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液压系统中旁路节流调速回路的原理

发布时间:2016-11-07 浏览次数:1597
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a.油路组成及调速原理图Z (a)所示为节流阀的旁路节流调速回路,这种回路与进、出口节流调速回路的组成相同,主要区别是将节流阀安装在与液压缸并联的迸油支路上,此时回路中的溢流阀作安全阀用,正常工作时处于常闭状态。
其调速原理为:定量泵输出的流量qP,其中一部分流量q3通过节流阀流回油箱,另一部分q1进入液压缸,推动活塞运动。如果流量q3增多,流量q1就减少,活塞的速度就慢;反之,活塞的速度就快。因此,调节通过节流阀的流量q3,就间接地调节了进入液压缸的流量q1,也就调节了活塞的运动速度v。这里,液压泵的供油压力pP(在不考虑路损失时)等于液压缸进油腔的工作压力p1,其大小决定于负载F;安全阀的调定压力应大于最大的工作压力,它仅在回路过载时才打开。

旁路节流调速回路

    b.性能特点
    i.速度-负载特性。这种回路的速度一负载特性用上述同样的分析方法求得活塞的运动速度为
                       v=q1/A1=qpt/A1-kpF/A12-KAv/A1(F/A1)m        (7-16)
    此为旁路节流调速回路的速度一负载特性,对应的速度一负载特性曲线如图Z(b)所示。
    因而速度刚度为
                           Tv=                 (7-17)
    由图Z(a)和式(7-17)可以得出:当节流阀的通流面积Av一定而负载增加时,速度明显下降;当节流阀的通流面积一定时,负载越大,速度刚度越大;当负载一定时,节流阀的通流断面积越小,速度刚度越大;增大活塞面积可提高速度刚度。
    可见,旁路节流调速回路在速度较高、负载大时,速度刚度相对较高,这与前两种调速回路正好相反。应当注意,在这种调速回路中,速度稳定性除受液压缸和阀的泄漏影响外,还受液压泵泄漏的影响。当负载增大,工作压力增加时,泵的泄漏量增加,使进入液压缸的流量q1相对减少,活塞速度降低。由于泵的泄漏比液压缸和阀的要大得多,所以它对活塞运动速度的影响就不能忽略。因此旁路节流调速回路的速度稳定性比前两种回路还要差。

    ii.最大承载能力。由图7-26(b)可看出,旁路节流调速回路能承受的最大负载Fmax随着活塞运动速度的降低而减少。最大负载值可在式(7-16)中令v=o时得到。这时液压泵的全部流量qp都经节流阀流回油箱。著继续增大节流阀的通流面积已不起调节作用,只能使系统压力降低,其最大承载能力也随之下降。因此,这种调速回路的最大承载能力在低速时低,调速范围也较小。
    叭功率和效率。旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失,液压泵的输出功率随着工作压力P1的增减而增减。因而回路的效率比前两种回路要高。
    但是旁路节流调速回路速度一负载特性较差,一般只用在功率较大、对速度稳定性要求很低的场合,如牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统等。
    (2)采用调速阀的节流调速回路
    由前面分析可知,采用节流阀的上述三种调速回路都存在着相同的问题:由于负载的变化引起节流阀前、后压差的变化,导致执行元件的速度也相应地发生变化,即速度稳定性差。所以在负载变化较大而又要求速度稳定时,这些调速回路就不能满足要求。为使速度稳定,就要使节流阀前、后压差在负载变化的情况下保持不变。如果用调速阀代替回路中的节流阀,由于调速阀在其进口或出口压力变化的情况下,调速阀中的减压阀能自动调节其开口的大小,使调速阀中的节流阀前后压差不受负载变化的影响,基本保持不变。即在负载变化的情况下,通过调速阀的流量基本不变,因而可以大大提高回路的速度刚度、改善速度的稳定性。这就是采用调速阀的节流调速回路。
图7-27所示为采用调速阀的进口、出口和旁路节流调速回路的速度一负载曲线,实线是采用调速阀的,点画线是采用节流阀的。从速度一负载特性曲线来看,在调速阀正常工作范围内,速度刚度得到了极大的提高,其最大承载能力也将不再受节流口变化的影响,速度的稳定性也得以改善。

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    不过,这些性能上的改善是以加大整个流量控制阀的工作压差为代价的,必须保证调速阀工作压差最少要为0.5MPa,否则调速阀的减压阀不起作用,仅相当于节流阀。从速度负载特性曲线上看,即实线与点画线重合的部分。
    在采用调速阀的调速回路中,虽然解决了速度稳定性问题,但由于调速阀中包含了减压阀和节流阀的功率损失,并且同样存在着溢流阀的功率损失,所以此回路的功率损失比采用节流阀的相应的节流调速回路还要大些。调速阀的节流调速回路在机床的中、低压小功率系统中有广泛的应用。

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