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发表于 2020-5-3 18:19:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 电液爱好者 于 2020-5-3 18:28 编辑

流量控制与压力控制阀芯


     “通常来说,大部分应用都可使用流量控制阀芯(FC阀芯),经过补偿器保持压差稳定,即可实现与负载无关的流量控制;但在特定应用中,系统的惯性可能会导致震荡,对设备的安全运行造成影响,压力阀芯(PC阀芯)的合理使用,可有效抑制这种震荡的出现。


多路阀中,阀芯是一个十分重要的部件,阀芯的设计一定程度上决定了油口流量与阀芯位移的映射关系,那么流量控制阀芯与压力控制阀芯又有什么样的区别呢?

阀芯示意图

阀芯示意图


1 流量控制阀芯(FC阀芯)

通常来说,大部分应用都会使用流量控制阀芯(FC阀芯),因其可精确控制油口输出流量,精准控制负载运动速度。其基本原理如下图所示,主阀芯犹如可变节流孔同时控制P-A/BA/B-T的流量。

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯

上图中Pl是负载压力(由负载决定),作用在补偿器的弹簧腔;补偿器的另一腔与Pc压力相联通。正常工作时,Pc压力始终比Pl压力高弹簧力(约7bar),根据流量公式,这就意味着输出流量始终与主阀芯的开口面积成直接比例关系。流量控制阀芯的特点是:固定的阀芯位移将会输出固定的油口流量,而与负载变化无关。

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯

流量控制阀芯在震荡系统中如文章开始时提到,系统的不稳定常见于高惯性系统中。类似的情况如下示例:

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯


在任何时刻,补偿器始终致力于保持主阀芯上的压差一致,并且跟随执行机构反馈到阀芯的压力震荡。当负载压力不断变化,补偿器将会以相同频率进行跟随,使得阀输出不变的流量。因此流量控制阀芯能提供恒定的流量,但不能实现减震的功效

2 压力控制阀芯(PC阀芯)

丹佛斯在上世纪90年代推出了PVG32压力控制阀芯(PC阀芯),以克服压力不稳的问题及更好地控制平衡阀的开启。
压力控制阀芯与流量阀芯类似,犹如可变节流孔以调节P-A/B和A/B-T的流量,但还多了一个Ls-T控制回路,使补偿器后的压力作为Ls系统的一部分,位于补偿器后、主阀芯节流槽前,通过驱动阀芯,Ls压力将通过一个固定和可变节流孔反馈。见下方示意图:

压力控制阀芯(PC阀芯)基本原理:

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯


Pc经过一个固定节流孔和可变节流孔(开口与阀芯行程相关)连通到油箱,当阀芯刚打开时可变节流孔全开,阀芯满行程时,可变节流孔全关。这就意味着Ls压力信号受可变节流孔来调节。下图为压力阀芯的特性:

PC阀芯

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯

图中:

Adrain:Pc到T的可变节流面积(控制Ls信号)

A(Pc-Pl):阀芯开口面积与阀芯位置的关系

Pl:负载压力

Pc:受控的Ls压力+弹簧压力

Ql:阀输出流量


从上图看到,固定的阀芯位移将得到固定的Pc压力,随着阀芯位移增加,Pc也随之增大。当Pc大于Pl,开始有流量输出。也就是说,阀芯的死区根据负载变化是变化的。下图展示了B口压力阀芯的剖视图。

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯


流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯


固定的阀芯位置将得到固定的Pc压力。上图中负载压力Pl在震荡,同时,作用在主阀芯上的压差(Pc-Pl)在变化,从而导致输出流量变化,输出流量Ql如上图虚线所示。流量与阀芯压差相关,如图中的∆P1和∆P2。
压力阀芯用于震荡系统中是十分有益的。这样的阀芯设计使得流量随着负载变化而变化,提供了较好的减震效果。

压力控制阀芯与平衡阀

压力控制阀芯的另一个用途是控制平衡阀。通常来说,平衡阀的基本功能是保证执行机构不会误动作。

流量控制与压力控制阀芯

流量控制与压力控制阀芯

当使用平衡阀控制负载时,压力阀芯会更加体现出优势。


平衡阀可以被先导压力油打开,也会在负载压力达到溢流设定压力(上图中的可调弹簧)时打开。如上图,当经过平衡阀下放负载时,压力阀芯在A口建立压力,该压力将作为先导压力用来打开B口的平衡阀。在A口压力的作用下,平衡阀将会受控开启。如果配合使用压力控制阀芯,Pc压力与阀芯位移成比例,最终平衡阀的开启将与阀芯位置成比例。


如果使用流量阀芯,阀芯行程固定则油口流量是固定的,当压力升高到一定值可以打开B口的平衡阀;当负载加速下降,A口压力将会降低,当压力低至先导控制需要的压力值以下,将不能打开平衡阀。因平衡阀在开启和关闭之间切换,导致系统变得不稳定,出现震荡下降的情况。

总结:大多数的应用都可以使用流量阀芯来控制,其提供了与负载无关的流量控制。在某些具体的应用中,如确定系统会出现或已经出现稳定性问题,可以使用PVG压力阀芯替代传统的流量阀芯,其可最大程度减少大多数的震荡现象。

在使用平衡阀控制负载的情况下,压力阀芯可以提供巨大的价值;而压力阀芯与流量阀芯的组合可为特定的应用提供优秀的控制性能。
-END-

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    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2020-5-5 08:33:08 | 显示全部楼层
    深入浅出,受益匪浅!

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2020-5-5 09:05:39 | 显示全部楼层
    kinghowe 发表于 2020-5-5 08:33
    深入浅出,受益匪浅!

    多谢肯定,定期交流
  • TA的每日心情
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2020-5-22 19:08:13 | 显示全部楼层
    老师你好,我想请教下
    流量控制阀芯中,补偿器两端引入了PL和PI压力,实现了PI-PL为定值
    在压力控制阀芯中,补偿器没有引入PL的压力是么??那如何实现流量仅与开口面积相关的目的呢?
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