液压调速回路

1、第六章液第六章液 压基本回路压基本回路第二节第二节 速度控制回路一速度控制回路一调速回路调速回路前节回顾前节回顾l 调压回路：限制最高工作压力l 卸载回路：l 立式油缸l 匀速下降液压基本控制回路液压基本控制回路 压力控制回路速度控制回路方向控制回路多执行元件控制回路速度换接回路调速回路 快速回路本节主要内容本节主要内容进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路调速回路分类速度速度负载特性负载特性最大最大承载能力承载能力重点重点赖祖亮小木虫调速原理调速原理ln = q /vmlv =q /AlFlF增加支路调速方法调速方法调速方法调速方法节流调速容积调速调速回路定量泵节流调速容积调速容积

2、节流调速进油节流调速回油节流调速旁路节流调速定量泵变量马达变量泵定量马达变量泵变量马达分类分类一、定量泵节流调速回路一、定量泵节流调速回路lFl1lQlol2lQlo如图所示是否可以调速？溢流阀作用？增加支路-溢流阀压力补偿恒压溢流一、定量泵节流调速回路一、定量泵节流调速回路进油节流调速回路进油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。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。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。将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上

3、。一、定量泵节流调速回路一、定量泵节流调速回路l 节流阀进口节流调速回路工作特性分析节流阀进口节流调速回路工作特性分析1）速度负载特性）速度负载特性2）最大承载能力）最大承载能力应用应用1、进油节流调速回路、进油节流调速回路PyTlF1ql2lqlo已知：溢流阀调整压力 节流阀面积 液压缸有效作用面积 负载、液压泵的流量设：有杆腔压力为P1 无杆腔压力为P2 泵的出口压力Pp，流量qp 进入无杆腔的流量q1 qploPp1p1AloqKApm1、进油节流调速回路、进油节流调速回路qKApml q1=KATp1/2 =KAT(pp- F/A1)1/2速度负载特性方程活塞受力平衡方程节流阀压力流量

4、方程l p1A1=Fl V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1最大承载能力F= A1ppPyTlF1ql2lqloqploPp1p1Alo1、进油节流调速回路、进油节流调速回路PyTlF1ql2lqloqploPp1p1AloqKApm速度负载特性方程l V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1最大承载能力F= A1ppp1=ppq1=0p=01、进油节流调速回路、进油节流调速回路l V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1最大承载能力F= A1pp与节流阀面积有无关系？PyTlF1ql2lqloqploPp1p1Alo1、进油节流调速回

5、路、进油节流调速回路最大承载能力Fmax=ppA1。调节AT：无级调速v与AT成正比。流量增加负载不变AT增加速度增加PyTlF1ql2lqloqploPp1p1Alo1、进油节流调速回路、进油节流调速回路负载增加压差为零速度减小最大负载p1=pp流量为零速度为零最大承载能力Fmax=ppA1。PyTlF1ql2lqloqploPp1p1AloAppvFpLpA缸缸在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，不不考虑溢流阀的调压偏差，考虑溢流阀的调压偏差，溢流溢流阀的调定压力阀的调定压力 试分析试分析：1）液压缸大腔最高工作压力液压缸大腔最高工作压力2）求活塞运

6、动速度3）负载增加时，节流阀进出口压力如何变化负载增加时，节流阀进出口压力如何变化例题例题1MPapy2，min/10Lqp62. 0dC2102. 0cmAT3/900mkgl应用：应用：l 自动换向自动换向例题例题2l 快进快进l 工进工进l 快退快退l 压力继电器压力继电器作用：工进作用：工进转换为快退？转换为快退？例题例题2l 快进快进l 工进工进l 快退快退l 压力继电器压力继电器作用：工进作用：工进转换为快退转换为快退。思考：思考：l 是否可以实现顺序动作？是否可以实现顺序动作？2、回油节流调速回路、回油节流调速回路PyTlF1ql2lqloqploPp1p1AloppA1=p2A

7、2+F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q2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2l V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A22p最大承载能力Fmax=ppA1。2、回油节流调速回路、回油节流调速回路PyTlF1ql2lqloqploPp1p1Alol V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A22p最大承载能力Fmax=ppA1。2、回油节流调速回路、回油节流调速回路PyTlF1ql2lqloqploPp1p1Alol V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A22p调节AT：无级调

8、速v与AT成正比。流量增加负载不变AT增加速度增加2、回油节流调速回路、回油节流调速回路PyTlF1ql2lqloqploPp1p1Alol V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A22p负载增加压差为零速度减小最大负载p2=0流量为零速度为零例题例题1. 已知已知: : 缸径缸径D D=100mm ; =100mm ; 活塞杆直径活塞杆直径d d=70mm ; =70mm ; 负载负载F F=25KN=25KN。试问：。试问：1 1 欲使节流阀前、后压差为欲使节流阀前、后压差为 ，溢流阀的压力，溢流阀的压力 应调到多少？应调到多少？2 2上述调节压力不变，当负载上述调

9、节压力不变，当负载F F降为降为15KN15KN时，节流阀前后的压差为何值时，节流阀前后的压差为何值 3 3 当节流阀的最小稳定流量为当节流阀的最小稳定流量为50mL/min50mL/min，缸的最低稳定速度是多少？，缸的最低稳定速度是多少？MPa3 . 0pp解：解： 当当F=0时，时， 所以所以 比比 高高 ;当当F=20KN时时 由由 得得 所以速度增加了所以速度增加了107.48/cm/min 例例2： 在图示的回路中在图示的回路中,已知：已知： ； ；溢流阀；溢流阀调定压力调定压力 ；当负载；当负载F=20KN时，用节流阀调定的速度时，用节流阀调定的速度v=30cm/min。问负载。

10、问负载F=0时，时， 比比 高多少？液压缸速度增加高多少？液压缸速度增加多少（多少（cm/min）？）？cmA270cmB250MPpap3p2p1FBpAp21BApp21MPppaBA2 . 45070312p2p1MPa2 . 1MPppaBFA2 . 0502070310101010434612pCvAT2 . 030pvcmin/48.1372 . 42 . 030cmpCv思考题思考题下图所示的液压回路，已知液压缸两腔面积为下图所示的液压回路，已知液压缸两腔面积为A1=100 cm2，A2=50 cm2，调速阀最小压差调速阀最小压差 p=0.5 MPa，当负载，当负载F从从0变化到

11、变化到30000 N时，活塞向右时，活塞向右运动的速度稳定不变。试求：运动的速度稳定不变。试求：1）溢流阀最小调整压力）溢流阀最小调整压力pY；2）负载）负载 时，泵的工作压力时，泵的工作压力pp及液压缸回油腔压力及液压缸回油腔压力p2。ppp2pYFA1A22.1速度刚性速度刚性Kv=-dF/dv=-1/tg=2 (ppA1-FL)/v l AT不变，负载变化所引起速度变化的程度。 速度刚性l 它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。 2.2进回油节流调速回路功率特性进回油节流调速回路功率特性pppPp q常量Pp q111液压泵的输出功率Pp为 ：液压缸的输入功率，也就是回路的有效功率P1

12、为为输入功率输出功率总效率 1） 承受负值负载能力承受负值负载能力 l 2 2） 实现压力控制的方便性实现压力控制的方便性 l 3 3） 最低稳定速度最低稳定速度 2.3进、回油节流调速回路的不同之进、回油节流调速回路的不同之处处 回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受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。负值负载，且运动速度比较平稳。l 而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受进、回油节流调速回路的不同之处进、回油节流调速回路的不同之处l承受负值负载能力承受负值负载能力 进油节流调速回路容易实现压力控制

13、。进油节流调速回路容易实现压力控制。l 回油路调回油路调 速在上述工况时，进油腔压力变化很小，无法速在上述工况时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔控压，而回油腔p0，可降压发讯，但电路复杂。，可降压发讯，但电路复杂。l实现压力控制的方便性实现压力控制的方便性 无杆腔进油量大于有杆腔回油流在缸径、缸速相同情况无杆腔进油量大于有杆腔回油流在缸径、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵塞塞进、回油节流调速回路的不同之处进、回油节流调速回路的不同之处l最低稳定速度最低稳定速度l结论结论为了提高回路的综合性能，一般采用进油节为了

14、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。流调速回路，并在回油路上加背压阀。3、旁路节流调速回路、旁路节流调速回路溢流阀的作用：安全阀溢流阀的作用：安全阀变压式节流调速回路p11FppA3.1旁路节流速度负载特性旁路节流速度负载特性负载增加AT不变P1增加节流阀流量增加刚性小液压油缸速度减小q=KATp11/2 3.1旁路节流速度负载特性旁路节流速度负载特性负载增加AT不变P1增加节流阀流量增加液压油缸速度为零流量从节流阀走q=KATp11/2 3.1旁路节流速度负载特性旁路节流速度负载特性承载能力？ATAT增加P1减小承载能力减小q=KATp11/2 3.3旁路节流

15、回路总结旁路节流回路总结l 溢流阀关闭，起安全阀作用。速度受负载变化的影响大lAT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。l 只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。3.4旁路节流特点旁路节流特点l 速度刚性低。l 这种回路只能用于负载较大、速度较高，但对速度稳定性要求不高的场合或者用于负载变化不大的情况。l 液压泵的泄漏也对速度稳定性有直接影响，泄漏系数越大，速度刚性越低。4、节流调速回路功率特性、节流调速回路功率特性进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失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。回路的功率损失回路的功率损失P为为pp1 1

16、p1pT1pT1()()Pp qp qp qqppqpqp q 损失构成溢流阀：溢流损失节流阀：节流损失5改善节流调速负载特性的回路改善节流调速负载特性的回路l 调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。l 调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。流量稳定l 旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。例题例题1min/10LqpMPapy262. 0dC2102. 0cmAT2201. 0cmAT3/900mkg在所示液压回路中，若液压泵输出流量在所示液压回路中，若液压泵输出流量，溢流阀的调定压力，溢流阀的调定压力，两个薄壁式节流阀的流量系数都是，两个薄壁式节流阀的流量系数都是，开口面积，开口

17、面积，油液密度，油液密度在不考虑溢流阀的调压偏差时，求：在不考虑溢流阀的调压偏差时，求：1.液压缸大腔的最高工作压力；液压缸大腔的最高工作压力；总结总结l 溢流阀打开、负载小于最大承载能力p183，6-7二、容积调速回路二、容积调速回路 调速回路分为开式回路和闭式回路两种。 开式回路：泵从油箱吸油后向执行元件供油， 执行元件的回油仍返回油箱。 特点：散热好，易受污染 闭式回路：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连， 特点：效率高，油液的散热条件差。二、容积调速回路二、容积调速回路在实际应用中：节流调速多采用开式系统 容积调速多采用闭式系统 容积调速特点：没有节流损失和溢流损失， 液压泵的工作压力

18、随负载的变化而变化，回路效率高 应用：多用于工程机械、矿上机械、农业机械和大型机床等 大功率调速系统 容积调速原理：改变液压泵和液压马达的排量l 液压泵和液压马达（或液压缸）的组合形式，容积调速回路可分为三种基本形式：l 变量泵-定量马达（或液压缸）组成的容积调速回路；l 定量泵-变量马达组成的容积调速回路；l 变量泵-变量马达组成的容积调速回路。 二、二、容积调速回路容积调速回路泵泵-缸式容积调速回路缸式容积调速回路l1、变量泵变量泵-液压缸液压缸组成的开式容积调速回路。组成的开式容积调速回路。二、容积调速回路二、容积调速回路2、变量泵变量泵定量马达闭式调速回路定量马达闭式调速回路 MPPM

19、VVnn2MMpVT 3 3、定量泵定量泵- -变量马达变量马达2MMpVTMPPMVVnn在低速段在低速段，先将马，先将马达排量调至最大，达排量调至最大，用变量泵调速，用变量泵调速，（恒转矩调节）。（恒转矩调节）。高速段高速段，泵为最大，泵为最大排量，用变量马达排量，用变量马达调速，（恒功率调调速，（恒功率调节）。节）。2MMpVTMPPMVVnn4 4、变量泵变量泵- -变量马达变量马达538746Relief ValvesRelief Valve Settings are Dictated by ApplicationToCaseC a se PressureHi g h Pr essu

20、r eC ha rg e Pr essureC ontr ol Fl owI nl et O i lToCase变量泵变量泵- -变量马达变量马达hot oil shuttlex-linerelief valvesPump chargeRelief valveMotor charge relief valve三、容积节流调速回路三、容积节流调速回路l 原理：容积节流调速回路是利用变量泵和调速阀的组合来原理：容积节流调速回路是利用变量泵和调速阀的组合来调节执行元件的速度。调节执行元件的速度。l 特点：变量泵的供油量能自动接受流量阀调节并与之吻合，特点：变量泵的供油量能自动接受流量阀调节并与之吻合

21、，无溢流损失，效率高。无溢流损失，效率高。l 因此适用于要求速度稳定、效率高的液压系统因此适用于要求速度稳定、效率高的液压系统1、限压式变量泵与调速阀、限压式变量泵与调速阀ppp1p2构成特点1、限压式变量泵与调速阀、限压式变量泵与调速阀ppp1p2思考1、限压式变量泵与调速阀、限压式变量泵与调速阀ppp1p2结论1、限压式变量泵与调速阀、限压式变量泵与调速阀ppp1p2快进快退工进1、限压式变量泵与调速阀、限压式变量泵与调速阀ppp1p2思考工进结束后，液压缸实工进结束后，液压缸实现快退。现快退。1、限压式变量泵与调速阀、限压式变量泵与调速阀l 本回路的本回路的p pP P为一定值，为一定值

22、， 称定压式称定压式容积节流调速回路。容积节流调速回路。 l 若负载变化大时，节流损失大若负载变化大时，节流损失大l 用于低速、轻载时间较长且变载用于低速、轻载时间较长且变载的场合时，效率很低。的场合时，效率很低。l 故本回路多用于机床进给系统中。故本回路多用于机床进给系统中。2 2、差、差压式变量泵和节流阀压式变量泵和节流阀的调速回的调速回路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跟随负载的增减而增减。应，而且泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减。输入液压缸的流量不受负载变输入液压缸的流量不受负载变化的影响。化的影响。回路效率回路效率 p1q1/ppqp p1/(p1+Ft/A0) 式中式中A0、Ft为变量泵控制活塞为变量泵控制活塞的作用面积和弹簧力。的作用面积和弹簧力。l 原理原理：对泵定子水平