一、流量控制阀

流量控制阀简称流量阀,它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,从而实现对流量的控制,进而改变执行机构的运动速度。常用的流量控制阀有节流阀和调速阀两种。

1.节流阀

节流油口为轴向三角槽式,主要由阀芯、推杆、手轮和弹簧等组成。压力油从油口P1流入,经阀芯左端的轴向三角槽后由P2流出,如图5-27所示。阀芯在弹簧力的作用下始终紧贴在推杆的端部。旋转手轮可使推杆沿轴向移动,改变节流口的通流面积,从而调节流量。

图5-27　节流阀的结构及图形符号

(a)结构简图及图形符号;(b)L形节流阀实物图

通过节流阀的流量q可用小孔流量公式来描述:

q=CATΔpm

式中,C为与孔口形式有关的系数,由孔的形状、尺寸和液体性质所决定;AT为孔口的截面积;Δp为孔前后压差;m为由节流口的形状和结构决定的指数,通常0.5≤m≤1(细长孔取m=1,薄壁节流口取m=0.5)。

由此可知,通过节流阀的流量与节流口的形状、前后孔的压差Δp及流态等因素相关。当节流的通流面积调定后,由于负载的变化,节流阀前后压差也发生变化,使流量不稳定。m越大,流量受压差Δp的影响越大。因此节流口制成薄壁孔(m=0.5)比制成细长孔(m=1)更好。

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、沥青等造成局部堵塞,从而改变了原来节流口通流面积的大小,使流量发生变化。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,节流通道越短和节流口直径越大,越不容易堵塞,当然油液的清洁度也对堵塞产生影响。因此节流阀有一个能正常工作的最小流量的限定值,称为最小稳定流量。薄壁小孔最小稳定流量可低到10～15mL/min,一般流量控制阀的最小稳定流量为50mL/min。

典型节流口有三种基本形式,即薄壁小孔(性能最好)、短孔和细长孔(性能最差)。针阀式结构简单,但流量不稳定,用于要求不高的场合;偏心槽式,结构简单,最小流量较稳定,径向力不平衡,用于低压系统;轴向三角槽式可获得较小的流量,应用广泛,如图5-28所示。

图5-28　典型节流口的结构形式

(a)针阀式;(b)偏心槽式;(c)轴向三角槽式

2.单向节流阀

单向节流阀是节流阀和单向阀的组合阀。在结构上,这种阀是利用一个阀芯同时起着单向阀和节流阀的作用。当压力油正向进入时(A→B),如图5-29(a)所示,油液经轴向三角节流槽流出,阀起节流作用;如图5-29(b)所示,当压力油从反向进油口进入时(B→A),阀芯被压下,油液直接从反向出油口流出,这时阀起单向阀的作用。图5-29(c)、(d)所示为图形符号和实物图。

图5-29　单向节流阀实物图、工作原理图及图形符号

(a)有节流作用;(b)无节流作用;(c)图形符号;(d)实物图

3.调速阀

调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成的组合阀,定差减压阀用来保持节流阀前后的压差不变,从而使通过节流阀的流量不受负载的影响。其工作原理如图5-30所示,其设定减压阀进油口压力p1,出油口压力p2,节流阀出油口压力p3,当负载F变大时,节流阀出油口压力p3随之变大,阀芯左移,阻尼减小,出油口压力p2变大,Δp=p2-p3,保持不变;同理负载F变小,节流阀出油口压力p3随之变小,阀芯右移,阻尼增大,出油口压力p2变小,故负载变化时Δp基本不变。由式q=CATΔpm可知,Δp不变,则流量q稳定,可见调速阀的流量特性比普通节流阀要好。

调速阀、节流阀的流量特性曲线如图5-31所示,由图可知,通过节流阀的流量随其进油口的压差发生变化,而调速阀的特性曲线基本上是一条水平线,即进出油口压差发生变化,通过调速阀的流量基本不变。

图5-30　调速阀的工作原理及图形符号

(a)工作原理图;(b)简化图形符号
1—减压阀;2—节流阀

图5-31　调速阀和节流阀的流量特性曲线

1—调速阀;2—节流阀

调速阀适用于负载变化较大、速度平稳性要求较高的液压系统,如各种组合机床、车床、铣床等设备的液压系统。而节流阀用于稳定性不高的液压系统中。