液压平衡回路溢流阀压力设定对系统能耗的影响

　　1 引言

　　液压平衡回路广泛应用于工程机械、起重机械及一些具有垂直运动部件的场合.对其一般有三方面的要求:停留的准确性及时间的长短,下降是否超速及速度的可调性如何,能耗的大小.而不同的平衡回路表现出来的性能各不相同.有些文献对各种平衡回路进行了比较,但针对某一种平衡回路的分析还不够深入.本文通过对采用单向节流阀的平衡回路进行控制参数的分析,给出了保证匀速下降及调速时,节流阀的两个最大开口度的计算准则,进一步明确了节流阀在平衡回路中的作用(调速、背压)取决于开口度(AT)的取值范围.下降调速时,能耗大的根本原因是采用单向节流阀的平衡回路缺乏二级调压.为此,需对传统的平衡回路进行改造,使系统性能得以改善.

　　图1是传统的采用单向节流阀的平衡回路,图2是经过改造的具有二级调压的平衡回路.不同文献对传统的采用单向节流阀的平衡回路中节流阀的作用有不同的认识.一种观点^[1]认为,节流阀的作用在于活塞下降时产生背压,以平衡活塞及工作部件的自重,防止超速,而不是调节下降速度.另一种观点^[2]认为,单向节流阀的作用是调节活塞下降时的速度.通过分析知,这两种观点的差异在于是否考虑能耗问题.笔者认为:如果将系统改造为二级调压,节流阀在系统中的作用就兼有背压和调速功能.有关文献对平衡回路下降过程的分析没有细化为匀速下降和可调速下降2种状态,也未给出保证匀速下降及可调速下降时,节流阀的两个最大开口度的计算准则,缺乏对A_T变动区间与2种下降状态关系的探讨.为此,笔者探讨如下:

　　2 具有二级调压的平衡回路系统的性能分析

　　2.1 上升过程

　　换向阀4处于右位,换向阀10处于左位,活塞带动重物上行,系统需要的压力高,系统压力由先导式溢流阀3调定.

　　压力分析:工作过程为推动负载上行,液压缸杆腔压力P₂≥W/_A2,系统压力较高,所以,先导式溢流阀3的调定压力要大于P₂.速度分析: V=q≥A₂,其中q为泵的流量,此时,活塞速度不可调.

　　2.2 停留过程

　　换向阀4处于中位,换向阀10处于左位,系统压力由先导式溢流阀3调定.

　　压力分析:由于换向阀4采用K型的中位机能,泵处于卸荷状态,系统压力为零.此时,液控顺序阀处于关闭状态就能保证活塞处于准确的停留位置.

　　2.3 下降过程换向阀4处于左位,换向阀10处于右位,系统

　　压力由溢流阀11调定,为保证下行调速时系统能耗较低,阀11的设定值不宜过高,但必须保证P_y11≥P_s(液控顺序阀的开启压力).对此过程的系统压力及流量进行综合分析如下: