节流阀应用分析

　　引言

　　节流阀是液压系统中控制执行元件的运动速度的一种器件,主要应用在回路中与定量泵、溢流阀组成节流调速回路,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。除此之外,巧用节流阀还能使系统减少冲击振动和噪声、增强执行元件的稳定性能、避免系统油温升高和多缸动作时相互干扰等问题。

　　1　节流原理

　　节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀,在定量泵液压系统中,节流阀和溢流阀配合,可组成3种节流调速系统,即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能,不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定,一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合[1]。

　　图1所示的液压系统是节流阀的典型应用场合-节流调速。节流阀2串联在液压缸1的进油或回油路上,通过调节节流阀2来调节执行机构液压缸1的运动速度。

　　2　节流阀的实际应用

　　如图2a所示的平衡回路液压系统,当负载越过中位向右下或越过中位向左下摆动时,液压缸产生强烈的振动和冲击。当负载越过中位向右下摆动时出现负值负载,此时,无杆腔压力迅速下降,当进油路压力降至不能打开外控顺序阀3时,阀3立即关闭,有杆腔的油液却无法回油箱,无杆腔压力迅速升高,当其升高到能打开阀3的时候,也液压缸有杆腔的油液直通油箱,负载又向下急剧摆动,如此往复,就形成了振动和冲击;同理,当负载越过中位向左下摆动时,也会出现同样现象。产生振动和冲击的原因是由于回油路上没有一定的背压,导致液压缸运动不平稳。在回油管路上分别设置节流阀4、5,如图2b所示,这样,当负载越过中位时,液压缸回油腔内的油液需要通过节流阀才能回油箱,在节流阀的进口,即液压缸的回油腔产生背压,并且这个压力随节流阀的开度而变化。因此,液压缸进油腔的压力在出现负值负载的工况下,也不会迅速下降,外控顺序阀也不会关闭。在负载有正到负的变化过程中,液压缸仍能平稳的运动。可见,增加节流阀既消除了液压缸及负载的“爬行”现象,保证了运动的平稳性,又能保证功率损耗尽量减少[2]。

　　图3a所示出口节流调速回路中,工作一段时间后发现油液温升过高,影响系统正常工作[3]。分析其原因:一是液压缸3处于停止位置时,系统没有卸荷,泵出口的压力油全部通过阀2中位和阀1流回油箱,损失的压力能转换为热量,使油温升高;二是液压缸3回程时,阀2右位,回油也要经阀1回油箱,其节流损失使油温升高。这说明在设计出口节流调速回路时,应设置好节流调速元件的位置,将系统改为图3b所示,在液压缸的出油口与电磁换向阀之间安置节流阀,并增加一个单向阀4,使其与节流阀并联,这样液压缸快退时油液经单向阀直接进入液压缸有杆腔,实现快退动作行程,避免了油液温升过高。对于高压大流量系统应该考虑这个问题,对于长时间不停机工作的低压小流量系统也不容忽视。