速度控制回路

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变量泵+定量执行元件(液压缸或液压马达) 分类定量泵+变量马达
变量泵+变量马达
1. 变量泵+定量执行元件
由于液 压泵输出的 压力由溢流 阀限定,因 此输出最大 转矩或推力 也被限定, 故称为恒转 矩调速。
2. 定量泵+变量马达
由于液压泵 输出的压力由溢 流阀限定,液压 泵流量保持不变 因此该调速回路 具有最大的输出 功率,故称为恒 功率调速。
P1=溢流阀调定压力
P2 = R/A
流量关系:
q1 = q2+ q3=泵额定流量 1) 负载不变,节流阀开度增加
液阻减小,压差不变→流量增加→ 油缸速度提高。
2) 负载不变,节流阀开度减小
液阻增大,压差不变→流量减少→ 油缸速度降低。 。
3) 节流阀开度不变,负载增大
压差减小,液阻不变→流量减少 油缸速度降低。
溢流功率 损失
节流功率 损失
回路的效率
c
p2 q2 p1 q1
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看图
进油路节流调速回路的功率损失的变化
AJ 不变,负载增大节溢流流损损失失 AJ 不变,负载减小节溢流流损损失失
AJ不变,负载增大 / 减小 总功率损失不定
负载不变, AJ 增大 总功率损失 负载不变, AJ 减小 总功率损失
1Y通电,缸1右行,至终 点,压力继电器1K接通。
3Y通电,缸2右行。 4Y通电, 3Y掉电,缸2左
行,至终点,压力继电器 2K接通。 2Y通电, 1Y掉电,缸1左 行,至终点结束循环。
(一)顺序动作回路
2. 行程控制顺序动作回路1
电磁阀通电,左 缸伸出,活塞杆 压下行程阀
右缸伸出 电磁阀掉电,左
§6.2:速度控制回路
调速回路:调节工作进给行程的速度(无级调速)
分类速增度速换回接路回:路提:高实快现速不进同给速行度程之的间速的度转换
快进工进 工进1 工进2
执行元件的调速方法:
液压缸:v = q / A
改变进入油缸的 流量调节速度
液压马达:n’ = q’ / V’
改变流量或采用 变量马达以调节速度
3. 变量泵+变量马达
在改变变量泵的容积常数时,回路处于恒转矩调 速阶段;在改变变量马达的容积常数时,回路处于恒 功率调速阶段。
(三)变量泵-调速阀容积节流调速回路
工作过程:
快速行程:二位二通阀断电,调 速阀被旁路,变量泵以最大 偏心距运转。
工作行程:二位二通阀通电,变 量泵工作压力提高,偏心距 减小至调速阀调定流量。
二次进给速度换接回路
1. 两调速阀相串联 行程阀复位(左位接通):
速度由调速阀1调定(v=v1) 行程阀接通(右位接通):
速度由调速阀2调定(v=v2)
实现条件:(v1>v2)
调速阀串联速度换接回路应用
2. 两个调速阀相并联
两位三通阀连接
电磁铁掉电(左位接通): v=v1 调速阀2内无油通过 电磁铁通电(右位接通): v=v2 调速阀1内无油通过
特点: (1) v1 ,v2相互独立 (2) 速度换接时有冲击
两位五通阀连接
电磁铁掉电(左位接通): v=v2(调速阀1内有油通过) 电磁铁通电(右位接通): v=v1(调速阀2内有油通过)
特点: (1) v1 ,v2相互独立 (2) 速度换接时冲击较小 (3) 存在功率损失两位五通阀连接
调速阀并联速度换接回路应用
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看图
油缸速度计算
•快进速度 •工进速度 •快退速度
v快进
Q 2 A1
2Q
D12
v工进
Q 2A1
A
4Q
(2D12 d 2 )
Q
2Q
v快退
2 A2
(D12
d12 )
A1:辅助缸活塞面积 A:工作缸柱塞面积 D1:辅助缸内径 d1:辅助缸活塞杆径 d:工作缸柱塞直径
5.综合增速回路
同时采取两种以上的增速方法以实 现增速的目的。
❖ 运动平稳性:回油路节流调速回路中运动部件的运
动平稳性优于进油路节流调速回路。
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3. 旁油路节流调速回路
压力关系: 溢流阀作为安全阀
P1=R/A
流量关系:
q1 = q2+ q3=泵额定流量
1) 负载不变,节流阀开度增加
液阻减小,压差不变→节流阀流量 增加→油缸速度降低。
2) 负载不变,节流阀开度减小
特点:
效率高,无溢流功率损失, 但存在节流功率损失。
变量泵的工作压力和流量决 定于调速阀的阀口开度。
速度-负载特性好。
(二)增速回路
作用:在使用小流量泵的条件下,增加执行 元件的运动速度,并且减小能量损 耗,提高系统效率。
增速方法:增加进入执行元件的流量
1. 差动连接增速回路
执行元件快速进给时采用差动接连方式提高速度
4)节流阀开度不变,负载减小:
压差增大,液阻不变→流量增加
油缸速度提高。
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进油路节流调速回路的速度-负载特性
液压缸移动速度
节流阀通流
面积
v
q2 A
K AJ ( p1 A
R)m A
K AJ Am1
( p1 A R)m
回路的速度刚度
T R p1A R v m v
速度刚度反映执行元件的速度随 负载变化程度。刚度越大,速度 随负载的波动变化越小,则调速
顺序阀4→ 主油缸7 辅助油缸8 上腔
回油路:辅助油缸8下腔→顺序阀 10→换向阀3(左) →油箱0
辅助油缸的工作过程
高位油箱6内液体逐 渐增多,需定期释放
返回过程:
进油路:油 箱0→液压泵 1→换向阀 3(右) →辅助 油缸8下腔
回油路:辅助油缸8上腔→ 换向阀3(右) →油箱0
主油缸经液控单向阀 5向高位油箱6回油
负载的作用。
返回
回油路节流调速回路的速度-负载特性
液压缸移动速度
看图
节流阀流量:
q3 K AJ p2m
油缸出口压力:p2
p1
A1 A2
R
v
K AJ Am1
2
( p1A1 R)m
油缸速度: v q3
A2
回路的速度刚度
T R p1A R v m v
调速性能与进油路 节流调速回路近似
液阻增大,压差不变→节流阀流量 减少→油缸速度提高。
3) 节流阀开度不变,负载增大
压差增大,液阻不变→节流阀流量增
大→油缸速度降低。
4)节流阀开度不变,负载减小:
压差减小,液阻不变→节流阀流量减
小→油缸速度提高。
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旁油路节流调速回路的速度-负载特性
液压缸移动速度
节流阀流量: q3 K
油缸出口压力:p1
节流阀进口压力→由负载R决定
p=R/A
节流阀出口压力 → 0(油箱压力)
节流阀流量为油泵全流量时油缸速度为零,则有:
Leabharlann Baidu
K AJ
( Rmax A
)m
q Rmax
m
q K AJ
A
最大负载的值与节流阀的阀口开度决定
看图
旁油路节流调速回路的功率损失
节流损失: Pj p1 q3
回路总功率损失:
4.利用辅助油缸的增速回路
A》A1
辅助油缸
主油缸
辅助油缸的工作过程
主油缸7由高位 油箱6补充油液 快进过程:
进油路:油 箱0→液压泵 1→换向阀 3(左) →辅助 油缸8上腔
回油路:辅助油缸8下腔→顺序阀 10→换向阀3(左) →油箱0
辅助油缸的工作过程
工进过程:
进油路:油 箱0→液压泵 1→换向阀 3(左) →
双泵并联增速回路的应用
双泵并联增速回路可以在系统快进时增加液压缸的速 度,并在工进时降低系统的消耗功率,减小油液发热。
3.利用蓄能器的增速回路
➢蓄能状态: 执行元件处于停止状态时, 液压泵对蓄能器充液。
➢增速状态: 执行元件运行时,液压 泵和蓄能器同时向执行 元件供油 ➢保压状态: 蓄能器充液达到一定压 力,液压泵通过卸荷阀 卸荷,蓄能器保压。
P Pj
回路的效率:
c
p1q2 p1q1
4. 使用调速阀节流调速回路
在使用调速阀代替 节流阀的各种节流调速 回路中,只要满足调速
阀的最小压差要求(5~ 10bar),则油缸速度
将唯一由调速阀所调定, 不随负载的变化而产生 波动,即其速度刚度的 值近似无穷大。
(二)容积调速回路
容积调速回路采用变量泵或变量液压马 达,通过改变泵或马达的容积常数以改变执 行元件的运动速度。具有功率损失小,调速 范围宽的特点
回路总功率损失:
P Pj Py
进油路和回油路节流调速回路的比较
❖ 负载能力:回油路节流回路可以直接承受反向负载,
进油路节流回路中必须接入背压阀才能实现。
❖ 启动性能:回油路节流回路启动时有较大的前冲现
象,而进油路节流回路前冲现象不明显。
❖ 压力控制的实现:进油路节流调速压力信号取自油
缸进口,可以方便的用以实现正反向控制,而回油 路节流调速回路压力信号取自油缸出口,可靠性差, 处理电路复杂。
液压缸回油路:
液压缸4 (无) →换向阀3(右) →油箱0
1. 差动连接增速回路
执行元件快速进给时采用差动接连方式提高速度
控制元件动作顺序表
元件 状态
停止
1CT
2CT
3CT



2. 双泵并联增速回路
卸荷阀
➢快进状态: 双泵同时供油
➢工进状态:
小流量泵供油; 大流量泵卸荷
低压 大流量泵
高压小 流量泵
油箱0→液压泵1→换向阀3(左)
→液压缸4 (无)
液压缸回油路:
液压缸4 (有) →换向阀5(右) → 调速阀6 →换向阀3(左) →油箱0
回油路节流调速回路
1. 差动连接增速回路
执行元件快速进给时采用差动接连方式提高速度
控制元件动作顺序表
元件
1CT
2CT
3CT
状态
快退



液压缸进油路:
油箱0→液压泵1→换向阀3(右) →单 向阀7 →换向阀5 (右) →液压缸4 (有)
缸返回,活塞杆 脱离行程阀 右缸返回
由于运动关系的确定,难以改变两 个执行元件的动作顺序。
(一)顺序动作回路
§6.3 多缸动作控制回路
应用场合:系统中一个油源供给多个执行元件动作。
(一)顺序动作回路
1. 压力控制顺序动作回路1
右缸动作→至终 点,压力升高, 左顺序阀打开
左缸动作→至终 点
换向阀复位 左缸返回→至终
点,压力升高, 右顺序阀打开 右缸返回至终点 结束循环
(一)顺序动作回路
1. 压力控制顺序动作回路2
R A
油缸速度: v q2 A
AJ
p1m
v
q1 A
K AJ Am1
Rm
油缸的流量: q2 q1 q3
看图
回路的速度刚度
T
R v
mK
Am1 AJ Rm1
旁油路节流调速回路 在节流阀阀口开度较大及 负载较小的情况下刚性较 差,因此此类回路适合于 高速、重载的应用场合。
旁油路节流调速回路的承载能力
负 载 不 变 ,AJ 增 大节溢流流损损失失 负载不变,AJ 减小节溢流流损损失失
2. 回油路节流调速回路
压力关系:
P1=溢流阀调定压力 P2 = (p1A1-R)/A2
流量关系:
q1 = q2+ q4= q4+ (A1/A2)q3=泵额定流量
➢ 经节流阀的油液直接流回油箱冷却对系统影响小。 ➢ 节流阀起到产生背压作用,工作时可以承受反向
控制元件动作顺序表
元件 状态
1CT
2CT
3CT
快进



液压缸进油路:
油箱0→液压泵1→换向阀3(左) →液压缸4 (无)
液压缸回油路:
液压缸4 (有) →换向阀5(左)
1. 差动连接增速回路
执行元件快速进给时采用差动接连方式提高速度
控制元件动作顺序表
元件 状态
1CT
2CT
3CT
工进


+
液压缸进油路:
性能越好。
看图
进油路节流调速回路的承载能力
节流阀进口压力p1→ 溢流阀调定压力:pp 节流阀出口压力p2→ 由负载决定:R/A
节流阀两端压差为零时流量为零,则有: Rmax = ppA
进油路节流调速回路的功率损失
回路的功率损失组成
P p1 q1 p2 q2 p1(q2 q3 ) ( p1 p)q2 p1 q3 p q2
执行元件的调速类型:
节流调速:定量泵供油+溢流阀(定压)+节流阀(调速)
定压式
进油路节流调速 回油路节流调速
变压式:

路节流调速
容积调速:通过改变泵和马达的容积常数以调节执行
元件的转速。
定量泵
定量马达
变量泵
联合调速:变量泵+流量控制阀
变量马达
(一)节流调速回路
1. 进油路节流调速回路
压力关系:
回油路节流调速回路的承载能力
节流阀进口压力p2→由溢流阀调定压力pp和负载R决定
P2=(ppA1-R)/A2
节流阀出口压力 → 0(油箱压力)
节流阀两端压差为零时流量为零,则有: Rmax = ppA
回油路节流调速回路的功率损失
回路的功率损失组成
节流损失:Pj p2 q3 溢流损失:Py p1 q4
如:双泵供油+差动连接
(五)速度换接回路
分类:
快速进给→ 工作进给的速度换接
工作进给速度之间的换接
用行程阀实现快慢速换接回路
液压缸接触到行程 阀之前:行程阀复 位→液压缸直接回 油,快速运动
液压缸接触到行程 阀之后:行程阀换 向→液压缸经调速 阀回油(回油路节 流调速回路) →液 压缸以工作进给速 度运行
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