第9章 流量控制回路

2017/2/19
31
9.6 气动速度转换回路
• 9.6.1 双作用气缸慢进快退 的速度转换回路 • 气动速度转换回路与液压速 度转换回路形式是相同的， 一是通过对不同参数节流阀 或单向节流阀的分时接入， 二是利用快速排气阀的气体 释放特性实现活塞的快速移 动过程。 • 双作用气缸慢进快退的速度 转换回路是由快速排气阀实 现的速度转换。
2017/2/19 15
9.1液压调速回路
• 此回路只有节流损失，无溢流损失。 • 容积节流调速回路无溢流损失，效率较高，调速范围大， 速度刚性好。 • 适用于空载时需快速，承载时要稳定的中小功率的液压系 统。
2017/2/19
16
9.1液压调速回路
9.1.4 调速回路的比较和选用 （1）性能比较
2017/2/19
4
9.1液压调速回路
（b）特点 • 工作过程中泵的输出流量和供油压力不变。 • 泵输出功率较大。 • 低速轻载时，功率损失为溢流损失和节流损失。（油温升 高） 回油无背压，负载消失时，工作部件会产生前冲，不能承受 负值负载。 这种回路多用于轻载、低速负载变化不大和对速度稳定性要 求不高的场合。
2017/2/19 18
9.1液压调速回路
（b）工作环境要求 处于温度较高的环境中，且要求整个液压装置体积小，重量 轻→闭式回路容积调速 （c）经济性要求 节流调速回路：成本低，功率损失大，效率低 容积调速回路：价钱高，效率高，功率损失小 容积节流调速回路：介于上两者之间
2017/2/19
19
9.2 气动调速回路
第9章 流量控制回路
2017/2/19
1
9.1液压调速回路
速度控制回路的功用是使执行元件获得能满足工作需求的运 动速度。它包括调速回路、快速回路、速度换接回路等。 一、调速回路 液压系统的调速方法可分为节流调速、容积调速和容积节流 调速三种形式。 1）节流调速回路：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流 出执行机构的流量来实现调速； 2）容积调速回路：通过调节变量泵或变量马达的排量来调 速； 3）容积节流调速回路：利用改变变量泵排量和调节调速阀 的流量配合工作来调节速度的回路。
2017/2/19
35
9.7 液压同步回路
• 9.7.3 用流量控制式实现同步 • 双液压缸的同步调整，还可以采用双缸并联的方式，由调 速阀实现其流量的精确调整，使双缸速度参数接近，从而 达到同步。
2017/2/19
36
9.7 液压同步回路
• 9.4.4 用同步马达实现同步 • 双液压缸的同步控制还可以利用液压马达实现，通过液压 马达的同步流量实现液压缸的同步。
2017/2/19
33
9.7 液压同步回路
• 使两个或两个以上的液压缸，在运动中保持相同位移或相 同速度的回路称为同步回路。 • 9.7.1 用机械连接实现同步
2017/2/19
34
9.7 液压同步回路
• 9.7.2 用串联液压缸实现同步 • 液压缸还可以利用其液体的不可压缩性，采用串联形式实 现同步。
2017/2/19
39
2017/2/19 9
9.1液压调速回路
4）采用调速阀的节流调速回路 节流阀节流调速回路，速度受负载变化的影响比较大，亦即 速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。 为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。（ 由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流阀进出油 口间的压差基本不变，因而使用调速阀后，节流调速回路 的速度负载特性将得到改善。） 由于调速阀中包含了减压阀和节流阀的损失，并且 同样存在着溢流损失， 故此回路的功率损失比节流阀调速回路 还要大些。
2017/2/19
37
9.8 气动同步回路
• 9.8.1 用单向节流阀的调节实现同步 • 气缸的同步控制，一般采用双缸并联，用单向节流阀实现 双向速度的调节，争取流量参数做到同步。
2017/2/19
38
9.8 气动同步回路
• 9.8.2 气液缸的同步动作回路 • 可以用两个气液缸实现同步，能基本保证双缸的同步精度 。
2017/2/19
28
9.5 液压速度转换回路
9.5.2用调速阀实现速度转换 对于某些自动机床、注塑机 等，需要在自动工作循环 中变换两种以上的工作进 给速度，这时需要采用两 种(或多种)工作进给速度 的换接回路。 1.两个调速阀并联的速度换 接回路
2017/2/19
29
9.5 液压速度转换回路
2017/2/19
10
9.1液压调速回路
9.1.2用变量机构实现的调速 容积调速回路是通过改变回路中液压泵或液压马达的排量来 实现调速的。 其主要优点是功率损失小(没有溢流损失和节流损失)且其工 作压力随负载变化，所以效率高、油的温度低，但低速稳 定性较差，因此适用于高速、大功率系统。
2017/2/19
2017/2/19
32
9.6 气动速度转换回路
• 9.6.2双作用气缸运动中途的速度转换回路 • 由于气动系统的单回路特点，即气动系统做功后的气体可 直排大气，无回流过程，因此在气动速度转换回路中，可 由气缸出口经二位二通电磁阀控制并通过节流排气阀直接 排空。如图所示为双作用气缸运动中途的速度转换回路， 可在气缸出口安装消声排气节流器。
2017/2/19
17
9.1液压调速回路
（2）选用 （a）执行机构的负载性质、运动速度、速度稳定性等要求 • 负载小、工作中负载变化小→节流阀节流调速 • 负载变化较大，要求低速稳定性能好→调速阀节流调速或 容积节流调速 • 负载变化大、运动速度高、油温升要求小→容积调速 功率：＜3kW→ 节流调速 3kW～5kW→ 容积节流调速 ＞5kW→ 容积调速
11
9.1液压调速回路
容积调速回路分类： 按油路循环方式不同，分为：开式油路和闭式油路： （1）开式油路：通过油箱，冷却好，便于杂质沉淀，空气 和杂质易进入。 （2）闭环油路：结构紧凑（小泵补油），冷却条件差。
2017/2/19
12
9.1液压调速回路
按照液压泵和液压马达的组合不同，分为：
• • • • (a)变量泵—液压缸 (b)变量泵—定量马达式 (c)定量泵—变量马达式 (d)变量泵—变量马达式
p1 A1 F p2 A2
2017/2/19 3
9.1液压调速回路
q1 KA F m ( pp ) 液压缸的速度为 v A1 A1 A1
速度负载特性曲线表明速度随负载变化的规律，曲线越 陡，说明负载变化对速度的影响越大，即速度刚度越 低。当节流阀通流面积不变时，轻载区域比重载区域 的速度刚度高；在相同负载下工作时，节流阀通流面 积小的比大的速度刚度高，即速度低时速度刚度高。
9.2 气动调速回路
• 9.2.2用排气节流阀实现的调速 • 在二位五通换向阀的两个互不相通的排气口上连接排气节 流阀，也相当于出口节流的双向节流调速回路。如图所示 为采用排气节流阀的双向节流调速回路，其效果与单向节 流阀的双向调速回路效果相同。
2017/2/19
21
9.3液压快速运动回路
快速运动回路：在不增加液压泵流量 的前提下，提高执行元件运动速度 的回路。 9.3.1用液压缸差动连接实现快速运动 这种回路结构简单，价格低廉，应用 普遍，但液压缸的速度加快有限， 有时仍不能满足快速运动的要求， 常常要求和其它方法（如限压式变 量泵）联合使用。
2017/2/19
5
9.1液压调速回路
2）回油路节流调速回路 在执行元件的回油路上串接一 个流量阀。 如图所示，通过节流阀调节液 压缸的回油流量，就能控制 进入液压缸的流量，实现调 速。
2017/2/19
6
9.1液压调速回路
进油路节流调速和回油路节流调速回路性能差别： • （1）承受负值负载的能力 • （2）运动平稳性 • （3）油液发热对回路的影响 • （4）停车后的启动性能 综上所述，进油路、回油路节流调速回路结构简单，价格低 廉，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率 场合，如某些机床的进给系统中。 实际应用中普遍采用进油路节流调速，并在回油路上加一背 压阀以提高运动平稳性。
2017/2/19
26
9.4 气动快速运动回路
• 9.4.2 用快速排气阀实现气缸快速运动 • 气缸的快速运行方式，还可以采用快速排出一侧的气体达 到降低其压力作用，则相对增加了另一侧的压力，相当于 减小了系统的阻力损失，使得气缸实现快速运行。
2017/2/19
27
9.5 液压速度转换回路
设备的工作部件在自动循环工作过 程中，需要进行速度转换。 常用速度换接回路有快速与慢速的 换接回路和两种慢速的换接回路 两种。 9.5.1用换向阀实现速度转换
24
9.3液压快速运动回路
9.3.4用双泵供油实现快速运动 这种回路功率利用合理，效 率较高，缺点是回路较复杂 ，成本较高，常用在执行元 件快进和工进速度相差较大 的组合机床、注塑机等设备 的液压系统中。
2017/2/19
25
9.4 气动快速运动回路
• 9.4.1 用双作用气缸差动连接实现快速运动 • 气动回路中的双作用单出杆气缸与液压回路中的双作用单 出杆液压缸结构和性能是基本相同的，因此其气动系统的 快速运行也可以采用气缸的差动连接形式实现。
2017/2/19 2
9.1液压调速回路
9.1.1用节流阀实现的调速 1）进油路节流调速回路 在执行元件的进油路上串接一流量阀。 泵的供油压力由溢流阀调定，调节节流 阀的开口，改变进入液压缸的流量， 即可调节缸的速度。 泵多余的流量经溢流阀回油箱，故无溢 流阀则不能调速。 （a)速度负载特性:缸在稳定工作时，活 塞受力平衡方程式为：
2017/2/19
13
9.1液压调速回路
容积调速回路的主要特点：
2017/2/19
14
9.1液压调速回路
9.1.3用节流阀和变量机构共同实 现的调速 容积节流调速回路的工作原理是采 用压力补偿型变量泵供油，用流 量控制阀调定进入液压缸或由液 压缸流出的流量来调节液压缸的 运动速度，并使变量泵的输油量 自动地与液压缸所需的流量相适 应。 调速阀的作用：不仅使进入液压缸 的流量恒定，而且还使泵的输出 流量恒定，并与液压缸流量相匹 配。
2017/2/19
22
9.3液压快速运动回路
9.3.2 用蓄能器实现快速运动 采用蓄能器的目的是可以用流量较小的液压泵。
蓄能器
2017/2/19
23
9.3液压快速运动回路
9.3.3 用增速缸实现快速运动 这种回路不需要增大泵的流量，就可获得很大的速度，常被 用于液压机的系统中。
2017/2/19
• 气动调速回路主要指由节流阀、单向节流阀、节流排气阀 等构成的气缸速度调节回路。 • 9.2.1 用单向节流阀实现的调速 • 在气动系统的调速回路中，基本上都采用单向节流调速的 形式，并选择出口调速形式，以保证调速质量。如图所示 为双向节流调速回路，可实现双向不同速度的设置。
2017/2/19
20
2017/2/19 7
9.1液压调速回路
3）旁油路节流调速回路 将流量阀安放在和执行元件并 联的旁油路上，即构成旁油 路节流调速回路。 节流阀调节了泵溢回油箱的流 量，从而控制了进入缸的流 量。调节节流阀开口，即实 现了调速。
2017/2/19
8
9.1液压调速回路
溢流已由节流阀承担，溢流阀用作 安全阀，常态时关闭，过载时打 开，其调定压力为回路最大工作 压力的1.1～1.2倍。 液压泵的供油压力不再恒定，它与 缸的工作压力相等，取决于负载 。 旁路节流调速只有节流损失，而无 溢流损失，因而功率损失比前两 种调速回路小，效率高。 这种调速回路一般用于功率较大且 对速度稳定性要求不高的场合。
2.两个Fra Baidu bibliotek速阀串联的速度换接回路
2017/2/19
30
9.5 液压速度转换回路
• 9.5.3 用比例阀实现速度转换 • 在节流阀或调速阀的调速过程中，其速度的实现具有惟一 性，不可能做到无极调速的控制过程，而用比例调速阀则 可实现无级的调速过程。如图所示为先导式比例调速阀无 极调速（多速度）的控制结构原理图，能够实现苛刻的速 度控制。