節(jié)流閥控制液壓同步回路實(shí)驗(yàn)及節(jié)流閥流量特性分析

闞玉錦　張進(jìn)　曹昌志

摘要：通過(guò)實(shí)驗(yàn)以節(jié)流閥控制的液壓同步回路特性實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)節(jié)流閥調(diào)速的流量特進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并做出了節(jié)流閥不同開(kāi)度的流量特性曲線，得出了節(jié)流閥不同方式的調(diào)速回路的適用特點(diǎn)，對(duì)正確選擇節(jié)流閥調(diào)速方式提供了參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)流閥;節(jié)流調(diào)速;同步回路

一、概述

在各種機(jī)械設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，調(diào)速回路占有非常重要的地位，特別是對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度要求高的設(shè)備，調(diào)速回路往往起著決定作用。節(jié)流調(diào)速回路是調(diào)速回路的一種，是用來(lái)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件輸出速度的基本方法。根據(jù)節(jié)流閥在回路中的不同位置，這種調(diào)速回路有三種方式，即進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回路節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速。

二、節(jié)流閥控制的液壓同步回路

根據(jù)節(jié)流閥應(yīng)用特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)以節(jié)流閥控制液壓同步回路為例，將節(jié)流閥4、5分別連接在液壓回路的進(jìn)油路上，原理圖如下圖1所示。

圖1 節(jié)流閥控制液壓同步回路原理圖

1-液壓泵 2-先導(dǎo)式溢流閥? 3-電磁換向閥? 4-單向節(jié)流閥? 5-單向節(jié)流閥? 6-液壓缸? 7-液壓缸

其工作過(guò)程為，液壓泵1啟動(dòng)，當(dāng)電磁換向閥3左邊電磁鐵DT1工作時(shí)，電磁換向閥左位工作，油液從P、A口經(jīng)過(guò)單向閥4、5進(jìn)入液壓缸6、7的左腔，推動(dòng)活塞桿向右移動(dòng)，右腔的油液經(jīng)回油路從電磁換向閥3的左位B、T口回到油箱。當(dāng)電磁換向閥3右邊電磁鐵DT2得電，電磁閥右位工作，油液P、B口進(jìn)入液壓缸6、7的右腔，推動(dòng)活塞桿向左退回，兩缸左腔的油液分別從節(jié)流閥4、5回到電磁換向閥3的右位A、T口回到郵箱。當(dāng)電磁換向閥電磁鐵DT1、DT2都失電時(shí)，電磁換向閥不工作，處在中位，液壓缸不動(dòng)作。采用這種節(jié)流閥控制方式，工作時(shí)油溫會(huì)升高、泄露增加、兩液壓缸不能在負(fù)載下工作。

三、節(jié)流閥的流量特性分析

影響節(jié)流閥流量特性的因素主要有以下兩方面。

1）溫度的影響：液壓油的溫度影響到油液的點(diǎn)度，黏度增大，流量變小;黏度減小，流量變大。

2）節(jié)流閥輸入、輸出口的壓差：節(jié)流閥兩端的壓差和通過(guò)它的流量有固定的比例關(guān)系，如下計(jì)算分析。壓差越大，流量越大。壓差越小，流量越小。節(jié)流閥的剛性反映了節(jié)流閥抵抗負(fù)載變化的干擾、保持流量穩(wěn)定的能力。節(jié)流閥的剛性越大，流量隨壓差的變化越小;剛性越小，流量隨壓差的變化就越大。

節(jié)流閥的剛性的物理量——?jiǎng)偠龋?/p>

由流量通式隱函數(shù)求到可得：

節(jié)流閥的剛性的物理意義：節(jié)流閥流量特性曲線上某點(diǎn)斜率的倒數(shù)，或說(shuō)特性曲線上某點(diǎn)切線和橫坐標(biāo)夾角的余切。如下圖2所示。

討論：

① β↓→T↑。

② 當(dāng)一定時(shí)，AT↓→T↑。

③ 當(dāng)AT一定時(shí)，↑→T↑。

④ m↓→T↑。

普通節(jié)流元件用在輕載、低速時(shí)，速度剛性高。但功率損失大，效率低。

圖2 節(jié)流閥不同開(kāi)度的流量變化曲線

四、總結(jié)

將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積可以改變進(jìn)入液壓缸油液的流量，從而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。

1、采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，由于油液要流經(jīng)節(jié)流閥后才進(jìn)入液壓缸，故油溫高，泄漏量大;又由于沒(méi)有背壓，所以不能在負(fù)載下工作。啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入液壓缸的流量受到節(jié)流閥的控制，可減少啟動(dòng)沖擊。在單出桿液壓缸的場(chǎng)合，無(wú)桿腔的進(jìn)油量大于有桿腔的回油量，可獲得穩(wěn)定的速度。工作部件的運(yùn)動(dòng)速度隨外負(fù)載的增減忽快忽慢，難以得到準(zhǔn)確的速度，故適用于輕負(fù)載低速度的場(chǎng)合。

2、采用回油節(jié)流調(diào)速，油液經(jīng)過(guò)節(jié)流閥回到油箱，可減少系統(tǒng)發(fā)熱和泄露，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，節(jié)流閥又起背壓作用，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較好?；赜凸?jié)流調(diào)速也是將多余的油液溢流到油箱，造成功率損失，效率低;停止后的啟動(dòng)沖擊大。一般用在功率不大，載荷變化較大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。

3、旁油路節(jié)流調(diào)速回路;與前兩種回路的調(diào)速方法不同，它的節(jié)流閥和執(zhí)行元件是并聯(lián)關(guān)系，沒(méi)有背壓，因此執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度不穩(wěn)定;隨著節(jié)流閥開(kāi)度變大，承受的最大負(fù)載減小，低速時(shí)承載能力減小，這種回路的調(diào)速范圍也較小。液壓泵壓力隨負(fù)載變化而變化，液壓泵泄漏也隨之變化，導(dǎo)致液壓泵實(shí)際輸出量的變化，這就增大了執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)性。旁油路節(jié)流調(diào)速回路適用于負(fù)載變化小、對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求不高的高速重載的場(chǎng)合。

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作者簡(jiǎn)介：闞玉錦（1985.08-），女，皖碭山人，本科，實(shí)驗(yàn)師，主要從事液壓與氣壓傳動(dòng)方面的教學(xué)工作。