液压平衡回路节流阀最大开口度的计算准则及对系统性能的影响

　　0 引言

　　液压平衡回路广泛应用于工程机械起重机械以及一些具有垂直运动部件的场合。对其一般有三个方面的要求：(1)停留的准确性及时间的长短;(2)下降是否超速及速度的可调性;(3)耗能的大小。为实现以上要求已设计出许多平衡回路。不同的平衡回路在这几个方面表现出来的性能各不相同，都不十分理想。多数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取决于开口度(A_T)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。为此对传统的平衡回路进行了必要的改造，使系统性能得以改善。改造前后的平衡回路分别如图1、图2所示。

　　以上是传统的采用单向节流阀的平衡回路和经过改造的具有二级调压的平衡回路。对传统的采用单向节流阀的平衡回路，不同文献对节流阀在系统中的作用有不同认识，有的文献^[1]持观点一：认为节流阀的功用在于活塞下降过程时产生背压平衡活塞及工作部件的自重，防止超速，而非用于下降速度的调节。也有文献^[2]持观点二：认为单向节流阀的功在于调节活塞下降过程的速度。这两种观点孰是孰非，通过控制参数的分析，可以发现两者观点之左在于是否考虑能耗的问题。

　　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之功能。再有文献^[1]对于下降过程的分析还过于粗放，并没有细化为：匀速下降和可调速下降两种状态。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AT变动区间与两种下降状态关系的探讨。

　　1 二级调压的平衡回路系统性能分析

　　1.1 上升过程

　　换向阀4处于有外于右位，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，液压缸有杆腔压力p₂≥W/A₂，系统压力较高，所以导式溢流阀3调定压力要大于p₂。

　　速度分析：V=q/A₂，q为泵的流量，活塞速度不可调。

　　1.2 停留过程

　　换向阀4处于有外于中位，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，液控顺序阀设定压力虽然很低，液控顺序阀也处关闭状态，可以保证活塞处于准确性的停留状态。