阀控调速回路的性能特点研究

　　在液压系统中,由于工作的需要,常用到调速回路。一般的调速回路应满足以下要求:调速范围,即在额定负载下满足执行机构所要求的速度范围;速度刚度,即当负载变化时,已调好的速度不变或仅在允许范围内变化;回路效率,即功率损失要少、回路效率要高;同时还要求回路结构简单、工作可靠等。常用的调速回路有阀控调速和泵控调速。其中阀控调速具有调速效率较低、发热较高且调速范围不大等缺点;泵控调速具有调速范围大、效率高和发热少的特点,不过泵控调速要求具有一个变量泵或者变量马达,因而对液压元件的要求较高,结构复杂。阀控调速由于结构简单、成本低等特点,并且随着液压元件的发展,其控制精度也不断提高,在实际中得到了广泛的应用。对于一般阀控调速,负载流量QL满足如下公式:

　　其中:QL为负载流量;

　　k为与节流口形式有关的流量系数;

　　A为节流口的开口面积;

　　pp为节流阀阀前压力;

　　pL为负载压力;

　　Δp为节流阀阀前后压力差。

　　通过公式(1)可知,负载流量QL与节流阀的开口面积A成正比,与节流阀前后压力差Δp成正比, k为与节流口形式有关的流量系数,一般不易调节。改变节流阀的开口面积A与阀前后压差Δp这2个参数可对阀控调速回路进行速度调节,以此为思路,归纳总结以下几种典型调速回路,并对其特点进行了分析。

　　1　节流阀调速回路

　　节流阀是液压系统中控制执行元件的运动速度的一种元件,主要应用在调速回路中,通过改变回路中节流阀通流面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量,以调节其运动速度。一般分进油节流调速和回油节流调速两种,如图1、2所示,两者主要性能差别是进油节流调速没有背压力,驱动负载所需的工作压力低、能耗少,一般用于驱动正向负载。回油节流调速回路有背压力,驱动负载所需的工作压力大,但系统运行平稳,起停时冲击小,正负向负载的场合全适用。典型的节流阀有REXROTH公司生产的双单向节流阀Z2FS系列。

　　2　调速阀调速回路

　　节流阀是通过改变开口面积A来实现节流调速的,但阀前后压力差Δp随负载的变化而变化,导致系统速度刚度低,容易受负载干扰的影响,基于此产生了调速阀。调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀,具体形式如图3所示,其中节流阀用来调节通过的流量,定差减压阀则自动补偿负载变化的影响,使节流阀前后的压差Δp为定值,消除了负载变化对流量的影响。先减压后节流的调速阀适用于负载变化大、流量较大的液压系统,而先节流后减压的调速阀则适用于小流量调速的小功率液压系统。