调速阀流量稳定性分析

　　0 引言

　　调速阀是由定差减压阀和节流阀串联而成的组合式流量阀。 节流阀用以调节通过调速阀的流量， 定差减压阀则自动补偿负载变化对流量的影响， 始终保持节流阀前后的压力差恒定不变， 消除了负载FL变化对流量的影响， 使执行元件的运动速度均匀平稳。 但是调速阀的流量稳定范围是有限的， 即对进、 出口压力的变化有一个限制， 否则将不能正常工作。

　　1 调速阀的结构原理

　　图1 所示为调速阀的结构原理及图形符号。 图中1为定差减压阀，2 为节流阀， 二者串联而组成调速阀。调速阀的进油口压力为p₁， 由泵出口处的溢流阀4 调定， 基本保持恒定。压力油进入调速阀， 经减压阀1 减压后压力降为p₂口的开度， 使减压阀出口压力p₂相应地发生相同变化， 并保持节流阀前后的压力， 通过节流阀2 压力降为p₃流入液压缸3。p₃的大小由液压缸负载FL和背压决定。 压力为p₂的油液经孔d 和孔f 分别流入减压阀芯大端环形腔c 和小端底部油腔e; 节流后的压力为p₃的油液经孔a 流入减压阀芯大端弹簧腔b 中。 稳态工作时 ， 若忽略阀芯自重、 摩擦力和液动力， 减压阀芯的力平衡方程为

其中A—减压阀芯大端的面积;

　　F_t—减压阀弹簧力。

　　由于定差减压阀的弹簧刚度很小， 工作时阀芯的移动量也很小， 故弹簧力Ft的变化也很小， 因此节流阀前后的压力差荭p 基本保持不变。 这就使得调速阀的流量只随节流口开度的大小而改变，而与负载变化无关。当调速阀进、 出油口压力p₁和p₃受负载影响而变化时，将引起减压阀芯上下移动， 从而改变减压差Δp 恒定不变。 定差减压阀起自动压力补偿作用。

　　2 调速阀流量特性方程

　　调速阀的静特性要求包括流量稳定范围和在此范围内进出口压力差与流量之间的关系。根据调速阀的工作原理，通过定差减压阀阀口的流量Q₁：

　　式中：C₁—定差减压阀阀口流量系数; A₁—定差减压阀阀口通流面积; p₁—定差减压阀进口压力; p₂—定差减压阀出口压力。 通过节流阀的流量Q₂：

　　式中：C₂—节流阀阀口的流量系数; A₂—节流阀阀口的通流面积; p₃—节流阀出口压力。 根据流量连续性原理，并不计泄漏，则有:

　　定差减压阀阀芯受力平衡方程式为：