③旁路節(jié)流調(diào)速回路
a.油路組成及調(diào)速原理圖Z (a)所示為節(jié)流閥的旁路節(jié)流調(diào)速回路,這種回路與進(jìn)、出口節(jié)流調(diào)速回路的組成相同,主要區(qū)別是將節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的迸油支路上,此時回路中的溢流閥作安全閥用,正常工作時處于常閉狀態(tài)。
其調(diào)速原理為:定量泵輸出的流量qP,其中一部分流量q3通過節(jié)流閥流回油箱,另一部分q1進(jìn)入液壓缸,推動活塞運(yùn)動。如果流量q3增多,流量q1就減少,活塞的速度就慢;反之,活塞的速度就快。因此,調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥的流量q3,就間接地調(diào)節(jié)了進(jìn)入液壓缸的流量q1,也就調(diào)節(jié)了活塞的運(yùn)動速度v。這里,液壓泵的供油壓力pP(在不考慮路損失時)等于液壓缸進(jìn)油腔的工作壓力p1,其大小決定于負(fù)載F;安全閥的調(diào)定壓力應(yīng)大于最大的工作壓力,它僅在回路過載時才打開。
b.性能特點
i.速度-負(fù)載特性。這種回路的速度一負(fù)載特性用上述同樣的分析方法求得活塞的運(yùn)動速度為
v=q1/A1=qpt/A1-kpF/A12-KAv/A1(F/A1)m (7-16)
此為旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度一負(fù)載特性,對應(yīng)的速度一負(fù)載特性曲線如圖Z(b)所示。
因而速度剛度為
Tv= (7-17)
由圖Z(a)和式(7-17)可以得出:當(dāng)節(jié)流閥的通流面積Av一定而負(fù)載增加時,速度明顯下降;當(dāng)節(jié)流閥的通流面積一定時,負(fù)載越大,速度剛度越大;當(dāng)負(fù)載一定時,節(jié)流閥的通流斷面積越小,速度剛度越大;增大活塞面積可提高速度剛度。
可見,旁路節(jié)流調(diào)速回路在速度較高、負(fù)載大時,速度剛度相對較高,這與前兩種調(diào)速回路正好相反。應(yīng)當(dāng)注意,在這種調(diào)速回路中,速度穩(wěn)定性除受液壓缸和閥的泄漏影響外,還受液壓泵泄漏的影響。當(dāng)負(fù)載增大,工作壓力增加時,泵的泄漏量增加,使進(jìn)入液壓缸的流量q1相對減少,活塞速度降低。由于泵的泄漏比液壓缸和閥的要大得多,所以它對活塞運(yùn)動速度的影響就不能忽略。因此旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度穩(wěn)定性比前兩種回路還要差。
ii.最大承載能力。由圖7-26(b)可看出,旁路節(jié)流調(diào)速回路能承受的最大負(fù)載Fmax隨著活塞運(yùn)動速度的降低而減少。最大負(fù)載值可在式(7-16)中令v=o時得到。這時液壓泵的全部流量qp都經(jīng)節(jié)流閥流回油箱。著繼續(xù)增大節(jié)流閥的通流面積已不起調(diào)節(jié)作用,只能使系統(tǒng)壓力降低,其最大承載能力也隨之下降。因此,這種調(diào)速回路的最大承載能力在低速時低,調(diào)速范圍也較小。
叭功率和效率。旁路節(jié)流調(diào)速回路只有節(jié)流損失而無溢流損失,液壓泵的輸出功率隨著工作壓力P1的增減而增減。因而回路的效率比前兩種回路要高。
但是旁路節(jié)流調(diào)速回路速度一負(fù)載特性較差,一般只用在功率較大、對速度穩(wěn)定性要求很低的場合,如牛頭刨床主運(yùn)動系統(tǒng)、輸送機(jī)械液壓系統(tǒng)等。
(2)采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路
由前面分析可知,采用節(jié)流閥的上述三種調(diào)速回路都存在著相同的問題:由于負(fù)載的變化引起節(jié)流閥前、后壓差的變化,導(dǎo)致執(zhí)行元件的速度也相應(yīng)地發(fā)生變化,即速度穩(wěn)定性差。所以在負(fù)載變化較大而又要求速度穩(wěn)定時,這些調(diào)速回路就不能滿足要求。為使速度穩(wěn)定,就要使節(jié)流閥前、后壓差在負(fù)載變化的情況下保持不變。如果用調(diào)速閥代替回路中的節(jié)流閥,由于調(diào)速閥在其進(jìn)口或出口壓力變化的情況下,調(diào)速閥中的減壓閥能自動調(diào)節(jié)其開口的大小,使調(diào)速閥中的節(jié)流閥前后壓差不受負(fù)載變化的影響,基本保持不變。即在負(fù)載變化的情況下,通過調(diào)速閥的流量基本不變,因而可以大大提高回路的速度剛度、改善速度的穩(wěn)定性。這就是采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路。
圖7-27所示為采用調(diào)速閥的進(jìn)口、出口和旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度一負(fù)載曲線,實線是采用調(diào)速閥的,點畫線是采用節(jié)流閥的。從速度一負(fù)載特性曲線來看,在調(diào)速閥正常工作范圍內(nèi),速度剛度得到了極大的提高,其最大承載能力也將不再受節(jié)流口變化的影響,速度的穩(wěn)定性也得以改善。
不過,這些性能上的改善是以加大整個流量控制閥的工作壓差為代價的,必須保證調(diào)速閥工作壓差最少要為0.5MPa,否則調(diào)速閥的減壓閥不起作用,僅相當(dāng)于節(jié)流閥。從速度負(fù)載特性曲線上看,即實線與點畫線重合的部分。
在采用調(diào)速閥的調(diào)速回路中,雖然解決了速度穩(wěn)定性問題,但由于調(diào)速閥中包含了減壓閥和節(jié)流閥的功率損失,并且同樣存在著溢流閥的功率損失,所以此回路的功率損失比采用節(jié)流閥的相應(yīng)的節(jié)流調(diào)速回路還要大些。調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路在機(jī)床的中、低壓小功率系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。