第3章 節(jié)流調速回路課件

第三章節(jié)流調速回路分析第3章節(jié)流調速回路調速方法概述

液壓系統(tǒng)常常需要調節(jié)液壓缸和液壓馬達的運動速度，以適應主機的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達的速度決定于排量及輸入流量。液壓缸的速度為：

液壓馬達的轉速:

式中

q—

輸入液壓缸或液壓馬達的流量；

A—

液壓缸的有效面積（相當于排量）；

VM—

液壓馬達的每轉排量。第3章節(jié)流調速回路

由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達的速度，可以通過改變流入流量來實現(xiàn)，也可以通過改變排量來實現(xiàn)。對于液壓缸來說，通過改變其有效作用面積A（相當于排量）來調速是不現(xiàn)實的，一般只能用改變流量的方法來調速。對變量馬達來說，調速既可以改變流量，也可改變馬達排量。第3章節(jié)流調速回路定量泵節(jié)流調速回路回路組成：定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調速閥等），溢流閥，執(zhí)行元件。其中流量控制閥起流量調節(jié)作用，溢流閥起壓力補償或安全作用。按流量控制閥安放位置的不同分：進油節(jié)流調速回路將流量控制閥串聯(lián)在液壓泵與液壓缸之間?；赜凸?jié)流調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)流調速回路的速度負載特性、功率特性。分析時忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí)行元件的機械摩擦等。設節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中m＝1/2。第3章節(jié)流調速回路進、回油節(jié)流調速回路qp=q1+Δqp1A1=Fq1=KATΔp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2V=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1qp=q1+ΔqppA1=p2A2+Fq2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2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載特性方程第3章節(jié)流調速回路進回油節(jié)流調速回路的速度負載特性及功率特性調節(jié)節(jié)流閥通流面積AT可無級調節(jié)液壓缸活塞速度，v與AT成正比。當AT一定時，速度隨負載的增加而下降。當v=0時，最大承載能力Fmax=psA1。速度隨負載變化而變化的程度，表現(xiàn)為速度負載特性曲線的斜率不同，常用速度剛性kv來評價。Kv=-dF/dv=-1/tgθ=2(psA1-FL)/v

它表示負載變化時回路阻抗速度變化的能力。液壓缸在高速和大負載時，速度受負載變化的影響大，即回路的速度剛性差?；芈返妮敵龉β逝c回路的輸入功率之比定義成回路效率。η=(Pp-ΔP)/Pp=pLqL/psqp進回油節(jié)流調速回路既有溢流損失，又有節(jié)流損失，回路效率較低。當實際負載偏離最佳設計負載時效率更低。這種回路適用于低速、小負載、負載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。第3章節(jié)流調速回路進、回油節(jié)流調速回路的不同之處：回油節(jié)流調速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負值負載，且運動速度比較平穩(wěn)。進油節(jié)流調速回路容易實現(xiàn)壓力控制。工作部件運動碰到死擋鐵后，液壓缸進油腔壓力上升至溢流閥調定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號，可控制下一步動作。回油節(jié)流調速回路中，油液經節(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，進油節(jié)流調速回路在同樣的低速時節(jié)流閥不易堵塞?；赜凸?jié)流調速回路回油腔壓力較高，特別是負載接近零時，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，一般采用進油節(jié)流調速回路，并在回油路上加背壓閥。第3章節(jié)流調速回路旁路節(jié)流調速回路速度受負載變化的影響大，在小負載或低速時，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。

溢流閥關閉，起安全閥作用。速度負載特性方程

V=q1/A1=〔qt-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A1第3章節(jié)流調速回路改善節(jié)流調速負載特性的回路在節(jié)流閥調速回路中，當負載變化時，因節(jié)流閥前后壓力差變化，通過節(jié)流閥的流量均變化，故回路的速度負載特性比較差。若用調速閥代替節(jié)流閥，回路的負載特性將大為提高。調速閥可以裝在回路的進油、回油或旁路上。負載變化引起調速閥前后壓差變化時，由于定差減壓閥的作用，通過調速閥的流量基本穩(wěn)定。旁路節(jié)流調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)流閥調速回路大。調速閥正常工作必須保持0.5～1MPa的壓差，旁通型調速閥只能用于進油節(jié)流調速回路中。第3章節(jié)流調速回路采用節(jié)流閥的節(jié)流調速回路

節(jié)流調速回路有進油路節(jié)流調速，回油節(jié)路流調速，旁路節(jié)流調速三種基本形式。第3章節(jié)流調速回路進油路節(jié)流調速回路進油路節(jié)流調速回路

進油節(jié)流調速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調定壓力并保持定值。注意

節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間第3章節(jié)流調速回路

（1）速度負載特性

當不考慮泄漏和壓縮時，活塞運動速度為：

活塞受力方程為：

缸的流量方程為：

=p2—

液壓缸回油腔壓力，p2

0。F—

外負載力；

式中：

=第3章節(jié)流調速回路

于是式中C—與油液種類等有關的系數(shù)；AT—節(jié)流閥的開口面積；—節(jié)流閥前后的壓強差，m—為節(jié)流閥的指數(shù)；當為薄壁孔口時，m=0.5。第3章節(jié)流調速回路

式為進油路節(jié)流調速回路的速度負載特性方程。以v為縱坐標,FL為橫坐標，將式按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進油路節(jié)流調速回路的速度負載特性曲線。第3章節(jié)流調速回路進油路節(jié)流調速回路速度負載特性曲線

第3章節(jié)流調速回路（2）功率特性

上圖中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為：

回路的功率損失為：

==而缸的輸出功率為：

第3章節(jié)流調速回路

式中—溢流閥的溢流量,。

進油路節(jié)流調速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失和節(jié)流功率損失第3章節(jié)流調速回路回油路節(jié)流調速回路

回油路節(jié)流調速回路采用同樣的分析方法可以得到與進油路節(jié)流調速回路相似的速度負載特性.

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，第3章節(jié)流調速回路進油路和回油路節(jié)流調速的比較

(1)承受負值負載的能力回油節(jié)流調速能承受一定的負值負載

(2)運動平穩(wěn)性回油節(jié)流調速回路運動平穩(wěn)性好。

(3)油液發(fā)熱對回路的影響

進油節(jié)流調速的油液發(fā)熱會使缸的內外泄漏增加；

(4)啟動性能回油節(jié)流調速回路中重新啟動時背壓不能立即建立，會引起瞬間工作機構的前沖現(xiàn)象。

進油路、回油路節(jié)流調速回路結構簡單，但效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功率場合，如某些機床的進給系統(tǒng)中。第3章節(jié)流調速回路

旁油路節(jié)流調速回路旁油路節(jié)流調速回路

節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實現(xiàn)速度調節(jié)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負載。

第3章節(jié)流調速回路（1）速度負載特性

考慮到泵的工作壓力隨負載變化，泵的輸出流量qp應計入泵的泄漏量隨壓力的變化,采用與前述相同的分析方法可得速度表達式為：

式中

qpt—泵的理論流量；

k—泵的泄漏系數(shù)，其余符號意義同前。

(8.8)第3章節(jié)流調速回路（2）功率特性

回路的輸入功率

回路的輸出功率回路的功率損失回路效率

旁路節(jié)流調速只有節(jié)流損失，無溢流損失，功率損失較小。

注意:節(jié)流調速回路速度負載特性比較軟，變載荷下的運動平穩(wěn)性比較差。為了克服這個缺點，回路中的節(jié)流閥可用調速閥來代替。用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合第3章節(jié)流調速回路壓力適應回路

溢流閥不僅用來將多余的油液排回油箱，而且作為節(jié)流閥的壓力補償閥，保證在負載變化時，節(jié)流閥進、出口壓差為一常數(shù)。回油路節(jié)流調速回路第3章節(jié)流調速回路節(jié)流閥壓差：閥芯上力的平衡方程式為：一般取彈簧因補償負載波動而引起的閥芯位移量也很小，因此可認為第3章節(jié)流調速回路（1）負載特性進入液壓缸的流量即液壓缸的速度不僅與節(jié)流閥開度有關，而與負載或負載壓力變化無關，即回路的速度剛性在理論上為無窮大。（2）調節(jié)特性液壓缸速度正比于節(jié)流閥的通流面積。第3章節(jié)流調速回路液壓泵的工作壓力能自動跟隨負載F或負載壓力的增減而增減，并且始終比負載壓力大一恒定值，即:因而，稱這種回路為壓力適應回路。第3章節(jié)流調速回路比例方向閥的壓力適應回路1-道流閥2-壓力閥3-節(jié)流閥4-比例方向閥第3章節(jié)流調速回路節(jié)流閥3是用來調節(jié)液壓泵壓力相應升高或降低快慢的，防止壓力沖擊。壓力閥2限制了回路所能達到的最高工作壓力，防止回路過載，起安全保護作用。第3章節(jié)流調速回路回路效率：液壓泵的輸出功率：液壓缸的輸入功率：回路效率：第3章節(jié)流調速回路功率適應回路

第3章節(jié)流調速回路功率適應回路，由以下四個基本元件組成：1、比例方向閥2、功率適應閥3、液壓泵4、液壓缸第3章節(jié)流調速回路（1）負載特性負載流量即液壓缸工作速度，不會因負載的變化而變化，即回路的速度剛性在理論上是無窮大。（2）調節(jié)特性液壓缸的工作速度V隨a（比例方向閥閥口通流面積）的增減而線性的增減。（3）功率特性液壓泵的輸出功率：第3章節(jié)流調速回路液壓缸的輸入功率：回路效率：第3章節(jié)流調速回路功率適應回路基本特征：不論負載如何變化，也不論比例方向閥通流面積如何調節(jié)，液壓泵的輸出流量始終保持與比例方向閥所能通過的負載流量相等；液壓泵的輸出壓力始終比負載壓力大一恒定值，因而液壓泵的輸出功率始終與負載所需功率適應。第3章節(jié)流調速回路功率適應回路應用