液压与气压传动教材课件(华中科技大学)-速度控制回路

速度控制回路一调速回路 速度控制回路 速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题 1 调速回路调节执行元件运动速度的回路 定量泵供油系统的节流调速回路变量泵 变量马达 的容积调速回路容积节流调速回路2 快速回路使执行元件快速运动的回路 3 速度换接回路变换执行元件运动速度的回路 调速回路 液压缸的速度v q A液压马达的转速n q vm调节执行元件的工作速度 可以改变输入执行元件的流量或由执行元件输出的流量 或改变执行元件的几何参数 对于定量泵供油系统 可以用流量控制阀来调速 节流调速回路 按流量控制阀安放位置的不同分 进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路对于变量泵 马达 系统 可以改变液压泵 马达 的排量来调速 容积调速回路 变量泵 定量马达闭式调速回路变量泵 变量马达闭式调速回路同时调节泵的排量和流量控制阀来调速 容积节流调速回路 限压式变量泵和调速阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路 定量泵节流调速回路 回路组成 定量泵 流量控制阀 节流阀 调速阀等 溢流阀 执行元件 其中流量控制阀起流量调节作用 溢流阀起压力补偿或安全作用 按流量控制阀安放位置的不同分 进油节流调速回路将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间 回油节流调速回路将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间 旁路节流调速回路将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上 下面分析节流调速回路的速度负载特性 功率特性 分析时忽略油液压缩性 泄漏 管道压力损失和执行元件的机械摩擦等 设节流口为薄壁小孔 节流口压力流量方程中m 1 2 进 回油节流调速回路 qp q1 qp1A1 Fq1 KAT p1 2 KAT pp F A1 1 2V q1 A1 KAT pp F A1 1 2 A1 qp q1 qppA1 p2A2 Fq2 KATp21 2 KAT ppA1 A2 F A2 1 2V q2 A2 KAT ppA1 A2 F A2 1 2 A2 流量连续性方程活塞受力平衡方程节流阀压力流量方程速度负载特性方程 进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度 v与AT成正比 当AT一定时 速度随负载的增加而下降 当v 0时 最大承载能力Fmax psA1 速度随负载变化而变化的程度 表现为速度负载特性曲线的斜率不同 常用速度刚性kv来评价 Kv dF dv 1 tg 2 psA1 FL v它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力 液压缸在高速和大负载时 速度受负载变化的影响大 即回路的速度刚性差 回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率 Pp P Pp pLqL psqp进回油节流调速回路既有溢流损失 又有节流损失 回路效率较低 当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低 这种回路适用于低速 小负载 负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合 进 回油节流调速回路的不同之处 回油节流调速回路回油腔有一定背压 故液压缸能承受负值负载 且运动速度比较平稳 进油节流调速回路容易实现压力控制 工作部件运动碰到死挡铁后 液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力 压力继电器发出信号 可控制下一步动作 回油节流调速回路中 油液经节流阀发热后回油箱冷却 对系统泄漏影响小 在组成元件相同的条件下 进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易堵塞 回油节流调速回路回油腔压力较高 特别是负载接近零时 压力更高 这对回油管的安全 密封及寿命均有影响 为了提高回路的综合性能 一般采用进油节流调速回路 并在回油路上加背压阀 旁路节流调速回路 速度受负载变化的影响大 在小负载或低速时 曲线陡 回路的速度刚性差 在不同节流阀通流面积下 回路有不同的最大承载能力 AT越大 Fmax越小 回路的调速范围受到限制 只有节流功率损失 无溢流功率损失 回路效率较高 溢流阀关闭 起安全阀作用 速度负载特性方程V q1 A1 qt p F A1 KAT F A1 1 2 A1 改善节流调速负载特性的回路 在节流阀调速回路中 当负载变化时 因节流阀前后压力差变化 通过节流阀的流量均变化 故回路的速度负载特性比较差 若用调速阀代替节流阀 回路的负载特性将大为提高 调速阀可以装在回路的进油 回油或旁路上 负载变化引起调速阀前后压差变化时 由于定差减压阀的作用 通过调速阀的流量基本稳定 旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小 由于增加了定差减压阀的压力损失 回路功率损失较节流阀调速回路大 调速阀正常工作必须保持0 5 1MPa的压差 旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中 容积调速回路 容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度 由于没有节流损失和溢流损失 回路效率高 系统温升小 适用于高速 大功率调速系统 变量泵 定量马达闭式调速回路安全阀4防止回路过载 辅助泵1补充主泵和马达的泄漏 改善主泵的吸油条件 置换部分发热油液以降低系统温升 泵的转速np和马达排量VM视为常数 改变泵的排量Vp可使马达转速nM和输出功率PM随之成比例的变化 马达的输出转矩TM和回路的工作压力 p取决于负载转矩 不会因调速而发生变化 所以这种回路常称为恒转矩调速回路 回路的速度刚性受负载变化影响的原因随着负载增加 因泵和马达的泄漏增加 致使马达输出转速下降 回路的调速范围Re 40 变量泵 变量马达闭式调速回路回路中元件对称布置 变换泵的供油方向 即可实现马达正反向旋转 单向阀4 5用于辅助泵3双向补油 单向阀6 7使溢流阀8在两个方向都起过载保护作用 在低速段 先将马达排量调至最大 用变量泵调速 当泵的排量由小变大 直至最大 马达转速随之升高 输出功率也随之线性增加 此时因马达排量最大 马达能获得最大输出转矩 且处于恒转矩状态 恒转矩调节 高速段 泵为最大排量 用变量马达调速 将马达排量由大调小 马达转速继续升高 输出转矩随之降低 此时因泵处于最大输出功率状态不变 故马达处于恒功率状态 恒功率调节 由于泵和马达的排量都可调 扩大了回路的调速范围 一般Re 100 容积节流调速回路 容积节流调速回路用压力补偿泵供油 用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度 并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化 这种回路无溢流损失 效率较高 速度稳定性比容积调速回路好 限压式变量泵和调速阀 背压阀的调速回路曲线ABC是限压式变量泵的压力 流量特性 曲线CDE是调速阀在某一开度时的压差 流量特性 点F是泵的工作点 这种回路无溢流损失 但有节流损失 其大小与液压缸的工作压力有关 回路效率 p1q1 ppqp p1 pp 差压式变量泵和节流阀的调速回路 这种回路不但变量泵的流量与节流阀确定的液压缸所需流量相适应 而且泵的工作压力能自动