速度控制回路

。第6章基本液压回路。调速电路的功能是调节执行器的运动速度。液压缸的速度：=q/a液压马达的旋转程度：n=q/VM致动器的速度公式表明，液压致动器的速度可以通过改变输入到液压致动器的流量q或液压致动器的尺寸(液压缸的面积a或液压马达的排量VM)来调节。对于液压缸，在操作过程中很难改变面积，因此只能通过改变输入流量来调节速度。对于液压马达，可以通过改变输入流量和排量来实现速度调节。根据这种方法，速度控制电路可分为三种类型：节气门速度控制、容积速度控制和容积节气门速度控制。2.1速度控制电路，速度控制电路的功能是用来控制执行器的运动速度。它包括一个速度调节回路和一个速度转换回路。第6章基本液压回路，图6-1三种节流调速回路，1。节流速度控制回路节流速度控制回路是利用流量阀来控制流入或流出液压致动器的流量，以调节致动器的速度。根据流量阀在回路中的不同位置，节流调速回路可分为三个基本回路：入口节流调速回路、出口节流调速回路和旁路节流调速回路。如图6-1所示。a)入口节流速度控制b)出口节流速度控制c)旁路节流速度控制，第6章液压基本回路，(1)入口节流速度控制回路如图6-1a所示。该回路将流量阀安装在液压缸入口的油路上，并调节流量阀的阀口以控制进入液压缸的流量。节流调速回路如图6-1b所示。在该回路中，流量阀安装在液压缸的出口处，以达到调速的目的。计量泵的多余流量通过溢流阀返回油箱，泵始终在溢流阀的设定压力下工作。在出口油路上，通过调节流量阀阀口的大小，可以控制液压缸的流量，即控制进入液压缸的流量，从而达到调速的目的。在来自泵的供油流中，除了液压缸所需的流量外，多余的流量通过溢流阀返回油箱。因此，泵总是在溢流阀的设定压力下工作，就像入口节流速度控制电路一样。出口节流调速回路用于调节来自执行器的流量，因此不仅适用于正负载，也适用于负负载，还可用于微速控制。但是循环效率很低。执行器入口侧的压力是安全阀的设定压力。执行器的出口压力(背压)随负载而变化。如果负载很小或为负，应注意致动器的出口压力有时高于泵的输出压力。第6章基本液压回路，(3)旁路节流调速回路，如图6-1c所示。在该回路中，流量阀安装在与致动器平行的支路上，流量阀用于调节流回油箱的流量，从而调节进入液压缸的流量，达到节流调速的目的。回路中的溢流阀用作安全阀以防止过载。正常运行时，溢流阀关闭，泵输出油压随负载变化，回路效率高。一般来说，泵的输出油压低于溢流阀的设定压力，流量控制阀也可以选择容量较小的阀。但是，当泵的供油流量改变时，执行器的速度会受到影响。因为没有背压，所以不适合负负载场合。旁路节流调速电路可用于负载变化小、速度高的场合。上述三种节流调速回路都可以用节流阀代替速度控制阀构成进、出口和旁路节流调速回路。在由节流阀组成的速度控制回路中，当负载发生变化时，速度的稳定性会受到影响，因此速度负载差第6章基本液压回路第6章基本液压回路第2章容积速度控制回路节气门速度控制回路由于节气门损失和溢流损失，仅适用于小功率速度控制系统。在大功率速度控制系统中，通常使用具有高电路效率的正位移速度控制电路。音量调速电路分为开路和闭路。在开路情况下，泵在从油箱吸油后向执行器供油，执行器的回油仍然返回油箱。这种回路的优点是油可以在油箱中充分冷却，并且便于在油箱中沉积杂质和气体。然而，缺点是油箱体积大，空气和灰尘容易进入回路，影响其正常运行。在闭合回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油室相连，使油气隔离，空气和赃物不易进入回路，结构紧凑。但是，由于进油室和回油室的面积不相等，会产生流量差，油的散热条件差，因此一般需要设置辅助泵和冷却器来补充油。在容积调速回路中，液压泵输出的液压油全部直接进入液压缸或液压马达，没有溢流或节流损失，液压泵的工作压力随负载的变化而变化。因此，该回路效率高、发热量低，主要用于工程机械、矿山机械、农业机械和大型机床等大功率液压系统。根据液压泵和液压马达(或液压缸)的组合，容积调速回路可分为三种基本形式：由变量泵和定量马达(或液压缸)组成的容积调速回路；由定量泵和可变电机组成的容积调速回路；变量泵-可变马达容积速度控制电路。(1)变量泵-定量马达(液压缸)组成的容积速度控制回路如图6-4所示为变量泵-液压缸组成的开放容积速度控制回路。该回路由变量泵1、溢流阀2和液压缸组成，其速度负荷特性曲线如图6-5所示。由于变量泵泄漏量大，压力线性上升，这种调速方式的速度和负载特性差，低速承载能力差。这种电路主要用于推土机、电梯、插床、拉床等大功率系统。第6章液压基本回路，图6-4泵-缸容积调速回路，第6章液压基本回路，如图6-6所示，是由变量泵和定量马达组成的封闭容积调速回路。这种电路通过改变变量泵的输出流量来实现调速。在操作过程中，安全阀5关闭以充当安全阀，回路的最大工作压力由安全阀设定。辅助泵1持续补充油以在可变排量泵的吸油口保持较低的压力，并由安全阀2设定，从而防止空气侵入和气穴现象，并改善泵的吸油性能。辅助泵1的流量为变量泵最大输出流量的10%至15%。这种速度控制电路的特点是效率高、输出转矩恒定、速度控制范围大，但价格相对昂贵，而且元件泄漏对速度影响很大。可应用于小型内燃机车、液压起重机、船用绞车等相关设备。图6-6可变泵-定量马达容积速度控制回路、第6章液压基本回路、2定量泵-可变马达容积速度控制回路如图6-7所示。由于泵4的输出流量是一个恒定值，所以可以通过调节可变马达6的排量来调节马达的转速。该电路效率高，输出功率恒定。然而，速度调节范围很小。如果将电机的排量调节得太小，输出扭矩T将会减小到非常小，从而不会有移动负载，导致电机自锁。因此本发明不仅扩大了电机的速度控制范围，还扩大了电机输出转矩和输出功率特性的选择范围，即通过适当调节两者的排量，可以满足对工作部件转矩和功率的要求。电路使用时，电机转速的调节可分为低速和高速，以满足普通机械设备平稳起动和高速恒功率输出的低速高转矩要求。低速时，将电机的排量固定在最大值，将泵的排量从小到大调整，逐渐提高电机的转速。在高速时，泵处于最大排量，马达的排量从大到小进行调节，以进一步提高马达的转速。第6章基本液压回路，图6-8可变泵-可变马达容积速度控制回路，第6章基本液压回路和第3章。容积节流速度控制电路容积节流速度控制电路使用变量泵和速度控制阀的组合来调节致动器的速度。其特点是变量泵的供油量可由流量阀自动调节，并与之一致，无溢流损失，效率高。同时，由于压力反馈效应，变量泵的泄漏得到补偿，并且进入致动器的流量由速度调节阀控制，因此速度稳定性优于正排量速度调节。因此，它适用于要求稳定速度和高效率的液压系统。下面介绍机床上常用的限压变量泵的容积节流调速回路的工作原理。如图6-9所示，容积节流调速回路，第6章，液压基本回路，由限压变量泵1、调速阀2、液压缸等部件组成。对于单杆缸，为了获得较低的稳定速度，在进油口安装调速阀，调速阀的节流口大小可以调节，从而可以改变进入液压缸的流量，调节液压缸的工作速度。当没有负载时，泵以最大流量进入液压缸，使其快速前进。当进入工作时，电磁阀3通电，左侧位置进入工作状态，使其所在的油路断开，泵输出的压力油通过调速阀2进入液压缸，液压缸的运动速度由调速阀控制。可变排量泵的输出流量qp和气缸所需的流量q1可以是自适应的。如果qpq1出现，泵出口的压力会上升。根据限压变量泵的工作原理，泵的流量将通过压力反馈自动降低，直到qp=q1。相反，如果出现qpq1，泵的出口压力将下降，通过压力反馈，泵的流量将自动增加，直到qp=q1。工作结束后，压力继电器5发出信号改变阀门3和换向阀4的方向，调速阀再次短路，液压缸迅速缩回。限压容积节流调速回路的特性曲线如图6-10所示。第六章液压基本回路如图6-10所示是回路的速度调节特性曲线。第六章液压基本回路，图中曲线a为有限压力下的变量叶片泵的流量-压力特性曲线，曲线b为某一开度下回路中调速阀的压差-流量特性曲线，两条曲线的交点d为回路的工作点。调节调速阀的开度AT使曲线B上下移动，回路的工作状态相应改变，点D的位置相应改变。然而，当设置了AT和泵的工作曲线时，点D是固定点，泵压力pp和进入气缸的流量qv1是固定值，不受负载变化的影响。因此，环路的速度负载特性非常好，速度稳定性非常高。如果负载液压缸差动连接的快速回路如图6-11所示。当换向阀1和换向阀2都在左位置工作时，液压缸右腔回油和泵供油汇合进入左腔形成差动连接，液压缸快速向右移动。当阀1的左位置和阀2的右位置工作时，差动连接被解除，从液压缸的右腔室返回的油通过阀1返回油箱，液压缸移向慢速右管路；当阀1和阀2都处于右侧位置时，液压缸返回左侧。这种电路结构简单，应用广泛，但液压缸的增速有限，经常与其他方法结合使用。变速回路的功能是将致动器从一种速度改变到另一种速度。第6章液压基本回路，图6-11液压缸差动连接回路，第6章液压基本回路，第6章液压基本回路，第6章液压基本回路，图6-12显示了双泵供油快速回路，双泵供油快速回路如图6-12所示。在图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。当系统在空载快速状态下工作时，由于系统工作压力低，溢流阀5和顺序阀3都处于关闭状态。此时，大泵1的流量通过单向阀4与小泵2的流量汇合，共同向系统供油，以满足快速运动的需要。当系统切换到工作进给状态时，系统压力上升，顺序阀3打开，止回阀4关闭，低压大流量泵1通过顺序阀3卸载，系统只从泵2供油实现工作进给。这种电路被广泛使用，因为泵1在工作期间卸载并降低功耗，所以它具有高效率和小功率损耗。然而，结构复杂且成本高。第6章液压基本回路第6章液压基本回路变速回路的功能是切换执行器的运动速度。致动器可以从快速空转冲程切换到低速工作进给，或者从第一工作进给速度切换到第二较慢的工作进给速度，等等。在速度转换回路中，要求速度切换稳定，不会出现冲击现象。由行程阀实现的快慢转换回路如图6-13所示，行程阀的速度转换回路如图6-13、第六章液压基本回路、第六章液压基本回路、第六章液压基本回路所示，可实现快进、前进、快退、停止的工作循环。在图示状态下，换向阀1的左位置和行程阀的下位置进入工作状态，泵的流量通过阀1进入液压缸的左腔，回油通过行程阀2流回油箱，油缸快速进油；当与活塞连接的行程挡块压下行程阀2时，阀2的上部工作，从液压缸右腔返回的油只能通过调速阀3流回油箱，然后液压缸从快速进给切换到慢速进给。当换向阀1工作在正确的位置时，压力油通过单向阀4进入液压缸的右腔，活塞迅速返回。该回路的变速和连接相对稳定，但行程阀的安装不能任意布置，必须安装在运动部件附近。有时管道连接又长又复杂。第六章基本液压回路由速度控制阀实现的两种变速回路如图6-14所示。图a是具有并联的两个速度控制阀的两种工作速度的切换回路。当阀1、阀2和阀3都在左侧工作时，