2009
年
1
月
第
37
卷 第
1
期
机床与液压
MACH INE TOOL & HYDRAUL ICS
Jan
1
2009
Vol
1
37 No
1
1
收稿日期
: 2008 - 02 - 14
作者简介
:
赵家文
( 1956
—
) ,
男
,
江苏省南京市人
,
副教授
,
工程师
,
工学士
,
主要从事液压技术方面的科研和教学工
作 。电话
: 13851463480, E - mail: zhao jw3030@163
1
com
。
液压平衡回路的分析及改进
赵家文
(南京工业职业技术学院机械工程系 , 江苏南京 210046)
摘要
:
对液压平衡回路与元件的功能进行了分析
,
指出传统平衡回路中存在的问题
,
并提出改进措施
,
有效地解决了
立式放置液压缸的负载变化对下行速度的影响 。
关键词
:
平衡回路
;
节流阀
;
顺序阀
;
调速阀
中图分类号
: TH137
文献标识码
: B
文章编号
: 1001 - 3881 ( 2009) 1 - 186 - 2
0 前言
立式放置的液压缸活塞
,
往往会因为垂直运动工
作部件的重力而自行下滑
,
或在工作部件下行时速度
失控 。为了防止这种现象发生
,
往往在液压系统中设
置能产生一定背压的液压元件
,
以保证活塞在任意位
置上被锁定
,
并且可以控制工作部件的下落速度
,
这
样的液压回路称为平衡回路 。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 。但是在部分关于液压传动的文献中
,
对平衡回路
的阐述存在着一些问题
,
特别是对平衡回路中某些元
件的功能存在认识上的误区 。本文从液压平衡回路的
作用出发
,
通过对回路中元件的功能分析
,
特别是对
负载下行过程中存在的问题进行深入的探讨
,
纠正一
些不正确的概念
,
从而为液压平衡回路的设计提出有
益的建议 。
1 常用的平衡回路
图
1
三种常见的平衡回路
要使立式放置的液压缸承载时能够自锁
,
或能够
平稳下行
,
就要在液压缸的下腔产生相应的背压
,
并
保证下行速度可控 。常见的平衡回路有以下几种
[ 1 ]
:
图
1 ( a)
是采用单向内控顺序阀的平衡回路
;
图
1 ( b)
是单向外控顺序阀和单向节流阀组合的平衡回
路
;
图
1 ( c)
为液控单向阀和单向节流阀组合的平衡
回路 。
任何立式放置的液压缸
,
工作过程均有三种状
态
:
举重上升
,
承载静止
,
负载下行 。平衡回路只在
承载静止和负载下行阶段起作用
,
它应符合两个原
则
:
静止时活塞被锁紧
,
下行时速度可控 。根据这两
个原则
,
对上述平衡回路进行分析 。
图
1 ( a)
顺序阀的开启压力根据重物的重力进行
调整
,
使其稍大于重物的重力
,
即可防止活塞下滑 。
这种平衡回路在活塞静止和下行时
,
回油腔可以产生
平衡负载重力的背压
,
但顺序阀的开启压力必须按最
大负载的重力调定
,
当工作负载小于最大负载时
,
系
统的功率损失将增大
,
负载越小
,
系统效率越低
,
且
活塞的下行速度无法控制
,
同时因滑阀结构的顺序阀
和换向阀存在泄漏
,
活塞不可能长时间停在任意位
置
,
所以该回路只能在静止状态时将活塞锁紧
,
且锁
紧的位置精度不高
,
它不能控制负载下行的速度
[ 1 ]
。
图
1 ( b)
和图
1 ( c)
外控顺序阀与液控单向阀的作
用相同
,
在静止状态时平衡负载的重力
,
由于液控单
向阀是锥面密封
,
泄漏极小
,
因此图
1 ( c)
的锁紧功
能性能较图
1 ( b)
好
[ 1 ]
。单向节流阀用于活塞下行时
平衡负载的重力和控制 、调节活塞下行的速度 。过去
许多文献中
,
认为节流阀可以调节活塞下行的速度
,
实际上它只适合于固定负载
,
当负载变化时
,
活塞下
行速度将随之变化 。
上述三种平衡回路都存在一个共性的问题
:
只适
合于固定负载 。若负载发生变化
,
要么活塞的下行速
度不可控
,
要么系统的功率损失将增大 。所以有必要
对传统的平衡回路作一些改进
,
以满足各种工况的要
求 。
2 一种改进的平衡回路
在实际工作中
,
许多研究人员针对上述问题
,
提
出了一些改进的思路和方法
,
如采用机电一体化技
术
,
将单向节流阀改为带桥式的电液比例阀油路
,
通
过计算机对电液比例阀的开口大小进行调节
,
但此回
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