动时，然后在其上沿轴向开有节流口。当阀芯轴向移动时，就改变了通流面积的大小。就改变了通流面积的大小。开口很小时通流面积为正开口很小时通流面积为正方形，水力直径大，不易堵塞，油温变化对
20、流量影响方形，水力直径大，不易堵塞，油温变化对流量影响小。这种结构的性能与周向隙缝式节流口的相似。小。这种结构的性能与周向隙缝式节流口的相似。5.4.1.2.1 节流阀节流阀 液流从进油口流入液流从进油口流入经节流口后，从阀的出经节流口后，从阀的出油口流出。油口流出。本阀的阀芯本阀的阀芯3的锥台上开有三角形的锥台上开有三角形槽。转动调节手轮槽。转动调节手轮1，阀芯阀芯3产生轴向位移，产生轴向位移，节流口的开口量即发生节流口的开口量即发生变化。变化。阀芯越上移开口阀芯越上移开口量就越大。量就越大。阀芯阀芯调节调节手轮手轮螺帽螺帽阀体阀体(a)流量控制阀流量控制阀的图形符号中的的图形符号中的直线线
21、段表示油直线线段表示油路路，直线线段两，直线线段两侧的峡口形状即侧的峡口形状即表示节流，表示节流，峡口峡口形状上斜着的箭形状上斜着的箭头表示可调式头表示可调式。流量控制阀的图形符号流量控制阀的图形符号阀芯阀芯调节调节手轮手轮螺帽螺帽阀体阀体(a)当节流阀的进当节流阀的进出口压力差为定值出口压力差为定值时，改变节流口的时，改变节流口的开口量，即可改变开口量，即可改变流过节流阀的流量。流过节流阀的流量。节流阀和其它节流阀和其它阀，例如单向阀、阀，例如单向阀、定差减压阀、溢流定差减压阀、溢流阀，可构成组合节阀，可构成组合节流阀。流阀。本节流阀具有本节流阀具有螺旋曲线开口和薄螺旋曲线开口和薄刃式结构的
22、精密节刃式结构的精密节流阀。转动手轮和流阀。转动手轮和节流阀芯后，螺旋节流阀芯后，螺旋曲线相对套筒窗口曲线相对套筒窗口升高或降低，改变升高或降低，改变节流面积，即可实节流面积，即可实现对流量的调节。现对流量的调节。单向节流阀单向节流阀5.4.1.2.3单向节流阀单向节流阀5.4.1.2.2单向节流阀单向节流阀 流体正向流动流体正向流动时，与节流阀一样，时，与节流阀一样，节流缝隙的大小可节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；通过手柄进行调节；当流体反向流动时，当流体反向流动时，靠油液的压力把阀靠油液的压力把阀芯芯4(即下阀芯即下阀芯)压下，压下，下阀芯起单向阀作下阀芯起单向阀作用，用，单向阀打开，单
23、向阀打开，可实现流体反向自可实现流体反向自由流动。由流动。节流阀芯分成了上节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。阀芯和下阀芯两部分。采用上述节流阀存在着的问题：采用上述节流阀存在着的问题：由于负载的变化由于负载的变化引起节流阀前、后压差的变化，这导致执行元件的速引起节流阀前、后压差的变化，这导致执行元件的速度也相应的发生变化。度也相应的发生变化。为使速度稳定，就要使节流阀为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，从而使通过节前后压差在负载变化情况下保持不变，从而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决定。把具有这一流阀的流量由节流阀的开口大小来决定。把具有这一作用的阀和节流阀组
24、合在一起，就构成能作用的阀和节流阀组合在一起，就构成能保持速度不保持速度不随负载而变化的流量调节阀随负载而变化的流量调节阀。常用的有两类：。常用的有两类：调速阀调速阀和溢流节流阀和溢流节流阀。节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。5.4.2 调调 速速 阀阀 串联减压式调速阀是串联减压式调速阀是由定差减压阀由定差减压阀1和节流阀和节流阀2串联而成的组合阀。串联而成的组合阀。5.4.2.1 串联减压式调串联减压式调速阀的工作原理速阀的工作原理 泵出口泵出口减压阀减压阀
25、1进油进油口口减压阀的出油口（压力为减压阀的出油口（压力为p2,同同时也是节流阀的进口油压）时也是节流阀的进口油压）节流口节流口(p）压力变为）压力变为p3油缸的左腔（油缸的左腔（p3），油缸的右），油缸的右腔与油箱相通，所以左腔压力腔与油箱相通，所以左腔压力只与活塞杆上负只与活塞杆上负F和活塞的有和活塞的有效工作面积有关。效工作面积有关。主油路：主油路：减压阀的阀芯底部和中部（油减压阀的阀芯底部和中部（油压都为压都为p2）作用面积为）作用面积为A1+A2油液通过节流阀产生的压差：油液通过节流阀产生的压差：pp2p3当负载当负载F控制油路：对减压阀控制油路：对减压阀 减压阀的阀芯顶部（油压都为
26、减压阀的阀芯顶部（油压都为p3）作用面积为）作用面积为A，且，且A=A1+A2p2 保持保持pp2p3基本不变基本不变p2 保持保持pp2p3基本不变基本不变p3阀阀芯下移，减压阀阀阀芯下移，减压阀阀阀口开度口开度 减压减压当负载当负载Fp3阀阀芯上移，减压阀阀阀芯上移，减压阀阀阀口开度口开度 减压减压 当减压阀芯在弹簧力当减压阀芯在弹簧力Fs、液压力、液压力p2和和p3的的作用下处于某一平衡位置时有：作用下处于某一平衡位置时有：p2A1+p2A2=p3A+Fs式中式中A、A1和和A2分别为上分别为上 腔、中部和下腔内腔、中部和下腔内压力油作用于阀芯的有效面积，且压力油作用于阀芯的有效面积，且
27、A=A1+A2。故故 p2-p3=p=Fs/AK(X0+X1)/AKX0/A 因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移较小，可认为阀芯位移较小，可认为Fs基本保持不变，故节基本保持不变，故节流阀两端的压差为定值。这就保证了通过节流流阀两端的压差为定值。这就保证了通过节流阀的流量稳定。阀的流量稳定。列减压阀阀芯的力平衡方程式列减压阀阀芯的力平衡方程式：p1p3(c)简化简化符号(b)符号原理符号原理p1p3p2图调速阀工作原理图调速阀工作原理1-减压阀芯；减压阀芯；2-节流阀芯节流阀芯acd1A2eb2ghp1(a)p2A2结构原理结构原理 节流阀芯节流阀
28、芯杆杆2由热膨胀由热膨胀系数较大的材系数较大的材料制成，当油料制成，当油温升高时，芯温升高时，芯杆热膨胀使节杆热膨胀使节流阀口关小，流阀口关小，能抵消由于粘能抵消由于粘性降低使流量性降低使流量增加的影响。增加的影响。5.4.2.2 温度补偿调温度补偿调速阀（节流阀）速阀（节流阀）温度补偿调速阀减压阀部温度补偿调速阀减压阀部分的原理和普通调速阀相同。分的原理和普通调速阀相同。5.4.2.3 溢流节流阀溢流节流阀先不考虑安全阀先不考虑安全阀7.2.1 7.2.1 调速方法概述调速方法概述 液压系统常常需要调节液压系统常常需要调节液压缸和液压马达液压缸和液压马达的的运动速度，以适应主机的工作循环需要
29、。运动速度，以适应主机的工作循环需要。液压液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量。液压缸的速度为：液压缸的速度为：Aq 液压马达的转速液压马达的转速:MVqn 式中式中 q q 输入液压缸或液压马达的流量；输入液压缸或液压马达的流量；A A 液压缸的有效面积（相当于排量）；液压缸的有效面积（相当于排量）；V VM M 液压马达的每转排量。液压马达的每转排量。由以上两式可以看出，由以上两式可以看出，要控制缸和马达的要控制缸和马达的速度，可以通过改变流入流量来实现，也可以速度，可以通过改变流入流量来实现，也可以通过改变排量来实现。通过改变排量来实现。对于液
30、压缸来说，通过改变其有效作用面对于液压缸来说，通过改变其有效作用面积积A A（相当于排量）来调速是不现实的，一般（相当于排量）来调速是不现实的，一般只能用改变流量的方法来调速。只能用改变流量的方法来调速。对变量马达来说，调速既可以改变流量，对变量马达来说，调速既可以改变流量，也可改变马达排量。也可改变马达排量。目前常用的调速回路主要有以下几种：目前常用的调速回路主要有以下几种：(1)(1)节流调速回路节流调速回路 采用定量泵供油，通过改变采用定量泵供油，通过改变回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。(2)(2)容积调速回路容积调速回路 通过
31、改变回路中变量泵或变通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。量马达的排量来调节执行元件的运动速度。(3)容积节流调速回路（联合调速）容积节流调速回路（联合调速）下面主要讨论下面主要讨论节流调速回路节流调速回路 节流调速回路有节流调速回路有，三种基本形式。三种基本形式。7.2.2.1 进油路节流调速回路进油路节流调速回路V图图7.167.16进油路节流调速回路进油路节流调速回路 进油节流调速回路正进油节流调速回路正常工作的条件常工作的条件:泵的出泵的出口压力为溢流阀的调口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。定压力并保持定值。所以该回路又称所以该回路又称定压定压式节流调速回路。
32、式节流调速回路。注意注意pT 节 流 阀 串 联节 流 阀 串 联在泵和缸之间在泵和缸之间（1 1）速度负载特性）速度负载特性 当不考虑泄漏和压缩时，当不考虑泄漏和压缩时，活塞运动速度为：活塞运动速度为：11Aq 活塞受力方程为活塞受力方程为：11AFp 缸的流量方程为：缸的流量方程为：)(1TTpCAq)(11ppCAqpT =)(1AFpCApTp p2 2 液压缸回油腔液压缸回油腔压力，压力，p2 2 0 0。F F 外负载力；外负载力；式中：式中：V图图7.167.16进油路节流调速回路进油路节流调速回路 于是于是)(11111FApACAAqpT式中式中C C 与油液种类等有关的系数
33、；与油液种类等有关的系数；A AT T 节流阀的开口面积；节流阀的开口面积；Tp1ppppT节流阀前后的压强差，节流阀前后的压强差，为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，=0.5 =0.5。)(11111FApACAAqpT 公式为进油路节流公式为进油路节流调速回路的调速回路的速度负载特速度负载特性方程。性方程。以以v v为纵坐标为纵坐标,F,FL L为横坐标，将公式按为横坐标，将公式按不同节流阀通流面积不同节流阀通流面积A AT T作图，可得一组抛物线，作图，可得一组抛物线，称为进油路节流调速回称为进油路节流调速回路的路的速度负载特性曲线。速度负载特性曲线。当当F=
34、pF=pp pA A1 1时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种调速回路的速度液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。这种调速回路的速度负载特性较软（即负载特性较软（即k kv v值小）。通常用速度刚度值小）。通常用速度刚度k kv v表示负载变化表示负载变化对速度的影响程度对速度的影响程度:k kv v=F/v F/v=1/tg =ctgctg 再由式再由式 可得出：可得出：（1 1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度kv越大。越大。（2 2）当负载一定时，节流阀
35、通流面积越小，速度刚度）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度kv越大。越大。（3 3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。速度刚度。)(11111FApACAAqpT)()(11111VFFApACApTvFApFApCAAvFkppTv11111)(由上式可以看出：由上式可以看出：在在0.51之间取值之间取值。)(11111FApACAAqpT图图7.17 进油路节流调速回路速度进油路节流调速回路速度-负载特性曲线负载特性曲线 tgFApCAAvFkpTv1)(1111曲线曲线1曲线曲线2 kv1kv234 在在p
36、p已调定的情已调定的情况下，不论节流阀通况下，不论节流阀通流面积怎样变化，其流面积怎样变化，其最大承载能力是不变最大承载能力是不变的，即的，即Fmax=pp A1。故。故称这种调速方式为称这种调速方式为恒恒推力调速推力调速。-1/tg31/tg4tg3tg41112F11kv21-1/tg41/tg2tg4tg211F1解：对图（解：对图（a），为进油路节流调速回路），为进油路节流调速回路不计压力损失不计压力损失pA A1=F1，得，得 pA=F1/A1对缸对缸A：pB A1=F2，得，得 pB=F2/A1对缸对缸B：F2F1，pBpA所以缸所以缸A先动，缸先动，缸B不动。此时通过节不动。此时
37、通过节流阀的流量为流阀的流量为(p1=pp pA)缸缸A的运动速度：的运动速度：11AppACAqvApTqA节70教材教材P245页，习题页，习题7-27F1AF2B2pACqTq节已知已知:各液压缸完全相同，各液压缸完全相同，F2F1当缸当缸A运动到终端后，缸运动到终端后，缸B才运动，此时才运动，此时流过节流阀的流量为：流过节流阀的流量为：不计压力损失不计压力损失pBpA，pppApppB 所以所以vAvB，即缸，即缸A的运动速度快。的运动速度快。(p2=pp pB)缸缸B的运动速度：的运动速度：11AppACAqvBpTqB节71教材教材P245页，习题页，习题7-27 因为回油路节流调
38、速回路进油腔压力始终保持为因为回油路节流调速回路进油腔压力始终保持为溢流阀的调定压力值溢流阀的调定压力值py，故在平衡状态时，负载小的，故在平衡状态时，负载小的产生的背压力高，这个背压力又加在负载大的液压缸产生的背压力高，这个背压力又加在负载大的液压缸B的有杆腔，直到液压缸的有杆腔，直到液压缸A的活塞运动到终点，背压的活塞运动到终点，背压力减小，液压缸力减小，液压缸B的活塞才开始运动。的活塞才开始运动。F1F2AB解：对图（解：对图（b），为回油路），为回油路节流调速回路。节流调速回路。已知已知:各液压缸完全相同，各液压缸完全相同，不计压力损失，不计压力损失，F2F1活塞的力平衡方程为：活塞的
39、力平衡方程为：pyA1=F+pA2（对缸（对缸A和缸和缸B都成立）都成立）且且F2F1教材教材P245页，习题页，习题7-27F1F2AB缸缸A先动，缸先动，缸B不动，此时，不动，此时，节流阀的压降为：节流阀的压降为：缸缸A运动到终端后，缸运动到终端后，缸B开始开始运动，此时节流阀上的压降运动，此时节流阀上的压降为：为：p1=p2=（pyA1F1）/A21pACqTq节缸缸A的运动速度：的运动速度：21122AFApAACAqvyTqA节p2=p2=（pyA1F2）/A2缸缸B的运动速度：的运动速度：22122AFApAACAqvyTqB节因为因为F2F1所以所以vAvB教材教材P245页，习
40、题页，习题7-28Fv已知已知:F=9000N,pb=0.5MPa,q=30L/min,解：液压缸运动速度恒定，不计调压偏差。解：液压缸运动速度恒定，不计调压偏差。A1=50cm2,A2=20cm2,不计管道和换向不计管道和换向阀的压力损失阀的压力损失。回路为进油路节流加背压阀的调速回路回路为进油路节流加背压阀的调速回路活塞的力平衡方程为：活塞的力平衡方程为：p1A1=F+p2A2 (p2=pb=0.5MPa)p1=(F+p2A2)/A1=(9000+0.5106)/(5010-4)=2MPapr=pp=p1+p2=2.5MPa所以溢流阀的最小调定压力为：所以溢流阀的最小调定压力为：p2=0.
41、5MPa取调速阀的最小工作压差为：取调速阀的最小工作压差为：教材教材P245页，习题页，习题7-28Fv已知已知:F=9000N,pb=0.5MPa,q=30L/min,解：液压泵卸荷。解：液压泵卸荷。A1=50cm2,A2=20cm2,不计管道和换向不计管道和换向阀的压力损失阀的压力损失。液压泵卸荷时，液压油经右侧液压泵卸荷时，液压油经右侧的背压阀回油箱，所以泵的出的背压阀回油箱，所以泵的出口压力为口压力为0.5MPa。P=pq=(0.51063010-3)/60=250W卸荷时的能量损失为：卸荷时的能量损失为：教材教材P245页，习题页，习题7-28Fv已知已知:F=9000N,pb=0.
42、5MPa,q=30L/min,解：背压阀增加了解：背压阀增加了pb。A1=50cm2,A2=20cm2,不计管道和换向不计管道和换向阀的压力损失阀的压力损失。活塞的力平衡方程为：活塞的力平衡方程为：p1A1=F+(pb+pb)A2pp=pr1=0.5+F+(pb+pb)A2/A1pr1=pr1pr0.5+F+(pb+pb)A2/A1溢流阀调定压力的增量为：溢流阀调定压力的增量为：0.5+(F+pbA2)/A1pbA2/A1=2pb/5=0.4pbFvA1A2ADCB12=900kg/m3,d=1.8m,F=1kN解：液压缸快进时解：液压缸快进时vA1=qp+vA2教材教材P245页，习题页，习
43、题7-29A1=100cm2,A2=60cm2,p=0.25MPa已知已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m只考虑沿程损失只考虑沿程损失液压缸快进时，换向阀的电液压缸快进时，换向阀的电由连续性方程得：由连续性方程得：压缸差动联接。液压泵压缸差动联接。液压泵1和液压泵和液压泵2同时向液压缸供油同时向液压缸供油:磁铁断电，换向阀处于左位，液磁铁断电，换向阀处于左位，液smAAqvp/083.01216010)416(10)60100(13421FvA1A2ADCB12Padlvp188000)108.1(1213101832322232沿=900kg/m3
44、,d=1.8cm,F=1kN 解：动力粘度解：动力粘度教材教材P245页，习题页，习题7-29A1=100cm2,A2=60cm2,p=0.25MPa已知已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m只考虑沿程损失只考虑沿程损失2010-69001810-3kgm/s (Ns)管路的沿程压力损失为：管路的沿程压力损失为：FvA1A2ADCB12Pa54461025.61060100(10601880001025.01000）（=900kg/m3,d=1.8cm F=1kN解：活塞的受力平衡方程为解：活塞的受力平衡方程为:教材教材P245页，习题页，习题7-29
45、A1=100cm2,A2=60cm2,p=0.25MPa已知已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m只考虑沿程损失只考虑沿程损失p1A1=F+p2A2p2p1=p沿沿+p方向阀方向阀2121(AAAppFp）方向阀沿p1A1=F+(p1+p沿沿+p方向阀方向阀)A2所以所以79FvA1A2ADCB12=900kg/m3,d=1.8cm F=1kN解：液压缸工进时解：液压缸工进时教材教材P245页，习题页，习题7-29A1=100cm2,A2=60cm2,p=0.25MPa已知已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m
46、只考虑沿程损失只考虑沿程损失p1A1=F+p2A2液压缸工进时，换向阀的电液压缸工进时，换向阀的电回路为出口节流。泵回路为出口节流。泵1卸荷，只有泵卸荷，只有泵2向液压缸供油向液压缸供油:磁铁得电，换向阀处于右位，液磁铁得电，换向阀处于右位，液活塞的受力平衡方程为活塞的受力平衡方程为:此时回路承受的负载此时回路承受的负载:F=p1A1p2A2(p2=0.5MPa)F=p1A1p2A2=810610010-40.51066010-4=800003000=77000NFvA1A2ADCB12=900kg/m3,d=1.8cm F=1kN教材教材P245页，习题页，习题7-29A1=100cm2,A
47、2=60cm2,p=0.25MPa已知已知:q1=16L/min,q2=4L/min,=2010-6m2/s,L=3m只考虑沿程损失只考虑沿程损失解：解：液压缸由快进时，泵液压缸由快进时，泵1和和泵泵2同时向液压缸供油，此时同时向液压缸供油，此时泵的出口压力为泵的出口压力为6.25105Pa。液压缸工进时，顺序阀开启，泵液压缸工进时，顺序阀开启，泵1经顺序阀卸荷，只经顺序阀卸荷，只有泵有泵2向液压缸供油。所以此时泵的出口压力略大于向液压缸供油。所以此时泵的出口压力略大于6.25105Pa。即顺序阀的调定压力略大于即顺序阀的调定压力略大于6.25105Pa。溢流阀的调定压力至少比顺序阀的调定压力
48、大溢流阀的调定压力至少比顺序阀的调定压力大1020。教材教材P245页，习题页，习题7-30AT已知已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,qn=qtpv=1051030.95=99.75103mL/min 0.0016625m3/s解：解：对液压泵：对液压泵：pp=pr=7 MPa=p节流阀进口压力节流阀进口压力qt=Vpnp=1051000=105103ml/minpv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r,mv=0.95,mm=0.8Cq=0.62,=900kg/m3ATmax=0.2cm2,T=16Nm液压泵的出口压力：液压泵的出口压力：90010)7(2102
49、.062.0264maxmTqppACq节节流阀的流量节流阀的流量:节流阀的出口压力为液压马达的进口压力节流阀的出口压力为液压马达的进口压力pm回路为进油节流调速回路为进油节流调速教材教材P245页，习题页，习题7-30AT90010)7(2102.062.064mnpqq节已知已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,qt=qnpv=q节节0.95=Vmnmpv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r,mv=0.95,mm=0.8Cq=0.62,=900kg/m3ATmax=0.2cm2,T=16Nm液压马达的效率为：液压马达的效率为：经过节流阀的流量全部进入液压马达，即
50、液压马达经过节流阀的流量全部进入液压马达，即液压马达的实际流量为的实际流量为:液压马达的理论流量：液压马达的理论流量：76.0216mmmvmmmmqpnqpTPP节实际输入实际输出式式式式83教材教材P245页，习题页，习题7-30AT节节qpqm61016021676.0srVqnmtm/0625.91016000145.06已知已知:Vp=105ml/r,np=1000r/min,pv=0.95，pr=7MPa,Vm=160ml/r,mv=0.95,mm=0.8Cq=0.62,=900kg/m3ATmax=0.2cm2,T=16Nm液压马达的液压马达的最大最大转速为：转速为：联立式和式得
