控制元件流量閥

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1、 4.1 的 概 述 4.2 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 4.3 常 用 4.5 了 解 液 壓 傳 動(dòng) 中 各 種 控 制 元 件 的 功 用 、 工 作 原 理 、 結(jié) 構(gòu)形 式 和 性 能 特 點(diǎn) ；掌 握 主 要 控 制 元 件 的 控 制 機(jī) 制 及 其 特 性 分 析 方 法 。換 向 閥 的 位 、 通 、 滑 閥 機(jī) 能 的 概 念 ；先 導(dǎo) 式 溢 流 閥 的 結(jié) 構(gòu) 、 工 作 原 理 、 特 性 ；減 壓 閥 、 溢 流 閥 的 區(qū) 別 ；調(diào) 速 閥 的 結(jié) 構(gòu) 、 工 作 原 理 、 特 性 ；各 種 控 制 閥 符 號(hào) 的 含 義 。 閥的概述有 三 大 類 ： 、 和

2、。和 利 用 通 流 截 面 的 節(jié) 流 作 用 控 制 系 統(tǒng) 的 壓 力和 流 量 。 則 利 用 通 流 通 道 的 更 換 控 制 流 體 的 流 動(dòng) 方 向 。 u在 結(jié) 構(gòu) 上 ， 所 有 的 閥 都 由 、 （ 座 閥 或 滑 閥 ） 和（ 如 彈 簧 、 電 磁 鐵 ） 組 成 。 u在 工 作 原 理 上 ， 所 有 閥 的 開 口 大 小 ， 進(jìn) 、 出 口 間 的 以及 流 過 閥 的 之 間 的 關(guān) 系 都 符 合 ， 僅 是 各 種閥 控 制 的 參 數(shù) 各 不 相 同 而 已 。是 用 來 控 制 系 統(tǒng) 中 流 體 的 流 動(dòng) 方 向 或 調(diào) 節(jié) 其 壓 力 和

3、流 量 的 Part 4.3 常 用 的 分 為 三 大 類和 表 4-1 閥 的 分 類分 類 方 法 種 類 詳 細(xì) 分 類按 機(jī) 能分 類 壓 力 控 制 閥 溢 流 閥 、 減 壓 閥 、 順 序 閥 、 壓 力 繼 電器 、 平 衡 閥 、 卸 荷 閥 等 ；比 例 壓 力 控 制 閥 、 緩 沖 閥 、 儀 表 截 止 閥 、 限 壓 切 斷 閥 、流 量 控 制 閥 節(jié) 流 閥 、 單 向 節(jié) 流 閥 、 調(diào) 速 閥 ；分 流 閥 、 集 流 閥 、 比 例 流 量 控 制 閥 、 排 氣 節(jié) 流 閥 等方 向 控 制 閥 單 向 閥 、 液 控 單 向 閥 、 換 向 閥 ；行

4、 程 減 速 閥 、 比 例 方 向 控 制 閥 、 快 速 排 氣 閥 、 脈 沖 閥 等按 結(jié) 構(gòu) 分類 滑 閥 圓 柱 滑 閥 、 旋 轉(zhuǎn) 閥 、 平 板 滑 閥座 閥 錐 閥 、 球 閥 射 流 管 閥噴 嘴 擋 板 閥 單 噴 嘴 擋 板 閥 、 雙 噴 嘴 擋 板 閥 可 按 不 同 的 特 征 進(jìn) 行 分 類 ! 分 類 方 法 種 類 詳 細(xì) 分 類 按 操 縱方 法分 類 手 把 及 手 輪 、 踏 板 、 杠 桿擋 塊 及 碰 塊 、 彈 簧液 動(dòng) 閥 、 氣 動(dòng) 閥電 液 動(dòng) 閥 、 電 氣 動(dòng) 閥普 通 /比 例 電 磁 鐵 控 制 、 力 馬 達(dá) /力 矩 馬 達(dá) /

5、步 進(jìn) 電 動(dòng)機(jī) /伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 控 制按 連 接方 法 分 類 管 式 連 接 螺 紋 式 連 接 、 法 蘭 式 連 接板 式 /疊 加 式 連 接 單 層 連 接 板 式 、 雙 層 連 接 板 式 、 整 體 連 接 板 式 、 疊 加閥 、 多 路 閥 插 裝 式 連 接 螺 紋 式 插 裝 （ 二 、 三 、 四 通 插 裝 閥 ） 、 蓋 板 式 插 裝（ 二 通 插 裝 閥 ） 分 類 方 法 種 類 詳 細(xì) 分 類按 控 制方 法 分 類 比 例 閥 電 液 比 例 壓 力 閥 、 電 液 比 例 流 量 閥 、 電 液 比 例 換 向閥 、 電 液 比 例 復(fù) 合 閥

6、 、 電 液 比 例 多 路 閥 ； 氣 動(dòng) 比 例壓 力 閥 、 氣 動(dòng) 比 例 流 量 閥伺 服 閥 單 、 兩 級(jí) （ 噴 嘴 擋 板 式 、 滑 閥 式 ） 電 液 流 量 伺 服 閥、 三 級(jí) 電 液 流 量 伺 服 閥 、 電 液 壓 力 伺 服 閥 、 氣 液 伺服 閥 、 機(jī) 液 伺 服 閥 、 氣 動(dòng) 伺 服 閥數(shù) 字 控 制 閥 數(shù) 字 控 制 壓 力 閥 、 數(shù) 字 控 制 流 量 閥 與 方 向 閥按 輸 出 參 數(shù) 可 調(diào) 節(jié)性 分 類 開 關(guān) 控 制 閥 方 向 控 制 閥 、 順 序 閥 、 限 速 切 斷 閥 、 邏 輯 元 件輸 出 參 數(shù) 連續(xù) 可 調(diào) 的

7、閥 溢 流 閥 、 減 壓 閥 、 節(jié) 流 閥 、 調(diào) 速 閥 、 各 類 電 液 控 制閥 （ 比 例 閥 、 伺 服 閥 ） 動(dòng) 作 靈 敏 ， 使 用 可 靠 ， 工 作 時(shí) 沖 擊 和 振 動(dòng) 小 ， 噪聲 小 ， 壽 命 長(zhǎng) 。 流 體 流 過 時(shí) 壓 力 損 失 小 。 密 封 性 能 好 。 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 安 裝 、 調(diào) 整 、 使 用 、 維 護(hù) 方 便 ， 通 用性 大 。 Part 4.2.1 很 多 采 用 結(jié) 構(gòu) 。 滑 閥 的移 動(dòng) 、 改 變 閥 口 的 開 口 大 小 或 啟 閉 時(shí) 控 制了 液 流 ， 同 時(shí) 也 產(chǎn) 生 著 。有 和 兩 種 。對(duì) 液

8、壓 閥 的 起 著 重 大 的 影 響 。 穩(wěn) 態(tài) 液 動(dòng) 力 滑 閥 的 穩(wěn) 態(tài) 液 動(dòng) 力 a） 液 流 流 出 閥 口 b） 液 流 流 入 閥 口是 閥 心 移 動(dòng) 完畢 ， 開 口 固 定 之 后 ， 液 流流 過 閥 口 時(shí) 因 而上 的 力 。所 示 為 油 液 流 過 閥 口 的 兩種 情 況 。 對(duì) 滑 閥 性 能 的 影 響 是在 高 壓 大 流 量 情 況 下 ， 這 個(gè) 力 將 會(huì) 很 大 ， 使 閥 心 的 操 縱 成 為突 出 的 問 題 。 這 時(shí) 必 須 采 取 措 施 補(bǔ) 償 或 消 除 這 個(gè) 力 。 要 使 閥 口 關(guān) 閉 ， 相 當(dāng) 于 一 個(gè) 復(fù) 位

9、力 ， 故 它 對(duì) 滑 閥性 能 的 另 一 影 響 是 是 滑 閥 在 移 動(dòng) 過 程 中 （ 即 開 口 大 小 發(fā) 生變 化 時(shí) ） 閥 腔 中 液 流 因 而 上的 力 。 只 （ 即 與 閥 口 開 度的 變 化 率 有 關(guān) ） ， 中 油 液 流 出 閥 腔 ， 瞬態(tài) 液 動(dòng) 力 作 用 方 向 都 與 閥 心 的移 動(dòng) 方 向 相 反 ， 起 著 阻 止 閥 心移 動(dòng) 的 作 用 ， 相 當(dāng) 于 一 個(gè) 阻 尼力 。反 之 ， 中 油 液 流 入 閥腔 ， 瞬 態(tài) 液 動(dòng) 力 的 作 用 方 向 與閥 心 移 動(dòng) 方 向 相 同 ， 起 著 幫 助閥 心 移 動(dòng) 的 作 用 。

10、是的 原 因 之 一 。 滑 閥 的 瞬 態(tài) 液 動(dòng) 力 a） 液 流 流 出 閥 口 b） 液 流 流 入 閥 口 Part 4.3.3 是 通 過 改 變 可 變 節(jié) 流 口 面 積 大 小 ， 從 而 控 制通 過 閥 的 流 量 ， 達(dá) 到 調(diào) 節(jié) （ 缸 或 馬 達(dá) ） 運(yùn) 動(dòng) 速度 的 閥 類 。常 用 的 有 、 、（ 溢 流 節(jié) 流 閥 ） ， 其 他 還 有 和 等 。液 壓 系 統(tǒng) 中 使 用 的 應(yīng) 滿 足 如 下 ： 有 足 夠的 調(diào) 節(jié) 范 圍 ； 能 保 證 穩(wěn) 定 的 最 小 流 量 ； 溫 度 和 壓 力 變 化對(duì) 流 量 的 影 響 小 ； 調(diào) 節(jié) 方 便 ；

11、 泄 漏 小 等 。 流量控制閥 流量控制閥是通過改變閥口大小來改變液阻實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的閥。普通流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥等。節(jié)流閥調(diào)速閥 1.流 量 控 制 原 理由 第 一 章 “ 流 體 力 學(xué) 基 礎(chǔ) ” 知 ， 當(dāng) 流 體 流 經(jīng) 細(xì) 長(zhǎng) 孔 時(shí) ， 液 流 作 層 流 流 動(dòng) ，流 過 的 q和 細(xì) 長(zhǎng) 孔 兩 端 的 p成 ， 如 式 （ 1-82） 所 示 ； 而當(dāng) 流 體 流 經(jīng) 薄 壁 孔 口 時(shí) ， 流 量 q與 孔 口 兩 端 壓 差 p的 平 方 根 成 正 比 ， 如式 （ 1-92） 所 示 。 一 般 情 況 下 ， 流 經(jīng) 閥 可 變 節(jié) 流 口

12、（ 以 下 簡(jiǎn) 稱 閥 口 ） 的流 量 公 式 可 寫 成 ： mpxKAq )(式 中 : K 常 數(shù) ；A(x)可 變 節(jié) 流 孔 的 通 流 面 積 ； x 開 口 量 ；m 指 數(shù) ， 0.5m 1。 由 式 （ 4-20） 可 知 ， 在 一定 壓 差 p下 ， 改 變 閥 心 開口 x可 改 變 閥 口 的 通 流 面積 A(x)， 從 而 可 改 變 通 過閥 的 流 量 。 這 就 是。 由 式 （ 4-20） 還 可 以 看 出 ， ， 和、 及 等 因 素 密 切 相 關(guān) 。 在 使 用 中 ， 當(dāng) 閥 口 前 后 壓 差 變 化 時(shí) ，使 流 量 不 穩(wěn) 定 。 式 （

13、 4-20） 中 的 m 越 大 ， p的 變 化 對(duì) 流 量 的 影 響 越 大 ，因 此 閥 口 制 成 薄 壁 孔 （ m =0.5） 比 制 成 細(xì) 長(zhǎng) 孔 （ m =1） 的 好 。 油 溫 的 變 化 引 起 油 液 粘 度 的 變 化 ， 從 而對(duì) 流 量 發(fā) 生 影 響 。 這 在 細(xì) 長(zhǎng) 孔 式 閥 口 上 是 十 分 明 顯 的 。 而 對(duì) 銳 邊 或 薄 壁型 閥 口 來 說 ， 當(dāng) 雷 諾 數(shù) Re大 于 臨 界 值 時(shí) ， 流 量 系 數(shù) 不 受 油 溫 影 響 ； 但 當(dāng)壓 差 小 ， 通 流 面 積 小 時(shí) ， 流 量 系 數(shù) 與 Re有 關(guān) ， 流 量 要 受

14、到 油 溫 變 化 的 影響 。 因 而 閥 口 應(yīng) 采 用 銳 邊 或 薄 壁 型 的 為 好 。當(dāng) 閥 口 壓 差 p一 定 ， 在 閥 口 面 積調(diào) 小 到 一 定 值 時(shí) ， 流 量 將 出 現(xiàn) 時(shí) 斷 時(shí) 續(xù) 現(xiàn) 象 ； 進(jìn) 一 步 調(diào) 小 ， 則 可 能 斷 流 。這 種 現(xiàn) 象 稱 為 。 每 個(gè) 節(jié) 流 閥 都 有 一 個(gè) 能 正 常 工 作 的 最小 穩(wěn) 定 流 量 ， 其 值 一 般 約 在 0.05L/min左 右 。 是 由 于 油 液 中 的 雜 質(zhì) 、油 液 高 溫 氧 化 后 析 出 的 膠 質(zhì) 等 附 在 節(jié) 流 閥 口 表 面 上所 致 。 當(dāng) 很 小 ， 這

15、 些 附 著 層 達(dá) 到 一 定 厚 度時(shí) ， 就 會(huì) 使 油 液 時(shí) 斷 時(shí) 續(xù) ， 甚 至 斷 流 。為 減 小 阻 塞 現(xiàn) 象 ， 可 采 用 水 力 直 徑 大 的 ； 另外 ， 選 擇 和 好 的 油 液 ， 精細(xì) 過 濾 ， 定 期 換 油 等 都 有 助 于 防 止 阻 塞 ， 降 低。 指 通 過 閥 的 和 之 比 ，一 般 在 50以 上 。 則 在 10左 右 。 2.節(jié) 流 閥 節(jié) 流 閥 1 螺 母 2 閥 體 3 閥 心 所 示 的 ， 可 通 過 旋 轉(zhuǎn)使 之 在 中 上 下 移 動(dòng) ， 從而 改 變 閥 心 與 組 成 的 節(jié) 流 口 面積 大 小 。 采 用

16、三 角 槽 結(jié) 構(gòu) 的 閥 口 可提 高 分 辨 率 ， 即 減 小 節(jié) 流 口 面 積 對(duì)閥 心 位 移 的 變 化 率 （ 又 稱） ， 使 調(diào) 節(jié) 的 精 確 性 提 高 。在 液 壓 系 統(tǒng) 中 主 要 與 、和 等 組 成。 調(diào) 節(jié) 其 開 口 ， 便 可 調(diào) 節(jié) 執(zhí) 行元 件 運(yùn) 動(dòng) 速 度 的 大 小 。 節(jié) 流 閥 也 可于 試 驗(yàn) 系 統(tǒng) 中 用 作 加 載 等 。 3.調(diào) 速 閥 調(diào) 速 閥 的 工 作 原 理a） 結(jié) 構(gòu) b） 圖 形 符 號(hào) c） 簡(jiǎn) 化 的 圖 形 符 號(hào)所 示 為 進(jìn) 行 調(diào) 速的 。 液 壓 泵 出 口 （ 即調(diào) 速 閥 進(jìn) 口 ） 壓 力 p1由

17、調(diào) 定 ， 基 本 上 保 持 恒 定 。 調(diào) 速閥 出 口 處 的 壓 力 p2由 活 塞 上 的負(fù) 載 F決 定 。 所 以 當(dāng) F增 大 時(shí) ，調(diào) 速 閥 進(jìn) 出 口 壓 差 p1-p2將 減 小 。如 在 系 統(tǒng) 中 裝 的 是 ，則 由 于 壓 差 的 變 動(dòng) ， 影 響 通 過節(jié) 流 閥 的 流 量 ， 從 而 使 活 塞 運(yùn)動(dòng) 的 速 度 不 能 保 持 恒 定 。是 在 的 前 面 串接 了 一 個(gè) ， 使油 液 先 經(jīng) 減 壓 閥 產(chǎn) 生 一 次 壓力 降 ， 將 壓 力 降 到 pm。 利 用減 壓 閥 閥 心 的 ，使 節(jié) 流 閥 前 后 壓 差 p=pm-p2基 本 上

18、 保 持 不 變 。上 端 的 通 過和 節(jié) 流 閥 后 的 油 腔 相 通 ， 壓 力 為p2， 而 其 和 ， 通過 與 節(jié) 流 閥 前 的 油 腔 相 通 ，壓 力 為 pm。 活 塞 上 負(fù) 載 增 大 時(shí) ，p2升 高 ， 于 是 作 用 在 上端 的 液 壓 力 增 加 ， 閥 心 下 移 ， 減壓 閥 的 開 口 加 大 ， 壓 降 減 小 ， 因而 使 pm也 升 高 ， 結(jié) 果 使 節(jié) 流 閥 前后 的 pm-p2保 持 不 變 。 反 之 亦然 。 這 樣 就 使 通 過 調(diào) 速 閥 的恒 定 不 變 ， 活 塞 運(yùn) 動(dòng) 的 穩(wěn) 定 ，不 受 負(fù) 載 變 化 的 影 響 。

19、 21 3.調(diào) 速 閥 調(diào) 速 閥 的 工 作 原 理a） 結(jié) 構(gòu) b） 圖 形 符 號(hào) c） 簡(jiǎn) 化 的 圖 形 符 號(hào) 穩(wěn) 態(tài) 特 性調(diào) 速 閥 的 流 量 特 性 可 按 下 述 基 本 關(guān) 系 式 推 導(dǎo) 出 來 。 式 中 帶 下 標(biāo)為 ， 帶 下 標(biāo) 為 。)( mRRdRR ppxwCq 12 RmmRRdRRcs )(cos)()( AppppxwCxxk 212 當(dāng) 忽 略 減 壓 閥 閥 心 的 自 重 和 摩 擦 力 時(shí) ， 閥 心 上 受 力 平 衡 方 程 為式 中 ， xc為 閥 心 開 口 xR=0時(shí) 的 彈 簧 預(yù) 壓 縮 量 。 減 壓 閥 和 節(jié) 流 閥 的

20、開 口 都 是 薄 壁 孔 形 式 ， 所 以 通 過 減 壓 閥 和 節(jié) 流 閥 的 流 量 分 別 為 )( 2mTTdTT ppxwCq 2 21RRdRR 2T2T2dT cRRcsTTdTT cos21 -12 xwCA xwC xxAxkxwCq于 是 考 慮 到 RcsTTdTT 2 AxkxwCq 121 222 cos, RRdRR TTdTcR xwCA xwCxx 由 可 見 ， 在 滿 足 的 條 件 下 ， 通 過 調(diào) 速閥 的 流 量 可 以 基 本 上 保 持 不 變 。則 調(diào) 速 閥 和 節(jié) 流 閥 的流 量 特 性的 q與 p間 的示 于 中 。 圖 中 也

21、示 出， 以 資 比 較 。因 有 和 兩個(gè) 液 阻 串 聯(lián) ， 所 以 它 在 正 常 工作 時(shí) ， 至 少 要 有 0.40.5MPa的壓 差 。 這 是 因 為 在 壓 差 很 小 時(shí) ，減 壓 閥 閥 心 在 彈 簧 作 用 下 處 于最 下 端 位 置 ， 閥 口 全 開 ， 不 能起 到 的 緣故 。 和 節(jié) 流 閥 的 流 量 特 性 應(yīng) 用 調(diào) 速 閥 在 液 壓 系 統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 和 節(jié) 流 閥 相仿 ， 它 適 用 于 執(zhí) 行 元 件 負(fù) 載 變 化 大 而 運(yùn) 動(dòng)速 度 要 求 穩(wěn) 定 的 系 統(tǒng) 中 ， 也 可 用 在 容 積 -節(jié)流 調(diào) 速 回 路 中 。調(diào) 速

22、 閥 在 連 接 時(shí) ， 可 接 在 執(zhí) 行 元 件 的 進(jìn)油 路 上 ， 也 可 接 在 執(zhí) 行 元 件 的 回 油 路 上 ，或 接 在 執(zhí) 行 元 件 的 旁 油 路 上 。 4.旁 通 式 調(diào) 速 閥亦 稱， 所 示 旁 通 式調(diào) 速 閥 是 由 與并 聯(lián) 而 成 。 當(dāng) 負(fù) 載壓 力 變 化 時(shí) ， 由 于 定 差 溢流 閥 的 使 節(jié) 流 閥兩 端 壓 差 保 持 恒 定 ， 從 而使 流 量 與 節(jié) 流 閥 的成 正 比 ， 而 與無 關(guān) 。 旁 通 式 調(diào) 速 閥1 液 壓 缸 2 安 全 閥 3 溢 流 閥 4 節(jié) 流 閥由 圖 可 見 ， 進(jìn) 口 處， 一 部 分 通 過的

23、 閥 口 由 出 油 口 處 流 出 ，壓 力 降 到 ， 進(jìn) 入克 服 而 以運(yùn) 動(dòng) 。 另 一 部 分 則 通 過的 閥 口 溢 回 油 箱 。溢 流 閥 上 端 的 油 腔 與 節(jié) 流閥 后 的 相 通 ， 下端 的 油 腔 與 節(jié) 流 閥 前 的相 通 。 21112 ApApFxxxkAp fsRcos )(溢 流 閥 閥 心 的 受 力 平 衡 方 程 ：式 中 ks溢 流 閥 彈 簧 剛 度 ； xo溢 流 閥 閥 心 在 底 部 限 位 時(shí) 的 彈 簧 預(yù) 壓 縮 量 ； xc溢 流 閥 開 啟 （ xR =0） 時(shí) 閥 心 位 移 ； xR閥 開 口 量 ； F fs溢 流

24、閥 閥 心 穩(wěn) 態(tài) 液 動(dòng) 力 。 p1、 p2、 A、 A1、 A2如 圖 4-39所 示 。 式 （ 4-25） 中 ， 閥 心 面 積 A=A1+A2， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 使 xo+xc xR， 若 忽略 穩(wěn) 態(tài) 液 動(dòng) 力 Ffs， 則 有 ： A xxkpp )( cos21 節(jié) 流 閥 兩 端 壓 差 p1-p2基 本 保 持 恒 定 。 30當(dāng) 調(diào) 節(jié) 節(jié) 流 閥 開 度 xT， 例 如 增 大 時(shí) ， 通 過 節(jié) 流 閥 的 流 量 和 活塞 運(yùn) 動(dòng) 速 度 v均 將 增 加 ， 溢 閥 口 xR將 減 小 ， 但 p1 -p2將 保 持 不變 。 同 理 可 分 析 xT減 小 的

25、 情 況 。 31 和 雖 都 是 通 過 壓 力 補(bǔ) 償 來 保 持 節(jié) 流 閥 兩端 的 壓 差 不 變 ， 但 在 性 能 和 應(yīng) 用 上 有 一 定 差 別 。應(yīng) 用 在 由 液 壓 泵 和 溢 流 閥 組 成 的 定 壓 油 源 供 油 的 節(jié)流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 中 ， 如 前 所 述 ， 它 可 以 安 裝 在 執(zhí) 行 元 件 的 進(jìn) 油 路 、回 油 路 或 旁 油 路 上 。只 能 用 在 進(jìn) 油 路 上 ， 泵 的 供 油 壓 力 p1將 隨 負(fù)載 壓 力 p2而 改 變 ， 因 此 系 統(tǒng) 功 率 損 失 小 ， 效 率 高 ， 發(fā) 熱 量 小 ，這 是 其 最 大 的 優(yōu)

26、 點(diǎn) 。此 外 ， 旁 通 式 調(diào) 速 閥 本 身 具 有 溢 流 和 安 全 功 能 ， 因 而 與 調(diào)速 閥 不 同 ， 進(jìn) 口 處 不 必 單 獨(dú) 設(shè) 置 溢 流 閥 。 但 是 ， 旁 通 式 調(diào) 速閥 中 流 過 的 流 量 比 調(diào) 速 閥 的 大 （ 一 般 是 系 統(tǒng) 的 全 部 流 量 ） ，閥 心 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 阻 力 較 大 ， 彈 簧 較 硬 ， 其 結(jié) 果 是 使 節(jié) 流 閥 前 后 壓差 p加 大 （ 須 達(dá) 0.30.5MPa） ， 因 此 它 的 穩(wěn) 定 性 稍 差 。 中 2為 。 當(dāng) 負(fù) 載 壓 力 p2超 過 其 調(diào) 定 壓 力 時(shí) ， 安 全 閥 將 開 啟

27、 ，流 過 安 全 閥 的 流 量 在 節(jié) 流 閥 口 xT處 的 壓 差 增 大 ， 使 溢 流 閥 閥 心 克 服 彈 簧力 向 上 運(yùn) 動(dòng) ， 溢 流 閥 口 xR將 開 大 ， 泵 通 過 溢 流 閥 口 的 溢 流 加 大 ， 進(jìn) 口 壓力 p1得 到 限 制 。和 雖 都 是 通 過 壓 力 補(bǔ) 償 來 保 持 節(jié) 流 閥 兩 端 的 壓 差 不 變 ，但 在 性 能 和 應(yīng) 用 上 有 一 定 差 別 。 調(diào) 速 閥 應(yīng) 用 在 由 液 壓 泵 和 溢 流 閥 組 成 的定 壓 油 源 供 油 的 節(jié) 流 調(diào) 速 系 統(tǒng) 中 ， 如 前 所 述 ， 它 可 以 安 裝 在 執(zhí) 行

28、 元 件 的進(jìn) 油 路 、 回 油 路 或 旁 油 路 上 。 只 能 用 在 進(jìn) 油 路 上 ， 泵 的 供油 壓 力 p1將 隨 負(fù) 載 壓 力 p2而 改 變 ， 因 此 系 統(tǒng) 功 率 損 失 小 ， 效 率 高 ， 發(fā) 熱量 小 ， 這 是 其 最 大 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 此 外 ， 旁 通 式 調(diào) 速 閥 本 身 具 有 溢 流 和 安 全 功能 ， 因 而 與 調(diào) 速 閥 不 同 ， 進(jìn) 口 處 不 必 單 獨(dú) 設(shè) 置 溢 流 閥 。 但 是 ， 旁 通 式 調(diào)速 閥 中 流 過 的 流 量 比 調(diào) 速 閥 的 大 （ 一 般 是 系 統(tǒng) 的 全 部 流 量 ） ， 閥 心 運(yùn) 動(dòng)時(shí)

29、 阻 力 較 大 ， 彈 簧 較 硬 ， 其 結(jié) 果 是 使 節(jié) 流 閥 前 后 壓 差 p加 大 （ 須 達(dá)0.30.5MPa） ， 因 此 它 的 穩(wěn) 定 性 稍 差 。 將 電 信 號(hào) 傳 遞 處 理 的 靈 活 性 和 大 功 率 液 壓 控 制 相結(jié) 合 ， 可 對(duì) 大 功 率 、 快 速 響 應(yīng) 的 液 壓 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 遠(yuǎn) 距 離 控 制 、計(jì) 算 機(jī) 控 制 和 自 動(dòng) 控 制 ， 在 航 空 、 航 天 、 冶 金 、 試 驗(yàn) 設(shè) 備 、雷 達(dá) 、 船 艦 、 兵 器 等 領(lǐng) 域 具 有 重 要 而 廣 泛 的 用 途 。按 輸 出 和 反 饋 的 液 壓 參 數(shù) 不 同

30、， 電 液 伺 服 閥 分 為和 兩 大 類 ， 前 者 應(yīng) 用 遠(yuǎn) 比 后 者 廣 泛 ， 本 課 程 只 討論 流 量 伺 服 閥 。 Part 4.6.1 用 進(jìn) 行 控 制 。 伺 服 放 大 器 的 輸 入 電 壓信 號(hào) 來 自 電 位 器 、 信 號(hào) 發(fā) 生 器 、 同 步 機(jī) 組 和 計(jì) 算 機(jī) 的 D/A數(shù)模 轉(zhuǎn) 換 器 輸 出 的 電 壓 信 號(hào) 等 。 其 輸 出 參 數(shù) 即的 電 流 與 輸 入 電 壓 信 號(hào) 成 正 比 。 伺 服 放 大 器 是 具 有 深 度 電 流負(fù) 反 饋 的 電 子 放 大 器 ， 一 般 主 要 包 括 比 較 元 件 （ 即 加 法 器

31、或誤 差 檢 測(cè) 器 ） 、 電 壓 放 大 和 功 率 放 大 等 三 部 分 。電 液 伺 服 閥 在 系 統(tǒng) 中 一 般 不 用 作 ， 系 統(tǒng) 的 輸 出 參 數(shù)必 須 進(jìn) 行 反 饋 ， 形 成 ， 因 而 其 比 較 元 件 至 少 要 有 控制 和 反 饋 兩 個(gè) 輸 入 端 。 有 的 電 液 伺 服 閥 還 有 內(nèi) 部 狀 態(tài) 參 數(shù) 的反 饋 。 Part 4.6.1 所 示 為一 典 型 的， 由 、和三 部分 組 成 。 電 液 伺 服 閥a） 電 液 伺 服 閥 結(jié) 構(gòu) b） 電 -機(jī) 械 轉(zhuǎn) 換 器 結(jié) 構(gòu)1 噴 嘴 2 擋 板 3 彈 簧 管 4 線 圈 5 永

32、久 磁 鐵 6、 8 導(dǎo) 磁體 7 銜 鐵 9 閥 體 10 滑 閥 11 節(jié) 流 孔 12 過 濾 器的的 直 接作 用 是 將 伺 服 放 大器 輸 入 的 電 流 轉(zhuǎn) 換為 力 矩 或 力 （ 前 者稱 為 、 后者 稱 為 ） ，進(jìn) 而 轉(zhuǎn) 化 為 在 彈 簧支 承 下 閥 的 運(yùn) 動(dòng) 部件 的 角 位 移 或 直 線位 移 以 控 制 閥 口 的通 流 面 積 大 小 。 的 上 部 及 表 示 的 結(jié) 構(gòu) 。 和連 為 一 體 ， 由 固 定 在 上 的 支 承 。 擋 板 下 端 的 球頭 插 入 的 凹 槽 ， 前 后 兩 塊 與 形 成 一固 定 磁 場(chǎng) 。 當(dāng) 內(nèi) 無 控

33、制 電 流 時(shí) ， 導(dǎo) 磁 體 6、 8和 銜 鐵 間 四 個(gè)間 隙 中 的 磁 通 相 等 均 為 g， 且 方 向 相 同 ， 銜 鐵 受 力 平 衡 處 于 中 位 。當(dāng) 線 圈 中 有 控 制 電 流 時(shí) ， 一 組 對(duì) 角 方 向 氣 隙 中 的 磁 通 增 加 ， 另 一組 對(duì) 角 方 向 氣 隙 中 的 磁 通 減 小 ， 于 是 街 鐵 在 磁 力 作 用 下 克 服 彈 簧管 的 彈 力 ， 偏 轉(zhuǎn) 一 角 度 。 擋 板 隨 銜 鐵 偏 轉(zhuǎn) 而 改 變 其 與 兩 個(gè) 間的 間 隙 ， 一 個(gè) 間 隙 減 小 ， 另 一 個(gè) 間 隙 相 應(yīng) 增 加 。該 電 液 伺 服 閥

34、 的 液 壓 閥 部 分 為 控 制 的。 壓 力 油 經(jīng) P口 直 接 為 主 閥 供 油 ， 但 進(jìn) 噴 嘴 擋 板 的 油 則需 經(jīng) 進(jìn) 一 步 過 濾 。 當(dāng) 偏 轉(zhuǎn) 使 其 與 兩 個(gè) 間 隙 不 等 時(shí) ， 間 隙 小 的 一 側(cè) 的 噴 嘴 腔壓 力 升 高 ， 反 之 間 隙 大 的 一 側(cè) 噴 嘴 腔 壓 力 降 低 。 這 兩 腔 壓 差 作 用在 滑 閥 的 兩 端 面 上 ， 使 滑 閥 產(chǎn) 生 位 移 ， 閥 口 開 啟 。 這 時(shí) 壓 力 油 經(jīng)和 滑 閥 的 一 個(gè) 閥 口 并 經(jīng) 流 向 ， 液 壓 缸 的 排 油則 經(jīng) 通 口 B或 A和 另 一 閥 口 并

35、經(jīng) 與 回 油 相 通 ?；?閥 移 動(dòng) 時(shí) 帶 動(dòng) 擋 板 下 端 球 頭 一 起 移 動(dòng) ， 從 而 在 銜 鐵 擋 板 組 件 上產(chǎn) 生 力 矩 ， 形 成 力 反 饋 ， 因 此 這 種 閥 又 稱 。 穩(wěn) 態(tài) 時(shí)銜 鐵 擋 板 組 件 在 驅(qū) 動(dòng) 電 磁 力 矩 、 彈 簧 管 的 彈 性 反 力 矩 、 噴 嘴 液 動(dòng)力 產(chǎn) 生 的 力 矩 、 閥 心 位 移 產(chǎn) 生 的 反 饋 力 矩 作 用 下 保 持 平 衡 。 輸 入電 流 越 大 ， 電 磁 力 矩 也 越 大 ， 閥 心 位 移 即 閥 口 通 流 面 積 也 越 大 ，在 一 定 閥 口 壓 差 （ 例 如 7MPa

36、） 下 ， 通 過 閥 的 流 量 也 越 大 ， 即 在 一定 閥 口 壓 差 下 ， 閥 的 流 量 近 似 與 輸 入 電 流 成 正 比 。 當(dāng) 輸 入 電 流 極性 反 向 時(shí) ， 輸 出 流 量 也 反 向 。 的 反 饋 方 式 除 上 述 外 還 有、 、 、 （ 壓 力 伺 服 閥 ）等 多 種 形 式 。 電 液 伺 服 閥 內(nèi) 的 某 些 反 饋 主 要 是， 如 等 。上 述 液 壓 部 分 為 ， 伺 服 閥 也 有 的 和的 ， 主 要 用 于 大 流 量 場(chǎng) 合 。 所 示 由 、和 組 成 的 是 最 典 型 的 、 最 普遍 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 。 的 有 、

37、 和等 形 式 。 Part 4.6.2 液 壓 伺 服 閥 中 常 用 的 有 、 和三 種 。1. 滑 閥 根 據(jù) （ 起 控 制 作 用 的 閥 口 數(shù) ） 的 不 同 ， 有、 和 滑 閥 控 制 式 三 種 類 型 。根 據(jù) 在 平 衡 位 置 時(shí) 閥 口 初 始 開 口 量 的 不 同 ， 可 以 分為 三 種 類 型 ： 即 （ 正 遮 蓋 ） 、 和 。除 了 之 外 ， 還 有 一 種 閥 心， 它 的 作 用 原 理 和 上 述 滑 閥 相 類 似 。 單 邊 、 雙 邊 和 四 邊 滑 閥a） 單 邊 b） 雙 邊 c） 四 邊為， 它 有 一 個(gè) 控 制 邊 ?？?制

38、邊 的 開 口 量 xs控 制了 液 壓 缸 中 的 油 液 壓 力和 流 量 ， 從 而 改 變 了 液壓 缸 運(yùn) 動(dòng) 的 速 度 和 方 向 。為， 它 有 四 個(gè) 控 制 邊 。xs1和 xs2是 控 制 壓 力 油 進(jìn)入 液 壓 缸 左 、 右 油 腔 的 ，xs3和 xs4是 控 制 左 、 右 油腔 通 向 油 箱 的 。 當(dāng) 滑 閥移 動(dòng) 時(shí) ， xs1和 xs4增 大 ，xs2和 xs3減 小 ， 或 相 反 ，這 樣 就 控 制 了 進(jìn) 入 液 壓缸 左 、 右 腔 的 油 液 壓 力和 流 量 ， 從 而 控 制 了 液壓 缸 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 和 方 向 。， 、 和滑

39、 閥 的 控 制 作 用 是 相同 的 。 單 邊 式 ， 雙 邊 式 只用 以 控 制 ；四 邊 式 用 來 控 制。 控 制 邊 數(shù) 多 時(shí) 控 制質(zhì) 量 好 ， 但 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 差 。一 般 說 來 ， 四 邊 式 控 制 用于 精 度 和 穩(wěn) 定 性 要 求 較 高的 系 統(tǒng) ； 單 邊 式 、 雙 邊 式控 制 則 用 于 一 般 精 度 的 系統(tǒng) 。 裝 配 精度 要 求 較 高 ， 價(jià) 格 也 較 貴 ，對(duì) 油 液 的 污 染 也 較 敏 感 。為， 它 有 兩 個(gè) 控 制 邊 。壓 力 油 一 路 進(jìn) 入 液 壓 缸左 腔 ， 另 一 路 經(jīng) 滑 閥 控制 邊 l的 開

40、 口 和 液 壓 缸右 腔 相 通 ， 并 經(jīng) 控 制 邊xs2的 開 口 流 回 油 箱 。 當(dāng)滑 閥 移 動(dòng) 時(shí) ， xs1增 大 , xs2減 小 ， 或 相 反 ， 這 樣就 控 制 了 液 壓 缸 右 腔 的壓 力 ， 因 而 改 變 了 液 壓缸 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 和 方 向 。 2. 射 流 管 射 流 管1 液 壓 缸 2 接 受 板 3 射 流 管所 示 為 。 它 由、 和 組 成 。 射 流 管3可 繞 垂 直 于 圖 面 的 軸 線 左 右 擺 動(dòng) 一 個(gè) 不 大的 角 度 。 接 受 板 2上 有 兩 個(gè) 并 列 著 的 接 受 孔道 a和 b， 它 們 把 射 流

41、 管 3端 部 錐 形 噴 嘴 中 射出 的 壓 力 油 分 別 通 向 液 壓 缸 1左 右 兩 腔 。 當(dāng)射 流 管 3處 于 兩 個(gè) 接 受 孔 道 的 中 間 位 置 時(shí) ，兩 個(gè) 接 受 孔 道 內(nèi) 油 液 的 壓 力 相 等 ， 液 壓 缸 1不 動(dòng) ； 如 有 輸 入 信 號(hào) 使 射 流 管 3向 左 偏 轉(zhuǎn) 一個(gè) 很 小 的 角 度 時(shí) ， 兩 個(gè) 接 受 孔 道 內(nèi) 的 壓 力 不相 等 ， 液 壓 缸 1左 腔 的 壓 力 大 于 右 腔 的 ， 液壓 缸 1便 向 左 移 動(dòng) ， 直 到 跟 著 液 壓 缸 1移 動(dòng) 的接 受 板 2使 射 流 孔 又 處 于 兩 接 受

42、 孔 道 的 中 間位 置 時(shí) 為 止 ； 反 之 亦 然 。 射 流 管 裝 置 的 是 ： u結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 元 件 加 工 精 度 要 求 低 ；u射 流 管 出 口 處 面 積 大 ， 抗 污 染 能 力 強(qiáng) ；u射 流 管 上 沒 有 不 平 衡 的 徑 向 力 ， 不 會(huì) 產(chǎn) 生 “ 卡 住 ” 現(xiàn) 象 。射 流 管 裝 置 的 是 ： u射 流 管 運(yùn) 動(dòng) 部 分 慣 量 較 大 ， 工 作 性 能 較 差 ；u射 流 能 量 損 失 大 ， 零 位 無 功 損 耗 亦 大 ， 效 率 較 低 ；u供 油 壓 力 高 時(shí) 容 易 引 起 振 動(dòng) ， 且 沿 射 流 管 軸 向

43、 有 較 大 的 軸 向 力 。 主 要 用 于 的 第 一 級(jí) 的 場(chǎng) 合 。 3. 噴 嘴 -擋 板 噴 嘴 -擋 板 的 工 作 原 理 1 液 壓 缸 2 擋 板 3 噴 嘴 4中 間 油 室所 示 為 的。 它 由 、 和組 成 。 液 壓 泵 來 的 壓 力 油 pp一 部 分直 接 進(jìn) 入 ， 另 一 部 分經(jīng) 過 進(jìn) 入 再通 入 液 壓 缸 1的 無 桿 腔 ， 并 有 一 部 分經(jīng) 噴 嘴 -擋 板 間 的 流 回 油 箱 。當(dāng) 輸 入 信 號(hào) 使 的 位 置 （ 亦 即 是） 改 變 時(shí) ， 噴 嘴 擋 板 間 的 節(jié) 流 阻 力發(fā) 生 變 化 ， 及 無桿 腔 的 壓

44、力 p1亦 發(fā) 生 變 化 ，就 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 的 運(yùn) 動(dòng) 。 噴 嘴 -擋 板 式 控 制 的 是 ： u結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 運(yùn) 動(dòng) 部 分 慣 性 小 ；u位 移 小 ， 反 應(yīng) 快 ， 精 度 和 靈 敏 度 高 ；u加 工 要 求 不 高 ， 沒 有 徑 向 不 平 衡 力 ， 不 會(huì) 發(fā) 生 “ 卡 住 ” 現(xiàn) 象 ， 因 而 工作 較 可 靠 。 噴 嘴 -擋 板 式 控 制 的 是 ： u無 功 損 耗 大u噴 嘴 -擋 板 間 距 離 很 小 時(shí) 抗 污 染 能 力 差宜 在 中 用 作 第 一級(jí) （ 前 置 級(jí) ） 控 制 裝 置 。 Part 4.6.3 伺服閥的特性分析

45、 1. 靜 態(tài) 特 性伺 服 閥 的 流 量 -壓 力 特 性是 指 它 在 負(fù) 載 下 閥 心 作 某 一 位 移 時(shí)通 過 閥 口 的 qL與 pL之 間 的 關(guān) 系 。以 所 示 的 為 例 ， 假 定 閥 口 棱 邊 鋒 利 ， 油 源 壓力 穩(wěn) 定 ， 油 液 是 理 想 液 體 ， 閥 心 和 閥 套 間 的 徑 向 間 隙 忽 略 不 計(jì) ，執(zhí) 行 元 件 是 。 當(dāng) 閥 心 向 右 移 動(dòng) 時(shí) ， 閥 口 1、 3打 開 ， 2、4關(guān) 閉 ， 伺 服 閥 在 進(jìn) 油 、 回 油 路 上 各 有 一 個(gè) 節(jié) 流 開 口 ， 進(jìn) 油 開 口處 壓 力 從 p p降 到 p1， 回

46、油 開 口 處 從 p2降 到 零 。 零 開 口 伺 服 閥 計(jì) 算 簡(jiǎn) 圖 油 流 的 方 程 為 qp=q1=qL=q3式 中 qp、 qL在 負(fù) 載 下 通 過 伺 服 閥 和 通 向 液 壓 缸 的 流 量 ； q1、 q3通 過 閥 口 1、 3的 流 量 ；)( pd 111 2 ppACq 233 2 pACq d式 中 A1、 A3閥 口 1、 3處 的 通 流 面 積 ， 其 他 符 號(hào) 意 義 同 前 。伺 服 閥 的 各 個(gè) 控 制 口 大 多 是 配 作 而 且 對(duì) 稱 的 ， 因 此 A1=A3， 且 q1= q3。 由于 p P= p1+ p2（ 可 由 q1=

47、q3推 得 ） ， 且 負(fù) 截 壓 力 pL=p1 -p2， 故 有 p1=（ pP+ pL） /2， p2=（ pP-pL） /2在 這 種 情 況 下 LpsdLpdL ppwxCppACq 221 2 21 smaxs psmaxdpL xx pwxC qpp L 將 上 式 右 邊 乘 xsmax， 平 方 后 化 成 無 量 綱 式 ， 得這 是 一 組 拋 物 線 方 程 ， 其 圖 形 如 所 示 。 零 開 口 伺 服 閥 的“ 流 量 -壓 力 ” 特 性 曲 線圖 中 上 半 部 是 伺 服 閥 時(shí) 的 情 況 ，下 半 部 是 伺 服 閥 時(shí) 的 情 況 。 由 圖可 見

48、 ， 伺 服 閥 的對(duì) 零 點(diǎn) 是 對(duì) 稱 的 ， 亦 即 是 閥 的在 兩 個(gè) 方 向 是 一 樣 的 。 其 他 開 口 形式 伺 服 閥 的 “ 流 量 -壓 力 ” 特 性 可 以仿 照 上 述 方 法 進(jìn) 行 分 析 。由 圖 4-84可 得 閥 的 流 量 -壓 力 系 數(shù) )(2 Lp sdconstLLC s pp wxCpqK x 流 量 特 性 伺 服 閥 的 流 量 特 性a） 零 開 口 閥 b） 負(fù) 預(yù) 開 口 閥 c） 正 預(yù) 開 口 閥如 所 示 ， 其 中 所 示 為 的和 ， 和 所 示 分 別 為 和的 。 閥 的 流 量 增 益 （ 流 量 放 大 系 數(shù) ） constsLq L pxqK對(duì) 理 想 零 開 口 閥 而 言 ， 得 Lpdq ppwCK