节流回路的效率特性

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第118页（2244字）

通过节流阀的体积流量符合孔口流量公式

式中 ps——节流阀前的供油压力；

p——节流阀出口的负载压力。

由于节流口的流速较高，雷诺数较大，因此可以认为孔口流量系数C_q在全部调节范围内基本不变。节流阀开口面积A调定以后，通过流量将随负载压力p的降低而按二次曲线规律增大。当负载压力降到零，流量将达到最大。此最大流量将决定于调定的节流阀开口面积。开口面积较小时，就会出现负载压力尚未降到零，而泵输出的全部流量都通过节流阀的现象。显然如果负载压力继续下降，通过节流阀的流量已经不会再增大。因此，在上述两种情况之间，必定能找到一个当负载压力趋近于零，正好通过泵的全流量的开口面积值，称之为临界开口面积A_c。若已知泵流量为q，则A_c的理论值为

这样，节流回路的效率特性就可划分为几个不同性质的区域来研究(见图4．4－4)。

图4．4－4 节流□流量压力特性

小开口工作区指临界开口面积以下的工作区域，如A_s。这个工作区的特点是：无论负载压力如何变化，包括趋近于零，回路供压p_s都能保持不变。对定量泵油源而言，就是一直能保持溢流阀开启，通过节流阀的流量q都低于泵的全流量，其输出功率

将上式对p求导数，并令，可解得

代入相对流量表达式

说明当时会出现峰值功率，但通过流量尚与开口面积成正比，开口面积增加到等于临界开口面积A_c时，节流阀输出功率达到最大。

所以

此式说明小开口工作区的效率不会超过极限值38%。其效率特性呈峰值右偏的抛物线型(见图4．4－5)，当开口面积超过临界值A_c时，负载压力尚未趋近于零就会出现全流量工况，随后溢流阀关闭，回路恒压特性无法继续维持，供压将随负载压力下降而降低，效率特性相应转化为直线。能耗随着开口量增大而减小，故效率就会提高，并超过38%。按照达到全流量和溢流阀关闭的不同位置，又可划分为两个工作区，即中开口A_m工作区和大开口A_b工作区(图4．4－4)。

中开口工作区，指节流阀开口面积处于临界开口面积A_c以上，峰值开口面积A_p以内的范围。峰值开口面积是指当A_m=A_p时，峰值功率点出现的位置仍然保持未变，即正好是处在时，溢流阀关闭，获得全流量。峰值开口面积的具体数值可由计算得到。由于

故

这时回路的最大输出功率可达

大开口工作区，指节流阀开口面积再继续增大，超过峰值开口面积A_p，相当于节流口流量压力特性图4．4－4中的A_b。该区的特点是负载压力与供压十分接近，其比值大于2／3时，回路全流量完全通过节流口，溢流阀关闭，很快出现峰值输出功率，峰值功率点右移，其绝对值由于阀口压降更小而再度升高，即大开口工作区效率将超过67%，若负载压力继续下降，越过此峰值功率点，输出功率将呈线性下降。

节流回路的效率特性可归纳如图4．4－5。

图4．4－5 节流回路效率特性

由以上分析可知：

·小开口工作区的峰值功率出现在负载压力为2／3供压比的位置上，最高效率只能达到38%。这是工程中节流阀调速最常用的工作区，即调速过程中，溢流阀总是处于开启的正常工作状态，过流量一般总是泵的部分流量。

·中开口工作区的输出功率和效率的抛物线规律已被破坏，低负载压力段变成直线，高负载压力段仍保持原抛物线规律，峰值功率仍出现在2／3供压比位置上，效率可以提高到38%～66%。节流阀调速系统已较少可能出现这种工况，但此工况对于借助手动多路阀操纵的工程机械、起重运输机械等有实际意义。

·大开口工作区的峰值功率点已向小压差方向偏移，不再出现在2／3供压比位置，峰值功率点以左的效率特性完全变成直斜线，效率可超过66%，达到更高的水平，使能耗减到最低程度。多路阀操纵可能达到此工作区，顺序阀也常工作在这种工况，方向阀、单向阀等更是多半工作在此工况，故能获得较高的效率。