節流閥控制液壓同步回路實驗及節流閥流量特性分析

闞玉錦　張進　曹昌志

摘要：通過實驗以節流閥控制的液壓同步回路特性實驗為例，對節流閥調速的流量特進行了系統分析，并做出了節流閥不同開度的流量特性曲線，得出了節流閥不同方式的調速回路的適用特點，對正確選擇節流閥調速方式提供了參考。

關鍵詞：節流閥;節流調速;同步回路

一、概述

在各種機械設備的液壓傳動系統中，調速回路占有非常重要的地位，特別是對于運動速度要求高的設備，調速回路往往起著決定作用。節流調速回路是調速回路的一種，是用來調節液壓系統執行元件輸出速度的基本方法。根據節流閥在回路中的不同位置，這種調速回路有三種方式，即進油節流調速、回路節流調速和旁路節流調速。

二、節流閥控制的液壓同步回路

根據節流閥應用特點，本實驗以節流閥控制液壓同步回路為例，將節流閥4、5分別連接在液壓回路的進油路上，原理圖如下圖1所示。

圖1 節流閥控制液壓同步回路原理圖

1-液壓泵 2-先導式溢流閥? 3-電磁換向閥? 4-單向節流閥? 5-單向節流閥? 6-液壓缸? 7-液壓缸

其工作過程為，液壓泵1啟動，當電磁換向閥3左邊電磁鐵DT1工作時，電磁換向閥左位工作，油液從P、A口經過單向閥4、5進入液壓缸6、7的左腔，推動活塞桿向右移動，右腔的油液經回油路從電磁換向閥3的左位B、T口回到油箱。當電磁換向閥3右邊電磁鐵DT2得電，電磁閥右位工作，油液P、B口進入液壓缸6、7的右腔，推動活塞桿向左退回，兩缸左腔的油液分別從節流閥4、5回到電磁換向閥3的右位A、T口回到郵箱。當電磁換向閥電磁鐵DT1、DT2都失電時，電磁換向閥不工作，處在中位，液壓缸不動作。采用這種節流閥控制方式，工作時油溫會升高、泄露增加、兩液壓缸不能在負載下工作。

三、節流閥的流量特性分析

影響節流閥流量特性的因素主要有以下兩方面。

1）溫度的影響：液壓油的溫度影響到油液的點度，黏度增大，流量變小;黏度減小，流量變大。

2）節流閥輸入、輸出口的壓差：節流閥兩端的壓差和通過它的流量有固定的比例關系，如下計算分析。壓差越大，流量越大。壓差越小，流量越小。節流閥的剛性反映了節流閥抵抗負載變化的干擾、保持流量穩定的能力。節流閥的剛性越大，流量隨壓差的變化越小;剛性越小，流量隨壓差的變化就越大。

節流閥的剛性的物理量——剛度：

由流量通式隱函數求到可得：

節流閥的剛性的物理意義：節流閥流量特性曲線上某點斜率的倒數，或說特性曲線上某點切線和橫坐標夾角的余切。如下圖2所示。

討論：

① β↓→T↑。

② 當一定時，AT↓→T↑。

③ 當AT一定時，↑→T↑。

④ m↓→T↑。

普通節流元件用在輕載、低速時，速度剛性高。但功率損失大，效率低。

圖2 節流閥不同開度的流量變化曲線

四、總結

將節流閥串聯在液壓泵和液壓缸之間，通過調節節流閥的通流面積可以改變進入液壓缸油液的流量，從而調節執行元件的運動速度。

1、采用進油節流調速，由于油液要流經節流閥后才進入液壓缸，故油溫高，泄漏量大;又由于沒有背壓，所以不能在負載下工作。啟動時進入液壓缸的流量受到節流閥的控制，可減少啟動沖擊。在單出桿液壓缸的場合，無桿腔的進油量大于有桿腔的回油量，可獲得穩定的速度。工作部件的運動速度隨外負載的增減忽快忽慢，難以得到準確的速度，故適用于輕負載低速度的場合。

2、采用回油節流調速，油液經過節流閥回到油箱，可減少系統發熱和泄露，運動平穩，節流閥又起背壓作用，運動平穩性較好。回油節流調速也是將多余的油液溢流到油箱，造成功率損失，效率低;停止后的啟動沖擊大。一般用在功率不大，載荷變化較大、運動平穩的場合。

3、旁油路節流調速回路;與前兩種回路的調速方法不同，它的節流閥和執行元件是并聯關系，沒有背壓，因此執行元件運動速度不穩定;隨著節流閥開度變大，承受的最大負載減小，低速時承載能力減小，這種回路的調速范圍也較小。液壓泵壓力隨負載變化而變化，液壓泵泄漏也隨之變化，導致液壓泵實際輸出量的變化，這就增大了執行元件運動的不平穩性。旁油路節流調速回路適用于負載變化小、對運動平穩性要求不高的高速重載的場合。

參考文獻：

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[3] 王建軍.液壓與氣壓傳動項目式教程[M].中國科學技術大學出版社，2014（08） 51-54.

作者簡介：闞玉錦（1985.08-），女，皖碭山人，本科，實驗師，主要從事液壓與氣壓傳動方面的教學工作。