进口节流调速液压系统动态特性数字仿真

　　0 引言

　　液压进口节流阀节流调速回路是将节流阀串联在液压缸的进油路上，通过调节节流阀开口度来调节液压缸运动速度的一种调速回路^[1]， 此回路具有调速简单、调速范围大、价格低等特点，在造纸机械、包装机械、塑料加工机械的液压系统中被广泛使用。理论分析表明，节流调速回路的动、静态特性 受节流阀开口度、负载、油液弹性模量等因素的影响，当系统参数调整不当时，调速中的过渡过程易出现瞬时速度不稳定或爬行现象^[2]。 例如，在机械加工过程中，刀具在接触工件和刀具移出工件的瞬间，负载会突然发生变化，使液压缸无杆腔压力出现变化( 瞬时升高或瞬时降低) ，油路上的流量也瞬时变化，系统中各种元件所承受的压力也会产生相应的瞬时变化，由此会出现刀具损坏、零件加工质量下降、油管爆裂、液压元件损坏等现象， 影响了系统的正常工作，给生产带来了不必要的损失^[3]。因此，在液压回路设计中，应当对节流调速回路的动态特性进行分析和预测。 常见的节流调速回路系统通常只考虑液压缸、节流阀的特性，本文以包含液压缸、节流阀、液压泵、溢流阀各自的动态特性为系统模型，对进口节流调速回路进行较 全面的分析，提出影响液压缸速度平稳性的主要因素，为液压系统的设计及液压元件主要参数的选择提供参考。

　　1 系统各元件动态特性

　　典型的进口节流阀节流调速回路如图1 所示，液压泵通过节流阀向液压缸的无杆腔供油，液压缸有杆腔与油箱相连。回路中各元件的动态特性对液压缸运动速度均有影响，故首先分析各元件的动态特性。

　　1) 泵的流量连续性方程式^[4]38

　　忽略泵的泄漏，有

　　式中q_p——— 泵的实际输出流量;

　　Q_p——— 泵排量;

　　n——— 泵轴转速;

　　V_sp——— 泵内压油腔的油液体积;

　　p_p——— 泵排油口压力;

　　E——— 油液的体积弹性模量。

　　2) 液压缸无杆腔输入油液的连续性方程式^[4]44

　　忽略液压缸的泄漏，有

　　式中q_l——— 液压缸无杆腔输入流量;

　　x——— 活塞的运动位移;

　　v——— 活塞的运动速度;

　　A_l——— 液压缸无杆腔面积;

　　p_l——— 液压缸无杆腔压力;

　　V——— 液压缸无杆腔内的油液体积。