液壓系統中旁路節流調速回路的原理

a．油路組成及調速原理圖Z (a)所示為節流閥的旁路節流調速回路，這種回路與進、出口節流調速回路的組成相同，主要區別是將節流閥安裝在與液壓缸并聯的迸油支路上，此時回路中的溢流閥作安全閥用，正常工作時處于常閉狀態。
其調速原理為：定量泵輸出的流量qP，其中一部分流量q3通過節流閥流回油箱，另一部分q1進入液壓缸，推動活塞運動。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，調節通過節流閥的流量q3，就間接地調節了進入液壓缸的流量q1，也就調節了活塞的運動速度v。這里，液壓泵的供油壓力pP(在不考慮路損失時）等于液壓缸進油腔的工作壓力p1，其大小決定于負載F；安全閥的調定壓力應大于最大的工作壓力，它僅在回路過載時才打開。

    b．性能特點
    i．速度-負載特性。這種回路的速度一負載特性用上述同樣的分析方法求得活塞的運動速度為
                       v=q1/A1=qpt/A1-kpF/A12-KAv/A1(F/A1)m        (7-16)
    此為旁路節流調速回路的速度一負載特性，對應的速度一負載特性曲線如圖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：當節流閥的通流面積Av一定而負載增加時，速度明顯下降；當節流閥的通流面積一定時，負載越大，速度剛度越大；當負載一定時，節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，旁路節流調速回路在速度較高、負載大時，速度剛度相對較高，這與前兩種調速回路正好相反。應當注意，在這種調速回路中，速度穩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。當負載增大，工作壓力增加時，泵的泄漏量增加，使進入液壓缸的流量q1相對減少，活塞速度降低。由于泵的泄漏比液壓缸和閥的要大得多，所以它對活塞運動速度的影響就不能忽略。因此旁路節流調速回路的速度穩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，旁路節流調速回路能承受的最大負載Fmax隨著活塞運動速度的降低而減少。最大負載值可在式(7-16)中令v=o時得到。這時液壓泵的全部流量qp都經節流閥流回油箱。著繼續增大節流閥的通流面積已不起調節作用，只能使系統壓力降低，其最大承載能力也隨之下降。因此，這種調速回路的最大承載能力在低速時低，調速范圍也較小。
    叭功率和效率。旁路節流調速回路只有節流損失而無溢流損失，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。
    但是旁路節流調速回路速度一負載特性較差，一般只用在功率較大、對速度穩定性要求很低的場合，如牛頭刨床主運動系統、輸送機械液壓系統等。
    (2)采用調速閥的節流調速回路
    由前面分析可知，采用節流閥的上述三種調速回路都存在著相同的問題：由于負載的變化引起節流閥前、后壓差的變化，導致執行元件的速度也相應地發生變化，即速度穩定性差。所以在負載變化較大而又要求速度穩定時，這些調速回路就不能滿足要求。為使速度穩定，就要使節流閥前、后壓差在負載變化的情況下保持不變。如果用調速閥代替回路中的節流閥，由于調速閥在其進口或出口壓力變化的情況下，調速閥中的減壓閥能自動調節其開口的大小，使調速閥中的節流閥前后壓差不受負載變化的影響，基本保持不變。即在負載變化的情況下，通過調速閥的流量基本不變，因而可以大大提高回路的速度剛度、改善速度的穩定性。這就是采用調速閥的節流調速回路。
圖7-27所示為采用調速閥的進口、出口和旁路節流調速回路的速度一負載曲線，實線是采用調速閥的，點畫線是采用節流閥的。從速度一負載特性曲線來看，在調速閥正常工作范圍內，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流口變化的影響，速度的穩定性也得以改善。

    不過，這些性能上的改善是以加大整個流量控制閥的工作壓差為代價的，必須保證調速閥工作壓差最少要為0.5MPa，否則調速閥的減壓閥不起作用，僅相當于節流閥。從速度負載特性曲線上看，即實線與點畫線重合的部分。
    在采用調速閥的調速回路中，雖然解決了速度穩定性問題，但由于調速閥中包含了減壓閥和節流閥的功率損失，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流閥的相應的節流調速回路還要大些。調速閥的節流調速回路在機床的中、低壓小功率系統中有廣泛的應用。