3.容積節(jié)流調(diào)速回路
容積調(diào)速回路的突出優(yōu)點(diǎn)是效率高、發(fā)熱小,但也存在著速度隨載荷增加而下降的特性(由泵和馬達(dá)的漏泄引起),在低速時更為突出。與采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路相比,容積調(diào)速回路的低速穩(wěn)定性較差。如果對系統(tǒng)既要求效率高,又要求有較好的低速穩(wěn)定性,則容積節(jié)流調(diào)速回路是可取的方案。容積節(jié)流調(diào)速回路是用變量液壓泵供油,用調(diào)速閥或節(jié)流閥改變進(jìn)入液壓缸的流量,以實(shí)現(xiàn)工作速度的調(diào)節(jié),并且液壓泵的供油量與液壓缸所需的流量相適應(yīng)。這種調(diào)速網(wǎng)路沒有溢流損失,效率較高,速度穩(wěn)定性也比容積調(diào)速回路好,常用于速度范圍大、功率不太大的場合。下面僅介紹限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。
圖H(a)所示的回路由限壓式變量泵1供油,壓力油經(jīng)調(diào)速閥2進(jìn)入液壓缸3無桿腔,回油經(jīng)背壓閥4返回油箱。液壓缸的運(yùn)動速度由調(diào)速閥中的節(jié)流閥來調(diào)節(jié)。設(shè)泵的流量為qp,則穩(wěn)定工作時qp=q1。如果關(guān)小節(jié)流閥,則在關(guān)小閥口的瞬間,q1減小,而此時液壓泵的輸出量還未來得及改變,于是qp>q1,因回路中閥5為安全閥,沒有溢流,故必然導(dǎo)致泵出口壓力pp升高,該壓力反饋使得限壓式變量泵的輸出流量自動減少,直至qp=q1(節(jié)流閥開口減小后的q1);反之亦然。由此可見,調(diào)速閥不僅能調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量,而且可以作為反饋元件,將通過閥的流量轉(zhuǎn)換成壓力信號反饋到泵的變量機(jī)構(gòu),使泵的輸出流量自動地和閥的開口大小相適應(yīng),沒有溢流損失。這種回路中的調(diào)速閥也可裝在回油路上。
圖H(b)所示為這種回路的調(diào)速特性,由圖可見,回路雖無溢流損失,但仍有節(jié)流損失,其大小與液壓缸的工作腔壓力P1有關(guān)。液壓缸工作腔壓力的正常工作范圍為
p2A2/A1≤P1≤(pp一△p) (7-23)
式中 △p——保持調(diào)速閥正常工作所需的壓差,一般應(yīng)在0.5MPa以上;
p2——液壓缸回油背壓。
當(dāng)p1=p1max時,回路中的節(jié)流損失為最小[圖H(b)中陰影面積S],此時泵的工作點(diǎn)為口,液壓缸的工作點(diǎn)為6,若p1減小(即負(fù)載減小,6點(diǎn)向左移動),則節(jié)流損失加大。這種調(diào)速回路的效率為
ηc= (7-24)
式(7-24)中沒有考慮泵的泄漏。由于泵的輸出流量越小,泵的壓力pp就越高;負(fù)載越小,P1便越小,所以該調(diào)速回路在低速、輕載場合效率很低。
4.調(diào)速回路的選擇
在節(jié)流、容積、容積節(jié)流三種調(diào)速回路中,節(jié)流調(diào)速回路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但其發(fā)熱多,效率低;容積調(diào)速回路的特點(diǎn)是發(fā)熱少,效率高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,且低速穩(wěn)定性差;容積節(jié)流調(diào)速回路可改善低速穩(wěn)定性,但是要增加壓力損失,使回路效率略有降低。
選擇調(diào)速方案時,首先考慮滿足使用性能要求,同時應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉。選擇時,如下幾點(diǎn)可供參考。
①節(jié)流調(diào)速與容積調(diào)速的選擇。從功率大小及對系統(tǒng)的溫升要求出發(fā):功率較大或?qū)ο到y(tǒng)溫升要求較嚴(yán),又不能采用較大的油箱或其他辦法來散熱時,宜采用容積調(diào)速,其他情況用節(jié)流調(diào)速比較簡單。
②節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速與調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速的選擇。從負(fù)載變化大小及對速度,負(fù)載特性的要求出發(fā):負(fù)載變化大,且要求速度剛度較大時,宜采用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路,否則采用節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路較簡單。
③進(jìn)口、出口、旁路節(jié)流調(diào)速回路的選擇。根據(jù)性能要求出發(fā):有負(fù)值負(fù)載或?qū)\(yùn)動平穩(wěn)性要求較高時,宜用出口調(diào)速或進(jìn)口調(diào)速加背壓閥;為防止執(zhí)行元件啟動時的沖擊(突跳)或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)壓力控制,宜采用進(jìn)口調(diào)速;采用旁路節(jié)流調(diào)速時,在一定程度上可減少功率損耗和系統(tǒng)發(fā)熱。但溢流節(jié)流閥調(diào)速回路只能用于進(jìn)口調(diào)速。
④容積調(diào)速時,變量泵與變量液壓馬達(dá)的選擇。主要從調(diào)速范圍和承載能力出發(fā):用變量泵調(diào)速時,調(diào)速范圍較大(可達(dá)40),承載力較大,是恒轉(zhuǎn)矩(或恒推力)輸出;用變量液壓馬達(dá)調(diào)速時,是恒功率輸出,但調(diào)速范圍較?。ㄒ话悴怀^4),承載力較低;采用變量泵和變量液壓馬達(dá)調(diào)速時,兼有恒轉(zhuǎn)矩和恒功率特性,調(diào)速范圍較大,可達(dá)100。
⑤功率不大,但要求發(fā)熱小、調(diào)速范圍寬、速度一負(fù)載特性又好時,可采用容積節(jié)流調(diào)速。