液压调速回路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,欢迎学习第八章,1,第八章 调速回路,2,液压基本回路,指那些为了实现特定的功能而把某些液压元件和管道按一定的方式组合起来的油路结构。,液压系统,由一个或多个液压基本回路组成。,前 言,3,8-1,节流调速回路,通过改变回路中流量控制元,件通流截面积的大小来控制流入,执行元件或自执行元件流出的流量，以调节其运动速度。,按工作中回路压力是否随负载变化分：,定压式节流调速回路,变压式节流调速回路,工作原理,4,一、定压式节流调速回路,定压式节流调速回路的一般形式如下：,进口节流式,出口节流式,7,13,5,进、出口节流式,6,下面以,“进口节流式”,为主，进行讨论,（一）、回路的特点：,1,、液压泵的压力经溢流阀调定后,基本上保持不变；,2,、液压缸的输入流量由节流阀调节，定量泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱,回路正常工作的必要条件。,(,二,),、回路的机械特性,:(v F,的关系,),1,、关系式：,当不考虑回路中各处摩擦力作用时，则有下式成立：,5,7,整理,(1),，,(2),，,(3),式，可得：,8,2,、机械特性曲线,9,由图可知：,当溢流阀的调整压力,p,p,和节流阀的通流截面积,A,T1,调定之后,1,）、对于调速阀而言,:,F,v,不变,2,）、对于节流阀而言,:,、,F,v,、当,F=A,1,p,p,时，,v = 0,即活塞停止运动；,、定压式节流调速回路的承载能力是不,受,A,T1,的变化影响的。,10,(,三,),、回路速度刚性,：,活塞运动速度受负载影响的程度，它是回路对负载变化抗衡能力的一种说明。,某处的斜率,k,v,机械特性越硬活塞运动速度受负载变化的影响,活塞在负载下的运动越平稳。,11,影响,k,v,的因素：,1,、当,A,T1,不变时，,F,k,v,2,、当,F,不变时，,A,T1,k,v,3,、,p,p,或,A,1,或,k,v,(p,p,，,A,1,，,的变化受其它条件的限制,),12,(,四,),、回路的功率特性：,以其自身的功率损失,（不包括泵、缸、管道的功率损失）,，功率损失分配情况和效率来表达的。,1,、功率损失：,定压式进口节流调速回路的,输入功率,P,P,（,即定量泵的输出功率）,、,输出功率,P,1,和,功率损失,P,分别为：,5,13,2,、功率损失分配,回路的功率损失包括两部分：,1),、溢流损失：,P,1,=P,p, q,2),、,节流损失：,P,2,= P,T1,q,1,3,、,效率,1),、当液压缸在恒载下工作时（,F,不变）：,影响因素：,、当,q,1,q,p,(,或,q,) ,c,、当,p,1,p,p,(F,) ,c,14,2),、,当液压缸在变载下工作时：,当,A,T1,不变时，若,F,p,1,q,1,P,1,=,p,1,q,1,当,p,1,= 0,或,p,1,= p,p,时,，,P,1,= 0,因此，当,p,1,在,0,p,p,之间变化时,，,P,1,有一最大值，即,：,15,整个回路的功率损失很大，回,路的效率很低。,结论,16,（五）、回路的调速范围,Rc,：,以其所驱动的液压缸在某个负载下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比表示。,式中：,R,T1,节流阀的调速范围,定压式进口节流调速回路的,调速范围只受流量控制元件调节,范围的限制。,结论,17,（六）、回路中组成元件的泄漏,1,、液压泵处的泄漏较大，但只影响通过溢流阀的流量；,2,、节流阀和液压缸的泄漏很小；,结论,(,七,),、回路的优缺点,结构简单，价格低，效率低，只宜用在负载变化不大、低速、小功率的场合。,泄漏对回路各项性能的影响不大,18,二、变压式节流调速回路,21,19,(,一,),、回路的特点,1,、回路的工作压力随负载而变；,2,、节流阀调节排回油箱的流量，从而间接地控制了流入缸中的流量；,3,、此回路的溢流阀起安全保护作用。,(,二,),、回路的机械特性,变压式节流调速回路的液压泵的泄漏对液压缸的工作速度有影响，泄漏的大小又直接与回路的工作压力有关。即：,20,式中：,k,l,泵的泄漏系数,根据上式，按不同的,A,T,值作图，可得一组,机械特性曲线,。,19,21,由图可知：,1,、对于调速阀而言,F, v,基本不变,2,、对于节流阀而言, 、,当,A,T,不变时,，,F, v,所以机械特性比定压式的“软”的多, 、,当,F,到达某一数值时,，,v = 0,、,回路的承载能力是变化的，即,v,(A,T,) ,承载能力,A,T1,A,T2,A,T3,A,T1,A,T2,q,t2,q,t3,由图可知,1),、当,q,t,调节好后，,F,v,(,变量泵有泄漏,),；,2),、在低速下，当,F,增大至某值时，,v=0,；,这时,q,t,=,泄漏量，即液压泵向系统输入的,q,p,=0,，,所以这种回路在低速下的,承载能力很差,。,33,3,、回路的速度刚性,k,v,影响,k,v,的因素：,1),、,k,v,不受,F,的影响；,2),、,A,1,k,v,，,或,k,l,(,泄漏,）,k,v,4,、,回路的调速范围,式中：,R,p,变量泵的调节范围；,q,tmax,变量泵的最大理论流量,。,34,(,二,),、泵,缸式闭式容积调速回路,1,、辅助泵,2,、溢流阀,3,、换向阀,4,、液动阀,5,、单向阀,6,、安全阀,7,、变量泵,8,、安全阀,9,、单向阀,37,35,1,、双向变量泵：,除了,给液压缸供应所需的油液外，还可以改变输油方向，使液压缸运动换向,(,换向过程比使用换向阀平稳，但换向时间长,),。,2,、两个安全阀：,用以限制回路每个方向的最高压力。,3,、两个单向阀：,“补油,变向”辅助装置供补偿回路中泄漏和液压缸两腔流量差额之用。,一些元件在回路中的作用,36,4,、换向阀：,变换工作位置时，辅助泵输出的低压油一方面改变液动阀的工作位置，并作用在变量泵定子的控制缸,a,或,b,上，使变量泵改变输油方向；另一方面又接通变量泵的吸油路，补偿封闭油路中的泄漏，并使吸油路保持一定压力以改善变量泵吸油情况。,5,、辅助泵：,输出的多余油液经溢流阀流回油箱。,6,、变量泵：,只在换向过程中通过单向阀直接从油箱吸油。,注意：,这种回路的工作特性和开式的完全相同。,35,37,二、泵,马达式容积调速回路,1,、变量泵,定量马达式调速回路,（恒转矩调速回路）,特点：,此回路的调速范围较大，一般可达,Rc40,。,当回路中泵和马达都能双向作用时，马达可以实现平稳的反向。这种回路在小型内燃机车、液压起重机、船用绞车等处的有关装置上应用。,38,2,、,定量泵,变量马达式调速回路,（恒功率调速回路）,特点：,这种回路的调速范围很小，一般只有,Rc3,。,不能用来使马达反向。这种回路在造纸、纺织等行业的卷取装置中得到了应用。,39,3,、,变量泵,变量马达式调速回路,特点：,这种回路拓宽了调速范围 ，即,Rc = R,P,R,M,。,效率较高，适用于大功率场合。,40,8-3,容积节流调速回路,采用压力补偿型变量,泵供油，用流量控制元件确定进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节活塞的运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需的流量相适应。,工作原理,没有溢流损失，效率,较高 ，速度稳定性比单纯,的容积调速回路好。,回路的,优缺点,41,一、定压式容积节流调速回路,42,1,、这种回路使用了限压式变量叶片泵和调速阀；,2,、活塞运动速度,v,由调速阀中节流阀的通流截面积,A,T,来控制；,3,、变量泵输出的流量,q,p,和进入缸中的流量,q,1,自相适应：,当,q,p, q,1,时泵的供油压力,变量泵的流量自动,q,p, q,1,；,回路的特点,43,当,q,p, q,1,时泵的供油压力,变量泵的流量,q,p,q,1,；,4,、,调速阀的作用,使进入缸中的流量保持恒定；,使泵的供油压力，供油量基本上不变，从而使泵和缸的流量匹配；,5,、回路的速度刚性，运动平稳性，承载能力和调速范围都和与它对应的节流调速回路相同；,6,、这种回路最适用于负载变化不大的中、小功率场合。,44,二、变压式容积节流调速回路,45,1,、这种回路使用稳流量泵和节流阀；,2,、节流阀控制着进入液压缸的流量,q,1,，,并使变量泵输出流量,q,p,自动和,q,1,相适应；,当,q,p, q,1,时泵的供油压力,泵内左，右两个柱塞进一步压缩弹簧,e,泵的供油量,q,p, q,p, q,1,；,当,q,p,、溢流阀最小调定压力,p,Y,是多少（调压偏差不计）？,2,、负载,F=0,时，泵的工作压力是多少？,3,、液压缸可能达到的最高工作压力是多少？,51,F,p,Y,p,p,A,1,A,2,p,1,p,2,52,解：,1,） ,p,Y,A,1,= p,2,A,2,+ F= p,min,A,2,+F,max,p,Y,=,（ ,p,min,A,2,）,A,1,+ F,max,A,50 30000,= 0.510,6, + = 3.25MPa,100 100 10,-4,2) F=0,时，液压泵的压力不变，仍为,p,p,= 3.25MPa,3) F=0,时，液压缸的工作压力最高，即,p,Y,A,1,= p,2max,A,2, p,2max,= p,Y,A,1,/A,2,= 3.25 100/50=6.5MPa,53,8-2,、能否实现“夹紧缸,先夹紧工件，进给缸,再移动”的要求（夹紧缸,的速度须能调节）,?,为什么？该怎么办？,p,x,p,Y,p,p,54,答：,1,）不能实现。,2,） 因为节流阀的存在要求部分油液通过溢流阀，所以,p,p,=,p,Y,；而,p,x,p,Y,，,顺序阀必然打开，两缸同时动作。,3,）改进办法是将内控顺序阀改为液控顺序阀。,55,p,x,p,Y,p,p,56,8-3,、附图所示的进口节流调速系统中，液压缸大小腔面积各为,A,1,=100cm,2,，,A,2,=50cm,2,，,F,max,=25000N,1,、,如果节流阀的压降在,F,max,时为,3010,5,Pa,，,问液压泵的工作压力,p,p,和溢流阀的调整压力各为多少？,2,、若溢流阀按上述要求调好后，负载从,F,max,=25000N,降到,15000N,时，液压泵工作压力和活塞的运动速度各有什么变化？,p,Y,p,p,A,1,A,2,p,1,F,57,解：,1,） ,p,1,A,1,= F, p,1,=F/A,1,=25000/10010,-4,= 25 10,5,MPa,p,p,=p,1,+p,节,=(25+30)10,5,= 55 10,5,MPa,p,Y,= p,p,= 55 10,5,MPa,2),液压泵工作压力不变；,活塞运动速度增大。,58,8-4,、附图中，如变量泵的转速,n=1000r/min,，,排量,V=40mL/r,，,泵的容积效率,v,=0.9,，,机械效率,m,=0.9,液压泵的工作压力,p,p,=6010,5,Pa,，,进油路和回油路压力损失,p,进,=p,回,=1010,5,Pa,，,液压缸大腔面积,A,1,=100cm,2,，,小腔面积,A,2,=50cm,2,，,液压缸的容积效率,v,= 0.98,，,机械效率,m,= 0.95,，,试求：,1,、液压泵电机驱动功率？,2,、活塞推力？,3,、液压缸输出功率？,4,、系统的效率？,59,p,进,p,回,60,解：,1,）,P,出,p,= n V p,p,vp,=100040 10,-6,60 10,5,0.9/60,= 3600 w, P,电,= P,入,p,= P,出,p,/ ,p,= 3600 / 0.9 0.9 = 4444.4 w,2) (p,p,- p,进,)A,1,-p,回,A,2, ,mg,= F, F = (60-10) 10,5,100 10,-4,-,1010,5,50,10,-4,0.95,= 42750 N,61,P,出,g,= (p,p,-p,进,) n V,vp,vg,mg,=,(60-10) 10,5,1000 40 10,-6,0.95,0.90.98/60,= 2793 w,4) = P,出,g,/ P,电,= 2793 / 4444.4 = 0.625,62,调速回路的内容已全部讲完,掌握的如何？,63,