液压传动第8章 调速回路new

1 欢迎学习第八章 2 第八章调速回路 3 液压基本回路指那些为了实现特定的功能而把某些液压元件和管道按一定的方式组合起来的油路结构 液压系统由一个或多个液压基本回路组成 前言 4 7 1节流调速回路 通过改变回路中流量控制元件通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量 以调节其运动速度 按工作中回路压力是否随负载变化分 定压式节流调速回路变压式节流调速回路 工作原理 5 一 定压式节流调速回路 定压式节流调速回路的一般形式如下 进口节流式 出口节流式 7 13 6 进 出口节流式 7 下面以 进口节流式 为主 进行讨论 一 回路的特点 1 液压泵的压力经溢流阀调定后 基本上保持不变 2 液压缸的输入流量由节流阀调节 定量泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱 回路正常工作的必要条件 二 回路的机械特性 v F的关系 1 关系式 当不考虑回路中各处摩擦力作用时 则有下式成立 5 8 整理 1 2 3 式 可得 9 2 机械特性曲线 10 由图可知 当溢流阀的调整压力pp和节流阀的通流截面积AT1调定之后1 对于调速阀而言 F v不变2 对于节流阀而言 F v 当F A1pp时 v 0即活塞停止运动 定压式节流调速回路的承载能力是不受AT1的变化影响的 11 三 回路速度刚性 活塞运动速度受负载影响的程度 它是回路对负载变化抗衡能力的一种说明 某处的斜率 kv 机械特性越硬 活塞运动速度受负载变化的影响 活塞在负载下的运动越平稳 12 影响kv的因素 1 当AT1不变时 F kv 2 当F不变时 AT1 kv 3 pp 或A1 或 kv pp A1 的变化受其它条件的限制 13 四 回路的功率特性 以其自身的功率损失 不包括泵 缸 管道的功率损失 功率损失分配情况和效率来表达的 1 功率损失 定压式进口节流调速回路的输入功率PP 即定量泵的输出功率 输出功率P1和功率损失 P分别为 5 14 2 功率损失分配回路的功率损失包括两部分 1 溢流损失 P1 Pp q2 节流损失 P2 PT1q13 效率1 当液压缸在恒载下工作时 F不变 影响因素 当q1 qp 或 q c 当p1 pp F c 15 2 当液压缸在变载下工作时 当AT1不变时 若F p1 q1 P1 p1q1 当p1 0或p1 pp时 P1 0因此 当p1在0 pp之间变化时 P1有一最大值 即 16 整个回路的功率损失很大 回路的效率很低 结论 17 五 回路的调速范围Rc 以其所驱动的液压缸在某个负载下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比表示 式中 RT1 节流阀的调速范围 定压式进口节流调速回路的调速范围只受流量控制元件调节范围的限制 结论 18 六 回路中组成元件的泄漏1 液压泵处的泄漏较大 但只影响通过溢流阀的流量 2 节流阀和液压缸的泄漏很小 结论 七 回路的优缺点结构简单 价格低 效率低 只宜用在负载变化不大 低速 小功率的场合 泄漏对回路各项性能的影响不大 19 二 变压式节流调速回路 21 20 一 回路的特点1 回路的工作压力随负载而变 2 节流阀调节排回油箱的流量 从而间接地控制了流入缸中的流量 3 此回路的溢流阀起安全保护作用 二 回路的机械特性变压式节流调速回路的液压泵的泄漏对液压缸的工作速度有影响 泄漏的大小又直接与回路的工作压力有关 即 21 式中 kl 泵的泄漏系数 根据上式 按不同的AT值作图 可得一组机械特性曲线 19 22 由图可知 1 对于调速阀而言F v基本不变2 对于节流阀而言 当AT不变时 F v 所以机械特性比定压式的 软 的多 当F到达某一数值时 v 0 回路的承载能力是变化的 即v AT 承载能力 AT1 AT2 AT3 AT1 AT2 AT3 23 三 回路的速度刚性 影响kv的因素1 当AT不变时 F kv 2 当F不变时 AT v kv 3 A1 或 或kl kv 24 四 回路的功率特性 q1 v c 变压式节流调速回路的效率比定压式节流调速回路的效率高 结论 25 五 回路的调速范围 由上式可知 1 Rc不只取决于RT 而且还和其它参数有关 2 式中RT不是节流阀可能的调速范围 因为AT加大到某值时v 0 再增加AT也不会起调速作用 26 三 节流调速回路工作性能的改进 使用节流阀的节流调速回路 机械特性都比较软 变载下的运动平稳性都比较差 为了克服这一缺点 回路中的流量控制元件可以改用调速阀或溢流节流阀 上述这些性能上的改进都是以加大整个流量控制阀的工作压差为代价的 一般工作压差最少须0 5MPa 高压调速阀则须1MPa 29 27 调速阀在进油路上 调速阀在回油路上 28 26 调速阀在分支油路上 溢流节流阀在进油路上 29 7 2容积调速回路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度 工作原理 液压泵和执行元件都是定量元件时 不能进行容积调速 注意 30 回路的特性1 泵输出的油直接进入执行元件 不会发生节流损失和溢流损失 2 工作压力随负载变化 因此效率高 发热少 回路的分类1 按油液循环方式不同 开式回路 泵从油箱吸油后输入执行元件 执行元件排出的油直接回油箱 闭式回路 泵将油输入执行元件的吸油腔 又从执行元件的回油腔处吸油 2 按所用执行元件的不同泵 缸式容积调速回路泵 马达式容积调速回路 31 一 泵 缸式容积调速回路 一 泵 缸式开式容积调速回路 1 变量泵2 安全阀 32 1 回路特点执行元件的运动速度由变量泵的排量来调节 回路中的最大工作压力由溢流阀限定 2 机械特性若不考虑液压泵以外元件和管边的泄漏 则 33 下面按不同的qt值作图 可得一组机械特性曲线 qt1 qt2 qt3 qt1 qt2 qt3 由图可知 1 当qt调节好后 F v 变量泵有泄漏 2 在低速下 当F增大至某值时 v 0 这时qt 泄漏量 即液压泵向系统输入的qp 0 所以这种回路在低速下的承载能力很差 34 3 回路的速度刚性kv 影响kv的因素 1 kv不受F的影响 2 A1 kv 或kl 泄漏 kv 4 回路的调速范围 式中 Rp 变量泵的调节范围 qtmax 变量泵的最大理论流量 35 二 泵 缸式闭式容积调速回路 1 辅助泵2 溢流阀3 换向阀4 液动阀5 单向阀6 安全阀7 变量泵8 安全阀9 单向阀 37 36 1 双向变量泵 除了给液压缸供应所需的油液外 还可以改变输油方向 使液压缸运动换向 换向过程比使用换向阀平稳 但换向时间长 2 两个安全阀 用以限制回路每个方向的最高压力 3 两个单向阀 补油 变向 辅助装置供补偿回路中泄漏和液压缸两腔流量差额之用 一些元件在回路中的作用 37 4 换向阀 变换工作位置时 辅助泵输出的低压油一方面改变液动阀的工作位置 并作用在变量泵定子的控制缸a或b上 使变量泵改变输油方向 另一方面又接通变量泵的吸油路 补偿封闭油路中的泄漏 并使吸油路保持一定压力以改善变量泵吸油情况 5 辅助泵 输出的多余油液经溢流阀流回油箱 6 变量泵 只在换向过程中通过单向阀直接从油箱吸油 注意 这种回路的工作特性和开式的完全相同 35 38 二 泵 马达式容积调速回路 1 变量泵 定量马达式调速回路 恒转矩调速回路 特点 此回路的调速范围较大 一般可达Rc 40 当回路中泵和马达都能双向作用时 马达可以实现平稳的反向 这种回路在小型内燃机车 液压起重机 船用绞车等处的有关装置上应用 39 2 定量泵 变量马达式调速回路 恒功率调速回路 特点 这种回路的调速范围很小 一般只有Rc 3 不能用来使马达反向 这种回路在造纸 纺织等行业的卷取装置中得到了应用 40 3 变量泵 变量马达式调速回路 特点 这种回路拓宽了调速范围 即Rc RPRM 效率较高 适用于大功率场合 41 7 3容积节流调速回路 采用压力补偿型变量泵供油 用流量控制元件确定进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节活塞的运动速度 并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需的流量相适应 工作原理 没有溢流损失 效率较高 速度稳定性比单纯的容积调速回路好 回路的优缺点 42 一 定压式容积节流调速回路 43 1 这种回路使用了限压式变量叶片泵和调速阀 2 活塞运动速度v由调速阀中节流阀的通流截面积AT来控制 3 变量泵输出的流量qp和进入缸中的流量q1自相适应 当qp q1时 泵的供油压力 变量泵的流量自动 qp q1 回路的特点 44 当qp q1时 泵的供油压力 变量泵的流量 qp q1 4 调速阀的作用使进入缸中的流量保持恒定 使泵的供油压力 供油量基本上不变 从而使泵和缸的流量匹配 5 回路的速度刚性 运动平稳性 承载能力和调速范围都和与它对应的节流调速回路相同 6 这种回路最适用于负载变化不大的中 小功率场合 45 二 变压式容积节流调速回路 46 1 这种回路使用稳流量泵和节流阀 2 节流阀控制着进入液压缸的流量q1 并使变量泵输出流量qp自动和q1相适应 当qp q1时 泵的供油压力 泵内左 右两个柱塞进一步压缩弹簧 e 泵的供油量qp qp q1 当qp q1时 泵的供油压力 e 泵的供油量qp qp q1 3 这种回路宜用在负载变化大 速度较低的中 小功率的场合 回路的特点 47 7 4三类调速回路的比较和选用 一 调速回路的比较液压系统中的调速回路应能满足如下的一些要求 这些要求是评比调速回路的依据 1 能在规定的调速范围内调节执行元件的工作速度 2 在负载变化时 已调好的速度变化愈小愈好 并应在允许的范围内变化 3 具有驱动执行元件所需的力或转矩 4 使功率损失尽可能小 效率尽可能高 发热尽可能小 48 三类调速回路主要性能比较 49 二 调速回路的选用1 一般来说速度低的用节流调速回路 速度稳定性要求高的用调速阀式调速回路 要求低的用节流阀式调速回路 2 负载小 负载变化小的用节流调速回路 反之用容积调速回路或容积节流调速回路 3 一般情况下功率 3KW的用节流调速回路 3 5KW的用容积节流调速回路或容积调速回路 5KW以上的用容积调速回路 4 费用低廉时用节流调速回路 允许费用高时则用容积节流或容积调速回路 50 还讲吗 本章教学内容已经讲完 请做习题 51 7 1 附图所示回路中 液压缸两腔面积分别为A1 100cm2 A2 50cm2 当液压缸的负载F从0增大到30000N时 液压缸向右运动速度保持不变 如调速阀最小压差 p 5 105Pa 试问 1 溢流阀最小调定压力pY是多少 调压偏差不计 2 负载F 0时 泵的工作压力是多少 3 液压缸可能达到的最高工作压力是多少 52 F pY pp A1 A2 p1 p2 53 解 1 pYA1 p2A2 F pminA2 Fmax pY pminA2 A1 Fmax A5030000 0 5 106 3 25MPa100100 10 4 2 F 0时 液压泵的压力不变 仍为pp 3 25MPa 3 F 0时 液压缸的工作压力最高 即pYA1 p2maxA2 p2max pYA1 A2 3 25 100 50 6 5MPa 54 7 2 能否实现 夹紧缸 先夹紧工件 进给缸 再移动 的要求 夹紧缸 的速度须能调节 为什么 该怎么办 px pY pp 55 答 1 不能实现 2 因为节流阀的存在要求部分油液通过溢流阀 所以pp pY 而px pY 顺序阀必然打开 两缸同时动作 3 改进办法是将内控顺序阀改为液控顺序阀 56 px pY pp 57 7 3 附图所示的进口节流调速系统中 液压缸大小腔面积各为A1 100cm2 A2 50cm2 Fmax 25000N1 如果节流阀的压降在Fmax时为30 105Pa 问液压泵的工作压力pp和溢流阀的调整压力各为多少 2 若溢流阀按上述要求调好后 负载从Fmax 25000N降到15000N时 液压泵工作压力和活塞的运动速度各有什么变化 pY pp A1 A2 p1 F 58 解 1 p1A1 F p1 F A1 25000 100 10 4 25 105MPapp p1 p节 25 30 105 55 105MPapY pp 55 105MPa2 液压泵工作压力不变 活塞运动速度增大 59 7 4 附图中 如变量泵的转速n 1000r min 排量V 40mL r 泵的容积效率 v 0 9 机械效率 m 0 9 液压泵的工作压力pp 60 105Pa 进油路和回油路压力损失 p进 p回 10 105Pa 液压缸大腔面积A1 100cm2 小腔面积A2 50cm2 液压缸的容积效率 v 0 98 机械效率 m 0 95 试求 1 液压泵电机驱动功率 2 活塞推力 3 液压缸输出功率 4 系统的效率 60