节流阀阀口结构与功能辨析

　　0　引言

　　利用液压调速系统控制机械设备运行的速度是当前机械设计中使用的有效手段,由于不同机械设备对其运行速度的模式有不同的要求,有的要求速度稳定性高;有的要求速度的变化灵敏等,有的则需要兼顾二者。本文通过对不同节流阀口的结构与功能特性的研究,探索不同节流阀口如何影响节流阀流量的稳定性,为液压控制系统的设计提供依据。

　　1　两种固定节流阀阀口的特性

　　在液压调速系统的设计过程中,从预期效果和要求出发,采用逆向推理的方法,选用不同的节流口结构达到不同的节流效果。薄壁小孔和细长孔是两种典型的节流口,其结构简单、功能明确,我们仅以此为例说明节流阀口的原理及特性。

　　图1表示了细长孔和薄壁小孔的结构示意图,孔的结构呈细管状,一般来说管长(L)与管径(d)之比不小于4(L≥4d)。

　　据细长孔流量计算公式:

　　细长孔两端的流量Q与节流口两端压差Δp呈线性关系,与孔长L及通流面积A也有直接关系,进出口压力差对流量影响相对较大。因此细长孔节流口的特点就是流量随外负载的变化较大。反映在液压调速系统中,执行端的速度变化灵敏而稳定性相对较差。

　　薄壁小孔的结构呈孔状,孔径远远大于孔长,一般d≥2L,根据薄壁小孔流量计算公式:

　　当孔径一定时,流量Q与孔口两端压差Δp的平方根成正比,与式(1)相比,节流阀两端压差的变化对流量的影响程度较小,相对增加了流量的稳定性,反映在液压调速系统中就是执行端的速度较稳定而变化的灵敏度相对较弱。

　　可以看出,在其他条件不变的情况下,速度的稳定性与灵敏性取决于节流阀的流量,流量又取决于液压系统中节流阀的结构形式和开口度的大小。细长孔流量变化受压差的影响作用较大,而薄壁小孔受压差的影响作用相对较小。前者执行端速度变化反应灵敏但稳定性差;后者的稳定性高但执行端速度变化反映不够灵敏。在实际液压系统的设计中,往往要求更为复杂,许多设备对速度的调节要求既稳定又灵敏,这就需要设计人员在兼顾两个方面中寻求平衡点。

　　2　可调节流阀阀口结构原理对比分析

　　实际应用的节流口形式,介于上述薄壁小孔与细长孔之间,并且在液压系统运行过程中可以根据工作要求随时调节所需的速度,那么,仅仅有上述两种形式的节流方法远远不能达到,可调节流阀是实际应用最广泛的流量控制阀,下面是常用可调节流阀阀口结构,其结构及原理分析如下: