速度控制回路功能分析

液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)教學(xué)單元名稱(chēng)

7章液壓根本回路7.1速度掌握回路功能分析單元力量培育目標(biāo)

把握節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路、容積節(jié)流調(diào)速回路根本構(gòu)成，速度負(fù)載特性及功率效率分析和適用場(chǎng)合。學(xué)問(wèn)點(diǎn)技能點(diǎn)

生疏節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路、容積節(jié)流調(diào)速回路的根本構(gòu)成，特性及功率、效率分析和適用場(chǎng)合，學(xué)會(huì)搭接速度掌握回路。

速度負(fù)載以轉(zhuǎn)變液壓缸流量和液壓馬達(dá)排量， 說(shuō)明三種速度調(diào)整掌握方式和掌握要求，單元教學(xué)設(shè)計(jì)

引入本節(jié)內(nèi)容，說(shuō)明節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路、容積節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性分析及功率、效率、最大承載力量及回路適用場(chǎng)合。單元教學(xué)方式 多媒體+課堂理論講授+實(shí)訓(xùn)動(dòng)手搭接根本速度掌握回路學(xué)問(wèn)拓展 咼教社《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》網(wǎng)絡(luò)課程( :〃4)作業(yè)：7-2、7-3、7-4、7-6作業(yè)課后記【手段：承受資源庫(kù)中液壓根本回路的動(dòng)畫(huà)】6章液壓根本回路速度掌握回路功能分析速度掌握回路是對(duì)液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和速度切換實(shí)現(xiàn)掌握的回路。速度掌握回路分類(lèi)調(diào)速回路

調(diào)速、快速、換速回路調(diào)速回路調(diào)速原理液壓缸：v=qA 液壓馬達(dá)：n=qVm，由此可知:轉(zhuǎn)變q、Vm、A，皆可轉(zhuǎn)變vn,—般A是不行轉(zhuǎn)變的。液壓缸：轉(zhuǎn)變q，即可轉(zhuǎn)變v液壓馬達(dá)：既可轉(zhuǎn)變q，又可轉(zhuǎn)變Vm調(diào)速回路主要有以下三種方式：節(jié)流調(diào)速回路：用定量泵供油，轉(zhuǎn)變 q。容積調(diào)速回路：轉(zhuǎn)變變量泵或)轉(zhuǎn)變變量馬達(dá)的Vm。容積節(jié)流調(diào)速回路：即可轉(zhuǎn)變q，又可轉(zhuǎn)變Vm。對(duì)調(diào)速的要求：范圍大、穩(wěn)定性好、效率高。節(jié)流調(diào)速回路?按承受流量閥不同分為：節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速，調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速。?按流量閥安裝位置不同分為：進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速、回油路節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速。①速度一負(fù)載特性調(diào)速回路的速度一負(fù)載特性，也稱(chēng)機(jī)械特性。①速度一負(fù)載特性調(diào)速回路的速度一負(fù)載特性，也稱(chēng)機(jī)械特性。液壓缸在穩(wěn)定工作時(shí)，其受力平衡方程式為：PiA=FP2A式中：p1――液壓缸進(jìn)油腔壓力;P2――液壓缸回油腔壓力；F——液壓缸的負(fù)載；A——液壓缸有效工作面積。由于回油腔通油箱，p2視為零，則有P1=FA進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路pp，則節(jié)流閥進(jìn)出口的壓差為:由小孔流量公式知，流經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為:

FcppF

節(jié)流閥系數(shù)^^視為常數(shù)A――節(jié)流閥過(guò)流截面積；

:――節(jié)流閥指數(shù)。AAIpA丿

<p故液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為：v=?C乞上式為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。分析：V與A，F(xiàn)有關(guān)。?F恒定時(shí)，vAT成正比，調(diào)整AT可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍較大

(速度比Vmax100)Vmax100)。p ?AT調(diào)定后，v隨負(fù)載F增大而減小。當(dāng)FPA時(shí)，V=0pp!=0p ?速度負(fù)載特性曲線AT 曲線越陡，特性越軟;FL 曲線越陡，特性越軟；F②功率特性該調(diào)速回路的輸入功率，即液壓泵輸出功率該調(diào)速回路的輸出功率，即液壓缸的輸入功率

&=ppqp二常數(shù)APFp_pppAPFp_pppqp_pqPpAqApq式中：qp――液壓泵供油流量；.：q――溢流閥溢流量。這種調(diào)速回路的功率損失由兩局部組成，即溢流損失pp.iq和節(jié)流損失?>pq1?；芈沸蕿椋?■p1叢也PpPpqp由上可知，節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路

回油節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路它是將節(jié)流閥放置在回油路上，用它來(lái)掌握從液壓缸回油腔流出的流量，也就掌握了進(jìn)入液壓缸的流量，到達(dá)調(diào)速的目的。回油節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的靜態(tài)特性與進(jìn)口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路完全一樣，不再贅述。速度負(fù)載特性一樣回油節(jié)流p2p^0，能承受負(fù)值負(fù)載，速度平穩(wěn)性好；并且流經(jīng)節(jié)流閥而發(fā)熱的油液，可直接流回油箱冷卻?！M(jìn)油節(jié)流，液圧缸運(yùn)動(dòng)到終端停頓，進(jìn)油圧力上升，可用圧力繼電器，易于掌握------------------------單桿缸無(wú)桿腔進(jìn)油，進(jìn)油節(jié)流低速時(shí)旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路

州大，速度穩(wěn)定性較好。旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路如圖 7-4所示。它是將節(jié)流閥安放在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，用它來(lái)調(diào)整從支路流回油箱的流量，以掌握進(jìn)入液壓缸的流量來(lái)到達(dá)調(diào)速的日的?；芈分幸缌鏖y起安全閥作用，泵的工作壓力不是恒定的，它隨負(fù)載發(fā)生變化。①速度-負(fù)載特性旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為:vqt

F F「-k(^-CA(-)1 TA Aqt――泵的理論流量；ki――泵的泄漏系數(shù)。特性曲線分析FA越大，曲線越陡，特性越軟； L越大，曲線越平緩，特性越硬；最大承載力量， A越小,LFLmax越大當(dāng)負(fù)載F恒定時(shí)，VAT的增大而減小，當(dāng)AT調(diào)定后，V隨負(fù)載的增大而減小。②最大承載力量旁路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載力量隨節(jié)流閥開(kāi)口面積力量很差，調(diào)速范圍也小。

Ar的增大而減小，即該回路低速時(shí)承載③功率特性旁路節(jié)流調(diào)速回路無(wú)溢流損失

p，有節(jié)流損失p2適用于高速、重載且對(duì)速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率的液壓系統(tǒng)。④ 這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍不僅與節(jié)流閥的調(diào)速范圍有關(guān)，而且還與負(fù)載、液壓缸的泄露有關(guān)。因此其數(shù)值要比進(jìn)口、出口節(jié)流閥式調(diào)速回路的調(diào)速范圍要小。⑷由于調(diào)速閥本身能在負(fù)載變化的變件下保證節(jié)流閥進(jìn)、出油口間壓差基本不變，通過(guò)的流量也根本不變，因而回路的速度-負(fù)載性將得到改善，旁路節(jié)流調(diào)速回路的承載力量也不會(huì)因本不變，通過(guò)的流量也根本不變，因而回路的速度-負(fù)載性將得到改善，旁路節(jié)流調(diào)速回路的承載力量也不會(huì)因活塞速度降低而減小。調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回容積式調(diào)速回路容積式調(diào)速回路是通過(guò)轉(zhuǎn)變變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)行速度。特點(diǎn)：速度-負(fù)載特性較軟，低速時(shí)性能差(泄漏大)油路的循環(huán)方式開(kāi)式油路通過(guò)油箱，冷卻好，便于雜質(zhì)沉淀，油氣隔絕差。閉式油路無(wú)油箱，設(shè)關(guān)心泵補(bǔ)油，構(gòu)造緊湊，油氣隔絕好，散熱差。(1)變量泵和定量執(zhí)行元件組成的容積調(diào)速回路

^FJ旳」＞O F7-6調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線變量泵與液壓缸組成的容積調(diào)速回路

變量泵與液壓缸組成的容積調(diào)速回路速度一負(fù)載特性曲線當(dāng)不考慮管路、液壓缸的泄漏時(shí)，液壓缸的速度和壓力損失為:變量泵肯定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

變量泵肯定量馬達(dá)容積調(diào)速回路速度一負(fù)載特性AVPnP-ki—AiAiAkA2k回路的速度剛性為:v閉式循環(huán)的變量泵肯定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路。在不考慮管路壓力損失和泄漏時(shí)，馬達(dá)Vn 十轉(zhuǎn)速為:

p p 2VTmqVmqp回路分析調(diào)速 P ，調(diào)整二調(diào)速 P ，調(diào)整二nM M qPf—nM轉(zhuǎn)矩和功率 TM二PPVMj2二,調(diào)速時(shí)TM不變一恒轉(zhuǎn)矩PPMPVPPMM二 nM

,pM

變化該回路輸出的最大轉(zhuǎn)矩為：T2兀

—PV

^mm回路輸出的最大功率為:F =2T

n “；： pV

PnVmmax

mmax

m ympmp mm綜上所述，變量泵和定量馬達(dá)容積調(diào)速回路的調(diào)速范圍可達(dá) 40左右。當(dāng)回路中的液壓泵和馬達(dá)都能雙向作用時(shí)，馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的反向。定量泵一變量馬達(dá)回路。這種回路的 nP和VP均為常數(shù)，轉(zhuǎn)變Vm時(shí)，Tm與V成正比變化，nmVm成反比(按雙曲線規(guī)律)變化。當(dāng)Vm減小到肯定程度，Tm缺乏以抑制負(fù)載時(shí)，馬達(dá)便停頓轉(zhuǎn)動(dòng)。在不考慮泵和馬達(dá)效率變化的狀況下，由于定量泵的最大輸出功率不變，因而在轉(zhuǎn)變

Vm時(shí)，馬達(dá)的輸出功率Pm也不變，故稱(chēng)這種回路為恒功率調(diào)速回路。

這種回路，能最大限度發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的作用。要保證輸出功率為常數(shù)，馬達(dá)的調(diào)整系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)自動(dòng)的恒功率裝置，其原理就是保證馬達(dá)的定量泵一變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路工作特性曲線(3定量泵一變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路工作特性曲線-調(diào)整變量泵和變量馬達(dá)均可調(diào)整液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速回路1-2-3-安全閥4-5-溢流閥容積節(jié)流調(diào)速回路

所以這種回路的工作特性是上述兩種回路工作特性的綜合。其抱負(fù)狀況下的特性曲線如下圖。這種回路的調(diào)積。這種回路適用于大功率的液壓系統(tǒng)。限壓式變量泵一調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路變量泵輸出的流量qP和進(jìn)入液壓缸的流量q1相適應(yīng)。當(dāng)qPq1時(shí)，泵的供油壓力qP上升，使限壓式變量泵的流量自動(dòng)削減到 qP：q1；反之，當(dāng)qP:::q時(shí)，泵的供油壓力qP下降，該泵又會(huì)自動(dòng)使qp二q?？梢?jiàn)調(diào)速閥在回路中的作用不僅是使進(jìn)入液壓缸的流量保持恒定，油量和供油壓力根本上保持不變，從而變量泵和進(jìn)入液壓缸的流量匹配。

而且還使泵的供這種容積節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、承載力量及調(diào)速范圍都和調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路一樣。A限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路

的調(diào)速特性液壓缸的流量q1，并使變量泵輸出的流量qp液壓缸的流量q1，并使變量泵輸出的流量qp自動(dòng)和相適應(yīng)。當(dāng)qqqpiqp。反之，當(dāng)qp:::qiqp輸入液壓缸的流量根本上不受負(fù)載變化的影響，因此，回路的速度剛性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和承載力量與限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的調(diào)速回路相像。此外，回路因能補(bǔ)償由負(fù)載變化引起的泵泄漏量的變化，它在低速小流量場(chǎng)合下使用顯得更優(yōu)越。容積節(jié)流調(diào)速回路不但