您是否正在为您的流量分配器回路寻找一种替代方案,以解决多路分配、不规则百分比分配、比例可调、输入流量变化对精度的影响以及压降等问题?如果是这样,有一种替代方案仅适用于泵流量的分配。如果您也需要流量集合功能,您可能还得继续使用传统的流量分配/集合阀(或者阅读下周的文章,看看集合功能的解决方案)。
流量分配回路被用于许多移动设备应用中,以充分利用一个变化的输入流量。阀芯式的分配器可以被集成到集成块中,并有多种尺寸和固定比例可供选择。尽管它们可以级联使用,但单个阀本身仅限于两路分配。阀的比例(例如50/50或20/80)是固定的,并且通过改变每个阀芯的流量规格在出厂时就已预设好。
在某些应用中,流量的分配可能需要适应具有不规则比例的特定执行器,可能需要多路或奇数路数的分配,甚至可能需要在不损失精度的情况下在现场对系统进行微调。标准的阀芯式流量分配器使得解决这些应用问题几乎成为不可能。
一种能够解决这些问题的替代性流量分配方法,可以通过使用独立的低成本插装阀元件来实现。如果您的系统需要上述任何或所有特性,那么请继续阅读。
使用逻辑元件作为流量分配器的优势:
- 多路分配: 任意实际数量的支路——甚至是奇数路。
- 不规则的百分比分配: 不受因分配器阀芯而定的工厂预设比例的限制。
- 比例可调
- 最大流量可调: 通过在LS(负载传感)油路中使用一个减压节流孔(更多细节请见下周的文章)。
- 比大多数阀芯式流量分配器有更高的流量需求: 流量现在受限于EP插装逻辑元件和控制节流孔。
- 一致性: 即使在因发动机转速(RPM)导致输入流量差异很大的情况下也能保持。
- 可实现精确的(补偿式)微调: 以应对液压马达泄漏等情况。
- 更高的压降耐受性
- 通用性强: 可通过先导油路实现大流量切换。
- 原型制作的通用性: 易于进行调整。
这个选项确实有一些局限性:
- 成本: 仅当仍然需要流量集合功能时,此选项的成本才会更高。(但这同样取决于应用,请参阅下周的示例。)
- 精度稍差: 在极低流量系统中,当最高负载可能切换到不同支路时。(请阅读下周关于低流量系统示例的文章。)
理论:
在正常情况下,当泵的压力降至低于(负载压力 + 补偿器设定值)时,较高负载的支路会失去压力补偿。较高负载的支路会减速或最终失速,而较低负载的支路仍会得到补偿并优先获得流量。
使用独立元件进行流量分配的概念,采用了与流量共享(Flow Sharing)通用的相同原理,但从一个不同的视角来看待。流量共享主要用于移动设备回路中,当两个或多个执行器的同时需求超过泵的流量时,这种情况会因原动机扭矩/速度的变化而加剧。流量共享,也称为后置补偿(post compensation),与负载传感相结合,通过有效地平衡较轻的负载,确保各个控制节流孔始终承受相同的压降。使用后置补偿方法进行流量共享和流量分配之间最大的区别在于,所使用的节流孔的数量和类型。
在下面的流量分配回路中,最高负载的压力被施加到所有的EP逻辑元件阀上,从而使得所有节流孔都承受相同的压降,而不受泵流量的影响。这是流量共享回路最基础的版本。如果需要更复杂的流量共享功能,这些简单的节流孔就会变成比例阀。
计算:
各个流量支路的节流孔尺寸,是根据最大(或最佳)泵流量的期望比例,以及作为ΔP(压差)值的补偿弹簧设定值来计算的。
示例:
考虑一个系统,总泵流量需要按40%;30%;20%和10%的比例进行四路分配。
发动机转速范围是1000至2500 rpm,但正常的最高转速是2000 rpm。
泵在2000 rpm时的输出流量是 100 lpm / 27 gpm。
1)选择一个 16 bar / 230 psi 的压力补偿器设定值,这样当发动机转速降至1000 rpm时,各个节流孔的压降仍然会是一个合理的值,以提供低流量下的精度(转速减半 = 压降变为原来的1/4,即本例中的 4 bar / 54 psi)。
2)使用节流孔计算公式,基于 16 bar / 230 psi 的压降和在 2000 rpm 或 100 lpm / 27 gpm 时的流量,来确定各个节流孔的尺寸。
回路 A
(配图文字:K 销售培训图片库 使用逻辑元件的四路流量分配器回路 调整尺寸600)
| 支路 | 流量分配比例 | 流量 @2000rpm | 节流孔尺寸 |
|—|—|—|—|
| 1 | 40% | 40 lpm / 10.6 gpm | 3.0 mm |
| 2 | 30% | 30 lpm / 8 gpm | 2.6 mm |
| 3 | 20% | 20 lpm / 5.3 gpm | 2.13 mm |
| 4 | 10% | 10 lpm / 2.7 gpm | 1.5 mm |

好的,您可能找不到一个2.13mm的钻头,但您可以看到这个原理:一个高流量且更高效的流量分配解决方案,可以在不实际使用阀芯式流量分配器的情况下实现。请记住,您也可以为每个部分使用针阀或并联的节流孔(就像在阀芯式分配器中那样)来达到期望的比例。
与其他系统的比较:
阀芯式分配器的比例通常在制造时就已固定,仅限于两路分配,需要更高的压降,并且在原型制作期间进行微调的通用性通常较差。
流量共享应用通常需要对各个流量进行调节。
在一个简单的后置补偿回路中使用逻辑元件和节流孔进行流量分配,可以让您:通过简单地更换节流孔来改变比例;将流量分配到合理数量的工作支路;降低压降;因马达泄漏或其他系统效率低下而对节流孔进行微调;以及在高于标称流量条件下运行时卸载未使用的流量。并且,与标准的阀芯式流量分配器和复杂的流量共享选项相比,这个选项相当具有成本效益。
所以,如果问题在于选择流量分配器还是逻辑元件——当您使用插装阀进行设计时,您可以自己做出这个决定。
在下周的文章中,我们将讨论另外两种流量分配解决方案,以及一些实际应用。