流体机械调节与控制技术概论

,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,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,*,流体机械调节与控制技术,主讲 吴晓明,24,学时,机电控制工程（,24,学时）,Dr.,吴晓明,1.1,简述,液压变量泵及变量马达能在变量控制装置的作用下能够根据工作的需要在一定范围内调整输出特性，如：恒流控制、恒压控制、恒速控制、恒转矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。,采用变量泵实现容积控制。使用变量泵进行位置和速度控制时，能量损耗最小。正确地使用和调节泵的流量，可使其只排出满足负载运动速度需要的流量，而使用定量泵时只有部分流量供给负载，其余的流量需要旁通至油箱。,为了在不增加管路阻力的条件下提高液压马达的速度，也有必要为减少液压马达的排量而采用变量马达。,1.2,三大类泵的变量调节,表,1-1,三大类泵的主要应用现状,1.3,容积调节液压变量泵（马达）的基本工作原理,容积泵的基本工作原理：形成若干个密封的工作腔，当密封工作腔的容积从小向大变化时，形成部分真空、吸油；当密封工作腔的容积从大向小变化时，进行压油（排油）。,容积液压马达的基本工作原理：形成若干个密封的工作腔，进油时，密封工作腔的容积从小向大变化；排油时，密封工作腔的容积从大向小变化，其输出是转矩和转速。,容积式液压泵正常工作的必备条件是：具有密封容积（密封工作腔）；密封容积能交替变化；具有配流装置。其作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路；压油时与供油管路相通，而与油箱切断；吸油过程中油箱必须与大气相通。,1.4,单作用叶片泵工作原理,图,1-1,单作用叶片泵工作原理,1,转子,2,定子,3,叶片,1.4,单作用叶片泵工作原理,定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是，两相邻叶片、配流盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。,当转子按图,1-4,所示方向旋转时，右侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，油液通过吸油口,5,、配流油盘上的吸油窗口进入密封工作腔；而在左侧，叶片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液排往配流油盘的排油窗口，经排油口,1,被输送到系统中去。,要实现变量，只要改变定子和转子间的偏心距的大小，实际上就是改变了泵的工作容积，从而形成了变量叶片泵。,1.5,流量控制系统的分类,(1),阀控,(,节流调速,),系统 定量泵与各种控制阀配合进行调速控制。其特点是响应快，可进行微小流量调节，但能量损失大，效率低，多用于小功率场合。,(2),泵控,(,容积调速,),系统 由各种变量泵与相关变量控制阀配合进行调速控制，其特点是能量损失小，效率高，并能实现多种功能的复合控制，如恒压、恒流、,p,+,q,+,P,（,P,功率）等；尽管响应速度较慢，但已能满足大部分工业应用的要求。,(3),变转速控制 通过改变变频电动机的转速，来改变定量泵的输出流量。与常规的阀控、泵控系统相比，其基本特点是，既有泵控系统节能的特色，又接近阀控系统的快速性。目前，主要是受到定量泵可能的最低转速,(,小流量区,),和最高可能转速,(,大流量区,),的限制，以及大功率变频器可靠性与经济性的制约。,1.6,容积调节变量泵的分类,按外部操纵方式,手动，机动，电动，液动，电液控制,属于外加信号 控制变量,按调节方式,排量，压力（恒压），流量（恒流），恒功率，各种复合控制,泵的基本参数按一定规律自动实现变化,按适应性控制,功率匹配，负载敏感，负载适应,包括与负载的适应，与原动机的适应,1.7,典型的液压变量泵（马达）的变量调节方式,开式回路还是闭式回路,液压式或机械式,直动式或先导式,定位和可调式,开环(无反馈式),机械手动式,电气机械式,1.7,典型的液压,变,变量泵（马,达,达）的变量,调,调节方式,机,械,械,液,液,压,压,式,式,电,气,气,液,液,压,压,式,式,液,压,压,液,液,压,压,式,式,闭,环,环(,有,有,反,反,馈,馈,式,式),液,压,压,机,机,械,械,式,式,液,压,压,电,电,气,气,式,式,2.1,液,压,压,桥,桥,路,路,和,和,泵,泵,源,源,阀,阀,控,控,系,系,统,统,的,的,理,理,论,论,半,桥,桥,的,的,基,基,本,本,类,类,型,型,：,：,液,液,压,压,半,半,桥,桥,是,是,一,一,个,个,实,实,用,用,意,意,义,义,较,较,大,大,的,的,桥,桥,路,路,，,，,从,从,工,工,程,程,实,实,用,用,出,出,发,发,，,，,可,可,将,将,液,液,压,压,半,半,桥,桥,归,归,纳,纳,为,为,三,三,种,种,基,基,本,本,类,类,型,型,。,。,A,型,：,：,是,是,输,输,入,入,与,与,输,输,出,出,均,均,为,为,可,可,变,变,液,液,阻,阻,，,，,且,且,受,受,同,同,一,一,输,输,入,入,控,控,制,制,信,信,号,号,的,的,差,差,动,动,联,联,控,控,；,；,B,型,：,：,是,是,输,输,入,入,为,为,固,固,定,定,液,液,阻,阻,，,，,输,输,出,出,为,为,受,受,输,输,入,入,信,信,号,号,控,控,制,制,的,的,可,可,变,变,液,液,阻,阻,；,；,C,型,：,：,是,是,与,与,B,型,相,相,反,反,，,，,输,输,入,入,为,为,可,可,变,变,液,液,阻,阻,，,，,输,输,出,出,为,为,固,固,定,定,液,液,阻,阻,。,。,2.2,三,种,种,液,液,压,压,半,半,桥,桥,2.2,三,种,种,液,液,压,压,半,半,桥,桥,2.3,三,种,种,基,基,本,本,液,液,压,压,半,半,桥,桥,的,的,结,结,构,构,2.2,三,种,种,液,液,压,压,半,半,桥,桥,的,的,特,特,性,性,曲,曲,线,线,2.3.3,种,液,液,压,压,半,半,桥,桥,构,构,成,成,的,的,基,基,本,本,原,原,则,则,先,导,导,液,液,桥,桥,是,是,由,由,液,液,阻,阻,构,构,成,成,的,的,无,无,源,源,网,网,络,络,，,，,需,需,要,要,外,外,部,部,压,压,力,力,源,源,(,来,自,自,主,主,控,控,制,制,级,级,或,或,外,外,部,部,油,油,源,源,),供,油,油,。,。,(1),两,个,个,液,液,阻,阻,中,中,，,，,至,至,少,少,有,有,一,一,个,个,可,可,变,变,液,液,阻,阻,(,液,阻,阻,可,可,看,看,成,成,是,是,多,多,个,个,液,液,阻,阻,并,并,串,串,联,联,后,后,的,的,当,当,量,量,液,液,阻,阻,),；,(2),可,变,变,液,液,阻,阻,的,的,变,变,化,化,必,必,须,须,受,受,先,先,导,导,输,输,入,入,控,控,制,制,信,信,号,号,的,的,控,控,制,制,，,，,输,输,入,入,控,控,制,制,信,信,号,号,可,可,以,以,是,是,手,手,动,动,、,、,电,电,液,液,比,比,例,例,、,、,电,电,动,动,、,、,液,液,动,动,和,和,机,机,动,动,等,等,多,多,种,种,方,方,式,式,；,；,(3),先,导,导,半,半,桥,桥,的,的,输,输,出,出,控,控,制,制,信,信,号,号,从,从,两,两,个,个,液,液,阻,阻,之,之,间,间,引,引,出,出,；,；,(4),液,压,压,半,半,桥,桥,可,可,以,以,并,并,联,联,；,；,(5),液,压,压,半,半,桥,桥,可,可,以,以,是,是,多,多,级,级,的,的,，,，,前,前,一,一,级,级,半,半,桥,桥,的,的,输,输,出,出,往,往,往,往,就,就,是,是,次,次,级,级,液,液,桥,桥,的,的,输,输,入,入,。,。,2.4,滑,阀,阀,式,式,液,液,压,压,放,放,大,大,器,器,2.5,直,接,接,位,位,置,置,反,反,馈,馈,比,比,例,例,排,排,量,量,调,调,节,节,机,机,构,构,3.1,比,例,例,控,控,制,制,排,排,量,量,调,调,节,节,泵,泵,3.1.1,直,接,接,控,控,制,制,直,接,接,位,位,置,置,反,反,馈,馈,式,式,排,排,量,量,调,调,节,节,(1),稳,态,态,时,时,变,变,量,量,活,活,塞,塞,和,和,先,先,导,导,阀,阀,芯,芯,的,的,位,位,移,移,相,相,等,等,；,；,(2),变,量,量,活,活,塞,塞,的,的,响,响,应,应,速,速,度,度,，,，,取,取,决,决,于,于,先,先,导,导,阀,阀,的,的,输,输,出,出,流,流,量,量,；,；,(3),先,导,导,阀,阀,芯,芯,的,的,通,通,流,流,面,面,积,积,是,是,（,（,y-x,）,的,的,函,函,数,数,，,，,所,所,以,以,总,总,是,是,在,在,开,开,口,口,量,量,很,很,小,小,的,的,情,情,况,况,下,下,跟,跟,踪,踪,（,（,如,如,图,图,3-1,所,示,示,，,，,y,为,先,先,导,导,阀,阀,芯,芯,位,位,移,移,，,，,x,为,变,变,量,量,活,活,塞,塞,位,位,移,移,）,）,；,；,(4),先,导,导,阀,阀,口,口,零,零,位,位,附,附,近,近,的,的,流,流,量,量,增,增,益,益,和,和,压,压,力,力,增,增,益,益,，,，,决,决,定,定,这,这,种,种,方,方,式,式,的,的,响,响,应,应,性,性,能,能,。,。,3.1.1,位,移,移,直,直,接,接,反,反,馈,馈,型,型,3.1.1,位,移,移,力,力,反,反,馈,馈,型,型,先,导,导,级,级,的,的,位,位,移,移,输,输,入,入,由,由,比,比,例,例,电,电,磁,磁,铁,铁,给,给,出,出,，,，,先,先,导,导,级,级,的,的,力,力,平,平,衡,衡,方,方,程,程,决,决,定,定,阀,阀,口,口,开,开,度,度,，,，,先,先,导,导,阀,阀,口,口,流,流,量,量,的,的,积,积,分,分,决,决,定,定,变,变,量,量,活,活,塞,塞,的,的,位,位,移,移,，,，,此,此,位,位,移,移,通,通,过,过,反,反,馈,馈,弹,弹,簧,簧,使,使,先,先,导,导,阀,阀,口,口,关,关,闭,闭,，,，,使,使,变,变,量,量,活,活,塞,塞,定,定,位,位,在,在,一,一,个,个,新,新,的,的,位,位,置,置,上,上,。,。,3.1.1A4V,泵,的,的,双,双,向,向,变,变,量,量,调,调,节,节,先,导,导,液,液,压,压,控,控,制,制,（,（,HD,）,、,、,手,手,动,动,液,液,压,压,伺,伺,服,服,控,控,制,制,（,（,HW,）,、,、,凸,凸,轮,轮,液,液,压,压,伺,伺,服,服,控,控,制,制,（,（,HK,）,和,和,电,电,液,液,比,比,例,例,控,控,制,制,（,（,EL,）,3.1.2DG,控,制,制,这,种,种,控,控,制,制,方,方,式,式,是,是,籍,籍,助,助,于,于,连,连,接,接,控,控,制,制,口,口,X,的,外,外,部,部,切,切,换,换,控,控,制,制,压,压,力,力,，,，,使,使,泵,泵,可,可,以,以,被,被,设,设,定,定,到,到,最,最,大,大,斜,斜,盘,盘,倾,倾,角,角,，,，,这,这,种,种,变,变,量,量,方,方,式,式,只,只,能,能,在,在,最,最,大,大,排,排,量,量,V,gmax,和,和,和,最,最,小,小,排,排,量,量,V,gmin,之,间,间,切,切,换,换,泵,泵,的,的,排,排,量,量,。,。,在,在,X,口,的,的,切,切,换,换,压,压,力,力,p,st=0MPa,对,应,应,最,最,大,大,排,排,量,量,输,输,出,出,V,gmax,，,在,在,X,口,的,的,切,切,换,换,压,压,力,力,p,s