液体粘性调速离合器专用转速调节阀研究

　　引言

　　液体粘性传动(hydro-viscous drive,简称HVD)的调速离合器因其成本低、体积小、运行可靠、调速灵敏且调速范围广(0%～100%)、维护方便等优点,已经开始应用于工厂、矿山、城市、电站等领域的大功率给水泵、排水泵、农田排灌泵的调速系统中,取得了显著的节能效果。

　　HVD的输出转速依靠电液比例控制系统进行调节,不同的控制油压唯一对应不同的HVD输出转速。传统HVD电液比例控制系统一般采用先导式电液比例溢流阀(针阀式,或喷嘴-挡板式)作为HVD转速调节阀,这类阀在小流量低压工况下其输出油压会随着系统流量的变化而产生波动,即存在小流量低压pQ特性曲线,如图1所示[1～4]。在实际工业应用中,由于受到油泵本身性能、驱动电机的性能、负载的改变、管路、油质等各方面因素的综合影响,系统流量会发生无规律的稳态漂移或波动,导致电液比例溢流阀的输出油压发生无规律的变化,进而导致HVD的稳态输出转速偏离预先设定值,产生转速不稳定现象。该不良现象的发生大大损害了HVD的实际使用性能。

　　针对此情况,浙江大学流体传动及控制国家重点实验室利用自己在电液比例控制技术、电液微小流量控制技术及电机械转换器等方面的研究成果,成功研制了一种HVD电液控制专用转速调节阀,能够有效地解决上述因先导式电液比例溢流阀小流量低压pQ性能而引起的HVD开环转速不稳定现象。

　　1　HVD液压系统工作原理简介

　　HVD装置由调速离合器主机、电液控制系统、液压润滑系统、电气控制系统及冷却装置等附件组成。HVD装置的电液系统工作原理如图2所示[5]。

　　控制油路为HVD装置提供进行调速操作所必需的控制油压。供油泵2由电机带动,经粗滤器1,从油箱14中吸油,油液经过精滤器3和换向阀6进入HVD装置的主机8,推动控制活塞7运动,进而改变传动副9之间的距离,使输出转速调节至设定值。控制油压由HVD转速调节阀4进行连续无级调节,不同的油压对应不同的HVD输出转速。溢流阀5在系统中起安全阀作用,系统正常工作时,溢流阀5常闭。

　　润滑油路为HVD装置提供传动所必需的润滑、冷却低压油。泵12通过粗滤器13吸油,油液经过冷却装置10进入HVD装置的主机8,在传动副9之间形成剪切油膜进行能量传递,并通过油液的流动带走因相对滑差而产生的热量。溢流阀11在系统中为安全阀,常闭。

　　2　系统对转速调节阀的特殊要求

　　HVD的工作原理和特定工况决定了其电液控制系统具有以下特点:

　　(1) HVD连续长时间运行,中途不允许停歇,因此,HVD电液控制系统必须具有极高的可靠性。作为电液控制系统核心器件的转速调节阀,其可靠性至关重要。