液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)

1、1、 液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)1.1、 主干回路設(shè)計(jì)對(duì)于任何液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，調(diào)速回路都是它的核心部分。這種回路可以通過事先的調(diào)整或在工作過程中通過自動(dòng)調(diào)整來改變?cè)倪\(yùn)行速度，但它的主要功能卻是在傳遞動(dòng)力（功率）。根據(jù)伯努力方程： （1-1） 式中 主滑閥流量 閥流量系數(shù) 閥芯流通面積閥進(jìn)出口壓差流體密度 其中和為常數(shù)，只有和為變量。液壓缸活塞桿的速度： （1-2）式中為活塞桿無(wú)桿腔或有桿腔的有效面積一般情況下，兩調(diào)平液壓缸是完全一樣的，即可確定和所以要保證兩缸同步，只需使，由式（1-2）可知，只要主滑閥流量一定，則活塞桿的速度就能穩(wěn)定。又由式（1-1）分析可知，如果為一定值，則主滑閥流量與閥芯流通

2、面積成正比即：,所以要保證兩缸同步，則只需滿足以下條件： ，且此處主滑閥選擇三位四通的電液比例方向流量控制閥，如圖1-1所示。 圖1-1 三位四通的電液比例方向流量控制閥它是一種按輸入的電信號(hào)連續(xù)地、按比例地對(duì)油液的流量或方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的閥。比例閥一般都具有壓力補(bǔ)償性能，所以它輸出的流量可以不受負(fù)載變化的影響。與手動(dòng)調(diào)節(jié)的普通液壓閥相比，它能提高系統(tǒng)的控制水平。它和電液伺服閥的區(qū)別見表1-1。 表1-1 比例閥和電液伺服閥的比較項(xiàng)目比例閥伺服閥電位移轉(zhuǎn)換器功率較大（約50w）的比例電磁鐵，用來直接驅(qū)動(dòng)閥芯或壓縮彈簧功率較小（約0.10.3w）的力矩馬達(dá)，用來帶動(dòng)噴嘴擋板或射流管放大器。其先

3、導(dǎo)級(jí)輸出功率約為100w過濾要求約25由于是由普通閥發(fā)展起來的，沒特性要求15為了保護(hù)精密斷面（零遮蓋），要求進(jìn)口過濾線性度在低壓降（0.8）下工作，通過較大流量時(shí)，閥體內(nèi)部的阻力對(duì)線性度有影響（飽和）在高壓降（7）下工作，閥體內(nèi)部的阻力對(duì)線性度影響不大滯環(huán)約1%約0.1%遮蓋20%一般精度，可以互換0極高精度，單件配作響應(yīng)時(shí)間4060ms510ms頻率響應(yīng)210Hz10300Hz或更高電子控制電子控制板與閥一起供應(yīng)，比較簡(jiǎn)單電子電路針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合專門設(shè)計(jì)，包括整個(gè)閉環(huán)電路應(yīng)用領(lǐng)域執(zhí)行元件開環(huán)控制執(zhí)行元件閉環(huán)控制價(jià)格約為普通閥的36倍約為普通閥的10倍以上與電液伺服閥相比，它雖在某些性能方面稍遜

4、色些，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，所以它被廣泛應(yīng)用于要求對(duì)液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)遠(yuǎn)距離控制或程序控制，但對(duì)控制精度和動(dòng)態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。又因?yàn)樵谡麄€(gè)舉身或收回過程中，單缸負(fù)載變化范圍變化比較大（050T），而且舉身和收回時(shí)是勻速運(yùn)動(dòng)，所以調(diào)平缸的功率為，為變功率調(diào)平，為達(dá)到節(jié)能效果，選擇變量泵。綜上所可得，主干調(diào)速回路選用容積節(jié)流調(diào)速回路。容積節(jié)流調(diào)速回路沒有溢流損失，效率高，速度穩(wěn)定性也比單純?nèi)莘e調(diào)速回路好。 為保證值一定，可采用負(fù)荷傳感液壓控制，其控制原理圖如圖1-2所示。它主要利用負(fù)荷傳感和壓力補(bǔ)償技術(shù)，可用單泵（或一組泵）驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行元件，各執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度僅依賴于各節(jié)流閥開啟度，而

5、與各執(zhí)行元件的負(fù)載壓力和其它執(zhí)行元件的工作狀態(tài)無(wú)關(guān)。即使當(dāng)泵的輸出流量達(dá)不到實(shí)際需要時(shí)，各執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的比例關(guān)系仍然可以得到保持。此系統(tǒng)的這一特有的獨(dú)立調(diào)速功能大大減少了作業(yè)中操縱者協(xié)調(diào)各執(zhí)行元件動(dòng)作所花費(fèi)的時(shí)間，不但顯著提高了作業(yè)效率，而且有效減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。另外，能夠以最節(jié)省能量的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速，系統(tǒng)無(wú)溢流損失，并以推動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作所需的最低壓力供油。在工作間隙(發(fā)動(dòng)機(jī)不停機(jī)，各執(zhí)行元件處于無(wú)載狀態(tài)，不動(dòng)作)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量到最小值?？梢杂行Ы档凸β蕮p耗、減小液壓系統(tǒng)的溫升，所以它是一種性能較好的新型液壓系統(tǒng)。 一般的同步回路還有：機(jī)械連接同步回路；用分流閥或分流集流閥的同

6、步回路；用調(diào)速閥的同步回路；串聯(lián)缸的同步回路等，但這些同步回路同步精度一般比較低，而且大多數(shù)只是保證速度同步而不能保證位置同步，受負(fù)載變化的影響較大。 圖1-2 LS同步控制系統(tǒng)原理圖圖中兩個(gè)執(zhí)行元件中的最高壓力，可以通過單向閥選出，作為負(fù)荷傳感壓力分別引到負(fù)荷傳感閥和各壓力補(bǔ)償閥的彈簧腔。當(dāng)負(fù)荷傳感閥芯及各壓力補(bǔ)償閥芯達(dá)到平衡時(shí)，各節(jié)流口前壓力為負(fù)荷傳感壓力加上負(fù)荷傳感閥下腔彈簧壓力;各節(jié)流口后壓力均為負(fù)荷傳感壓力加上壓力補(bǔ)償閥左腔彈簧壓力，兩節(jié)流口壓力差為： 可知，只與兩彈簧彈力有關(guān)，所以只要保證兩彈簧壓力差恒定，則值基本為一定值。因而通過各節(jié)流口流向執(zhí)行元件的流量與各節(jié)流口大小有關(guān)，而與

7、每一執(zhí)行元件的負(fù)載壓力無(wú)關(guān)。 為保證桅桿工作時(shí)的垂直度，選用一種傾角傳感器，將檢查到的角度偏差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制電液比例方向流量控制閥，從而調(diào)節(jié)桅桿的垂直度。組干回路如圖1-3所示。 圖1-3 主干回路 1、2 其它回路選擇1、平衡回路 平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。桅桿后仰和前傾時(shí)都要平衡，因此連接油缸兩端的回油路上都要設(shè)有起平衡作用的閥。下面主要考慮兩種平衡回路,分別如圖1-4和1-5所示。圖1-4 用直控平衡閥的平衡回路用直控平衡閥的平衡回路。調(diào)整平衡閥的開啟壓力，使其稍大于立式液壓缸活塞及其工作部件自重在液壓缸下腔所產(chǎn)生的壓力，活

8、塞部件則不會(huì)因自重而下落?；钊陆禃r(shí)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但功耗較大。圖1-5 用遠(yuǎn)控平衡閥平衡的回路用遠(yuǎn)控平衡閥平衡的平衡回路。遠(yuǎn)控平衡閥的開啟取決于控制壓力，與載荷無(wú)關(guān)。在活塞下行時(shí)，平衡閥被控制油打開，被壓很小，故系統(tǒng)效率較高。但活塞部件有可能加速下滑，以致產(chǎn)生振蕩，所以應(yīng)在平衡閥的控制口接入節(jié)流閥。 2、鎖緊回路 鎖緊回路的功用是在液壓執(zhí)行元件不工作時(shí)切斷其進(jìn)、出油通道，確切地使是它保持在既定的位置上。下面也主要考慮兩種鎖緊回路，如圖1-6和1-7所示。圖1-6 用換向閥鎖緊的回路用換向閥鎖緊的回路。三位四通換向閥在中位時(shí)，分別與油缸相連的兩油路被封閉，構(gòu)成了雙向鎖緊回路。采用換向閥鎖緊，回路簡(jiǎn)

9、單，但是鎖緊精度較低。圖1-7 用液控單向閥雙向鎖緊的回路用液控單向閥雙向鎖緊的回路。用兩個(gè)液控單向閥可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸的雙向鎖緊。圖示位置時(shí)，液壓泵卸荷，兩個(gè)液控單向閥均為關(guān)閉，活塞被所在不動(dòng)。活塞可以在任意位置被鎖緊。 考慮桅桿的功能要求：由于桅桿自身重力的作用，舉身過程要比較平穩(wěn)，而且在任意位置要能被鎖定，所以被壓閥的壓力值要設(shè)得比較??；工作是也要很好的被鎖?。磺皟A是也要平穩(wěn)和能被鎖住，所以被壓閥值要設(shè)得比較大。再考慮到平衡和鎖緊的功能，可以使用液控平衡閥來同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)作用。其原理如圖1-8所示。圖1-8 用液控平衡閥的平衡鎖緊回路舉身過程中，開始時(shí)桅桿自重對(duì)液壓缸的壓力比較大，進(jìn)油路壓力很大，所以回油路上的被壓值很小，隨著舉身過程的進(jìn)行桅桿自重對(duì)缸的壓力減小，回油路上的被壓值也隨著增加。前傾過程中，進(jìn)油路上壓力值很小，所以回油路上的被壓值特別大，收回過程和此分析相反。要鎖緊時(shí)可以可以用換向閥切斷進(jìn)油路，從而靠平衡閥直接鎖