并联双液阻控制系统的分析及节能优化

1.并联双液阻控制系统的提出

由于原系统的功率特点是各种工况下功率消耗不等，必然有的工况下能量不能充分利用。设想将系统改为各工况下功率消耗相等，能量便可以得到充分的利用。从图6-22上可以看出大部分流量是在变量缸活塞右行时通过R₁，变量缸活塞左行时通过R₁的很少，因此要做到等功率消耗必须降低变量缸活塞右行时通过R₁的流量，使它与变量缸活塞左行时的小流量相等。通过液阻的流量取决于液阻的大小和液阻两端的压差这两个条件，而液阻两端的压差正是驱动变量缸的动力，是必不可少的。要降低变量缸活塞右行时通过R₁的油液流量，只有加大液阻。为此，提出用两个液阻代替原来的一个液阻R₁，变量缸活塞右行时高压差用个大液阻R_H1限制流量通过，使它的流量被限制与变量缸活塞左行时的通过流量相等。变量缸活塞左行时用R_H1和R_H2并联成与R₁等效的液阻，使其通过双液阻的流量等于原来变量缸活塞左行时通过R₁的流量。这样用双液阻的组合匹配成变量缸活塞左右行等流量的系统，也就是等功率消耗。只是在变量缸活塞停止时，使用一个液阻R_H1通过的流量小于右行时的流量，其剩余的部分油液从溢流阀流回油箱。在变量缸活塞左行时用双液阻，右行及停止时用单液阻，这个转换由设置在油路上的平衡阀自动进行切换。其原理图如图6-23所示。

图6-23 并联双液阻控制系统的原理图

2.双液阻的计算

双液阻把变量缸活塞左、右行的流量匹配成流量相等并等于原系统左行的流量，所以计算液阻时按左行的流量计算。其左行的流量q_T1L=q₂+q_emin，右行大压差用R_H1单个液阻，即

左行时双液阻R_H1+R_H2，其中R_H2为

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3.节能分析

采用双液阻等功率消耗系统，泵的压力仍然保持原系统调定的数值，只是流量减少了。因此，所节省下来的流量与压力的乘积即为节约的功率，即

ΔP=[（q₁+q_T1R）-q_T1L]p₁ （6-43）

式（6-43）中略去q₁，与原系统相比，节能率为

从式（6-44）中看出，只有p₁是可调的参数，其余参数都是固定的。p₁值越小节能的效果越好；p₁值越大，节能效果就越差。如图6-24所示，在原来的系统中，控制一台流量为250L/min、压力为21MPa的变量泵B₁，在生产实际中控制泵B₂的容量为17kW。按原系统计算，控制泵B₂的实际功率只用10kW左右，如果以同样的参数，将控制方式改为双液阻控制，可节能40%以上，节能效果是很可观的。

图6-24 双液阻等功率消耗系统液压泵的效率曲线图