液压平 衡 回 路 稳 定 性与爬行原因的分析

油流 ； 量４ ）大时， 于 相当 有一流出 上腔的 量４ 且 流 ， ， 大于 定流 ； 上腔压 预 量４ ， 力下降却值， 衡阀 平 控制
压力即 下降却 值。
给平衡阀控制口 施加一压力阶跃量，阀芯便加速
开启。当 平衡阀通流面积增至稳态值 （ 此时阀产生
的背压力正好能平衡液压缸的下行负载）时，阀芯 受力平衡， 但因惯性继续打开，阀芯上阻力， 特别是 弹簧力继续增大，阀芯又减速。这时阀的通流面积超 过稳态值，液压缸下腔压力已不能平衡负载，活塞向 下加速， 缸上腔压力减小，平衡阀又趋于关小。接 着， 缸又减速，上腔压力又增加，阀又趋打开。如 此， 平衡阀交替打开、关闭，液压缸交替加速、减 速，进而引起爬行。若平衡阀轻微振荡，缸轻微爬
（］阳道善等． １ 华中网络数控系统的开发和应用 ． 中国机
械工程，１９ ，１ １） １ 一 １３ ９９ ０（０ ：１ ０ １５． ５ 基于客户服务器模式的数控加工单元远程 （ｌ路 勇等 ． ２ 监控系统的研究 ． 计算机集成制造系统， ０２ ） ２０ （ ： １
６ ７． ７－ ０
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制压力Ｐ， ｋ 阀开启， 液压缸活塞便有速度， 输出。当
活塞速度比预定速度 （ 决定于泵对缸上腔的预定供
２１ 回 ． 路工作参数对爬行的影响
（）平衡阀控制压力对爬行的影响。控制压力 １ 施加过快或偏大，系统开环增益就大，平衡阀振荡就 剧烈， 这会引发执行器下行时爬行。具体原因有： ① 控制压力未经足够节流直接加在平衡阀芯上，因施力 快， 且相对平衡值较大，故阀的动作快，系统稳定性 差，回路易产生爬行。 ②油液温度高， 粘度小， 控制 路上油流动快， 沿程压力损失小，造成油压对阀芯的 作用快， 且相对平衡值较大；相反，油液温度低，粘 度大， 控制路上油流动缓慢， 沿程压力损失大， 造成 油压对阀芯作用缓慢，相对较小。所以，同一设备， 冬天下行系统稳定性好，回路不易产生爬行；夏天下 行系统稳定性差，回路易产生爬行。油液粘度小，平 衡阀阻尼小， 动作就快，稳定性就差；油液粘度大， 阀阻尼大， 动作就慢， 稳定性便好。
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（ 上接第２１ ７ 页）
４ 结论 通过这种基于嵌人式设备的数控设备的远程监控 软件开发，向用户提供了满足具体要求的用于开放式 数控设备远程检测、 诊断的网络支持。能够节省数控 设备生产厂家的售后服务所投人的资源，能够为数控 设备用户提供及时的在线服务。在华中数控车间经过 实际使用， 取得了良 好的效果。 参考文献
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适。 单向节流阀装在执行器与液控单向阀间的回 油路 上最好； 若液控单向阀为外泄式， 单向节流阀也可装 在液控单向阀与油箱之间。 ２２ 平衡间故障对爬行的影响 ． 平衡阀自 身有故障，阀稳定性就差，自 动调节能 力也差。例如： 污染油液堵塞平衡阀，背压力会波 动，调整能力会变差。平衡阀有结构性故障，或调整 不当，自 身工作就不稳定， 调节能力就差。这些都会 引起执行器带载下行时爬行。 ２３ 选用平衡阀的两个误区 ． 远控平衡阀结构复杂，零部件要求很高，有三处 阻尼与弹簧力恰当匹配。其中一阻尼孔可减小阀芯振 动； 一阻尼阀可使阀缓开快关；另一阻尼孔就设在控 制油进人阀的人口处，可减小系统开环增益，抑制外 干扰。在重负载、负载变化大，要求稳定性、 锁紧性 好的重力下降机构中应优先选用。远控平衡阀与一般 液控顺序阀在工作原理、用途和图形符号上很相近， 很容易将一般液控顺序阀当远控平衡阀用。内泄式液 控单向阀和外泄式液控单向阀在结构、 工作原理、 用 途和图形符号上很相近。若液控单向阀回油路有背 压，又误选了内泄式液控单向阀， 背压力不高时会出 现爬行；背压力高到一定值后， 液控单向阀便不能正 常工作， 也会引起爬行。 参考文献
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学出 社， ９ ． １ ０ 版 ９ （］朱 ２ 瑞滨等． 液控单向阀 与双向 液压锁的 正确选用 【］ Ｊ．
液压与气动， ０１ ２０ （）． ９
（）方会雄等． ３ 悬臂式斗轮取料机变幅机构液压系统的故
障分析与改进措施 〔］． Ｊ 液压气动２０ （）． ０１ ４ （ｌ李 晶．００ ｈ ４ ６０ｖ 悬臂式斗轮取料机变幅振颤及下溜故 障的分析处理 〔］． Ｊ 机床与液压，１９ （）． ９８ ５
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（）朱 任． ５ 悬臂式斗轮取料机悬臂变幅液压系统分析及
改进 〔］． 机床与液压， ０１ ）． Ｊ ２０ （ ４ 作者简介：党育哲，男 （９９一） １４ ，陕西宝鸡市人， 副教授，主要从事液压传动与控制方面的教学及研究工作。
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党育哲
科学依据。 关键词 ：平衡回路； 稳定性； 爬行原因； 排除方法。 中图分类号： Ｈ ３ Ｔ１ ７ 文献标识码： Ｂ 文章编号：１０ 一 ８ １ ０４ １ 一 ６ 一 ０ １ ３８ （ ０ ） ２６ ２ ２ ０
Ａ ａ ｓ ｏＳ ｂｉ ａｄ ｅ ｎ ｅｓ ｏＨ ｄａ ｉ ａ ｎｅ ｃ ｔ， ｎ Ｃｅ ｉ Ｒａ ｎ ｙｒ ｌ Ｂｌ ｃ Ｃｒ ｉ ｎｌｉ ｆ ｉｙ ｒ ｐ ｇ ｏ ｆ ｕｃ ａ ｙｓ ｔ ｌ ａ ｔ ｉｕ
・２ ６ ・ ６
《 机床与液压》２０． １ ０４Ｎ． ｏ０
液压平衡回路稳定性与爬行原因的分析
（ 十堰职业 技术学院， 十堰４２０ ） ４００
wenku.baidu.com摘要 ：分析了液压平衡回路稳定性与爬行原因及排除方法的关系。为排除此类故障，正确使用和设计平衡回路提供了
《 机床与液压》２０． １ ０４Ｎ． ｏ０
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（）平衡阀控制油路上外干扰对爬行的影响。 ２ 液压泵流量压力脉动和换向液压冲击， 这些干扰一旦 波及控制油路，就会引起控制压力波动，平衡阀振 荡，系统稳定性差，回路爬行等系列现象。 平衡回路若因控制压力施加太快、 较大或受外干 扰而波动时， 应在平衡阀的控制油路上增装可调节流 阀，并将节流阀调到合适开度。这样，系统开环增益 减小，稳定性增强。振荡和干扰通过节流阀时， 也会 因能量消耗而衰减。故在执行器回油路上加装节流阀 也有减小开环增益，提高稳定性的作用。 （）执行器的背压和负载变化对爬行的影响。 ３ 执行器带负载下行时，受到负载力和背压力 （ 即负 载力的平衡力）作用。平稳下行时，执行器所受背 压力必须能平衡负载力；液压泵给执行器进油腔的预 定供油量必须等于相当回油流量 （ 执行器下行运动 引起进油腔容积增大，相当进油腔有一输出流量） 。 这两个平衡条件应同时具备，执行器才能稳定下行。 若其中一个平衡被破坏， 另一平衡也会被破坏。执行 器下行背压不足或负载增大时， 都会向下加速， 造成 上腔压力减小，平衡阀关闭，……回路振荡。若系统 原来是稳定系统， 经过一段振荡会趋于平稳； 若系统 原来稳定性不很强， 振荡会持续进行， 形成爬行。 出现以上情况时，也可在平衡阀控制油路上加装 节流阀，减小系统开环增益，使系统变成稳定系统， 或稳定程度更好的系统。这样，一旦背压不足或负载 增大，系统经过调整，可很快稳定，爬行得到有效抑 制。但是， 若平衡阀是液控单向阀，系统稳定后， 锥 阀芯会从全开位置回缩， 停在某平衡位置。由于液控 单向阀自 动调节不很灵敏，此位置很可能不准确、 不 可靠， 执行器的受力平衡也可能不稳定、不可靠。在 执行器回油路上加装节流阀， 经适当调整，既可使背 压力与负载力平衡，消除引起爬行的直接原因，又增 加了回路阻尼， 使动作缓慢，相当于减小了系统开环 增益， 提高了稳定性。节流还可使振荡衰减。所以， 这种情况下，在执行器回油路上加装节流阀较为合
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在液压传动中，常常用液控单向阀、液控顺序 阀、 远控平衡阀和溢流阀作平衡阀组成平衡回路。这 种回路在执行器作下行运动时，易发生爬行。平衡回 路的爬行与低速爬行不同， 主要区别是： （）它不 １ 一定在低速条件下才形成，而且大多发生在非低速条 件下； （ ）它是通过平衡阀的交替开启和关闭形成 ２ 的；（）多表现为强烈的振颤、 ３ 抖动、甚至振动。 作者从生产实际及有关资料中发现， 关于这种爬 行的原因， 人们认识还欠深刻、 准确和全面，对具体 故障原因的区分也不甚清楚。对此， 本人考察、 研究 了大量故障实例及资料， 用控制理论分析了爬行发生 的过程、 规律和原因， 指出了爬行原因及排除方法与 回路稳定性的关系。这样，诊断排除故障就有了理论 依据， 且更准确可靠。 １ 液压平衡回路稳定性分析 如图 １ 所示，平衡回路是带有负反馈的闭环系 统。平衡阀、液压缸下腔及活塞可看作一开环系统； 液压缸上腔可看作一负反馈环节。给平衡阀输人一控
荡， 缸向下加剧爬行， 则回路是非稳定的。
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图１ 平衡回路及其系统方块图
由于平衡回路负载惯性 、 油液可压缩性、 管路液 感和液容影响， 从输人控制压力信号至接受到反馈压 力信号，时间严重推迟。平衡阀通流截面梯度大，流 量增益大，系统开环增益便很大。若开环系统相位滞 后 １０ ，幅值增益又大于Ｏｂ ８０ ｄ ，平衡回路就成为临界 稳定或不稳定系统。所以，平衡回路可能是非稳定系 统。要避免平衡回路爬行， 在无法改变系统相位滞后 的情况下，唯一可做的是减小系统开环增益，使系统 成为满足要求的稳定系统。 ２ 平衡回路爬行原因及排除方法