节流口的形式及特点介绍

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：图4.56 所示为几种典型节流口的构造形式。根据式(4.5)可知,影响流量稳定性主要有以下因素:1)压力差Δp通过节流口的流量q 和节流口前后的压力差Δp 是直接相关的。在同一个节流口开度下,即在A 相同的条件下,若Δp 变化,则q 必然变化。因此,要使流量保持稳定,就要使Δp 保持恒定。

(1)节流口的形式

任何一个流量控制阀都有一个节流构造,称为节流口。改变节流口的通流截面积大小,就可以改变液流流经节流口时所产生的阻力损失,从而控制通过节流口的流量大小,达到调节执行元件运动速度的目的。

图4.56 所示为几种典型节流口的构造形式。它们分别通过轴向移动或旋转阀芯来调节通道截面的大小以调节流量。由于节流口的构造形式不同,在调节过程中,节流口变化规律差异较大,因而调节性能的差别也比较明显。对于(a)、(b)、(c)形式节流口,构造简单,制造比较方便,但由于通道长且直径小,容易堵塞,工作性能较差,只适用于要求不高的场合。而(d)、(e)形式节流口,构造较复杂,但它们接近于薄壁小孔式,节流通道短,不易堵塞,工作性能较好,适用于流量调节性能要求高的场合。

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图4.56　节流口的形式

(2)节流口的流量特性公式

实际使用的节流口实际上是介于薄壁孔和细长孔之间的,故其流量特性常用下式来描述:

式中　q——通过节流孔口的流量;

C——由节流口形式、液体的流态、油液性质决定的流量系数;

A——节流口通流截面积;

Δp——节流口前、后的压力差;

Φ——节流阀指数,由节流口形状决定。对于细长孔Φ=1,对于薄壁孔口Φ=0.5,介于二者之间的Φ=0.5 ~1。

上式表明,如果用一定的机构来调节通流截面积A,就可以调节流量q,这正是流量控制阀的基本工作原理。此外,要使节流口的流量保持一定,还要考虑到在工作过程中,节流口前后的压力差和油温等可能产生的变动及其补偿问题。

(3)影响节流口流量稳定性的因素

液压系统在工作时,希望节流口大小调节好后,流量q 稳定不变。但实际上流量总是有变化,特别是小流量时。根据式(4.5)可知,影响流量稳定性主要有以下因素:

1)压力差Δp

通过节流口的流量q 和节流口前后的压力差Δp 是直接相关的。在同一个节流口开度下,即在A 相同的条件下,若Δp 变化,则q 必然变化。因此,要使流量保持稳定,就要使Δp 保持恒定。调速阀就是按这一原理工作的。同时,节流阀指数Φ 对阀的性能也有影响,Φ 值小,则Δp 变化后对q 的影响就小一些,所以薄壁孔节流(Φ=0.5)比细长孔节流(Φ=1)的流量稳定性受Δp 变化的影响要小。

2)油温的变化

油液温度变化时其黏度也将发生变化。对于细长孔,当油温升高使液体黏度降低时,流量就会增加,所以节流通道长时温度对流量的影响大。而对于薄壁孔,液体的温度对流量的影响是很小的。因此,要求流量阀在工作温度变化时流量仍保持稳定,其节流口都应尽量采用薄壁孔的形式。

3)节流口的堵塞

从理论上讲,只要把节流口关得足够小,便能得到任意小的流量。实际上当节流口开度很小时,在保持其他因素都不变的情况下,通过节流口的流量会出现周期性的脉动,甚至造成断流,使节流阀完全失去工作能力,这种现象称为节流阀的堵塞。发生堵塞现象的主要原因,一是油液污染造成节流口堵塞,二是油液中的极化分子与金属表面的吸附作用,使节流缝隙的表面形成一层牢固的边界吸附层,改变了节流缝隙的几何形状和大小,造成节流口堵塞。节流口的堵塞也使通过节流口的流量不稳定。因此,在结构上节流口表面越光滑、水流直径越大、节流通道越短时,节流口越不易堵塞。

由于节流阀的堵塞现象,每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制,这个限制值称节流阀的最小稳定流量,它是指节流阀在最小的开口量和一定的压差下能够长期保持其调节的流量恒定。目前国产轴向三角槽式节流阀的最小稳定流量在(30 ~50)mL/min,而薄壁小孔式节流阀的最小稳定流量在20 mL/min 左右。

节流口的形式及特点介绍

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