挖掘机流量控制阀原理讲解

 挖掘机维修流量控制问通过改变阀芯通流开口的大小，调节油液的流量，以控制执行元件的工作速度。常用的流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀、延时阀、计量阀以及与其它阀组合成一 　　 　　体的复合阀。 　　 　　1.节流口的形式及其特性 　　 　　(1)节流口的形式油液流经节流口会遇到阻力，因而减少了流量。阀口的通流面积越小，油液流动的阻力越大，同时所通过的流量也就越小。 　　 　　1)针茂式节流口阀芯端部为锥形，通过阀芯轴向移动调节环形通道大小，以调节流量。2)周向槽隙式节流口 在中间有孔的阅芯上开出局部槽形切口，通过旋转阀芯，可以调整槽隙开口的大小。 　　 　　3)周向偏心槽式节流口在阀芯上开一个截面为三角形或矩形的偏心沟槽，通过旋转阀芯改变液流通道开口的大小。 　　 　　4)轴端槽隙式节流口在 阀芯端部开出圆弧槽或三角槽，三角槽的横截面有矩形和三角形等形状，阀芯轴向移动能调整开口的大小。 　　 　　5)轴向缝隙式节流口在套 式阀芯上开有轴向沟槽与阀芯内孔连通，轴向移动阀芯可以改变沟槽缝幸通流面积的大小。 　　 　　6)多孔串联式节流它是由若干节流小孔串联而成的，在节流作用相同和条件下，采用这种节流方式可以增大节流口直径，与其它节流口比较，不容易发生堵塞现象。 　　 　　7)螺旋槽式节流它将表面光滑的螺杆装入配合精度很高的圆柱孔内,油液通过螺旋槽从一方流至另一方，螺旋槽越长，沿程阻尼作用越大，节流作用就越明显。若轴向移动螺杆，改变螺旋槽的通流长度，可以调节流量的大小。 　　 　　(2) 节流口的流量特性 　　 　　上述各种节流口可以归纳为三种基本类型:①薄胶小孔节流，②细长小孔节流，⑧介于薄壁小孔和细长小孔之间的节流。 　　 　　薄壁小孔节流指节流孔直径远远大于孔的长度，油液流过时产生局部压力损失:细长小孔节流指节流口直径远远小于长度，油液流过时产生沿程压力损失:第三种情况介于上述两者之间，节流口直径与长度相差不大，既有局部压力损失又有沿程压力损失。 　　 　　我们将各种不同的节流方式的流量计算公式归纳为一般的节流流量方程，即 　　 　　Q=KFAp"式中: Q一一通过节流口的流量(cm/s) 　　 　　K一-由节流口形式和液体性质决定的系数F-一节流口通流面积(cm?) 　　 　　Ap一节流口 前后压力差(kgf/cm7)m一一由节流类型决定的指数 　　 　　从上式可以看出，当节流口形式确定之后，悄若节流口前后压力不变，只要改变节流口的通流面积即可调整油液的流量。 　　 　　(3)影响流量稳定的各种因素 　　 　　1)压力差sp的变化对流量的影响根据流量方程，压力差越大，通过节流口的流量也就越大。而压力差对流量的影响程度又取决于它的指数m。薄壁小孔节流的m值为0.5.细长小孔节流的m值为1，介于两者之间的节流的m值为0.5-1之间。由此可以看出，薄壁小孔的mn值最小，因而稳定性也最好，所以节流装置绝大部分采用薄壁小孔节流的形式。 　　 　　2)油温对流量的影响薄壁小孔的流量方程中的K值，不含有粘度因数口，而细长小孔的流量方程中的K值却包含粘度因数μ。油温的变化影响油液的粘度，因而也影响流经细长小孔的流量。从这一点来讲， 薄雕小孔节流也比细长小孔节流稳定。 　　 　　3)节流口堵塞对流量的影响节流口的堵塞受其形状和大小的影响，采用大藏面的节流口如多孔串联式节流和螺旋槽式节流则不容易堵塞。另外，采用大水力半径的节流口也不容易堵塞。总而言之，对流量控制阀性能的主要要求是，压力差和油温的变化对流量的影响要 　　 　　小，阀口不易堵塞，最小稳定流量较低，压力损失小，泄漏少。 　　 　　二、  节流阀 　　 　　1.简式节流阀仅仅有节流部分的节流阀称为简式节流阀，它有固定式和可调式两种不同的类型。简式节流阀前后压力差随负载的变化而变化，因而会影响流量的稳定性，它只适用于负载变化较小的液压系统中。 　　 　　节流润主要用于调整执行元件和工作机构的运动速度，有时也用于背压回路。节流阀用于调述回路有三种基本方案，即进油节流、回油节流和傍路节流。 　　 　　(1)进油节流调速节流阀 装在执行元件和液压泵之间的进油管路E。节流阀前的压力为%,大小由溢流阀调定，并基本保持恒定。节流阀后的压力pi由负裁w和油缸无杆腔有效工作面积F的大小决定，pi=WF.节流阀前后压差Ap为 　　 　　Ap=pb WF在设计和使用中，一般取Ap为2-3 kgf/cm?。. 　　 　　根据节流洞流量方程，采用薄壁小孔节流时，通过节流阀的流量为 　　 　　Q=KF (po-W/F)坊因而液压缸的运动速度为 　　 　　V=QFi-KF (pa-W/F) 19F 　　 　　此式为进油节流的调速公式。可以看出，油缸的运动速度的大小与节流开口面积大小F成正比，而油红的有效工作面积F不仅直接影响油缸运动速度，还通过改变压力差Ap使流量Q发生变化，进而影响油缸的运动速度。同时，负载w对运动速度也有一定的影响，负载加大，油缸运动速度降低:负载减小，油缸运动速度加大，因而刚性较差。另外，当油缸在轻载低速的情况下工作时，相当大的一.部分功率消耗在溢流阀和节流阀上，使注液发热。特别是节流后温度开高的油液直接进入油缸，使泄漏变大，影响油缸的运动速度。 　　 　　由于进油节流的回油路上没有背压，所以油缸运动的平稳性稍差，尤其是它不能承受负性负载，因而在采用进油节流回路时，常常在回油路上增设一个2~3kgfem的背压阀，以提高运动的平稳性。 　　 　　这种调速方式调速范围较大(-般可达100以上).启动时冲击较小，便于进行压力控制，所以适用于一般负载变化较小的液压系统，如机床的进给运动和其它辅助装置。 　　 　　(2)回油节流调述节流阀 装在执行元件和油箱之间的回油管路上，由于节流后油液直接流回油箱，因而压力为零，因此节流阀前后压力差为 　　 　　ApFpi= (pF- -W) 　　 　　油缸运动速度为 　　 　　V=QFi=KF[ (piFi- w) /Fj17F1=KF (F/F2) 1n2(p:-WF) 17F1. 　　 　　此式为回油节流的调速公式。可以看出，油缸的运动速度同样受负载的影响。它与进油节流的不同之处为油I的回油须经过节流阀才能流回油箱，因而形成背压，即使承受交变负载也能使油缸运动趋于平稳。另外，由于油缸回油腔有效工作面积F2较小，在空载时它所产生的压力可能超过泵的供油压力Po，特别是承受负性负载时，pi 更高，因而提高了回油腔和回油管路的刚度并减小油缸的内泄漏。此外，油液温度也不影响油it的运动。但这种调速方式在油缸停止运动后，回油腔的油液往往经回油普路流回油箱，因而产生空隙，重新启动时，就会发生冲击。 　　 　　回油节流调速的范用比进油节流调速稍大，它可达到更低的速度。它在轻载低速的情况下功率损失较大，所以一般用于负载变化较大及要求运动平稳的系统，如机床的运动系统。 　　 　　(3)傍路节流调速节流阀 与执行元件并联，装在油泵和油箱之间的管路上。在这个回路中，节流阀把泵供给的油液排回油箱一部分， 从而控制进入油缸的流量和油缸的运动速度，因此进入油缸的流量Q1等于泵的供油流量Qb与流经节流阀的流量Q.之差。节流问前的压力为po，节流后的压力为零，因而节流戒前后的压差为pae而p=WF，因而通过节流阀的流量可由下式求出 　　 　　Q2= KFAp"=KF (p) 1/2= KF (WF) 12 　　 　　Q1-Q-KF (WF) 12袖红的运动速度为 　　 　　V=QvFi-[Qo一KF (WF) 7F 　　 　　此式为傍路节流调速公式，由此可知，节流阀开口F为零时，油缸的速度最大。油缸的速度受负载变化影响的程度比进油节流和回油节流的调速系统都明显增大，因而它的刚性最差，速度也最不稳定。另外，增大节流波的开口F，会使油缸低速运动时明显地降低其最大承载能力。因此它的调速范围也比前二种调速方法小得多。但是傍路节流调速的泵压力是随负载变化的，:因此电机消耗的功率是随负载而变化的，因雨效率较高，油液温升较低。 　　 　　傍路节统调速一般用于动力较大，速度较快，调速范围较窄，速度稳定性要求不高的情况下，如刨床等。