进回油节流调速回路性能比较_王伟
现场经验
进回油节流调速回路性能比较
王 伟
(武汉船舶职业技术学院机械工程系, 武汉430050)
摘要 进、回油节流调速在实际工作中应用广泛, 但其性能有许多异同, 全面分析总结了进、回节流调速的性能。关键词:进油路节流调速 回油路节流调速 相同点 不同点
中图分类号:TH 137. 32 文献标识码:B 文章编号:1671) 3133(2005) 10) 0096) 03
Co mpare the functi on of m eter -i n circuit and m eter -out circuit
W angW ei
(Wuhan Institute of Shi p buildi n g Technology , W uhan 430050, CHN )
Abstrac t M ete r -i n circu it and m e ter -out c i rcuit have app lied in catual w ork abroad , but the ir f unc ti ons conta i n many d ifferent and s i m il ar po ints . H as analyzed the po i nts co m plete l y .
K ey word s :M eter -in c i rcu it M eter -out circuit S i m ilar D ifferen t
1 引言
节流调速回路结构简单、成本低、使用维护方便, 在小功率液压系统中得到了广泛使用。进油节流调速回路(见图1a) 与回油节流调速回路(见图1b) 在性能上有许多异同, 若不能详细加以分析掌握, 势必影响设
计时的选用和设备的工作性能。
2 进、回油节流调速回路性能比较
2. 1 进、回油节流调速回路的相同点2. 1. 1
进油节流调速回路负载特性
发生膨胀, 为防止热压板膨胀后相互挤压变形, 在相邻两块板之间留出了3mm 的膨胀间隙(见图1) 。热压板与压板框架之间安装了一层隔热橡胶板, 一方面阻断热压板热量向框架传导, 避免框架上、下温度不同发生弯曲变形, 另一方面为热压板起到保温作用, 提高导热油的加热效率, 节约能源。
3 结语
方舱铝大板压合机属于综合性能较高的大型设备。由于热压板采取了合适的结构, 该机正常工作3年有余, 已经生产出强度高、平面度好、外形美观的优
图2 热压板内部隔板结构
11底板 21顶板 31侧板 41隔板 51立柱
质铝大板几千块, 制造方舱500余个。
参 考 文 献
1 成大先. 机械设计手册. 北京:化学工业出版社, 20022 李壮云, 葛宜远. 液压元件与系统. 北京:机械工业出版社,
2000
收稿日期:20050425
导热油流量大小控制各块热压板的温度均衡。热压板导热油的输入温度是由粘接胶的要求决定, 该温度不
是恒定的, 而是随时间变化, 只要保证各压板的温度差控制在? 2e 范围内即可满足工艺要求。
4) 热压板在通入高温导热油后, 会因温度升高而96
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图2 节流调速回路的速度) 负载特性
图1 节流调速回路
有以下相同点。
1) 当节流阀通流面积A T 一定时, 缸的运动速度V 随负载F 的增加而降低, 其特性较软。
2) 当节流阀通流面积一定时, 负载较小的区段曲线比较平缓, 速度刚性好; 负载较大的区段曲线较陡, 速度刚性较差。
3) 在相同负载下工作时, 节流阀通流面积较小时, 曲线较平缓, 速度刚性好; 节流阀通流面积较大时, 曲线较缓, 速度刚性较差。
4) 节流阀通流面积不同的各特性曲线相交于负载轴上的一点上。说明液压缸的速度不同时, 其能承受的最大负载F max 相同(它等于溢流阀的调定压力与液压缸有效工作面积的乘积) 。故其调速属于恒推力调速。F max 的数值由溢流阀调定。
由上述分析可知, 当流量阀为节流阀时, 进、回油节流调速回路用于低速、轻载, 且负载变化较小的液压系统中, 能使执行元件获得较平稳的运动速度。当采用调速阀时, 由进、回油节流调速回路的速度) 负载特性曲线(见图2) 可看出, 其速度刚性明显优于相应的节流阀调速回路。因此采用调速阀的进、回油节流调速回路可用于速度较高、负载较大、且负载变化较大的液压系统。但是这种回路的效率比用节流阀时更低些。有资料表明, 当负载恒定或者变化很小
在图1a 中, 当活塞(作用面积为A ) 克服外负载F
作等速运动时, 其受力平衡方程式为:
P 1A =F 所以:P 1=F /A
根据节流孔流量公式可知, 通过节流阀(通流面积为A T ) 进入液压缸的流量为:
q 1=KA T $P =KA T (Pp -P 1) =KA T (Pp -F /A) 活塞运动速度为:
V =q 1/A=KA T (Pp -F /A) /A………………(1) 式(1) 称为进油节流调速的速度负载特性公式。2. 1. 2 回油节流调速回路负载特性
在图1b 中, 当活塞(作用面积仍为A ) 克服外负载F 作等速运动时, 其受力平衡方程式为:
P 1A =P 2A +F
所以:P 2=P 1-F /A由于P p =P 1
所以:P 2=P 1-F /A=P p -F /A
根据节流孔口流量公式可知, 通过节流阀(通流面积为A T ) 进出液压缸的流量为:
q 2=KA T v P =KA T (P2-0) =KA T (Pp -P 1) =KA T (Pp -F /A)
m m
m
m
m
m
m
m
活塞运动速度为:
V =q 2/A=KA T (Pp -F /A) /A………………(2) 式(2) 称为回油节流调速的速度负载特性公式。由式(1) 、(2) 可知:回油节油调速与进油节流调速速度负载特性公式完全相同。若以活塞运动速度V 为纵坐标, 负载F 为横坐标, 将式(1) 、(2) 按节流阀不同通流面积作图, 可得一组曲线, 如图2所示。此曲线称为上述两种节流调速回路的速度) 负载特性曲线, 反映了这两种回路执行元件的速度随其负载而变化的关系。图2中, 第1、2、3条曲线分别为节流阀通流面积为A T 1、A T 2、A T 3(AT 1\A T 2\A T 3) 时的速度) 负载特性曲线。曲线越陡, 说明负载变化对速度的影响越大, 速度的刚性越差; 曲线越平缓, 速度刚性越好。2. 1. 3 进、回油节流调速回路的相同点
分析上述特性曲线可知进、回油节流调速回路具
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m
时, 其效率为0. 2~0. 6; 当负载变化时, 其最高效率为
0. 385。2. 2 进、回油节流调速回路的不同点
进、回油节流调速回路虽然具有以上共性, 但由于节流阀在回路中的位置不同, 必存在不同的个性。2. 2. 1 承受负值负载的能力
回油节流调速回路其流量阀能使液压缸的回油腔形成背压, 使液压缸(或活塞) 运动平稳且具有承受一定的负值负载的能力(负载方向与液压力方向相同的负载为负值负载) 。
而进油节流调速回路由于回油腔没有背压力, 工作部件在负值负载作用下, 会失控造成前冲。因而不能在负值负载下工作(进油节流调速回路可在回油路上增加一个背压阀以提高平稳性, 但这样会增加功率
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消耗) 。
2. 2. 2 油液发热的影响
在回油节流调速回路中, 经过节流阀发热后的液压油将直接流回油箱冷却, 故油温对系统工作影响较小, 系统稳定性好; 而在进油节流调速回路中, 经过节流阀发热后的液压油将直接进入液压缸的进油腔, 故油温高, 泄漏大, 对系统工作影响较大, 稳定性较差。2. 2. 3 实现压力控制的方便性
在进油节流调速回路中, 进油腔的压力将随负载而变化, 当工作部件碰到死挡铁而停止后, 其压力将升高(上升到溢流阀的调定压力), 这样即可在节流阀和液压缸之间设置压力继电器, 利用该压力变化发出电信号, 能很方便地对系统下一步动作实现控制。而在回油节流调速回路中, 液压缸进油腔的压力等于溢流阀的调定压力, 没有上述压力变化, 不易实现压力控制。虽然在碰到死挡铁后, 液压缸回油腔中油压力会由背压力下降为零, 可以用压力继电器失压发讯, 但电路比较复杂且因为压力低, 可靠性差。2. 2. 4 停车后的启动性能
长时间停车后, 当液压泵重新向液压缸供油时, 在进油节流调速回路中, 由于进油路上节流阀能控制进入液压缸的油液流量, 故活塞前冲较小, 启动冲击较小。
而在回油节流调速回路中, 由于停车后液压缸回油腔会因油的泄漏而形成空隙, 在启动时, 液压泵输出的流量会全部进入液压缸, 而使活塞造成前冲现象, 启动冲击较大。这种冲击运动, 可能造成事故。此现象直到消除回油腔的空隙为止。2. 2. 5 低速运动平稳性
在使用单杆液压缸的液压系统中, 由于无杆腔的有效工作面积A 1大于有杆腔的有效工作面积A 2, 故常采用无杆腔进油驱动工作部件, 这样可获得较大的推力, 见图3
。
V m in1=q m in /A1
如果将图3a 所示节流阀调换至回油路上, 则得到
如图3b 所示的回油路节流调速回路。此时所能获得的最低稳定速度为:
V m in2=q m in /A2
由于节流阀的最小稳定流量q m in 为定值, 又A 1>A 2故:
V m in1
这说明采用单杆液压缸的液压系统, 将流量阀设置在进油路上能获得更低的工作速度。
3 结语
总结这两种调速的5点不同之处可知, 进油节流调速在实现压力控制的方便性、停车后的启动性能、低速运动平稳性三个方面优于回油节流调速。故实际应用中, 为了提高回路的综合性能, 常采用进油节流调速回路。并在其回油路上增设一背压阀。这样就兼具了两种回路的优点。
参 考 文 献
1 李芝. 液压传动. 北京:机械工业出版社, 1996
2 俞启荣. 机床液压传动[M].北京:机械工业出版社, 1986
作者简介:王伟, 副教授, 主要从事数控技术的教学和科研工作。收稿日期:20050618
v 新书介绍v
重庆大学梁锡昌教授编著的《机械创造方法与专利设计实例》一书已出版发行。该书提出的发明内容涉及机械、汽车、船舶、飞机、发动机、机器人、减速器、测试、控制及机械制造等领域。
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《机械创造方法与专利设计实例》一书由国防工业出版社出版, 290页, 定价35. 00元。
现代制造工程2005(10)
图3 单杆液压缸节流调速回路
设节流阀的最小稳定流量为q m in , 当为节流阀设置在进油路上(如图3a 所示) 时, 所能获得的最低稳定速度为:98