流量控制与压力控制阀芯

电液爱好者

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。”


在多路阀中，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

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/B及A/B-T的流量。

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

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，使补偿器后的泵压力作为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

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

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

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

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-

（本文为作者原创，未经许可请勿复制转发）

kinghowe

深入浅出，受益匪浅！

电液爱好者

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

focus_ming

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？

电液爱好者

focus_ming 发表于 2020-5-22 19:08
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 ...

你好，压力控制阀芯的目的不是实现流量与负载无关的控制，恰好相反，负载变化会影响流量的输出，从而起到平衡负载减小震动的目的。