液壓差動(dòng)回路是什么?液壓差動(dòng)回路分析與應(yīng)用

液壓差動(dòng)回路是什么

就是在油缸活塞桿伸出的行程中，無桿腔供油，同時(shí)油缸有桿、無桿兩腔的供油管線互相連通，此時(shí)油缸活塞因?yàn)闊o桿腔的回油直接流入無桿腔，因此，伸出的速度比常規(guī)的伸出速度要快。

差動(dòng)時(shí)能夠動(dòng)作的原因是，由于兩腔的供油壓力相等（因?yàn)槭窍嗤ǖ模?，而無桿腔面積更大，所以，活塞桿將伸出。

差動(dòng)回路是液壓設(shè)計(jì)中在需要快速伸出工藝要求的情況下，經(jīng)常采用的方法。

差動(dòng)回路是從無桿腔進(jìn)油，使有桿腔的油回到無桿腔。在同一壓強(qiáng)（我們俗稱的壓力）下，利用無桿腔和有桿腔的面積差，產(chǎn)生壓力F差，從而驅(qū)動(dòng)液壓缸伸出。因?yàn)橛袟U腔的油回到了無桿腔，所以液壓缸能以較快速度動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)小流量高速度。

差動(dòng)液壓缸左右兩腔壓力相等，但無桿腔的有效面積大于有桿腔，因此作用力大，活塞由無桿腔向有桿腔運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)時(shí)有桿腔的油液回到無桿腔，流量增大，所以速度變快。比如一般的油缸伸出速度為4Q/πD2，那么差動(dòng)時(shí)速度就為4Q/πd2，可以看出差動(dòng)回路的速度快。

液壓差動(dòng)回路分析與應(yīng)用

液壓差動(dòng)主要應(yīng)用于重型機(jī)械中，在執(zhí)行元件（或設(shè)備）運(yùn)動(dòng)過程中，可以使其運(yùn)行速度相對(duì)增快，在壓力作用下完成快進(jìn)過程。在沖壓機(jī)中利用液壓差動(dòng)連接相關(guān)設(shè)備，可以完成快速下行運(yùn)動(dòng)。

差動(dòng)回路特點(diǎn)

液壓差動(dòng)運(yùn)動(dòng)靠差動(dòng)回路工作，其原理是利用液壓缸的作用面積差，使有桿腔的回油回到無桿腔，在不使用雙泵供油和大流量泵及各種輔助元件的情況下，使執(zhí)行元件速度相對(duì)加快，從而保證正常流量下實(shí)現(xiàn)高速度。

當(dāng)泵供油同時(shí)進(jìn)入液壓缸大腔和小腔時(shí)，在不計(jì)兩腔連通油路的壓力損失，如圖1所示，大小兩腔的油液壓力必然相等。但因?yàn)榛钊麅汕粌?nèi)承受壓力的有效面積不等，大腔側(cè)有效面積大于小腔側(cè)，活塞同時(shí)受到大腔給向右的作用力大于小腔給其向左的作用力，活塞自然向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)小腔的油液流出并流進(jìn)大腔，由于從小腔流出的油液與泵輸送來的油液共同流入大腔，于是流入大腔的流量增多，同時(shí)也可以看成是同樣壓力下有效面積減小，加快活塞的伸出速度，所以即使使用正常流量油泵，也能實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件液壓缸的快速進(jìn)給工況。單桿液壓缸兩腔同時(shí)通入壓力油這種油路連接的方式稱為差動(dòng)連接。

由此可知，差動(dòng)回路是從無桿腔進(jìn)油，使有桿腔的油回到無桿腔。差動(dòng)連接的回路實(shí)質(zhì)有效作用的面積是大腔和小腔的面積差，即活塞桿的橫截面積。當(dāng)然與正常工進(jìn)的情況下相比，在輸入油液壓力和流量相同的情況下，利用大腔和小腔的面積的差，產(chǎn)生壓力F差，從而驅(qū)動(dòng)液壓缸伸出活塞桿伸出速度較大而推力較小。因?yàn)橛袟U腔的油回到了無桿腔，所以液壓缸能以較快速度動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)小流量高速度。

差動(dòng)回路的應(yīng)用——以沖壓機(jī)為例

實(shí)際應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件的換向是通過控制閥來改變單桿缸的油路連接，通過改變換向閥的閥芯位置，從而改變油路的聯(lián)通方式，改變是執(zhí)行元件的運(yùn)行方向，使其有不同的工作方式，最終獲得快進(jìn)（差動(dòng)連接）→工進(jìn)（大腔進(jìn)油）→快退（小腔進(jìn)油）的工作循環(huán)。差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)在不增加液壓泵流量的前提下，完成快進(jìn)的最有效辦法，它被廣泛應(yīng)用于組合機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺(tái)和各類專用機(jī)床中。

某引進(jìn)沖壓機(jī)差動(dòng)液壓回路如圖2所示。沖壓的差動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)到離沖壓件距離最大10 mm處結(jié)束，沖壓的工進(jìn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，沖件保壓過程和回程快退運(yùn)動(dòng)。

沖壓缸快速差動(dòng)下行原理：電磁鐵1YA的電，液壓油經(jīng)換向閥3進(jìn)入沖壓缸大腔，沖壓缸小腔的油經(jīng)電磁鐵2YA帶電，換向閥5也進(jìn)入沖壓缸1大腔。沖壓缸工進(jìn)沖壓原理：沖壓缸接觸到工件瞬間，系統(tǒng)壓力升高，使電磁鐵2YA失電，沖壓缸非差動(dòng)右行。此時(shí)沖壓缸產(chǎn)生大的沖壓力，完成對(duì)工件的沖壓。沖壓缸返回原理：1YA失電，液壓油經(jīng)換向閥3右位進(jìn)入油路，經(jīng)節(jié)流閥中單向閥，同時(shí)電磁鐵2YA得電，經(jīng)換向閥右位進(jìn)入沖壓缸1小腔，推動(dòng)沖壓缸返回，沖壓缸1大腔的油經(jīng)換向閥2回油箱。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，既能快速運(yùn)行，又能提供大的沖壓力，能適合快速?zèng)_壓的要求。

差動(dòng)回路使用維護(hù)注意事項(xiàng)

1）差動(dòng)連接必須實(shí)現(xiàn)單活塞桿液壓缸往復(fù)速度相等的要求，活塞桿直徑d需滿足其中，D為活塞直徑；

2）差動(dòng)回路液壓管的管徑和控制閥的通徑的過流量，必須是液壓泵的流量加上有桿側(cè)的流量之和；

3）通過負(fù)載力加上有桿側(cè)的反作用力是油缸的輸出推力來確定系統(tǒng)工作壓力；

4）使用差動(dòng)缸時(shí)要注意活塞桿的直徑不能太小，尤其是系統(tǒng)壓力較低時(shí)，否則油缸會(huì)在摩擦力與負(fù)載的作用下不能運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)椴顒?dòng)時(shí)液壓缸的推力取決于活塞桿的直徑大小；

5）保壓閥使用外泄式較好。若使用內(nèi)泄式，在回油背壓大的情況下，油無法完全封?。?/p>

6）差動(dòng)回路能量損失比較大，容易產(chǎn)生噪音和發(fā)熱。差動(dòng)的沖擊很厲害，調(diào)整要注意避免動(dòng)作切換過程過速。

差動(dòng)回路常見故障原因分析及排除方法

執(zhí)行元件液壓缸一旦發(fā)生故障會(huì)引起動(dòng)作運(yùn)行不良，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的速度和推力，緩沖效果不佳，液壓油泄漏等現(xiàn)象。

1）液壓缸動(dòng)作不靈

主要現(xiàn)象是液壓缸帶動(dòng)的執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行、顫斗，液壓油管脈動(dòng)大。分析可能造成這種現(xiàn)象的原因：液壓缸內(nèi)部壓力變小，與外界形成壓差，空氣被壓入缸內(nèi)；系統(tǒng)中的管接頭、閥等處密封不良；液壓缸在制造和修配過程中，尺寸公差、形狀偏差和配合間隙未達(dá)到要求；油箱中油面過低，液壓泵吸入空氣；過濾器容量不夠或贓物較多；油箱的進(jìn)出油管之間距離不夠。

排除方法： 使液壓缸在空載或輕載狀態(tài)下，進(jìn)行大行程往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直至排凈空氣。如果液壓缸設(shè)有排氣裝置，可打開排氣閥螺釘排出油液中的氣體，此外，導(dǎo)致空氣混入液壓缸的損壞元件應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)。

2）液壓缸外泄漏

主要現(xiàn)象是活塞桿端面、管接頭、缸蓋接合面處漏油。分析可能造成這種現(xiàn)象的原因：液壓缸進(jìn)油口周圍環(huán)境溫度太高或阻力太大而引起液壓油溫度過高，粘性降低；活塞桿損傷活塞桿的密封圈老化破損；所選擇的液壓油粘性過低；缸蓋接合面、管接頭、膠圈破損。

排除方法：若是活塞桿出現(xiàn)損傷，采用更換新活塞桿或鍍鉻修復(fù)。應(yīng)進(jìn)行更換活塞桿缸蓋接合面、膠圈和管接頭。

3）液壓缸內(nèi)泄漏

主要現(xiàn)象是運(yùn)行速度慢，液壓缸推力不足，無法保證液壓缸處于最高額定壓力下工作。分析可能造成這種現(xiàn)象的原因是：缸筒內(nèi)壁縱向拉傷較深；活塞上密封圈安裝時(shí)扭曲、龜裂或老化。

排除方法：液壓缸不保壓是液壓缸內(nèi)泄漏影響最大的因素，并且故障分析排除不像其他現(xiàn)象那樣直觀，由于液壓泵的泄漏、控制閥件或系統(tǒng)安全溢流閥、分流閥調(diào)節(jié)不合適都會(huì)產(chǎn)生相似液壓缸內(nèi)泄漏的故障現(xiàn)象。所以在液壓缸維修之前，應(yīng)查詢液壓缸工況情況，也包括工作壓力、活塞全行程時(shí)間等工作記錄資料，了解其現(xiàn)象是偶發(fā)性還是漸變性不保壓，并與標(biāo)準(zhǔn)值或工作記錄相對(duì)比，一經(jīng)確認(rèn)為有液壓缸內(nèi)泄漏發(fā)生，就應(yīng)該進(jìn)行解體液壓缸，各種密封圈更換。

此外，還應(yīng)該注意回路中噪聲、發(fā)熱，液壓閥被卡住等現(xiàn)象。

在沖壓機(jī)中應(yīng)用液壓差動(dòng)回路，完成了下行無外負(fù)載情況下的快速運(yùn)動(dòng)，提高了生產(chǎn)加工效率。但還存在一些不足，如能量損失大、泄漏嚴(yán)重等問題，還有待于改進(jìn)和提高。