液压缸差动回路应用研究

　　0 引言

　　液压缸差动控制回路是液压传动系统中应用较为广泛的一种调速回路。其实质是使液压缸活塞杆腔排出的液体返回至液压缸的活塞腔,从而增加进入活塞腔的流量,相应也加大了活塞的伸出速度,灵活地满足大推力、小速度及小推力、大速度的工作行程的要求。速度是差动回路重要的工作参数,易受管道压力损失以及差动工作时换向阀工作状态等因素影响而发生异常。在差动回路的设计和应用中,人们对这些问题往往不太在意,正是这些问题却在实践中引起了一些意想不到的故障。因此,对这些问题应给予足够的了解和重视。

　　1 液压缸差动控制回路

　　通常,实现液压缸差动控制的方法有3种:

　　(1)采用OP形三位四通换向阀构成阀内差动回路

　　如图1(a)所示,当换向阀左位工作时,该位为P形机能,压力油与液压缸左、右腔相通,进入活塞腔的流量增大,活塞差动向右移动。

　　(2)采用三通换向阀构成阀外差动回路

　　如图1(b)所示,当三通换向阀切换至右位时,液压缸左、右腔同时通压力油。由于两腔压力相同而面积不同,故活塞向右动,液压缸右腔回油亦流入左腔,形成差动回路。

　　(3)在液压缸两腔油路之间增设一个交替单向阀A,构成阀后差动回路

　　如图1(c)所示,采用普通的O形机能三位四通换向阀,当换向阀切换至右位时,液流经交替单向阀A进入活塞杆腔,活塞缩回;当换向阀左位工作时,进入液压缸活塞腔的油液使阀A中钢球或柱塞动作,活塞杆腔排液经阀门A返回到活塞腔的进油管路,形成差动回路。

　　2 对差动回路速度异常的分析

　　2.1 差动液压缸该快不快

　　无论哪种形式的液压缸差动控制回路,都有一个共同的运行问题,即在差动工作过程中,管道压力损失对液压缸的输出速度有着特别显著的影响,表现为空载运行时液阻非常大,系统压力非常高,溢流量大,从而使速度发生异常,液压缸该快不快。

　　为便于分析问题,将图1所示差动控制回路的供油管道作用(包括阀在内)分别用等效液阻R来表示,不考虑摩擦力和惯性力等阻力作用,则图1所示回路的差动工作状态可用图2所示的等效回路表示。

　　差动工作时的速度

　　式中qp—供油流量;

　　d—液压缸活塞杆直径。

　　有杆腔回油流量

　　式中φ—活塞直径与活塞杆直径之比,U=DPd>1;

　　D—液压缸活塞直径。

　　有杆腔压力

　　式中pp—供油压力;

　　Rp—液压泵出口至差动前管路的等效液阻;