節流閥的結構及流量特性分析

韓志引HAN Zhi-yin

（濰坊工程職業學院山工機電工程學院，濰坊262500）

0 引言

流量控制閥簡稱流量閥，它是通過改變各閥通流面積的大小來進行調節液阻和輸出流量，從而控制執行元件的運動速度，即v=。常用的流量控制閥有節流閥和調速閥。本文將重點分析流量閥中的節流閥，對節流閥的結構、性能及應用展開分析。

1 節流閥的結構和工作原理

如圖1（a）圖所示，節流閥主要有閥體、閥芯、彈簧和調節手輪等零部件組成，通過調節手輪來控制節流閥閥口的開大與關小，即調節手輪，從而移動節流閥的閥芯，導致節流閥閥口面積發生改變，從而就控制了通過節流閥往外液體的輸出流量，又由于執行元件液壓缸一旦安裝好，其面積不可改變，通過v=，最終來調節執行元件液壓缸的運動速度。

圖1 節流閥結構圖及簡圖

圖2 節流閥進口節流調速回路

2 節流閥的流量特性

如圖2所示為節流閥進口節流調速回路，在此回路中由于所使用的動力裝置為定量泵，并且節流閥要起到節流作用，所以溢流閥的閥口是處于常開狀態的，假設溢流閥的調節壓力為py，定量泵出口的壓力為pp，根據油液的液力在管道當中等值傳遞，在此pp=py并且還等于節流閥進口壓力，節流閥出口的壓力就等于p1，而p2=0。

假設定量泵的流量為qp，通過溢流閥的流量為Δq，通過節流閥的流量為q1，執行元件液壓缸左腔面積為A1，右腔面積為A2，而本回路中節流閥控制執行元件液壓缸左腔的進油流量，所以執行元件液壓缸運動速度為

在公式（1）中，A1的面積在此回路中是無法改變的，所以調節通過節流閥的流量q1即可調節執行元件液壓缸的運動速度v，而節流閥流量計算公式為

假設節流閥的口為薄壁小孔，那么（2）式中的C=cq，AT為節流閥口的通流面積，Δp為節流閥進出口兩端之間的壓力差，根據前面分析Δp=py-p1，m=0.5，由此將以上分析的內容帶入到公式（2）中，得

在此公式中cq為流量系數，其都有固定取值，ρ=900，py為固定取值，即式中可變的是AT和p1，而p1與負載F的大小有關系，即

現在將公式（4）代入到（3）中可得：

將公式（5）代入（1）中可得：

在公式（6）中，影響執行元件液壓缸運動速度的可變值為AT和F，假設節流閥口的面積AT不變，那么F增大時，執行元件液壓缸的運動速度v將下降；反之，當F減小時，執行元件液壓缸的運動速度v將上升。

當把節流閥由進油路調至回油路時，即安裝在液壓缸和回油箱中間時，按照上述推導過程，可得：

在公式（7）中，同樣發現影響執行元件液壓缸運動速度的可變值為AT和F，假設節流閥口的面積AT不變，那么F增大時，執行元件液壓缸的運動速度v將下降；反之，當F減小時，執行元件液壓缸的運動速度v將上升。

當把節流閥安裝在旁油路時，即與液壓泵和液壓缸并聯安裝時，按照上述推導過程，可得：

公式（8）中，由于系統所用液壓泵為定量泵，所以qp為不變值，那么在節流閥旁路節流調速回路中影響執行元件液壓缸運動速度的可變值為AT和F，假設節流閥口的面積AT不變，那么F增大時，執行元件液壓缸的運動速度v將下降；反之，當F減小時，執行元件液壓缸的運動速度v將上升。

由此可得將節流閥不管安裝在回路的那個位置上進行控速，執行元件液壓缸的運動速度都將非常的不穩定，即速度與負載之間的關系特性都會呈現軟性，調速回路的效率較低。

3 結束語

從上述分析中我們可以清晰的得來，節流閥控速時，執行元件液壓缸運動速度將很不穩定，其影響節流閥控速不穩定的原因從公式（6）、（7）和（8）中可得出是由于節流閥進出口兩端之間的壓力差所造成的，因為從公式中可得出節流閥進出口兩端之間的壓力差在節流閥安裝的三個不同位置上都與負載有關系，所以在一些負載變化大和對速度穩定性要求高的液壓系統中是不適合用節流閥來進行控速的。

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