液压技术应用

所谓的速度的变换是指改变执行元件的速度（从一种速度变换到另一种速度），使之达到控制要求。速度与流量是成正比的，被控制的对象虽然是流量，但反映出的效果则是执行机构的速度变因此一般常把流量控制称为速度控制。如使执行机构增速、减速、低速、快慢速变换等等。控制方法很多，这里先介绍几种，后面的章节也会提出。

增速回路是指在不增加液压泵的流量的前提下，提高执行元件速度的回路。常见的方法有自重补油、辅助缸、增速缸、差动缸、蓄能器来实现。

当手动换向阀5右位介入回路时，由于运动部件的自重作用，使活塞快速下降，其下降速度由单向节流阀4控制。此时因液压泵供油不足，液压缸上腔将会出现负压，此时，安置在机器设备顶部的充液油箱2在油液自重和大气压力的作用下，通过液控单向阀3向液压缸上腔补油；当运动部件接触到工件造成负载增加时，液压缸上腔压力升高，充液阀3关闭，此时只靠液压泵供油，使活塞运动速度降低。回程时，换向阀5左位接入回路，压力油进入液压缸下腔，同时打开充液阀1，液压缸上腔抵押回油进入充液油箱2。为防止活塞快速下降时液压缸上腔吸油不充分，充液油箱常被压油箱代替，实现强制充液。

这种回路用于垂直运动部件质量较大的液压机系统中。对于卧式液压缸，就不能用运动部件重量作快速运动。后面将会介绍差动缸和增速缸就是卧式液压缸增速的应用。

在图2中小流量高压泵2和大流量低压泵1均通过换向阀5卸荷。当活塞下降时，即换向阀5切换到右位时，两泵同时向油缸活塞腔供油，实现快速运动。当液压缸（运动部件）接触工件后，液压缸活塞腔压力升高，打开卸荷阀8使泵1卸荷，油泵2单独供油，活塞转为慢速加压过程。由于活塞上升仅有小流量油泵2供油，为了保证上升速度足够快，油缸活塞上腔的面积是油缸活塞杆腔的面积的3倍以上。此回路适用于运动部件质量大和快慢速度值大的压力机。

差动连接，一般是把液压缸的进油和回油连接在一起，把油缸的有杆腔油液压回流到无杆腔，以增加液压缸往外伸出的速度，这种连接方式一般用在无负载或小负载的快进行程中，它是以牺牲输出力为代价而提高运动速度的。

差动回路是一种常用的快速动作回路。需要快速动作时，通过换向阀的P型工作机能或是阀的组合使液压缸有杆腔的回油流入无杆腔，从而使进入无杆腔的流量增加，推动活塞作快速运动。在这种连接形式中，由于管路配置在液压缸的外部，故称之为外差动。在压力和负载一定的情况下，管路阻力是制约活塞运动速度的决定因素。因此，外差动液压缸一般仅适用于行程较短、外连接管路短而简捷的场合。对于长行程的液压缸，由于外连接管路长，加之不可缺少的弯头及管接头造成较大的液流阻力，这样就难以实现希望的快速动作。

为最大限度地减少管路损失，我们将差动连接通路直接设置于活塞上，称之为内差动。内差动液压缸的突出特点是：快速运动时，有杆腔的回油不流经外接管路，而是通过装在活塞上的内差动阀，使有杆腔的排油直接进入无杆腔，从而显著减小差动回路的液流阻力，大大提高了液压缸的运动速度。由于内差动阀的局部阻力系数很小，又无管路的沿程损失，因而内差动时活塞的运动速度势必更快。所以，内差动缸的运动速度远大于外差动缸的运动速度。

差动液压缸的结构有多种形式，但适于液压冲击设备使用的莫过于结构最简单的内差动液压缸。近十年来为此设计使用的内差动液压缸大致有三种，结构、原理基本相同，各有其特点，分别适用于不同场合。

图3a是外泄内差动液压缸的结构简图。其中内差动阀是呈阶梯状的滑阀。快速运动时，无杆腔和有杆腔均为高压，阀芯在压力油的作用下移动到下端，阀口打开，使有杆腔压力油能畅通流入无杆腔，实现冲击作业。为保证活塞回程时可靠封严两腔通道，阀芯复位弹簧要有一定的刚度，因而要实现内差动时，缸内要维持有相应的滑阀开启压力。

图3b是外控内差动液压缸的结构简图。与上述不同之处是外泄油路改为外控油路，内差动阀用普通插装阀即可，且开启压力也较小。当控制油路接油箱时，阀芯在压力油的作用下，下移将阀口打开，导通液压缸两腔，接成内差动形式。当控制油路接压力油时，阀口被关闭，呈普通活塞缸状态。

以上两种差动液压缸有其独到之处，但活塞杆上所拖带的外接管路却对某些设备的安装使用造成不便。为消除这条“辫子”而试制出一种单向变形体，取代原有的弹簧，有效地解决了外泄问题。

内差动液压缸已有效地用于液压打桩机、液压打壳机、液压锻造机械等。

图4是液压打桩机的桩锤内差动系统（液压缸属于无外泄内差动液压缸）。

液压打桩机实现冲击作业时，无杆腔所需流量很大，随锤头的快速下降，需油量猛增。这样，除液压泵、蓄能器同时向其供油外，一般设有外差动回路。但如上述分析那样，单纯的外差动回路远不能满足有杆腔快速排油的需求，故在活塞上开通主通道。显然这是一条捷径，有杆腔的回油大部分通过置于活塞上的内差动阀进入无杆腔，形成一种内外同时向无杆腔排油的复合差动形式（简化了冲击设备的结构），大大加快了锤头的运动速度。