液壓與氣壓傳動技術1學習任務任務5.1方向控制閥的認識及方向控制回路的組建任務5.2壓力控制閥的認識及壓力控制回路的組建任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建任務5.4新型液壓控制閥的認識和多缸動作回路的的組建項目五液壓控制元件的認識及基本回路的組建2任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建3知識庫一、流量控制閥

1．節(jié)流口的流量特性流量控制閥的節(jié)流口通常有薄壁孔、短孔和細長孔三種形式。通過節(jié)流口的流量特性均可用式（1-18）表示。

三種節(jié)流口的流量特性曲線如圖5-29所示。

由曲線可知，流量q的影響因素包括節(jié)流口前后壓差Δp和孔口形狀。較理想的節(jié)流口形式是薄壁孔。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建圖5-29節(jié)流口流量特性曲線4

2．節(jié)流口的形式圖5-30a為針閥式節(jié)流口，一般用于性能要求不高的場合。圖5-30b為偏心槽式節(jié)流口，適用于壓力較低的場合。圖5-30c為軸向三角槽式節(jié)流口，應用較廣泛。圖5-30d為周向縫隙式節(jié)流口，適用于低壓小流量的場合。圖5-30e為軸向縫隙式節(jié)流口，常用于要求較高的流量閥上。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建5

3．節(jié)流閥（1）節(jié)流閥的結構與工作原理常用的節(jié)流閥有普通節(jié)流閥、單向節(jié)流閥等。1）普通節(jié)流閥圖5-31所示為普通節(jié)流閥，簡稱節(jié)流閥。其結構簡單，制造容易，體積小，使用方便，造價低。但負載和溫度的變化對流量的穩(wěn)定性影響較大，用于負載和溫度變化不大或執(zhí)行機構速度穩(wěn)定性要求較低的液壓系統(tǒng)。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建62）單向節(jié)流閥圖5-32所示為單向節(jié)流閥，它是節(jié)流閥和單向閥的組合閥。當壓力油從油口P流入時，油液經節(jié)流口從油口A流出而調節(jié)流量。

當壓力油從油口A流入時，油液從油口P流出，起單向閥作用。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建7

（1）節(jié)流閥在液壓系統(tǒng)中的應用1）起節(jié)流調速作用。在定量泵系統(tǒng)中，節(jié)流閥與溢流閥組合進行調速，改變節(jié)流閥的節(jié)流口通流面積可調節(jié)通過節(jié)流閥的流量，從而調節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。2）起負載阻尼作用。在流量一定的某些液壓系統(tǒng)中，改變節(jié)流閥節(jié)流口的通流面積將導致閥的前后壓力差改變，從而改變液體流動的阻力（簡稱為液阻）。節(jié)流口通流面積越小，閥的液阻越大。3）起壓力緩沖作用。在液流壓力容易發(fā)生突變的地方安裝節(jié)流閥，可延緩壓力突變的影響，起保護作用。例如，在連接壓力表的通道上設置阻尼器，可防止壓力沖擊損壞壓力表。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建8

4．調速閥調速閥是由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組合而成。節(jié)流閥用來調節(jié)流量，定差減壓閥用來保持節(jié)流閥前后的壓差不受負載變化的影響，從而使通過節(jié)流閥的流量保持穩(wěn)定。圖5-33所示為調速閥。由分析可知，無論調速閥的進、出口壓力如何變化，由于定差減壓閥的自動調節(jié)作用，節(jié)流閥前后的壓力差總能保持不變，從而保持了流量的穩(wěn)定。因此，調速閥適用于負載變化較大，速度平穩(wěn)性要求較高的小功率液壓系統(tǒng)。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建9

圖5-34所示為調速閥和節(jié)流閥的特性曲線。

節(jié)流閥的流量隨壓力差的變化較大.

調速閥在進出口壓力差大于一定數(shù)值后，流量保持基本穩(wěn)定。當調速閥在壓差小于Δpmin時，其流量特性與節(jié)流閥相同。使調速閥正常工作，應保證有一個最小壓差（中低壓調速閥為0.5MPa，高壓調速閥為1MPa）。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建圖5-34調速閥和節(jié)流閥的特性曲線10

5．流量控制閥的選用與維護（1）流量控制閥選用1）首先根據液壓控制節(jié)流調速系統(tǒng)的工作要求，選取類型要合適。2）在此基礎上又可參考如下選用原則：①流量閥的壓力等級要與系統(tǒng)要求相符。②根據系統(tǒng)執(zhí)行機構所需的最大流量來選擇流量閥的公稱流量，要比負載所需的最大流量稍大一些，同時閥的最小穩(wěn)定流量范圍要滿足系統(tǒng)執(zhí)低速控制要求。③流量控制閥的流量控制精度、重復精度及動態(tài)性能等應滿足液壓系統(tǒng)工作精度要求。④如果對溫度不敏感，可采用具有溫度補償功能的流量閥。⑤安裝空間、尺寸及油口的連接尺寸等均要符合系統(tǒng)設計要求。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建11

（2）流量控制閥的使用1）使用工作油液黏度為17cSt~38cSt，推薦使用抗磨液壓油，正常工作油溫在10℃~60℃范圍內，在使用油溫較低時，應選擇黏度較低的油。2）要求系統(tǒng)過濾精度不得低于30μm。要經常注意油液的清潔度，定期檢查油液的性能，并進行更換。3）應保證流量控制閥進油口與出油口間的壓力差在0.5~1.0MPa以上，才能正常工作，一般情況下閥的最小穩(wěn)定流量為額定流量的10%。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建12

（3）流量控制閥的常見故障及排除方法1）節(jié)流閥的常見故障及排除方法見表5-10。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建表5-10

節(jié)流閥的常見故障及排除方法

2）調速閥的常見故障及排除方法見表5-11。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建表5-10

節(jié)流閥的常見故障及排除方法1314二、速度控制回路

1．調速回路調速回路是用于調節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。根據執(zhí)行元件運動速度的決定因素，液壓系統(tǒng)的調速方法有節(jié)流調速、容積調速及容積節(jié)流調速三種：1）節(jié)流調速。用定量泵供油，由流量控制閥改變進入或流出執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。2）容積調速。通過改變變量泵或變量馬達的排量來調節(jié)速度。3）容積節(jié)流調速。用自動改變流量的變量泵和流量控制閥聯(lián)合來調節(jié)速度。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建15（1）節(jié)流調速回路節(jié)流調速回路組成：由定量泵、流量閥（如節(jié)流閥、調速閥等）、溢流閥（或安全閥）及執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達）等組成。

節(jié)流調速回路特點與應用：結構簡單，工作可靠，成本低，使用維修方便，但它的能量損失大，效率低，發(fā)熱大，僅適用于小功率場合。節(jié)流調速回路的類型：根據流量控制閥在油路中安裝位置的不同，可分為進油節(jié)流調速回路、回油節(jié)流調速回路、旁油節(jié)流調速回路，如圖5-35所示。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建a）進油路節(jié)流調速b）回油路節(jié)流調速c）旁油路節(jié)流調速圖5-35節(jié)流調速回路161）進油路節(jié)流調速回路，圖5-35a所示，該回路是把節(jié)流閥串聯(lián)在執(zhí)行元件的進油路上。這種回路一般應用于低速、輕載、負載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)中。2）回油路節(jié)流調速回路，圖5-35b所示，該回路是把節(jié)流閥串聯(lián)在執(zhí)行元件通往油箱的回油路上。這種回路廣泛應用于功率不大、有負值負載和負載變化較大或運動平穩(wěn)性要求較高的液壓系統(tǒng)中。3）旁油路節(jié)流調速回路，圖5-35c所示，該回路是將節(jié)流閥設置在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上。這種回路的應用比進、回油節(jié)流調速回路少，一般用于負載變化小，對運動平穩(wěn)性要求不高的高速大功率液壓系統(tǒng)中。在負載變化時，采用節(jié)流閥的節(jié)流調速回路的速度平穩(wěn)性差。若用調速閥來代替節(jié)流閥，速度平穩(wěn)性將大大改善，但功率損失將會增大，效率變低。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建17（2）容積調速回路容積調速回路是通過改變變量泵或變量馬達排量來實現(xiàn)調速。容積調速回路特點與應用：無節(jié)流損失和溢流損失，效率高，發(fā)熱小，但成本較高，維修較困難。一般用于高壓大流量的的液壓系統(tǒng)中。容積調速回路的類型：

按油液循環(huán)方式不同，可分為開式和閉式兩種。開式容積調速回路的液壓泵從油箱吸油供給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油液直接返回油箱；閉式容積調速回路是將液壓泵吸油口與執(zhí)行元件的回油口直接連接，油液在封閉回路內循環(huán)。按液壓泵與執(zhí)行元件的不同組合，有變量泵和定量馬達（或液壓缸）容積調速回路、定量泵和變量馬達容積調速回路及變量泵和變量馬達容積調速回路三種形式。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建18

1）變量泵和定量馬達（或液壓缸）容積調速回路圖5-36a所示為變量泵和液壓缸容積調速回路。

圖5-36b所示為變量泵和定量馬達容積調速回路。此回路中液壓馬達（或液壓缸）的輸出轉矩（或推力）不變，故稱為恒轉矩（或恒推力）調速回路。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建圖5-36變量泵和定量馬達（或液壓缸）容積調速回路1-變量泵2-安全閥3-背壓閥4-定量液壓馬達5-溢流閥6-輔助泵19

2）定量泵和變量馬達容積調速回路圖5-37所示為定量泵和變量馬達容積調速回路。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建圖5-37定量泵和變量馬達容積調速回路1-定量液壓泵2、4-溢流閥3-變量液壓馬達5-輔助泵液壓馬達輸出的最大轉矩與其排量成正比，輸出的轉速與其排量成反比，而輸出的最大功率恒定不變，故稱這種回路為恒功率調速回路。液壓馬達排量因受到拖動負載能力和機械強度的限制而不能調得太小，調速范圍較小，且調節(jié)不方便，因此這種調速回路目前很少單獨使用。20

3）變量泵和變量馬達容積調速回路圖5-38所示為變量泵和變量馬達容積調速回路。雙向變量泵l既可以改變流量大小，又可以改變供油方向，用以實現(xiàn)液壓馬達的調速和換向。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建這種調速回路實際上是上述兩種回路的組合，由于液壓泵和液壓馬達的排量都可改變，所以調速時可將液壓泵和液壓馬達的排量分階段調節(jié)，即在低速階段由液壓泵調節(jié)排量（此時液壓馬達的排量保持在最大），在高速階段由液壓馬達調節(jié)排量（此時液壓泵的排量保持在最大）。

此調速順序可滿足大多數(shù)機械中低速運轉時保持較大轉矩、高速運轉時輸出較大功率的要求，具有較大的調速范圍，效率高，適用于大功率和調速范圍要求較大的場合。圖5-38變量泵和變量馬達容積調速回路1-變量液壓泵2-變量液壓馬達3-安全閥4-輔助泵5-溢流閥6、7、8、9-單向閥21（3）容積節(jié)流調速回路容積節(jié)流調速回路既具有效率高，又有良好的低速穩(wěn)定性。圖5-39所示為容積節(jié)流調速回路。該回路由限壓式變量葉片泵和調速閥組成。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建圖5-39容積節(jié)流調速回路回路中液壓泵輸出的流量自動與調速閥調節(jié)的流量相適應，因此效率高，發(fā)熱量小。同時，采用調速閥，液壓缸的運動速度基本不受負載變化的影響。目前已廣泛應用于負載變化不大的中、小功率的液壓系統(tǒng)中。222．快速回路快速回路的功用：使液壓執(zhí)行元件獲得所需要的高速，以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。常用快速回路的種類：液壓缸差動連接快速回路、雙泵供油快速回路和蓄能器快速回路等。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建（1）液壓缸差動連接快速回路差動連接快速回路是在不增加液壓泵輸出流量的情況下，來提高工作部件運動速度的一種快速回路，其實質是改變了液壓缸的有效工作面積。圖5-40所示為液壓缸差動連接快速回路。這種回路比較結構簡單、經濟，但液壓缸的速度加快有限。圖5-40液壓缸差動連接快速回路23

（2）雙泵供油快速回路圖5-41所示為雙泵供油快速回路。該回路是利用低壓大流量泵1和高壓小流量泵2并聯(lián)為系統(tǒng)供油。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建當液壓缸快速運動時，由泵1和泵2同時向系統(tǒng)供油。當液壓缸慢速運動時，液控順序閥3打開，使泵1卸荷，單向閥4關閉，系統(tǒng)由泵2單獨供油。這種回路功率利用合理，效率高，但要用雙聯(lián)泵，回路也較復雜，成本高。

常用于執(zhí)行元件快進和工進速度相差很大的機床進給系統(tǒng)。圖5-41雙泵供油快速回路24

（3）蓄能器快速回路圖5-42所示為蓄能器快速回路。

任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建當系統(tǒng)短期需要大流量時，換向閥5處于左位或右位時，由液壓泵1和蓄能器4同時向液壓缸6供油，使液壓缸實現(xiàn)快速運動。當換向閥處于中位時，液壓缸停止工作，液壓泵經單向閥3向蓄能器4充油，蓄能器內壓力升高，達到液控順序閥2的調定壓力后，液壓泵卸荷。這種回路可用較小流量的泵獲得較高的運動速度，但蓄能器充油時，液壓缸必須停止工作，浪費時間。圖5-42蓄能器快速回路253．速度換接回路速度換接回路的功用：使液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)的過程中實現(xiàn)不同速度的轉換，且具有較高的速度轉換平穩(wěn)性。

速度換接回路的形式：快速與慢速換接、兩種慢速換接。任務5.3流量控制閥的認識及速度控制回路的組建（1）快慢速換接回路圖5-43所示為用行程閥的快慢速換接回路。當擋塊壓下行程閥4時，液壓缸回油經節(jié)流閥3回油箱，活塞由快速運動轉為慢速工進。此回路換接平穩(wěn)，沖擊量小，換接位置精度高，但行程閥的安裝位置不能任意布置，管路連接較為復雜。若將行程閥4改為電磁