加载方式对调速阀流量特性试验的影响

　　引 言

　　在液压元件的性能试验中，加载是必不可少的部分。而加载方式的选择正确与否，对试验结果会有重要的影响。为此针对调速阀的流量特性试验，分析不同加载方式对试验结果的影响，为调速阀流特性试验选择合理的加载方式，从而提高试验结果的准确性。

　　1 调速阀流量特性试验台

　　应某厂要求，所设计的试验台可提供的最大流量为 250 L/ min，最大系统压力为 p_max=35 MPa。试验台可满足机械行业标准《调速阀试验》（JB/T 10366-2002）的要求，完成对调速阀的流量特性试验。在试验过程中，调速阀进口压力由泵出口处的溢流阀调节，出口油路加载有两种方式可供选择：节流加载方式和溢流加载方式。根据设计要求所选的阀型号分别为：节流阀和溢流阀，且回油路加载用溢流阀型号与进口压力调节用溢流阀的型号相同。试验台原理简图如图 1

　　2 调速阀性能分析

　　图 2 为调速阀的工作原理图，它由定差减压阀与节流阀串联耦合而成，流经调速阀的流量等于通过节流阀的流量，由工作原理图有：

　　式中：p₁为定差减压阀进口压力；p₂为定差减压阀出口、节流阀进口压力；p₃为节流阀出口压力；A 为定差减压阀阀心受力面积；K 为定差减压阀弹簧刚度；δ 为定差减压阀预开口长度；x₀为定差减压阀弹簧预压缩量；x 为定差减压阀阀口开度；C_d1为节流阀阀口流量系数；w 为定差减压阀阀口面积梯度；α 为定差减压阀阀口射流角。

　　节流阀节流口开度一定时，调速阀的流量决定于节流阀前后压差(p₂-p₃)。在图 1 所示的试验系统中，当调速阀进口压力或出口压力 p₃变化时，引起调速阀进出油口压差的变化。根据调速阀前级定差减压阀的压力补偿作用，定差减压阀的阀口开度 x的变化，引起弹簧力变化的同时，还会引起液动力的变化；由式（1）知，当阀心再次达到受力平衡时(p₂-p₃)不能保证恒定，所以即使节流阀开口度不变（调速阀调定值），通过调速阀的流量亦不能保持在恒定值。综上可知，调速阀进出油口压差的变化会对其调速稳定性产生影响。

　　3 加载阀特性曲线拟合

　　在仿真分析中，需要知道加载用阀的 p-q 特性方程。根据厂家提供的样本上所选阀的 p-q 特性曲线，采用多项式最小二乘法拟合出阀的 p-q 特性方程。

　　3.1 加载用节流阀 p-q 特性曲线

　　节流阀 p-q 特性曲线如图 3 所示，因为被试调速阀流量范围主要在 0~200 L/min，流阀的 2、3、4 三圈比较常用，其对应拟合方程分别为：