大學(xué)液壓傳動-速度控制回路

-1-速度控制回路-2-速度控制回路速度控制回路是討論液壓執(zhí)行元件速度的調(diào)節(jié)和變換的問題。1、調(diào)速回路調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度的回路。定量泵供油系統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速回路變量泵（變量馬達(dá)）的容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路2、快速回路使執(zhí)行元件快速運(yùn)動的回路。3、速度換接回路變換執(zhí)行元件運(yùn)動速度的回路。-3-調(diào)速回路液壓缸的速度v=q/A液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n=q/vm

調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的工作速度，可以改變輸入執(zhí)行元件的流量或由執(zhí)行元件輸出的流量；或改變執(zhí)行元件的幾何參數(shù)。對于定量泵供油系統(tǒng)，可以用流量控制閥來調(diào)速——節(jié)流調(diào)速回路；按流量控制閥安放位置的不同分：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路對于變量泵（馬達(dá)）系統(tǒng)，可以改變液壓泵（馬達(dá)）的排量來調(diào)速——容積調(diào)速回路；變量泵——定量馬達(dá)閉式調(diào)速回路變量泵——變量馬達(dá)閉式調(diào)速回路同時(shí)調(diào)節(jié)泵的排量和流量控制閥來調(diào)速——容積節(jié)流調(diào)速回路。限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路差壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路-4-定量泵節(jié)流調(diào)速回路回路組成：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m＝1/2。-5-進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路流量連續(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qp=q1+qyp1A1=Fq1=KATΔp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2V=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1qp=q1+qyppA1=p2A2+Fq2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2-6-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，常用速度剛性kv來評價(jià)。Kv=-dF/dv=-1/tgθ=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。η=(Pp-ΔP)/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。-7-進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路的不同之處：回油節(jié)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，可控制下一步動作?；赜凸?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?；赜凸?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。-8-旁路節(jié)流調(diào)速回路溢流閥關(guān)閉，起安全閥作用。速度負(fù)載特性方程

V=q1/A1=〔qt-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A1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。-9-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)速閥的流量基本穩(wěn)定。-10-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0.5～1MPa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。-11-1、已知一個節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量為qmin，液壓缸兩腔面積不等，即Ａ1>Ａ2，缸的負(fù)載為F。如果分別組成進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速回路，試分析：1）

進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速哪個回路能使液壓缸獲得更低的最低運(yùn)動速度。2）在判斷哪個回路能獲得最低的運(yùn)動速度時(shí)，應(yīng)將下述哪些參數(shù)保持相同，方能進(jìn)行比較。

思考題解：1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)活塞運(yùn)動速度v1=qmin/A1；

出口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)活塞運(yùn)動速度

v2=qmin/A2

因Ａ1>Ａ2，故進(jìn)油節(jié)流調(diào)速可獲得最低的最低速度。-12-解：2）節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量是指某一定壓差下（2～3×105Pa），節(jié)流閥在最小允許開度

ATmin時(shí)能正常工作的最小流量qmin。因此在比較哪個回路能使液壓缸有較低的運(yùn)動速度時(shí)，就應(yīng)保持節(jié)流閥最小開口量ATmin

和兩端壓差△p相同的條件。設(shè)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的泵壓力為pp1,節(jié)流閥壓差為△p1則：pp1=F/A1+△p1，△p1=pp1－F/A1設(shè)出口調(diào)速回路液壓缸大腔壓力（泵壓力）為pp2，節(jié)流閥壓差為△p2，則：pp2A1=F+△p2A2，△p2=pp2A1/A2－F/A2）由最小穩(wěn)定流量qmin相等的定義可知：△p1=△p2即：

為使兩個回路分別獲得缸最低運(yùn)動速度，兩個泵的調(diào)定壓力

pp1、pp2

是不相等的。

-13-思考題2、回油節(jié)流調(diào)速回路中，節(jié)流閥處于節(jié)流調(diào)速工況，系統(tǒng)的泄漏損失及溢流閥調(diào)壓偏差均忽略不計(jì)。當(dāng)負(fù)載F增加時(shí)，泵的輸入功率（

），缸的輸出功率（

）。

（A）

增加

（B）減少

（C）基本不變

（D）可能增加也可能減少

（C；D）

3．在調(diào)速閥旁路節(jié)流調(diào)速回路中，調(diào)速閥的節(jié)流開口一定，當(dāng)負(fù)載從F1降到F2時(shí)，若考慮泵內(nèi)泄漏變化因素時(shí)液壓缸的運(yùn)動速度v（

）；若不考慮泵內(nèi)泄漏變化的因素時(shí)，缸運(yùn)動速度v可視為（

）。

（A）增加

（B）減少

（C）不變

（D）無法判斷

（A；C）

-14-思考題4．如圖所示定量泵輸出流量為恒定值qp