二通插装阀的流量控制组件

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第1090页（2954字）

二通插装阀的流量控制组件有节流式流量控制组件(节流阀)、二通型流量控制组件(调速阀)、三通型流量控制组件(溢流节流阀)。

(1)节流式流量控制组件

节流式流量控制组件是用限位装置来限制阀芯行程，以控制阀口开度而达到控制流量的目的，其阀芯尾部带有节流口。

图19．3－8 节流式流量控制组件

(2)二通型流量控制组件

该组件是由一个定差减压阀与一个节流阀串联组成，该组件有一个输入口P₁和一个输出口P₂，所以是二通。如图19．3－9所示。该组件的任务是当节流阀的阀口开度调定后，当负载变化时，能输出一个稳定的流量。

图19．3－9 二通式流量控制组件

通过整个组件的流量即通过节流阀阀口的流量，其流量表达式为

式中，p₂——是节流口两端压力；

A(x)——节流口面积；

C_d——流量系数；

ρ——油液密度。

从此式可知，要保持q为常数，必须保持(－p₂)是常数。那么它能保持常数吗?定差减压阀阀芯上的力平衡式为

A_x=p₂A_x+F_k+F_f－F_y (19．3－13)

式中，p₂——减压阀芯右端与左端端面作用的压力；

A_x——减压阀端面积；

F_k——弹簧力；F_k=K(x₀+x)

K——弹簧刚度：

x₀——弹簧预压缩量；

x——减压阀阀芯位移量；

F_f——阀芯运动时的摩擦力；

F_y——液流流过减压口时产生的稳态液动力。

因为F_k》(F_f－F_y)，所以

又因x₀x，所以

即节流口两端压差基本上是个常数。通过节流口的流量基本上是个常数。下面讨论两端压差是如何调节来保持常数的。

当负载增加户₂上升时，－p₂之差减小，但由于P₂上升，使定差减压阀阀芯左腔液压力户₂A_X增大，推动阀芯向右运动，使减压口面积加大，液阻减小，从而使出口压力上升，而使－p₂恢复原值。从而实现了压力补偿。

图19．3－10是二通型流量控制组件的流量特性。区域Ⅰ，负载很大，p₂很大，组件的压差－p₂很小，阀口没有流量通过。区域Ⅱ，负载稍小但p₂仍大，使p₁－p₂小于组件控制所需的最小工作压差。由于压差小，减压口全开，全部压差均加在节流口上，整个组件如同一个节流阀，在此区域阀口流量随着负载减小而增加。区域Ⅲ，是组件的工作范围，负载进一步减小，(p₁－p₂)增大，分布在减压口与节流口上，负载愈小，减压口的压力降愈大，而使节流口上的压差基本不变，而确保流量是一常数，在图上则为一水平线。从图中曲线还可看到，在大流量时，曲线下斜。在小流量时，曲线上斜，这又为什么呢?

图19．3－10 二通型流量控制组件的流量特性

将(19．3－13)式中的摩擦力F_f忽略，则

与式(19．3－14)相比，其误差为。当流量q较大时，液流较大，减压阀阀芯位移量较小，x小则K_x小，而液动力F_y较大，所以呈现负值，流量线向下偏移－δ。当流量小时，减压阀芯的位移量x较大，K_x大，而液动力F_y较小，所以呈现正值。流量线向上偏移+δ。

(3)三通型流量控制组件

三通型流量控制组件是由溢流阀与节流阀并联组成，相当于传统的溢流节流阀(图19．3－11)。该组件有三个通口，一个输入口二个输出口，故称三通。输入口与泵的输油管路相连，输出口中一个与执行机构相接，另一个接回油管道。由液压泵输出的油液，一路从溢流阀A口进，B口流出到油箱。另一路由节流阀A口进B口出，流入执行机构，要使进入执行机构的流量稳定，必须使节流阀阀口两端压力之差p₁－p₂保持常数。当执行机构负载增加时，p₂上升，虽使p₁－p₂之差减小，但同时使溢流阀阀芯上腔的液压力增加，阀芯下移，关小溢流口，使溢流口处的压降增加，p₁上升，从而使p₁－p₂的差基本不变，下面通过力平衡方程式来进行数学分析，溢流阀阀芯的力平衡方程式为

p₁A_A=p₂A_x+K(x₀+x)+F_y(19．3－15)

式中 A_A，A_x——溢流阀A、x腔的受力面积；

x₀——弹簧预压缩量；

x——阀芯位移量；

K——弹簧刚度；

F_y——稳态液动力。

因为A_x：A_A=1．04：1≈1，所以

与二通型的相应公式

相比，显然从流量稳定性来看，二通型比三通型好。因为当负载变化时，弹簧力与液动力均变化。二通为变化之差，三通型为变化之和。变化愈大，由压差变化引起的流量变化也就愈大。但从节能性分析，三通型确要比二通型好。因为二通型的进口压力p₁由溢流阀按最大负载调定，当小负载时，在定差减压阀上的压力损失就很大，经济性很差。而在三通型中，进口压力p₁随着负载压力的变化而变化，负载大p₁就升高，其p₁－p₂之差可控制到0．3MPa左右，所以能耗少。此外，二通型中的定差减压阀属于常开式结构。当二通型接入系统的瞬间，减压阀阀芯尚未移动，全部压差均加在节流口上，引起瞬时流量超调，导致执行机构产生一个前冲。而三通型中的溢流阀属于常闭式结构，不存在瞬间流量超调。另外，在安装使用上也有区别，二通型可安装在进油路、回油路、旁油路使用。而三通型只能在进油路安装使用。

图19．3－11 三通型流量控制组件