第五章液压控制阀 第一节 阀内流动的基本规律

第五章液压控制阀

第一节 阀内流动的基本规律

一、液压控制阀的分类

按用途分类

　　压力控制阀；流量控制阀；方向控制阀。

按控制方式分类

　　 开关（或定值控制）阀：借助于手轮、手柄、凸轮、电磁铁、弹簧等来开关液流通路，定值控制液流的压力和流量的阀类，统称普通液压阀。

　　 伺服控制阀：其输入信号（电气、机械、气动等）多为偏差信号（输入信号与反馈信号的差值），可以连续成比例的控制液压系统中压力流量的阀类，多用于要求高精度、快速响应的闭环液压控制系统。

　　 比例控制阀：这种阀的输出量与输入信号成比例。它们是一种可按给定的输入信号变化的规律，成比例的控制系统中液流的参数的阀类，多用于开环液压程序控制系统。

　　 数字控制阀：用数字信息直接控制的阀类。

按结构形式分类

　　滑阀（或转阀）；锥阀；球阀；喷嘴挡板阀；射流管阀。

按连接方式分类

　　 螺纹联接阀；

　　 法兰连接阀；

　　 板式连接阀：将板式阀用螺钉固定在连接板（或油路板、集成块）上；

　　 叠加式连接阀；

　　 插装式连接阀。　　

二、阀口流量公式及流量系数

1、滑阀流量系数

　　 对于各种滑阀、锥阀、球阀、节流孔口，通过阀口的流量均可用下式表示：

　　 　　（5－1）

　　式中， 为流量系数； 为阀口通流面积； 为阀口前、后压差。

滑阀的流量系数

设滑阀开口长度为x（见图），阀芯与阀体（或阀套）内孔的径向间隙为 ，阀芯直径为 ，则阀口通流面积为

　　式中， 为滑阀开口周长，又称过流面积梯度，它表示阀口过流面积随阀芯位移的变化率。对于孔口为全周边的圆周滑阀， 。若为理想滑阀（即 =0），则有 。

　　对于孔口为部分周长时（如：孔口形状为圆形、方形，弓形、阶梯形、三角形、曲线形等），为了避免阀芯受侧向作用力，都是沿圆周均布几个尺寸相同的阀口，此时只需将相应的过流面积 的计算式代入式（5－1），即可相应的算出通过阀口的流量。

　　式（5－1）中的流量系数 与雷诺数有关。当Re>260 时， 为常数；若阀口为锐边，则 =0.8-0.9。圆柱滑阀的雷诺数Re表示为

　　式中， 为油液流经滑阀阀口的平均速度； 为油液的运动粘度； 为滑阀阀口处液流的平均深度， 。当 >>x时，于是 。

２、锥阀流量系数

　　如图所示，具有半锥角 且倒角宽度为 的锥阀阀口，其阀座平均直径为 ，当阀口开度为x时，阀芯与阀座间过流间隙高度为 。在平均直径 处，阀口的过流面积为

　　 （5－3）

　　 （5－4）

　　把阀芯和阀座间圆锥形装缝隙展开成扇形平面，即可看作两平行圆板间径向流动的一部分，其雷诺数定义为

　　式中， 为阀口平均流速。如此求得考虑了粘性摩擦、流动惯性和起始效应的锥阀阀口流量系数为

　　 （5－5）

　　当Re很大时， 0.77-0.82。

二、液动力

1、作用在圆柱滑阀上的稳态液动力

　　 液流经过阀口时。由于流动方向和流速的改变，阀芯上会受到附加的作用力。在阀口开度一定的稳定流动情况下，液动力为稳态液动力。当阀口开度发生变化时，还有瞬态液动力作用。稳态液动力可分为轴向分力和径向分力。由于一般将阀体的油腔对称的设置在阀芯的周围，因此沿阀芯的径向分力互相抵消了，只剩下沿阀芯轴线方向的稳态液动力。对于某一固定的阀口开度 来说，根据动量定理（参考下图中虚线所示的控制体积）可求得：