第八章调速回路讲解详解

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p1A1= p2maxA2 得p2max=12.5MPa (3)回路的最高效率: max= Fmaxv/( pyqp)=72000×2/(6.25×106×50×10-3)=46.08%
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三、容积调速回路
► 容积调速回路采用变量泵或变量液压马达,用改变 变量泵或变量液压马达的排量来实现调速。
► 该种调速方法,液压泵的油液始终全部进入执行元 件中,与节流调速相比,既没有节流损失,也没有 溢流损失,回路效率仅取决于液压泵和执行元件的 效率,回路效率高,这是容积调速回路最突出的特 点。当然,由于容积调速回路需采用结构复杂、成 本较高的变量泵或变量液压马达,使制造、维修的 费用增大,但该回路效率高,节省动力,故近些年 来容积调速回路得到了广泛的应用。
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二、定量泵-变量马达式调速回路
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1、变量泵 2、安全阀
() —

泵一
缸泵

开缸
式 容 积 调
式 容 积
速调
回 路
速 回

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(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) 速度-负载特性
若不考虑液压泵以外元件和管边的泄漏, 则
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下面按不同的qt值作图,可得一组速度负载特性曲线。
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)。
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调速阀在进油路上
调速阀在回油路上
26
调速阀在分支油路上
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8-2、在图示简化了的调速阀节流调速回路中,已知泵的 供 油 流 量 为 qp=50L/min , 液 压 缸 无 杆 腔 面 积 为 A1=120×10-4m2 , 有 杆 腔 的 面 积 为 A2=60×10-4m2 , 负 载力F由零增至72000N时活塞向右运动的速度基本无 变 化 , υ=2m/min , 若 调 速 阀 要 求 的 最 小 压 差 Δpmin=0.5MPa 。求:(1)系统中溢流阀的调整压力py 为多少?(2)液压缸可能达到的最高工作压力是多少? (3)回路的最高效率为多少(液压缸的总效率为1.0)?
影响因素:①、当q1∕qp↑(或△q↓) → ηc↑ ②、当p1∕pp↑(F↑) → ηc↑
2)、外负载变化时,系统效率的最大值为66% 9
结论
整个回路的功率损失很大,回
路的效率很低。
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(4)回路的调速特性
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。
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二、节流式调速回路
节流调速:在定量泵系统中,通过改变回路中流量 控制元件通流截面面积的大小来控制输入或流出 执行元件的流量,从而实现调速的一种方法。
分为三种:根据流量控制阀在回路中安装位置的不 同可分为进口节流调速回路、出口节流调速回路 和旁路节流调速回路。 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
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。
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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
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由图可知:
① 、当 AT不变时, F↑→ v↓↓
所以机械特性比定 压式的“软”的多
② 、当F到达某一数值 时,v = 0
③、回路的承载能力是 变化的,即v↓(AT↑) →承载能力↓
AT1<AT2<AT3
AT1
AT3
AT2
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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φ↓或kl↓→ kv ↑
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(1)当溢流阀溢流时,p1=py,p2=△pmin=0.5MPa,
p1A1=Fmax+A2p2 (则12有0×py1=0(-4F)m=ax6+.2A52pM2)P/Aa 1=(72000+60×10-4×0.5×106)/
溢流阀的调整压力py为6.25MPa (2)F=0时,由于调速阀的作用,p2可能达到最大值,则
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(4)、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大、到式某中值R时T不v=是0,节再流增阀加可A能T的也调不速会范起围调(速因作为用A)T。加
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4、调速阀式节流调速回路
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。
► 回油节流调速回路,如长时间停车后,由于泄漏在液压缸回油腔会形成 空隙,重新启动时,由于瞬时负载为零而导致液压泵全部流量进入液压 缸,进油腔而使活塞前冲。
在进油节流调速回路中,只要在启动时关小节流阀就能避免前冲
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3、旁油节流阀式节流调速回路
(1) 回路的结构和调速原理
▲ 回路的特点
► 回路的工作压力随负载而变; (也称变压式节流调速回路) ► 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; ► 此回路的溢流阀起安全保护作用。
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。
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2、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
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► 回路速度刚性:活塞运动速度受负载影响的程度。 ► 回路速度kv的物理意义:引起单位速度变化时负载力的
变化量,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。
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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φ↓→ kv↑ (pp,A1,φ的变化受其它条件的限制)
2. 转矩
TM
pM VM
2
m
TM 与 qP 无关, VP , TM C.
恒转矩调速回路
PM
TM
pMVMm 2
2 nM
PM pMVM nMm
PM nM , VP , nM , PM
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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。
而进油节流调速回路则只有在液压缸的回油路上设置背压阀后,才可承 受负值负载。
► 在回油节流调速回路中,流经节流阀而发热的油液,直接流回油箱而得 到冷却。
在进油节流调速回路中流经节流阀而发热的油液,则直接进入液压缸中, 使液压缸泄漏增加,导致其速度稳定性降低。
► 对于单出杆液压缸而言,在回油节流调速回路中,当负载为零时,液压 缸的背压将会升得很高,这样会使密封件寿命降低,而导致泄漏增加效 率降低。
kv ↑
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►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
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一些元件在回路中的作用
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)。
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(3)、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。
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:
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► 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 △ q 2)、节流损失:△ P2= △ PT1 q1 ► 效率 1)、当液压缸在恒载下工作时(F不变):
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。
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一、变量泵-定量马达式调速回路
调速特性:
1.转速
nM
qM VM
v
qM qP VPnP
nM
VPnP VM
v
当nP, VM一定, VP , nM .
调速范围较大 RC 40 39
3.功率
式中:RT1 — 节流阀的调速范围
结论
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。
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结论 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。
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2.出口节流阀式节流调速回路
(1)回路的结构和调速原理
v q1 q2 A1 A2
1
pA
2
2
1
2
功率损失P p q p q
p
T2 2
(p
A 2
p
)q
(p
A 1
p
)q
P 1
pA 1
T2
1
pA 2
T2
2
P ci
pq
pq
p
pp
pp
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p p
T2
2
◆进出口节流调速回路的比较
(1) 承受负性负载的能力 (2) 运动平稳性能 (3) 油液温升 (4) 出口节流起动时的前冲 (5) 出口节流回油腔压力
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(2) 速度-负载特性
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:
式中:kl — 泵的泄漏系数
q k ( F ) KA ( F )
∴v
q 1
q p
q T
t
lA 1
TA 1
AA
A
1
1
1
根据上式,按不同的AT值作图,可得一 组速度-负载特性曲线。
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◆进出口节流调速回路的比较
最大承载能力、功率和效率: 回油节流调速回路的最大承载能力、功率和效 率与进油节流调速回路的情况相同
► 回油节流调速回路中由于节流阀的存在而使液压缸的回油腔具有一定背 压,不仅提高了液压缸的平稳性,并且使它能承受负方向的负载(负值 负载,与液压缸运动方向相同的负载力)
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(3)、功率特性
Pp p pq p p1q p
P1 p1q1 p1vA1 P Pp P1 p1qT p1(q p vA1)
ci
P1 Pp
p1q1 ppqp
q1 qp
1 KAT pp qt kl p p
结论 q1↑(v↑) →ηc i↑
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。
Harbin University of Science and Technology 哈尔滨理工大学
液压与气压传动
授课教师:唐德栋
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第八章 调速回路
一、概述
调速原理和调速回路的分类
1.调速原理:在不考虑油液压缩性和泄漏的情况下,
v 液压缸的运动速度为
q
A
n 液压马达的转速为
q
VM
2.常用的调速回路:节流调速、容积调速和容积节流 调速。
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回路的分类
1、按油液循环方式不同 ①、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。 ②、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 ► 1 泵-缸式容积调速回路 ► 2 泵-马达式容积调速回路 (1)变量泵-定量液压马达容积调速回路 (2)定量泵-变量液压马达容积调速回路 (3)变量泵-变量液压马达容积调速回路
qt1>qt2>qt3 qt1 qt2
qt3
1)、变当量q泵t调有节泄好漏后),F↑→v↓(∵
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。
影响 kv 的因素: 1) 、 kv 不受 F 的影响 2)、A1↑→ kv↑↑,或 kl ↓(泄漏↓)→
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1.进口节流阀式节流调速回路 (属于定压式)
(1)回路的结构和调速原理
动画演示 4
(2)进口节流阀式节流调速回路速度-负载特性
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、F↑↓ →v↓↑ ②、当F=A1 pp时, v = 0 即活塞停止 运动; ③、定压式节流 调速回路的承载 能力是不受AT1的 变化影响的。
q2 KAT 2pT
pT p2
p1 p p
pp A1 F p2 A2
v
q2 A2)
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(2)出口节流阀式节流调速回路速度负载特性同进口节流调速回路 (3) 功率特性
P p q 常量
p
pp
有效功率P (p
A 2
p)q
(p
A 1
p)q
1
A p
2
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