4.3 补油系统关键元件及其特性

泵控液压缸技术泵控液压缸技术补油系统关键元件及其特性44.3.1液控换向阀流量平衡回路工作状态分析液控换向阀流量平衡回路性能分析第3节（a）p2-p1>pcr，v>0（b）p1-p2>pcr

，v>0（c）p2-p1>pcr

，v<0（d）p1-p2>pcr

，v<0

根据对液控换向阀原理的分析，得出a区域和c区域回路的四种工作状态。当p1-p2>pcr时，换向阀下位接通：活塞伸出，油源向有杆腔一侧补充所需油液，如图（b）；活塞退回，油源吸收泵输出的多余流量，如图（d）。此时液压缸的速度v由泵的输出流量q和无杆腔有效面积A1确定，v=q/A1。当p2-p1>pcr时，换向阀上位接通：活塞伸出，油源向无杆腔一侧补充所需油液，如图（a）；活塞退回，油源吸收无杆腔输出的多余流量，如图（c）。此时液压缸的速度v由泵的输出流量q和有杆腔有效面积A2确定，v=q/A2。当|p1-p2|<pcr时，油源与液压缸两腔的连通状态处于图4-11中的c区域。液控换向阀流量平衡回路仿真分析液控换向阀流量平衡回路性能分析第3节AMESim中液控换向阀流量平衡回路仿真模型4.3.2由仿真结果可知，随着活塞逐渐缩回，振荡现象随着外负载力的变化出现逐渐减小的趋势，并在在某一时刻稳定下来，当p2-p1>pcr时，换向阀上位接通，油源与无杆腔一侧相通，若发生振荡现象后，外负载力不变，则振荡将持续下去。4.3.3液控换向阀流量平衡回路性能特点及改进液控换向阀流量平衡回路性能分析第3节通过对液控换向阀流量平衡回路的工作状态及仿真分析，总结回路性能特点及改进方向如下：（1）为了避免空化现象，通常要在回路中并联两个单向阀，防止回路中压力过低，或者使用正开口型式的换向阀，使阀芯处于中间位置时，油源与液压缸两腔同时连通，可以利用阀口的阻尼作用，减轻振荡现象。（2）油源与液压缸一腔连通变化到与另一腔连通前后，由于有效作用面积发生变化，造成液压缸速度发生变化。为使变化前后液压缸速度相同，应及时调整泵的流量。（3）与液控单向阀流量平衡回路类似，速度的变化或外负载的变化都会引起两腔压力的变化，当两腔压力变化改变了阀芯的位置后，油源与液压缸两侧回路的连通状态发生变化，又会造成速度的变化。某些工况下，在阀芯位置和惯性力、摩擦力等的相互作用下，系统出现振荡现象。（4）当两腔压力在|p1-p2|<pcr的过渡区域附近时，此时外负载力较小，油源与液压缸两腔的连接状态最易发生改变，为振荡现象易发生的区域，且负载质量越大，振荡现象越严重。减小pcr既减小c区域的面积，可以缩小易发生振荡现象的范围。4.3.4辅助阀流量平衡回路振荡现象分析及改进方向液控换向阀流量平衡回路性能分析第3节通过以上分析总结，液控单向阀和液控换向阀流量平衡回路适合运用在负载变化小，且方向不变的工况下，而斗杆液压缸外负载力大小和方向均会随着活塞位移变化，并且一般要求负载对速度的影响越小越好。下面对两者都存在的问题进行总结分析。通过对液控单向阀和液控换向阀流量平衡回路的性能分析，发现两者在一定的工况下都存在着振荡现象，这种现象几乎存在于所有的辅助阀流量平衡回路中，在一定程度上限制着泵控差动缸系统的性能及应用。在采用辅助阀平衡泵控差动缸流量的回路中，辅助阀的作用是根据液压缸两腔的压力信息控制油源与两腔的连通状态，当两腔压力的变化改变了辅助阀的工作状态时，由于液压缸两腔有效作用面积不同，会造成液压缸速度发生变化，速度变化引起惯性力、摩擦力等的变化，这些变化又将体现到两腔压力上，引起辅助阀工作状态的再次改变，造成系统振荡现象的发生。振荡现象的表现形式包括辅助阀阀芯位移、两腔压力、液压缸速度、液压缸位移的振荡等，导致泵失去了对液压缸的控制，降低系统的性能。4.3.4辅助阀流量平衡回路振荡现象分析及改进方向液控换向阀流量平衡回路性能分析第3节液压缸两腔压力和所受到的外负载力、惯性力以及摩擦力有关，结合对液控单向阀和液控换向阀流量平衡回路的分析，总结发生振荡现象的原因及改进方法如下：（1）外负载力的变化。液压缸所受外负载力的大小和方向变化，液压缸两腔压力也随之变化，当辅助阀根据压力信息改变油源与液压缸两腔的连通状态时，速度发生变化，系统出现振荡现象。因此当油源与一腔连通切换到与另一腔连通前后，为减小由于有效作用面积的改变而导致的液压缸速度变化，应及时调整泵的输出流量，使切换前后速度相同。此外，还需要考虑切换的过程，减少不必要的连通状态，使切换过程迅速平稳。（2）速度的变化。速度变化会引起加速度变化，惯性力、摩擦力等随之变化，液压缸两腔压力也随之变化，当压力变化到使辅助阀根据压力信息改变油源与两腔的连通状