出口节流调速系统负载变化对液压缸压力的影响

　　0 引 言

　　出口节流调速回路结构简单、经济性好，广泛应用于中小功率的机床、农业机械、液压机具等液压系统中. 调速回路是最基本的液压回路之一，其性能好坏，直接影响液压系统的静态、动态性能. 目前，国内外学者针对节流调速回路进行了大量的试验和理论研究工作，在静动态理论分析、速度负载特性、测试与仿真等方面取得了一定的进展[1-15].

　　机械在工作过程中，作用在液压系统执行元件的工作负载往往会发生突然的变化，从零到某值或从某值到零，形成了一个阶跃负载，使出口节流调速系统中液压缸两腔压力出现动态变化（如瞬时升高）， 油路中的流量以及系统中各元件所承受压力也会发生瞬时变化，由此会影响工作质量，同时实践中还发现，液压回路中元件主参数选择不当会导致爆管、元件损坏及噪声等故障，影响系统的正常工作.在液压系统设计中，液压元件主参数的选择是一项重要的设计内容，目前，各种机器中的液压系统设计、液压元件主参数选择等，大多数是按静态指标、 静态特性或经验公式来进行计算和选择，没有考虑系统的动态特性， 主参数的选择偏高偏大.本研究就出口节流调速系统负载变化对液压缸两腔压力影响进行了试验研究[16-18].

　　1 试验测试设备与方法

　　1.1 主要试验、测试设备

　　QCS-003 液压试验台 ：单出杆液压缸 （有杆腔活塞有效面积为 5.495 cm²，无杆腔活塞有效面积为12.56 cm²， 有效行程为 250 mm）、YB-6 定量叶片泵、Y₁-10B 溢流阀、压力表（量程 10 MPa，精度等级1.5；量程 6 MPa，精度等级 0.4）、电磁换向阀（34D-10B、22D-10B）、WT-280 温度计；L-10B 节流阀；Q-10B 调速阀；BPR-40 压力传感器（量程 0-25 MPa）；YD-21 动态应变仪；Tektronix TDS1002 数字存储示波器；以及滤油器、直流电源、电桥盒等.

　　1.2 试验原理

　　对于出口节流调速系统（如图 1），流量控制阀常用的有节流阀和调速阀， 其节流口的流量方程为：

液压缸匀速运动时活塞的力平衡方程为：

　　A₁P₁=A₂P₂+F 　　（2）

液压缸活塞（杆）的运动速度为：

式（1）~式（3）中：P₁、P₂、P₃分别为液压缸无杆腔、有杆腔、流量控制阀出口压力，MPa；A₁、A₂分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积，m₂；q₂为流出液压缸有杆腔的油液流量，m³/s；C 为流量控制阀节流口系数；A 为流量控制阀节流口面积，m²；ρ 为油液密度，kg/m³；u 为活塞速度，m/s；F 为外负载，N.