变压差流量调节回路的设计和应用

0 前言

负载敏感比例多路阀由于其优越的性能，在各领域的设备中得到广泛应用。目前多路阀的压力补偿器的压差是固定的，在一定程度上使得流量的控制范围受到限制。在此情况下，使用者一般采用多种规格的流量阀芯来实现不同流量的控制，但会增加多路阀的产品多样性，通用性变差。

在介绍2种常见的调速回路的原理及特点基础上，结合负载敏感比例多路阀的控制原理，重点针对回路流量变化范围大的要求，设计出一种可变压差的阀前补偿的比例调速回路，最终实现减少元件的规格数量，达到便于设计和维护、增强通用性的目的。

1 固定流量调速回路

以调速阀构成的固定流量调速回路如图1所示，此回路的调速阀设计在电磁换向阀的入口P处，所以该回路只能满足油缸单方向的调速功能，而且由于调速阀功能的限制，不能实现比例调速。

(1)具体控制原理当操作人员按下电磁换向阀的操作按钮时，电磁换向阀得电，压力油液通过调速阀(40 L/min)和电磁换向阀开始向油缸的上腔或者下腔供油，LS控制信号经过梭阀后反馈到变量泵的控制口，变量泵开始调整流量以满足系统流量的需要(前提条件:功率一定的条件下，泵的输出流量要不小于整个系统的流量，因为调速阀没有抗饱和流量的功能)。调速阀的压力一流量曲线如图2所示(32"液压油，400C，当通过该阀的流量达到其设定值时，该阀的调速功能开始起作用，在额定工作压力范围内，供给油缸的流量不随系统压力和负载压力变化而变化。

图1 变压差压力补偿回路原理图

1.油缸 2.电磁比例换向阀 3.压力补偿器 4.阻尼孔 5.先导压差调节阀

6.梭阀 7.溢流阀 8.油箱

(2)优点原理简明，阀体设计简单。

(3)缺点①调速单一，不同的流量需求要配备不同流量的调速阀，不能实现回路流量的比例控制;②不适合增配LS二次调压阀来控制负载压力，对有控制压力要求的回路，需要配置额定流量相近的溢流阀或减压阀来实现对负载的控制或者保护，能量损耗比LS二次调压阀大。

图2电磁阀压力一流量曲线

2 多路比例阀调速回路

电液比例控制带阀前压力补偿功能的换向阀如图3所示。

图3 比例多路阀部分原理图

(1)工作原理先导比例减压阀得电后，根据输入电流的大小，输出一定压力的控制液，从而控制主阀的开口量，主阀的开口量和压力补偿器构成调速回路，对于不同的电流，将对应不同的调速回路，从而实现油缸的速度控制。5种不同规格阀芯对应的PEA/B流量特性曲线如图4所示(32"液压油，40℃)。

图4 不同规格阀芯对应的流量特性曲线

(2)优点一定流量范围内实现比例调速，输出流量的大小由输入电流决定，能实现程序控制。

(3)缺点受阀芯尺寸的影响，其输出流量的规格较多，对于流量需求范围较大的系统，需要配备多种流量规格的阀芯，通用性不好。

3 变压差压力补偿回路

(1)工作原理变压差压力补偿回路工作原理如图5所示。为了使整个回路的如(负载前后的压差)可变，需要在带压力补偿功能的比例多路阀原理基础上增加阻尼孔和先导压差调节阀，即在先导压差调节阀调定后，整个回路和带压力补偿器的比例多路阀功能一样，能实现多路比例阀的流量比例调节、压力补偿和二次限压等功能。

此回路的不同之处是将原来的固定压差的压力补偿器替换为1个可变压差的压力补偿器，其压差如可以在0.53.5 MPa变化，整个系统的流量范围被“宽，根据流量计“公式Q=Ca 0P，原来阀口压差如=0.5 MPa、最大流量10 L/min的阀，由于增加阀口压差如=3.5 MPa，通流量会达到17.3 L/minx。

常规的阀前压力补偿回路是将经过方向比例阀的负载信号直接反馈到压力补偿器上，通过方向比例阀开口度的不同，实现不同的流量输出。而此回路是将负载信号先反馈到先导压差调节阀，由先导压差调节阀将负载信号放大后再反馈到压力补偿器，此时压力补偿器作用在比例阀的P-A/B口的压差将会增加，增加幅度为先导压差阀上的设定压力5，从而实现比例阀在开口相等的条件下输出流量增
大的目标。

此回路的稳定工作需要满足一个条件，即负载敏感泵的待命压力})。必须高于变压差压力补偿器的压力损失，否则由于负载敏感泵的流量特性，会出现压力补偿器压力补偿不足的情况，严重时会失去压力补偿的功能。

(2)应用测试40 0C ,68"液压油，通流量50 L}min的压力补偿器和30 L/min(P-A/B口的0p=1 MPa)的电磁比例阀，经过测试，得出的3条流量特性曲线如图6所示。由曲线可以看出在相同的比例阀条件下，流量最大值由原来的28.3 L/min提高到了46.8 I/min此回路方案经现场试验，流量调节性能良好，工作稳定、可满足设备工作需要。

图6 流量特性曲线

(3)优点等通径的方向阀，通过改变先导压差调节阀的调节压力p值，可以改变主压力补偿阀如 ,实现系统回路流量的改变，从而拓宽系统的流量范围。
(4)缺点液压系统复杂性增加。等流量条件下，增大的Op值将意味着功率热损耗的增加。

4 结语

通过对3种调速回路的分析比较可以看出何一种调速回路都有优缺点.应根据不同的要求择最适合的回路设计。变压差压力补偿比例回路可以为多负载同时动作且流量变化范围大的系统提供设计优化选择，可以减少液压系统中元件的规格种类，达到便于设计、维护和提高通用性的效果。