分流集流阀有哪几种及影响分流精度因素

  分流集流阀(简称分流阀)包括分流阀、集流阀及兼有分流、集流功能的分流集流阀。分流阀的作用是使液压系统中由同一个能量源向两个执行元件供应相同的流量(等量分流)，或按一定比例向两个执行元件供应流量(比例分流)，以实现两个执行元件的速度保持同步或成定比关系。集流阀的作用则是从两个执行元件中收集等流量或按比例的回油量，以实现两个执行元件的速度同步或成定比关系。分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。它们的图形符号如图10-19所示。

  图10-19 分流集流阀图形符号

  a)分流阀            b)集流阀       c)分流集流阀

  一、分流阀

  图10-20所示为分流阀的结构原理图。它由两个固定节流孔1和2、阀体5、阀芯6和两个对中弹簧7 等零件组成。阀芯的中间台肩将阀分成完全对称的左右两部分。位于左边的油室a通过阀芯上的轴向小孔与阀芯右端弹簧腔相通，位于右边的油室b通过阀芯上的另一轴向小孔与阀芯左端弹簧腔相通。装配时由对中弹簧7保证阀芯处于中间位置，阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成的两个可变节流口3、4的过流面积相等(液阻相等)。将分流阀装入系统后，液压泵输出的压力油(压力为P)经过液阻相等的固定节流孔1 和2分别进入油室a和b(压力分别为P和P2)，然后经可变节流口3和4至出油口Ⅰ和Ⅱ(压力分别为P 和pa)，通往两个执行元件。在两个执行元件的负载相等时，两出油口压力P。= Pa，即两条支路的进出油口压力差和总液阻(固定节流孔和可变节流口的液阻和)相等，因此输出流量=92。当两执行元件几何尺寸完全相同时，可实现运动速度同步。

  图10-20 分流阀的结构原理图

  1、2——固定节流孔 3、4——可变节流口 5——阀体 6——阀芯 7——弹簧

  若执行元件的负载变化导致支路I的出油口压力P3大于支路Ⅱ的出油口压力Pa，在阀芯未动作两支路总液阻仍相等时，压力差Po-P3P2。因P和Pa被分别反馈作用到阀芯的右端和左端，其压力差将使阀芯向左移动，可变节流口3的过流面积增大，液阻减小，可变节流口4的过流面积减小，液阻增大。于是支路I的总液阻减小，支路Ⅱ的总液阻增大。总液阻的改变反过来使支路I的流量q增加，支路Ⅱ的流量92减小，直至91=92，P1=P2，阀芯受力重新平衡，阀芯稳定在新的位置工作，两执行元件的速度恢复同步。显然，固定节流孔在这里起检测流量的作用，它将流量信号转换为压力信号p和P可变节流口在这里起压力补偿作用，其过流面积(液阻)通过压力p和p的反馈作用进行控制。

  二、分流集流阀

  图10-21所示为一螺纹插装、挂钩式分流集流阀的结构及工作原理图。图中二位三通电磁阀通电后在右位接入时起分流阀作用断电时左位接入，起集流阀作用。

  图10-21 分流集流阀的结构及工作原理图

  1—阀芯 2—阀套 3、5—弹簧 4—固定节流孔

  该阀有两个完全相同的带挂钩的阀芯1，其上有固定节流孔4，按流量规格不同，固定节量不同，流量越大，孔数和孔径越大两侧流量比例为1∶1时，两阀芯上固定节流孔完有通油孔及沉割槽，沉割槽与阀套上的圆孔组成可变节流口。作分流阀用时，左阀芯沉的左侧以及右阀芯沉割槽左边与阀套孔的右侧同时起可变节流口的作用而起槽左边与阀套孔的右侧，以及右阀芯沉割槽右边与阀套孔的左侧同时起可比两根完全相同的弹簧3的刚度大。

  现分析起分流阀作用时的工作原理。假设两缸完全相同，开始时负载力F1和F2以及负载压力p1和P2完全相等。供油压力为ps、流量q等分为q1和q2，活塞速度v1，与v2，相等。由于流量q1和q2流经固定节流孔声生的压差作用，两阀芯相离，挂钩互相钩住，两根弹簧3产生相同变形。此时，若F1或F2发生变化，则两负载力及负载压力不再相等。假设F1增大，p1升高，P1则也将升高。这时两阀芯将同时右移，使左边的可变节流口开大，右边的可变节流口减小，从而使p2也升高，阀芯处于新的平衡状态。若忽略阀芯位移引起的弹簧力变化等影响，p1和p2在阀芯位移后仍近似相等，因而通过固定节流孔的流量即负载流量q1和q2也相等，此时左侧可变节流口两端压差P1-P1′虽比原来减小，但阀口通流面积增大，而右侧可变节流口两端的压差P2-P2′虽增大，但阀口通流面积减小，因此两侧负载流量q1和q2在F1>F2后仍基本相等。但F增大后，q1和q2比原来的要减小，即一侧负载加大后，两者流量和速度虽仍能保持相等，但比原来的要小。同样的分析可知，当F1减小后，两侧流量和速度也能相等，但比原来的要增大。

  起集流阀作用时，两缸中的油液经阀集流后回油箱。此时，由于压差作用两阀芯相抵。同理可知，两缸负载不等时，活塞速度和流量也能基本保持相等。

  三、分流精度及影响分流精度的因素

  一般分流(集流)阀的分流误差为2%～5%，其值的大小与进口流量的大小和两出油口油液压差的大小有关。分流(集流)阀的分流精度还与使用情况有关，如果使用方法适当，可以提高其分流精度，使用方法不适当，会降低其分流精度。

  影响分流精度的因素有以下几个方面

  1)固定节流孔前后的压差对分流误差有影响。压差大时，则对流量变化反应灵敏，分流效果好，分流误差小反之，压差太小时，分流精度低。因此，推荐固定节流孔的压差不低于0.5~1.0MPa。但压差不宜过大，压差过大会使分流阀的压力损失过大。

  2)两个可变节流孔处的液动力和阀芯与阀套间的摩擦力不完全相等而产生分流误差。

  3)阀芯两端弹簧力不相等引起分流误差。因此，在能够克服摩擦力，保证阀芯能够恢复中位的前提下，尽量减小弹簧刚度k及阀芯的位移量。

  4)两个固定节流孔口几何尺寸误差会引起分流误差。

  由于上述诸多因素的影响，分流(集流)阀即使在稳态工况时，也会引起两路流量的差别，从而给位置同步控制系统带来位置同步误差。由于分流(集流)阀对于位置同步控制而言是一种开环控制，因此，阀本身无法纠正其产生的位置同步误差。