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流量控制阀中节流阀的工作原理和常见分类

发布时间:2016-12-05 浏览次数:1656
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(1)流量控制的工作原理:油液流经小孔、狭缝或毛细管时,会产生较大的液阻,通流面积越小,油液受到的液阻越大,通过阀口的流量就越小 。 所以 ,改变节流口的通流面积,使液阻发生变化,就可以调节流量的大小,这就是流量控制的工作原理。大量实验证明,节流口的流量特性可以用下式表示:
q=KA0(Δp)n
式中,q为通过节流口的流量;A0为节流口的通流面积;Δ p 为节流口前后的压力差;K 为流量系数,随节流口的形式和油液的粘度而变化;n 为节流口形式参数,一般在0.5-1之间,节流路程短时取小值,节流路程长时取大值。

节流口的形式

节流口的形式很多,如图13-61所示为常用的几种。 图(a)为针阀式节流口,针阀芯作轴向移动时,改变环形通流截面积的大小,从而调节了流量。图( b)为偏心式节流口,在阀芯上开有一个截面为三角形(或矩形)的偏心槽,当转动阀芯时,就可以调节通流截面积的大小而调节流量。这两种形式的节流口结构简单,制造容易,但节流口容易堵塞,流量不稳定,适用于性能要求不高的场合。图(c)为轴向三角槽式节流口,在阀芯端部开有一个或两个斜的三角沟槽,轴向移动阀芯时,就可以改变三角槽通流截面积的大小,从而调节流量。

图( d)为周向缝隙式节流口。阀芯上开有狭缝,油液可以通过狭缝流入阀芯内孔,然后由左侧孔流出,旋转阀芯就可以改变缝隙的通流截面积。图(e)为轴向缝隙式节流口,在套筒上开有轴向缝隙,轴向移动阀芯即可改变缝隙的通流面积大小,以调节流量。这三种节流口性能较好,尤其是轴向缝隙式节流口,其节流通道厚度可薄到0.07-0.09mm,可以得到较小的稳定流量。常用的节流阀有:可调节流阀、不可调节流阀、可调单向节流阀和减速阀等。

 可调节流阀

(2)可调节流阀:如图13-62所示为可调节流阀的结构图。节流口采用轴向三角槽形式,压力油从进油口 P1 流入,经通道 b、阀芯 3 右端的节流沟槽和通道 a 从出油口 P2 流出。转动手柄 1,通过推杆 2 使阀芯做轴向移动,可改变节流口通流截面积,实现流量的调节。弹簧 4 的作用是使阀芯向左抵紧在推杆上。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。

(3)可调单向节流阀 :如图13-63所示为可调单向节流阀的结构图。从作用原理来看,可调单向节流阀是可调节流阀和单向阀的组合,在结构上是利用一个阀芯同时起节流阀和单向阀的两种作用。当压力油从油口 P1 流入时,油液经阀芯上的轴向三角槽节流口从油口 P2 流出,旋转手柄可改变节流口通流面积大小而调节流量。当压力油从油口 P2 流入时,在油压作用力的作用下,阀芯下移,压力油从油口 P1 流出,起单向阀作用。

可调单向节流阀

(4)减速阀:减速阀是滚轮控制可调节流阀,又称行程节流阀。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。如图13-64所示为一种与单向阀组合的减速阀。单向减速阀又称单向行程节流阀,它可以满足以下所述机床液压进给系统的快进、工进、快退工作循环的需要。
① 快进:快进时,阀芯 1 未被压下,压力油从油口 P1不经节流口流往油口 P2,执行元件快进。
② 工进:当行程挡块压在滚轮上,使阀芯下移一定距离,将通道大部分遮断,由阀芯上的三角槽节流口调节流量,实现减速,执行元件工进(工作进给)。
③ 快退:压力油液从油口 P2 进入,推开单向阀阀芯 2(钢球),油液直接由 P1 流出,不经节流口,执行元件快退。

单向减速阀

(5)影响节流阀流量稳定的因素:节流阀是利用油液流动时的液阻来调节阀的流量的。 产生液阻的方式,一种是薄壁小孔、缝隙节流,造成压力的局部损失;一种是细长小孔(毛细管)节流,造成压力的沿程损失。 实际上各种形式的节流口是介于两者之间。 一般希望在节流口通流面积调好后,流量稳定不变,但实际上流量会发生变化,尤其是流量较小时变化更大。 影响节流阀流量稳定的因素主要如下:
① 节流阀前后的压力差。随外部负载的变化,节流阀前后的压力差 Δ p 将发生变化,由公式可知,流量q 也随之变化而不稳定。
② 节流口的形式。节流口的形式将影响流量系数 K 和参数 n。
③ 节流口的堵塞。
④ 油液的温度。压力损失其能量通常转换为热能,油液的发热会使油液粘度发生变化,导致流量系数 K 变化,从而使流量变化。

由于上述因素的影响,使用节流阀调节执行元件运动速度,其速度将随负载和温度的变化而波动。在速度稳定性要求高的场合,则要使用流量稳定性好的调速阀。

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