调速阀中减压阀功能辩析

　　1　引言

　　调速阀是液压系统中的流量调节元件,用于调节系统中流量,控制执行元件的运动速度。当负载变化时,相对于节流阀,调速阀可以保持流量不受负载的影响。在包括液压工程手册在内的许多液压传动教科书中,介绍调速阀结构时,都存在着一个认识误区。本文通过对调速阀结构和工作原理的分析,指出原有阐述中的问题,纠正关于这方面的认识误区。

　　2　调速阀的结构及工作原理

　　传统的液压传动教科书包括液压工程手册都指出:“调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的,定差减压阀可使节流阀阀口前、后的压力差自动保持不变,从而使通过节流阀的流量不受负载变化的影响。”根据排列顺序,调速阀可分为减压阀前置、节流阀后置(以下简称节流后置调速阀)和减压阀后置、节流阀前置(以下简称节流前置调速阀)两种形式。下面对这两种调速阀的结构与工作原理进行分析。

　　图1所示为节流后置调速阀的结构示意图,件1为减压阀阀芯,件2为节流阀阀芯。压力为p1的油液流经减压阀阀口xt后,压力降为p2,然后经节流阀节流口xr流出,其压力降为p3。进入节流阀前的压力为p2的油液,可通过反馈通道进入减压阀的b和c腔;而流经节流口压力为p3的油液,经反馈通道被引入减压阀a腔。这时减压阀的阀芯在弹簧力FS、液压力p2和p3的共同作用下处于平衡位置(忽略摩擦力和液动力),调速阀处于工作状态。此时:

　　式中Aa、Ab、Ac为a腔、b腔、c腔的有效作用面积,且Aa=Ab+Ac。

　　根据式(1)可得出节流阀进、出口的压差:

　　因为弹簧刚度较低,且减压阀阀芯位移量大大小于弹簧的压缩量,故调速阀工作时FS基本不变,所以Δp也基本不变,这就保证了通过节流阀的流量稳定。

　　当调速阀出口压力p3因负载增大而增加时,作用在减压阀芯左端的压力增加,阀芯失去平衡向右移动,减压阀开口xt增大,减压作用减小,p2增加,结果节流阀口两端压差Δp= (p2-p3)基本保持不变。同理,当p3降低时,减压阀芯左移,p2也降低,节流阀节流口两端压差同样保持基本不变。这样,通过节流口的流量基

　　本不会因负载的变化而改变。节流前置调速阀的工作原理与此类似,其结构见图2。压力为p1的油液首先流经节流阀节流口xr后,压力降为p2,然后经减压阀阀口xt流出,压力降为p3。在阀芯1上的受力平衡方程为:

　　同理,只要弹簧刚度较低,且减压阀阀芯位移量大大小于弹簧的压缩量,工作时FS基本不变,压差Δp就可以保持不变,从而保证通过节流阀的流量稳定。当调速阀出口压力p3因负载增大而增加时,作用在减压阀芯左端的压力增加,阀芯失去平衡向右移动,减压阀开口xt增大,使p2经过xt口的减压作用减小,在p2不变的情况下满足p3增大的要求,同时保持节流阀口两端的压差Δp= (p1-p2)基本不变;同理,当p3降低时,减压阀芯左移,p2经过xt口的减压作用增大,在p2不变的情况下满足p3减小的要求,同时节流阀节流口两端压差保持基本不变。这样,通过节流口的流量基本不会因负载的变化而改变。