速度控制回路

速度控制回路原理：改變q、Vm、A方法：節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速要求：調(diào)速范圍大、速度穩(wěn)定性好、效率高

調(diào)速回路第2頁,共54頁，2024年2月25日，星期天節(jié)流調(diào)速回路分類

節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速按采用流量閥不同<調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速進(jìn)油路按流量閥安裝位置不同<回油路

旁油路第3頁,共54頁，2024年2月25日，星期天如圖a，b所示，節(jié)流閥同樣串聯(lián)在液壓泵和執(zhí)行元件之間，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積，能否改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度？為什么？第4頁,共54頁，2024年2月25日，星期天節(jié)流調(diào)速回路通過改變節(jié)流口的通流截面積來調(diào)節(jié)流量。1.系統(tǒng)組成：定量泵、節(jié)流閥、溢流閥和執(zhí)行元件。進(jìn)油路串聯(lián)流量閥。2.工作原理：定量泵供油，泵的壓力由溢流閥調(diào)定，溢流閥不溢流則不能調(diào)速。

一、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路動(dòng)畫演示7.1.1第5頁,共54頁，2024年2月25日，星期天液壓缸穩(wěn)定工作時(shí)的受力平衡方程

p1A=F+p2A∵p2→Tpp=pS=C∴p2=0p1=F/A故節(jié)流閥兩端的壓力差為

△p=pP-p1=pP-F/A經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為：qv1=CAT△pφ=CAT（PP-F/A）φ

第6頁,共54頁，2024年2月25日，星期天液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v=qv1/A=CAT(pP-F/A)φ/A

結(jié)論：v∝AT改變AT，即可改變q1，改變v。AT調(diào)定，v隨F變化而變化。第7頁,共54頁，2024年2月25日，星期天速度-負(fù)載特性速度剛度：曲線上某點(diǎn)斜率的倒數(shù)。曲線越陡，負(fù)載變化對(duì)速度的影響越大，速度剛度低。結(jié)論：通流面積不變，負(fù)載小時(shí)速度剛度好；負(fù)載不變，通流面積小、速度低時(shí)速度剛度好。第8頁,共54頁，2024年2月25日，星期天功率和效率a.功率損失ΔP

：由兩部分組成溢流損失：

節(jié)流損失：

回路功率損失：

b.回路效率

回路輸入功率（泵輸出）：

回路輸出功率（缸輸入）：

溢流量越少，效率越高。由于存在兩部分功率損失，回路的效率較低。第9頁,共54頁，2024年2月25日，星期天最大承載能力多條速度負(fù)載特性曲線均匯于一點(diǎn)：該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的F值為最大負(fù)載。最大承載能力與速度調(diào)節(jié)無關(guān)：FMAX＝PpA進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：效率低。應(yīng)用：負(fù)載變化不大，低速、小功率的場合。第10頁,共54頁，2024年2月25日，星期天二、回油節(jié)流調(diào)速回路特點(diǎn)：速度-負(fù)載特性同進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。特性同前。區(qū)別：1.有背壓，能承受負(fù)值負(fù)載，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好。2.進(jìn)油路節(jié)流比回油路節(jié)流更易實(shí)現(xiàn)壓力控制。3.若執(zhí)行元件使用單桿缸，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度。4.回油路節(jié)流發(fā)熱影響小。動(dòng)畫演示7.1.2第11頁,共54頁，2024年2月25日，星期天三、旁路節(jié)流調(diào)速回路工作特點(diǎn)：流量閥與執(zhí)行元件并聯(lián)，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)流回油箱的流量，從而控制進(jìn)入缸的流量，溢流閥不打開，為安全閥。

調(diào)節(jié)AT，

qvt

變，v變。

節(jié)流閥兩端壓差隨負(fù)載變化而變化，ΔP=P1=F/A動(dòng)畫演示7.1.3

第12頁,共54頁，2024年2月25日，星期天速度負(fù)載特性重復(fù)進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的推導(dǎo)步驟，可得本回路的速度負(fù)載特性方程，但應(yīng)考慮泵的泄漏量影響。q1=qP-qT=(qtP-△qP)-qT=(qtP-kLpP)-CAT△pφ=qtp-kL(F/A)-CAT(F/A)φ故液壓缸的工作速度為：v=q1/A=[qtp-kL(F/A)-CAT(F/A)φ]/A結(jié)論：①AT=C，F(xiàn)↑，v↓,F↓，v↑，即v—F特性更軟②F=C,↑AT，v↓;↓AT↑v，即速度隨AT而變化第13頁,共54頁，2024年2月25日，星期天最大承載能力

AT↑，阻力↓，F(xiàn)max↓，即低速承載能力差。

第14頁,共54頁，2024年2月25日，星期天功率和效率∵pP隨F變化而變化，只有△P節(jié)，而無△P溢∴η高，發(fā)熱少。

第15頁,共54頁，2024年2月25日，星期天回路應(yīng)用∵v—F特性較軟，低速承載能力差。∴一般用于高速、重載、對(duì)速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率場合，如：牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、輸送機(jī)械液壓系統(tǒng)、大型拉床液壓系統(tǒng)、龍門刨床液壓系統(tǒng)等。第16頁,共54頁，2024年2月25日，星期天采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路采用調(diào)速閥代替節(jié)流閥調(diào)速，可以改善速度-負(fù)載特性，解決速度穩(wěn)定性，但增加減壓閥的損失，回路效率比節(jié)流調(diào)速低，其它特性同節(jié)流閥調(diào)速一樣。第17頁,共54頁，2024年2月25日，星期天容積調(diào)速回路通過改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。優(yōu)點(diǎn)：沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率高、發(fā)熱小。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。應(yīng)用：大功率液壓系統(tǒng)。第18頁,共54頁，2024年2月25日，星期天按油液循環(huán)方式分：開式回路：執(zhí)行元件排油回油箱，通過油箱進(jìn)行油液循環(huán)。易散熱，雜質(zhì)沉淀。閉式回路：泵吸油口與執(zhí)行元件回油口直接連接，回油直接進(jìn)泵吸口。結(jié)構(gòu)緊湊，油氣隔絕，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。采用副油箱補(bǔ)油。容積調(diào)速回路分類泵—缸式按所用執(zhí)行元件不同<變—定泵—馬達(dá)式<定—變變—變第19頁,共54頁，2024年2月25日，星期天泵-缸式容積調(diào)速回路改變泵的排量可調(diào)節(jié)活塞速度。速度-負(fù)載特性曲線：負(fù)載增加，速度下降。原因：壓力增加，泵、馬達(dá)的容積效率下降，泄漏增加，速度下降。低速承載能力差，且受最大負(fù)載的限制。速度-負(fù)載特性較軟，回路的速度剛度較節(jié)流調(diào)速回路高，造成原因與節(jié)流調(diào)速回路不同(壓差變化)。回路沒有溢流損失，也沒有節(jié)流損失，系統(tǒng)的效率高。第20頁,共54頁，2024年2月25日，星期天變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路動(dòng)畫演示7.1.5

nM=qP/VM∵VM=定值∴調(diào)節(jié)qP即可改變nM

若不計(jì)損失，在調(diào)速范圍內(nèi)，T=pPVM/2π=C∴稱恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速第21頁,共54頁，2024年2月25日，星期天定量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路∵nM與VM成反比TM與VM成正比∴VM↑，nM↓，TM↑；VM↓，nM↑，TM↓，以致帶不動(dòng)負(fù)載，使馬達(dá)“自鎖”。故這種回路很少單獨(dú)使用第22頁,共54頁，2024年2月25日，星期天變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路分兩段調(diào)節(jié):第一段先將VM調(diào)至最大并固定，然后將VP由小→大,nM從0↑nM’（變—定）第二段：將VP固定至最大，VM由大→小，nM從nM’↑nMmax（定—變）∴調(diào)速范圍大，λ可達(dá)100。第23頁,共54頁，2024年2月25日，星期天∵nM低時(shí)TM大，nM高時(shí)TM小∴正好符合大部分機(jī)械要求故多用于機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、紡織機(jī)械、礦山機(jī)械變量泵—變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路特點(diǎn)第24頁,共54頁，2024年2月25日，星期天容積節(jié)流調(diào)速采用變量泵和流量閥聯(lián)合調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。特點(diǎn)：變量泵供油量接受流量閥的調(diào)節(jié)并自動(dòng)適應(yīng)其流量需求。集節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：無溢流損失，效率高。有良好的低速穩(wěn)定性。第25頁,共54頁，2024年2月25日，星期天容積節(jié)流調(diào)速回路限壓式變量泵+調(diào)速閥：(泵壓為定值)工進(jìn)由調(diào)速閥通流面積控制流量：保持執(zhí)行元件速度恒定。保持泵的輸出流量與進(jìn)入缸的流量相適應(yīng)。qp>q1，泵出口壓力上升，通過反饋，使泵的流量減小到q1。qp<q1，泵出口壓力下降，通過反饋，使泵的流量增大到q1。差壓式變量泵+節(jié)流閥：(泵壓為變值)節(jié)流閥控制進(jìn)入缸的流量，并使泵的流量自動(dòng)與缸的流量相匹配。第26頁,共54頁，2024年2月25日，星期天作業(yè)7-97-117-157-16第27頁,共54頁，2024年2月25日，星期天增速回路(快速運(yùn)動(dòng)回路)1.差動(dòng)連接作用：空載時(shí)加快執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。動(dòng)畫演示7.1.14第28頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2.雙泵供油快進(jìn)：雙泵供油工進(jìn)：左泵卸荷，右泵壓力由溢流閥調(diào)定快退：雙泵供油動(dòng)畫演示7.1.15第29頁,共54頁，2024年2月25日，星期天動(dòng)畫演示7.1.173.蓄能器供油增速第30頁,共54頁，2024年2月25日，星期天完成系統(tǒng)中執(zhí)行元件依次實(shí)現(xiàn)幾種速度的換接。實(shí)質(zhì)上是一種分級(jí)（或有級(jí)）調(diào)速回路，但速度是根據(jù)需要事先調(diào)好，這是和調(diào)速回路的不同之處。速度換接回路

分類：快速與慢速的換接、兩種慢速的換接第31頁,共54頁，2024年2月25日，星期天速度換接回路1.采用行程閥的快慢速換接回路作用：在一個(gè)工作循環(huán)中，實(shí)現(xiàn)不同速度的轉(zhuǎn)換。動(dòng)畫演示7.1.19速度換接平穩(wěn)，動(dòng)作可靠，換接精度較好，但行程閥必須安裝在液壓缸附近。第32頁,共54頁，2024年2月25日，星期天調(diào)速閥串聯(lián)的換接回路2、兩工進(jìn)換接調(diào)速動(dòng)畫演示7.1.20特點(diǎn)：v1>v2，否則2不起作用第33頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2、兩工進(jìn)換接調(diào)速動(dòng)畫演示7.1.21a

調(diào)速閥并聯(lián)的換接回路第34頁,共54頁，2024年2月25日，星期天動(dòng)畫演示7.1.21b

v1、v2互不影響，但因A、B任意一個(gè)工作時(shí)，另一個(gè)減壓閥閥口最大，一旦換接易前沖。所以改為下圖所示，可避免前沖，但△P↑。

調(diào)速閥并聯(lián)的換接回路第35頁,共54頁，2024年2月25日，星期天多缸工作控制回路一個(gè)油源驅(qū)動(dòng)多個(gè)液壓缸，或按順序，或同步動(dòng)作，要避免壓力、流量的干涉。順序動(dòng)作回路同步回路互不干擾回路第36頁,共54頁，2024年2月25日，星期天作用：控制多缸動(dòng)作順序。順序動(dòng)作回路1.壓力控制1）用順序閥第37頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2）用壓力繼電器第38頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2、行程控制的順序動(dòng)作回路1)用行程閥控制第39頁,共54頁，2024年2月25日，星期天2)用行程開關(guān)控制第40頁,共54頁，2024年2月25日，星期天二、同步回路作用：控制多缸同步運(yùn)動(dòng)。第41頁,共54頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共54頁，2024年2月25日，星期天3.帶補(bǔ)償裝置的同步回路第43頁,共54頁，2024年2月25日，星期天三、互不干擾回路作用：防止多缸因速度快慢不同（壓力不同）互相干擾。泵1：小流量，控制任一缸工進(jìn)。泵2：大流量，控制各缸快速進(jìn)退。各司其職，無干擾。第44頁,共54頁，2024年2月25日，星期天學(xué)習(xí)要求(1)熟練掌握換向回路、鎖緊回路；重點(diǎn)掌握調(diào)壓回路和卸荷回路，了解各種壓力控制回路；重點(diǎn)掌握節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速原理、速度負(fù)載特性、最大承載能力和效率、功率，會(huì)進(jìn)行回路參數(shù)計(jì)算。第45頁,共54頁，2024年2月25日，星期天學(xué)習(xí)要求(2)重點(diǎn)掌握容積調(diào)速回路的工作原理、調(diào)速性能，會(huì)進(jìn)行回路參數(shù)計(jì)算；了解容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理；熟練掌握快速運(yùn)動(dòng)回路、速度切換回路、順序動(dòng)作回路的工作原理。了解各種各類回路，明白回路中各元件的作用及關(guān)系，能正確組合較簡單的液壓基本回路。第46頁,共54頁，2024年2月25日，星期天回路參數(shù)計(jì)算(1)

用回路法計(jì)算系統(tǒng)各點(diǎn)壓力：根據(jù)元件確定已知壓力：液壓泵：Pp負(fù)載缸：P1A=P2A+F油箱：P=0壓力閥前后壓力：Py、Pj、Px在液壓原理圖上標(biāo)注液流走向，從已知點(diǎn)沿管路向前：減去壓力損失；沿管路向后，加上壓力損失。第47頁,共54頁，2024年2月25日，星期天回路參數(shù)計(jì)算(2)用節(jié)點(diǎn)法計(jì)算系統(tǒng)各點(diǎn)流量：根據(jù)元件確定已知流量：液壓泵、馬達(dá)：qp、qm負(fù)載缸：q=vA節(jié)流閥：q=Cqa(2ΔP/ρ)0.5由已知點(diǎn)推算回路各點(diǎn)流量：液流連續(xù)性定律：流入某節(jié)點(diǎn)的流量=流出該節(jié)點(diǎn)的流量第48頁,共54頁，2024年2月25日，星期天回路參數(shù)計(jì)算(3)功率、效率的計(jì)算：機(jī)械能ηmηv液壓能ΔPΔq液壓能ηmηv機(jī)械能

Mω

PpqpPmqmMωPLqLFv回路效率系統(tǒng)效率第49頁,共54頁，2024年2月25日，星期天例題：圖示液壓系統(tǒng)，若A1=0.01cm2，A2=0.02cm2，F(xiàn)L=1X104N，A=50cm2，Py=3.6MPa，泵的V=28ml/r，n=1000r/min，ηv=0.9，管路其它損失不計(jì)，求：1、1DT、2DT分別接通后，C點(diǎn)的壓力，活塞運(yùn)動(dòng)速度，溢流閥溢流量。2、1DT、2DT同時(shí)接通后，重新完成(1)問。第50頁,共54頁，2024年2月25日