液壓系統(tǒng)中旁路節(jié)流調(diào)速回路的原理

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(shí)回路中的溢流閥作安全閥用，正常工作時(shí)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(guò)節(jié)流閥流回油箱，另一部分q1進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。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(guò)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(dòng)速度v。這里，液壓泵的供油壓力pP(在不考慮路損失時(shí)）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(guò)載時(shí)才打開(kāi)。

    b．性能特點(diǎn)
    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(dòng)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(duì)應(yīng)的速度一負(fù)載特性曲線(xiàn)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(shí)，速度明顯下降；當(dāng)節(jié)流閥的通流面積一定時(shí)，負(fù)載越大，速度剛度越大；當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，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(jiàn)，旁路節(jié)流調(diào)速回路在速度較高、負(fù)載大時(shí)，速度剛度相對(duì)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(shí)，泵的泄漏量增加，使進(jìn)入液壓缸的流量q1相對(duì)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(duì)活塞運(yùn)動(dòng)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(dòng)速度的降低而減少。最大負(fù)載值可在式(7-16)中令v=o時(shí)得到。這時(shí)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(shí)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(wú)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(duì)速度穩(wěn)定性要求很低的場(chǎng)合，如牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)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(wèn)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(shí)，這些調(diào)速回路就不能滿(mǎn)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(dòng)調(diào)節(jié)其開(kāi)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(guò)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(xiàn)，實(shí)線(xiàn)是采用調(diào)速閥的，點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)是采用節(jié)流閥的。從速度一負(fù)載特性曲線(xiàn)來(lái)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(guò)，這些性能上的改善是以加大整個(gè)流量控制閥的工作壓差為代價(jià)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(xiàn)上看，即實(shí)線(xiàn)與點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)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(wèn)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。