液壓傳動(dòng)課件第3章節(jié)流調(diào)速回路

《液壓傳動(dòng)課件第3章節(jié)流調(diào)速回路》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓傳動(dòng)課件第3章節(jié)流調(diào)速回路（40頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,第三章 節(jié)流調(diào)速回路分析,調(diào)速方法概述,液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。 液壓缸的速度為：,,液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:,,式中 q 輸入液壓缸或液壓馬達(dá)的流量； A 液壓缸的有效面積（相當(dāng)于排量）； VM 液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。,由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過改變流入流量來實(shí)現(xiàn)，也可以通過改變排量來實(shí)現(xiàn)。 對于液壓缸來說，通過改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來調(diào)速。 對變量馬達(dá)來說，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。,定量泵節(jié)流調(diào)速回路

2、,回路組成：定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥等），溢流閥，執(zhí)行元件。其中流量控制閥起流量調(diào)節(jié)作用，溢流閥起壓力補(bǔ)償或安全作用。 按流量控制閥安放位置的不同分： 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 將流量控制閥串聯(lián)在液壓泵與液壓缸之間。 回油節(jié)流調(diào)速回路 將流量控制閥串聯(lián)在液壓缸與油箱之間。 旁路節(jié)流調(diào)速回路 將流量控制閥安裝在液壓缸并聯(lián)的支路上。 下面分析節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性、功率特性。分析時(shí)忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí)行元件的機(jī)械摩擦等。設(shè)節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中 m1/2。,進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路,qp=q1+q p1A1=F q1=KATp1/2 =KAT(pp- F/A

3、1)1/2 V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1,qp=q1+q ppA1=p2A2+F q2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,流量連續(xù)性方程 活塞受力平衡方程 節(jié)流閥壓力流量方程 速度負(fù)載特性方程,,,進(jìn)回油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性及功率特性 調(diào)節(jié)節(jié)流閥通流面積AT可無級(jí)調(diào)節(jié)液壓缸活塞速度，v與AT成正比。 當(dāng)AT一定時(shí)，速度隨負(fù)載的增加而下降。當(dāng)v=0時(shí)，最大承載能力Fmax=psA1。 速度隨負(fù)載變化而變化的程度，表現(xiàn)為速度負(fù)載特性曲線的斜率不同，常用速度

4、剛性 kv 來評(píng)價(jià)。 Kv=-dF/dv=-1/tg=2 (psA1-FL)/v 它表示負(fù)載變化時(shí)回路阻抗速度變化的能力。 液壓缸在高速和大負(fù)載時(shí)，速度受負(fù)載變化的影響大，即回路的速度剛性差。 回路的輸出功率與回路的輸入功率之比定義成回路效率。=(Pp-P )/Pp=pLqL/psqp 進(jìn)回油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失，又有節(jié)流損失，回路效率較低。當(dāng)實(shí)際負(fù)載偏離最佳設(shè)計(jì)負(fù)載時(shí)效率更低。 這種回路適用于低速、小負(fù)載、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。,進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路的不同之處： 回油節(jié)

5、流調(diào)速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負(fù)值負(fù)載，且運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)。 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實(shí)現(xiàn)壓力控制。工作部件運(yùn)動(dòng)碰到死擋鐵后，液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，可控制下一步動(dòng)作。 回油節(jié)流調(diào)速回路中，油液經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后回油箱冷卻，對系統(tǒng)泄漏影響小。 在組成元件相同的條件下，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路在同樣的低速時(shí)節(jié)流閥不易堵塞。 回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔壓力較高，特別是負(fù)載接近零時(shí)，壓力更高，這對回油管的安全、密封及壽命均有影響。 為了提高回路的綜合性能，一般采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背壓閥。,旁路節(jié)流調(diào)速回路,速度受負(fù)載變化的影響大，在小負(fù)載或低速時(shí)，曲線陡，回

6、路的速度剛性差。 在不同節(jié)流閥通流面積下，回路有不同的最大承載能力。AT越大，F(xiàn)max越小，回路的調(diào)速范圍受到限制。 只有節(jié)流功率損失，無溢流功率損失，回路效率較高。,溢流閥關(guān)閉，起安全閥作用。 速度負(fù)載特性方程 V=q1/A1=q t-p(F/A1)-KAT(F/A1)1/2/A1,,改善節(jié)流調(diào)速負(fù)載特性的回路,在節(jié)流閥調(diào)速回路中，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，因節(jié)流閥前后壓力差變化，通過節(jié)流閥的流量均變化，故回路的速度負(fù)載特性比較差。若用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，回路的負(fù)載特性將大為提高。 調(diào)速閥可以裝在回路的進(jìn)油、回油或旁路上。負(fù)載變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時(shí)，由于定差減壓閥的作用，通過調(diào)速閥

7、的流量基本穩(wěn)定。 旁路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載能力不因AT增大而減小。 由于增加了定差減壓閥的壓力損失，回路功率損失較節(jié)流閥調(diào)速回路大。調(diào)速閥正常工作必須保持0.51MPa的壓差， 旁通型調(diào)速閥只能用于進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中。,,采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。,進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,,（1）速度負(fù)載特性,當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度為：,活塞受力方程為：,缸的流量方程為：,=,=,于是,式中,C 與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；,AT 節(jié)流閥的開口面積；,節(jié)流閥前后的壓強(qiáng)差，,m 為節(jié)流閥的指數(shù)；當(dāng)為薄壁孔口時(shí)，m

8、=0.5。,,式 為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),FL為橫坐標(biāo)，將式按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。,進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線,（2）功率特性,上圖中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為：,回路的功率損失為：,而缸的輸出功率為：,式中 溢流閥的溢流量, 。,進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失 和節(jié)流功率損失,,,回油路節(jié)流調(diào)速回路,回油路節(jié)流調(diào)速回路,采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.,進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較,(1) 承受負(fù)值負(fù)載的能力

9、回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載,(2) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好。,(3) 油液發(fā)熱對回路的影響 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會(huì)使缸的內(nèi)外泄漏增加；,(4) 啟動(dòng)性能 回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動(dòng)時(shí)背壓不能立即建立，會(huì)引起瞬間工作機(jī)構(gòu)的前沖現(xiàn)象。,進(jìn)油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。,,旁油路節(jié)流調(diào)速回路,旁油路節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié),溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負(fù)載。,（1）速度負(fù)載特性,考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，

10、泵的輸出流量qp應(yīng)計(jì)入泵的泄漏量隨壓力的變化 ,采用與前述相同的分析方法可得速度表達(dá)式為：,(8.8),（2）功率特性,回路的輸入功率,回路的輸出功率,回路的功率損失,回路效率,旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無溢流損失，功率損失較小。,注意:節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性比較差。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來代替。,壓力適應(yīng)回路,溢流閥不僅用來將多余的油液排回油箱，而且作為節(jié)流閥的壓力補(bǔ)償閥，保證在負(fù)載變化時(shí)，節(jié)流閥進(jìn)、出口壓差為一常數(shù)。,回油路節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流閥壓差： 閥芯上力的平衡方程式為： 一般取,,,,彈簧因補(bǔ)償負(fù)載波動(dòng)而引起的閥芯位移量也很小，因此可

11、認(rèn)為,（1）負(fù)載特性 進(jìn)入液壓缸的流量即液壓缸的速度不僅與節(jié)流閥開度有關(guān)，而與負(fù)載或負(fù)載壓力變化無關(guān)，即回路的速度剛性在理論上為無窮大。 （2）調(diào)節(jié)特性 液壓缸速度正比于節(jié)流閥的通流面積。,液壓泵的工作壓力 能自動(dòng)跟隨負(fù)載F或負(fù)載壓力 的增減而增減，并且始終比負(fù)載壓力 大一恒定值，即: 因而，稱這種回路為壓力適應(yīng)回路。,,比例方向閥的壓力適應(yīng)回路,1-道流閥 2-壓力閥 3-節(jié)流閥 4-比例方向閥,,節(jié)流閥3是用來調(diào)節(jié)液壓泵壓力相應(yīng)升高或降低快慢的，防止壓力沖擊。 壓力閥2限制了回路所能達(dá)到的最高工作壓力，防止回路過載，起安全保護(hù)作用。,回路效率：,液壓泵的輸出功率： 液壓缸的輸入功率：

12、 回路效率：,,,,功率適應(yīng)回路,功率適應(yīng)回路，由以下四個(gè)基本元件組成： 1、比例方向閥 2、功率適應(yīng)閥 3、液壓泵 4、液壓缸,（1）負(fù)載特性 負(fù)載流量即液壓缸工作速度，不會(huì)因負(fù)載的變化而變化，即回路的速度剛性在理論上是無窮大。 （2）調(diào)節(jié)特性 液壓缸的工作速度V隨a（比例方向閥閥口通流面積）的增減而線性的增減。 （3）功率特性 液壓泵的輸出功率：,,,液壓缸的輸入功率： 回路效率：,,,功率適應(yīng)回路基本特征： 不論負(fù)載如何變化，也不論比例方向閥通流面積如何調(diào)節(jié)，液壓泵的輸出流量 始終保持與比例方向閥所能通過的負(fù)載流量 相等；液壓泵的輸出壓力 始終比負(fù)載壓力 大一恒定值，因而液壓泵的輸出功率 始終與負(fù)載所需功率 適應(yīng)。,,,,,,,功率適應(yīng)回路應(yīng)用實(shí)例,節(jié)流調(diào)速回路的節(jié)能分析,一、單泵定壓節(jié)流調(diào)速回路,當(dāng)回路在輕載低速下工作，其回路效率要更小得多。 節(jié)能改進(jìn)設(shè)計(jì)：去掉回路中的減壓閥，增設(shè)一個(gè)由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4和二位二通電磁閥所構(gòu)成的壓力控制環(huán)節(jié)，并將其接在先導(dǎo)式溢流閥3的控制口，改進(jìn)后的回路如（a）所示。其功率受益如圖（b）所示。,二、雙泵雙壓節(jié)流調(diào)速回路,三、多泵數(shù)字控制分級(jí)節(jié)流調(diào)速回路,