液压传动中的平衡回路分析

　　引 言

　　液压传动中的平衡回路是为液压传动竖直运动部件防止自重自落而用的回路，由于某些教材资料中对平衡回路分析过于简略，学生学习时不便理解或有一定困难，故对平衡回路进行必要分析。

　　1 平衡回路中常用的元件

　　1.1 平衡阀

　　平衡阀按控制方式分为：内控（用阀的进口压力作为控制压力来操纵阀的开启关闭）和外控（把外来压力通入控制口来操纵阀的开启关闭）。平衡阀按泄荷方式分为：内泄（泄荷口接顺序阀出口）和外泄（泄荷口单独接回油箱）。现将平衡阀简图及开启压力示于表 1。

　　由表 1 知：如果平衡阀出口油压 P₂≠0，若是外泄，则开启压力与 P₂无关；若是内泄,则开启压力与 P₂有关。如果平衡阀出口直接接油箱，即 P₂=0，无论内泄或外泄，其开启压力均与 P₂无关。

　　1.2 液控单向阀

　　平衡阀如有泄漏，仅适用于竖直运动部件重量不大和停留时间较短的系统。由于液控单向阀锥面密封性较好，故在平衡回路中应用较广。液控单向阀一般只有外控式的内泄和外泄之分，其简图及开启压力示于表 2。

　　由表 2 知：如果是外泄，无论 P₂是否有压，开启压力与 P₂无关。如果是内泄，且 P₂≠0，则开启压力与 P₂有关；特殊情况下，P₂接油箱，即 P₂=0，则相当于开启压力与 P₂无关。

　　2 平衡阀的工作特性分析

　　为了理解方便，回路中泵与缸之间的控制阀省略不画，且不考虑回路中的压力损失。

　　2.1 内控式平衡阀的特性分析

　　见图 1，竖直液压缸的平衡方程为：P₁A₁+G=A₂P₂。即：P₁=A₂P₂/A₁- G/A₁。当开始下行时，P₂=P₂₀，其 P₂₀为平衡阀开启压力。工作时，系统中不允许出现负压，即 P₁>0，故应 P₂>G/A₂。因工作中 P₂不可能小于 P₂₀，开启压力调整到 P₂₀>G/A₂；实际上考虑到效率问题，P₂₀略大于 G/A₂即可。因工作中 P₁>0，故运动比较平稳。

　　2.2 外控式平衡阀的特性分析

　　见图 2，平衡阀调定的开启压力为 P₁₀，当 P₁≥P₁₀时，平衡法阀打开，此时 Q>0，但此时 P₂=0。根据平衡方程 P₁A₁+G=A₂P₂，即 P₁=A₂P₂/A₁- G/A₁。如果 P₂=0，则 P₁出现负值，平衡阀阀口关闭；关闭之后，P₂≠0，P₁又达到大于 P₁₀，阀口重新打开；周而复始，导致系统发生时开时停状态，这个系统不能稳定工作。