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1、液压缸差动控制回路与参数分析 第30卷 第1期贵州工业大学学报(自然科学版)Vol.30No.1 2001年 2月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFebruary.2001 (NaturalScienceEdition) 文章编号:100920193(2001)0120052203 液压缸差动控制回路与参数分析 陈启梅,胡应曦 (贵州工业大学资环学院 贵州 贵阳 550003) 摘 要:分析了液压缸差动控制回路的型式和参数,比值关系。 关键
2、词:液压缸;差动回路;速比 中图分类号:TD4 文献标识码:A 0 引 在各种机械设备上应用极其广泛,尤以双作用单活塞杆式液压缸的应用甚多。但由于活塞两侧的有效面积不同,这类液压缸的伸、缩速度不同。在两腔供液量相同的情况下,其活塞杆的缩回速度均大于伸出速度。但在一些特殊的使用场合,要求活塞杆的伸、缩速度相等,或伸出速度大于缩回速度时,这种液压缸就不能满足需要。虽然采用双杆液压虹,或采用两腔不同供液量的方法,可使其伸、缩速度相等,但结构与系统相应较为复杂。此时,若采用差动控制回路,就可以提高单活塞杆双作用液压缸的伸出速度,从而满足伸出速度等于或大于缩回速度的要求。 1 液压缸的
3、差动控制回路 液压缸的差动控制回路,实质上是使液压缸活塞杆腔排出的液体返回至液压缸的活塞腔,从而增加了进入活塞腔的流量,相应也加大了活塞杆的伸出速度。 通常,实现液压缸差动控制的方法有三种。 1.1 采用OP型三位四通换向阀构成阀内差动回路,如图1(a)所示。当换向阀左位工作时,进入活塞杆腔的流量为Q1,活塞杆缩回速度为v2;当换向阀右位工作时,该位为P型机能,进入活塞腔的流量Q=Q1+Q2(Q2为活塞杆腔的排液量),活塞杆伸出速度将相应增大。 1.2 在液压缸两腔油路之间增设一个交替单向阀A,构成阀后差动回路,如图2(b)所示。此时,可采用普通的O型机能三位四通阀。阀处左位工
4、作时,液流经交替单向阀A进入活塞杆腔,流量为Q1,缩回速度为v2;阀处右位工作时,进入液压缸活塞腔的油液使阀A中钢球或柱塞动作,活塞杆腔排液经阀门A返回到活塞腔的进油管路,从而使进入液压缸活塞腔的流量Q=Q1+Q2,形成差动回路,实现v1≥v2。 1.3 采用二位三通阀构成阀外差回路,如图1(c)所示。在活塞腔进液时,活塞杆腔返回液进入二位三通阀的阀前管路,活塞腔进液量Q=Q1+Q2,速度为v1;阀换向时,进入活塞杆腔流量为Q1,速度为v2,同样形成差动回路。 2 差动控制液压缸的参数分析 上述三种差动回路控制的液压缸,其速度的表达式均相同。 2.1 液压缸的伸缩速度:设供液量
5、相同,不计容积效率。 2.1.1 伸出速度v1:按差动回路计算。 在活塞杆伸出时,由活塞杆腔排出的流量为 收稿日期:2000-10-20 第1期陈启梅,等:液压缸差动控制回路与参数分析5 3 Q2=2(D-d2)v14(1 ) Q2Q=Q1+Q2(2) 则活塞杆伸出速度为 v1=πD2=πD2(Q1+Q2)(3) 将式(1)代入式(3),化简可得 v1=πd2 (4)2.1.2 缩回速度v2:按普通液压缸计算v2=π(D2-d2)(5) 式中:Q1———泵或系统供液量。 D、d———液压缸的活塞或活塞杆直径。 (5)可知,只要控制D、由式(4)、d的数值,
6、就可使液压缸的运动速度v1≥v2。 2.2 液压缸的输出力:设供液压力相同,背压为零,不计机械效率。 2.2.1 推力F1:按差动回路计算 222(D-d2)P=(6)F1=DP-dP444 2.2.2 拉力F2:按普通液压缸计算 2(D-d2)P(7)F2=4 式中:P———系统工作压力。 显然,在采用差动控制回路时,与普通液压缸相比,其伸出速度v1增加,但推力F1也将相应有所降低。 2.3 按速比要求确定差动液压缸的几何尺寸关系 液压缸的速比,是指其活塞杆缩回速度与伸出速度之比,即φ=v2/v1。在供液量Q1相同时,对于非差动控制的单活塞杆双作用液压缸,其φ均大于
7、1;当采用差动控制时,φ≤1。 根据速比关系:v1φ=v2,将式(4)代入得 φ=πd2π(D2-d2) 可导出满足设定速比要求的D、d关系为 D=d+φ(8) 54贵 州 工 业 大 学 学 报 (自然科学版)2001年差动回路控制的液压缸,通常均按速比φ=1,即v1=v2来确定其几何参数。此时,活塞与活塞杆直径关系应满足: D=2d(9) (7)可知,在上述结构尺寸条件下,这种差动缸的推、由式(6)、拉力相等。即 2F1=F
