液压基本回路.ppt

第六章液压基本回路 目的任务 了解速度控制回路的分类 组成 特点掌握速度控制回路的功用 工作原理 基本回路定义 由有关液压元件组成 并能完成某一特定功能的典型 简单 油路结构 基本回路分类 方向控制回路压力控制回路按功用分 速度控制回路多缸工作控制回路 7 1速度控制回路 功用分类 速度控制回路功用 改变执行元件的运动速度 速度控制回路分类 调速 换速 增速回路等 7 1 1调速回路 调速原理调速方法对调速回路的要求 调速回路调速原理 液压缸 v q A 液压马达 n q Vm由上两式知 改变q Vm A 皆可改变v或n 一般A是不可改变的 液压缸 改变q 即可改变v 液压马达 既可改变q 又可改变Vm 调速回路调速方法 节流调速 改变q 容积调速 改变泵和马达的V容积节流调速 既可改变q 又可改变V 对调速回路的要求 调速范围大速度稳定性好效率高 一节流调速回路 组成工作原理分类 节流调速回路组成 定量泵 流量阀 溢流阀 执行元件等 节流调速回路工作原理 通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量 以调节其运动速度 节流调速回路分类 节流阀节流调速按采用流量阀不同 调速阀节流调速进油路按流量阀安装位置不同 回油路旁油路 节流阀进口节流调速回路 特征油路工作特性分析 节流阀进口节流调速回路特征 将节流阀串联在进入液压缸的油路上 即串联在泵和缸之间 调节A节 即可改变q 从而改变速度 且必须和溢流阀联合使用 节流阀进口节流调速回路油路 节流阀 液压缸qp 溢流阀 油箱 动画演示 节流阀进口节流调速回路工作特性分析 1 速度负载特性2 最大承载能力3 功率和效率 速度负载特性 液压缸稳定工作时的受力平衡方程结论 液压缸稳定工作时的受力平衡方程 p1A F p2A p2 Tpp pS C p2 0p1 F A故节流阀两端的压力差为 p pP p1 pP F A经节流阀进入液压缸的流量为 q1 CAT p CAT PP F A 液压缸的运动速度 v q1 A CAT pP F A A结论 v AT改变AT 即可改变q1改变v AT调定 v随F变化而变化 速度负载特性结论 AT C F v 速度负载特性软 即轻载时刚性好 F C AT越小 v刚性越好 即低速时刚性好 最大承载能力 PP pS C 不论AT如何变化 其最大承载能力不变即Fmax pPAT故称为恒推力调速 或恒转矩调速 功率和效率 液压泵的输出功率液压缸的输出功率回路的功率损失溢流损失节流损失回路的效率 液压泵的输出功率 PP pPqP 常数 液压缸的输出功率 P1 Fv Fq1 A p1q1 回路的功率损失 p pP p1 pPqP p1q1 pP q1 q pP p q1 pP q pq1 q qP q1 溢流损失 pY pP q 节流损失 pT pq1 回路的效率 p1 pP Fv pPqP p1q1 pPqP 存在两部分功率损失 这种调速回路效率较低故进油路节流调速回路适用于轻载 低速 负载变化不大和速度稳定性要求不高的小功率液压系统 如磨床液压系统 节流阀出口节流调速回路 特征相同处比较不同处 节流阀出口节流调速回路特征 将节流阀串联在液压缸的回油路上 即串联在缸和油箱之间 调节AT 可调节q2以改变速度 仍应和溢流阀联合使用 pP pS 动画演示 与进口节流调速回路相同处 v F特性基本与进口节流相似 上述结论都适用于此 与进口节流调速回路不同处 1 承受负值负载能力2 实现压力控制的方便性3 最低稳定速度 承受负值负载能力 回油路节流阀使缸有一定背压 能承受负值负载 并 v稳定性 而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受 P 实现压力控制的方便性 进油路调速中工作台碰到死挡铁后 活塞停止 缸进油腔油压上升至pS 便于实现压力 升压 控制而回油路调速在上述工况时 进油腔压力变化很小 无法控压 而回油腔p 0 可降压发讯 但电路复杂 最低稳定速度 若回路使用单杆缸 无杆腔进油量大于有杆腔回油流量 在缸径 缸速相同情况下 进油节流调速回路流量阀开口较大 低速时不易堵塞 故进油节流调速回路能获得更低稳定速度 为了提高回路综合性能 实践中常采用进油节流调速回路 并在回油路加背压阀 用溢流阀 顺序阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路 因而兼有两回路优点 节流阀旁路节流调速回路 特征油路工作特性分析应用 节流阀旁路节流调速回路特征 将节流阀装在与执行元件并联的支路上 即与缸并联 溢流阀做安全阀 pP取决于负载 pP p1 p F A 动画演示 节流阀旁路节流调速回路油路 缸 q1 q 节流阀 T 节流阀旁路节流调速回路工作特性分析 1 速度负载特性 2 最大承载能力 3 功率和效率 节流阀旁路节流调速回路速度负载特性 重复进油路节流调速回路的推导步骤 可得本回路的速度负载特性方程 但应考虑泵的泄漏量影响 q1 qP qT qtP qP qT qtP kLpP CAT p qtp kL F A CAT F A 故液压缸的工作速度为 v q1 A qtp kL F A CAT F A A结论 AT C F v F v 即v F特性更软 F C AT v AT v 即速度随AT而变化 节流阀旁路节流调速回路最大承载能力 AT 阻力 Fmax 即低速承载能力小 AT至一定值时 即使F很小 qp 节 T V 0 所以Fmax既与AT有关 又受安全阀调定压力的限制 节流阀旁路节流调速回路功率和效率 pP随F变化而变化 只有 P节 而无 P溢 高 发热少 节流阀旁路节流调速回路应用 v F特性较软 低速承载能力差 一般用于高速 重载 对速度平稳性要求很低的较大功率场合 如 牛头刨床主运动系统 输送机械液压系统 大型拉床液压系统 龙门刨床液压系统等 采用调速阀的节流调速回路 按调速阀安装位置特点 按调速阀安装位置 进油路 回油路旁油路 动画演示 调速阀的节流调速回路特点 1在负载变化较大 v稳定性要求较高的场合 则用调速阀替代节流阀 当 P Pmin qV不随 P而变化 所以速度刚性明显优于节流阀调速 2虽解决了速度稳定性问题 但因既有 P溢 又有 P节 还有 P减 所以 P更大 一般用于P较小 但F变化较大而v稳定性要求较高的场合 二容积调速回路 特点分类 容积调速回路特点 节流调速回路效率低 发热大 只适用于小功率场合 而容积调速回路 因无节流损失或溢流损失故效率高 发热小 一般用于大功率场合 容积调速回路分类 开式按油路循环方式 闭式泵 缸式按所用执行元件不同 变 定泵 马达式 定 变变 变 变量泵和定量马达容积调速回路 恒转矩 组成工作特性 变量泵和定量马达容积调速回路组成 动画演示 变量泵和定量马达容积调速回路工作特性 nM qP VM VM 定值 调节qP即可改变nM 若不计损失 在调速范围内 T pPVM 2 C 称恒转矩容积调速 定量泵 变量马达式容积调速回路 恒功率 工作特性特点 定量泵 变量马达式容积调速回路工作特性 nM qP VM qP 定值 调节VM即可改变nM 定量泵 变量马达式容积调速回路特点 nM与VM成反比TM与VM成正比 VM nM TM VM nM TM 以致带不动负载 使马达 自锁 故这种回路很少单独使用 变量泵 变量马达式容积调速回路 工作原理特点 动画演示 变量泵 变量马达式容积调速回路工作原理 第一段 先将VM调至最大并固定 然后将VP由小 大 分两段调节nM从0 nM 变 定 第二段 将VP固定至最大 VM由大 小 nM从nM nMmax 定 变 调速范围大 可达100 变量泵 变量马达式容积调速回路特点 nM低时TM大 nM高时TM小 正好符合大部分机械要求故多用于机床主运动 纺织机械 矿山机械 三容积节流调速回路 容积调速回路虽然效率高 发热小 但仍存在速度负载特性较软的问题 主要由于泄漏所引起 在低速 稳定性要求较高的场合 如机床进给系统中 常采用容积节流调速回路 容积节流调速回路特点 1qP自动与流量阀调节相吻合 无 P溢 高2进入执行元件的q与F变化无关 且自动补偿泄漏 速度稳定性好 3因回路有节流损失 所以 容4便于实现快进 工进 快退工作循环 限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路 组成工作原理特点 限压式变量泵和调速阀调速回路组成 限压式变量泵和调速阀调速回路工作原理 联合调速 v由调速阀调定 qP与q1自动适应 qP q1 pP 通过反馈 qp qP q1v cqP q1 pP e qP qP q10 5Mpa 中低压 pmin pP p1 调速阀正常工作 P最小过大 P大易发热1Mpa 高压 若 P 过小 v稳定性不好 限压式变量泵和调速阀调速回路特点 本回路的pP为一定值 称定压式容积节流调速回路又 若负载变化大时 节流损失大 低速工作时 泄漏量大 系统效率降低 用于低速 轻载时间较长且变载的场合时 效率很低 故本回路多用于机床进给系统中 差压式变量泵和节流阀的容积节流调速回路 组成工作原理特点应用 差压式变量泵和节流阀调速回路组成 动画演示 差压式变量泵和节流阀调速回路工作原理 工进时 节流阀调节q1 qP与之适应 qP q1时 pP 定子右移 e qP qP q1时 pP 定子左移 e qP 直至qP q1 v c 差压式变量泵和节流阀调速回路特点 虽用了节流阀 但具有调速阀的性能 即q1不受负载变化影响 定子受力平衡方程pPA1 pP A2 A1 p1A2 FS p pP p1 FS A2 c又 pP随负载变化而变化 p1也变化 称变压式容积节流调速回路 且 qP小 高因采用了固定阻尼孔 可防止定子因移动过快而发生振动 差压式变量泵和节流阀调速回路应用 适用于负载变化大 速度较低的中小功率系统 7 1 2快速回路 功用分类 快速回路功用 使执行元件获得必要的高速 以提高效率 充分利用功率 快速回路分类 双泵供油增速蓄能器供油增速变量泵供油增速液压缸差动连接增速 一液压缸差动连接快速回路 组成工作原理特点 液压缸差动连接快速回路组成 动画演示 液压缸差动连接快速回路工作原理 电磁铁动作顺序表 液压缸差动连接快速回路特点 实质 A以 v 简单易行 应用广泛 但因差动时部分qV 管道及阀均应大规格 二 双泵供油快速回路 组成工作原理特点 动画演示 三 增速缸快速回路 动画演示 四 用蓄能器的快速回路 动画演示 7 1 5速度换接回路 功用分类 速度换接回路功用 完成系统中执行元件依次实现几种速度的换接 实质上是一种分级 或有级 调速回路 但速度是根据需要事先调好 这是和调速回路的不同之处 速度换接回路分类 快速与慢速的换接 两种慢速的换接 一快速与慢速的换接回路 速度换接方法举例 速度换接方法 各种增速回路 电磁阀的换接回路行程阀的换接回路 快速与慢速的换接回路举例 二位二通电磁阀与调速阀电磁铁顺序动作表特点 动画演示 电磁铁顺序动作表 电磁阀与调速阀换接回路特点 安装连接比较方便 易于实现自动控制 但速度换接平稳性和可靠性以及换接精度都较差 2采用行程阀的快慢速换接回路 组成工作原理特点 行程阀的快慢速换接回路组成 动画演示 行程阀的快慢速换接回路工作原理 图示 液压缸快进压下行程阀