液压系统功率匹配方法探讨
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
载、 多种速度 的液 压机 械 ，比用 单 泵 驱 动 可 以节 能
５ ％ 以 匕。 ０ ．
率大多在 ５ ％左右， ０ 造成能量损耗过大 ， 因此其节
能 的潜力很大 。而造 成液压 系统效 率低 的根本 原 因
是功率不匹配 ， 即系统的输 出压力 Ｐ 、 ｓ输出流量 Ｑ 与执行元件所需 的压力 Ｐ ¨流量 Ｑ． 匹配。当流 。 不 量不匹配， Ｑ 时 ， Ｑ ＞ 则产生溢流损失； 当压力不匹 配 ，Ｓ＞Ｐ Ｐ Ｌ时 ， 产生 压力损 失 。 则
０ 前言
传统液压 系统 的设计主要考虑系统 的工作能
力、 可靠性及 成本 ， 不太 注意系统 的效率 。系统 的效
型。如果用在多负载多速度的工作循环 中， 则效率 在 ３ ％以下。因此 ， ５ 根据功率匹配的原 理， 对多负 载多速度液压机械 ， 可选用多泵驱动回路。图 １ 是 由三个定 量泵组 成 的驱 动 回路 ， 由控 制 阀 ４ ５６控 、、 制向系统供油 ， 可得七种流量组合（ 若用 四台泵 ， 可 组合出十五种流量 ） 这种多泵驱动回路用于多负 ，
作者简介： 李传鹏（９ ２一 ， ， ０ 年毕业于 佳木斯大学机 械设计 １８ ）男 ２ ５ ０ 制造及其 自动化专业 。现为板带厂助理工程师 ， 主要从事机械液压 技术维修工作。
１高压 小流 量 泵 ； 、－ 压 大 流 量 泵 ； 、 、－ － ２ ３低 ４ ５ ６程序 控 制 嚣
图 １ 三泵驱动回路
箱， 变量缸活塞在弹簧力的作用下右移 ， 斜盘倾角增 大， 泵的流量随之增大 ， 仍保持流量匹配。 ２ 压力匹配过程 ： ） 当执行元件的负载增大时 ， Ａ 阀的阀芯左 移 ， Ｂ阀阀芯位置 不动 ， 按照压 力 取决 于
负载 的原则 ， 的输 出压力相 应增加 ， Ｐ 泵 但 与 Ｐ． ． 始
１ 液压 系统功率 匹配方法
从对 目前 莱 钢 板 带 生 产 线 液压 系统 现 状 的分
析， 提高液压系统效率的基本途径 ， 是使系统的输入 功率与执行元件的输出功率相匹配 ， 功率匹配程度 愈高 ， 系统效率愈高。本文介绍定量泵液压 系统和 变量泵液压系统的功率匹配方法与节能途径。 １１ 定量 泵液压 系统 ． 定量泵液压系统是定量泵供油， 用节流调速的 方法调节执行元件的速度。其功率损失较大， 效率 低 ， 由于结构简单， 但 成本较低 ， 仍被各行业广泛地 应用 。造成定量泵液压系统效率低 的根本原因是定 量泵 的输 出压 力 、 量与负 载所需 的压力 、 流 流量 不匹 配， 产生溢流 、 节流和卸荷能量损失。因此定量泵液 压系统 的节能途 径就是 尽可 能 的使 系统 的输 入功 率 与执行元件的输出功率相匹配。 定量泵液压系统中单定量泵供油是最简单的回 路。但这种 回路只适用于恒压力、 恒流量 的载荷类
当系统压力小于阀 ４的调定值时， Ｐ 。 ｓ 即 Ｓ ≤Ｐ：
＋ｋ ｏ时 ， Ｘ 由于节流 阀 口未 开 ， 口通 流 面 积 ａ＝ ， 阀 ０
经阀口的溢流量 Ｑ． ０ 因而进入执行元件 的流量 。 ， ＝ Ｑ ＝ 。 Ｑ ＝ 此时，Βιβλιοθήκη Baidu Ｑ 一 Ｑ， 执行元件具有最大速度。
当系统压力 大于 阀的调定值 ， Ｐ 。 Ｓ ＋ 即 Ｓ ＞Ｐ
莱 钢科技
２１ ００年 ４月
液压 系统 功 率 匹配 方 法探 讨
李传鹏 和发波 李 ， ， 岳
（ 板 带厂； １ ２动力部）
摘 要： 针对功率不匹配造成液压 系统效率低的情况 ， 分析 了定量泵、 变量泵液压 系统功率匹 配 的方法与 节能途径 。 关键词 ： 带生产 线 液压 系统 功率 匹配 板
１定 量 泵 ； 一 量 马 达 ； － 一 ２定 ３卸荷 阀 ； － 流 阀 ４节
终保持节流阀的差值 ， Ｐ ＝ △ ， 即 。 Ｐ ＋ Ｐ 如果 Ｐ 增加 ． 到先导 阀 ４的调定压力 ， 阀 ４开 口溢 流 ， 则 Ｂ阀阀芯
右移 ， 力油 经 ａｂ ｄ油道进 入变量 油缸右腔 ， 压 、、 使斜 盘倾角 减小 ， 只输 出补充泄 漏 的微 小流量 ， 泵 同时泵
６ ５
李传鹏 ， 液压 系统功率匹配方法探讨 等： 行元件的速度将随系统压力的增加和溢流量 Ｑ 的
加大 而减小 。
第２ （ 期 总第 １６期） ４ 动活塞左移， 使斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角减小， 泵 的流量 相应减 少 ， 现 了泵 的流 量 与负 载 流量 相 实
匹配 ； 反之 当 Ｑ ＜Ｑ 时 ， 阀阀芯 在 弹簧 力 的作 用 Ａ 下复 位 ， Ｂ阀阀芯位 置不 动 ， 油路 ｄ ｅｆ 、、 连通 并接 油
恒功率工作循环的液压机械中， 有较好的节能效果。 在莱钢宽带生产线的液压 系统中， 存在一定的 定量泵 ， 而定量泵在运行过程 中由于能源利用率偏
图 ２ 恒功率定量泵液压系统
由上述过程可知， 在阀４动作以后 ， 可使负载流 量Ｑ 随负载压力 Ｐ的增 、 减而相应减、 ， 增 从而使
执行 元件 近似保持 恒 功 率 的运 转特 性 ， 具有 近似 在
保持先导阀设定的最高压力 ， 实现限压和保压。反
之， 当执行 元件 负载减 小 时 ， Ｂ阀 阀芯 均不 动 ， Ａ、 泵
ｋ 。Ｓ ： Ｘ （ 。控制活塞面积 ， 节流阀芯面积， ： Ｓ： ｋ 弹簧 刚度 ， 。弹簧预压缩量 ， ： Ｘ： Ｐ 系统工作压力 ）时， 节 流 阀阀芯上 移 ， 口开启 ， 阀 ａ＞０ 部 份 液 流经 节 流 阀 ，
口溢 流 ， 入执 行元 件 的流量 Ｑ 进 ＝Ｑ —Ｑ ｓ ＜Ｑ ， 执
在定量泵系统 ， 采用恒功率调速的方法也可提
高系统效率。恒功率调速的调速特性类似于恒功率
变量液压系统 ， 但成本较低。恒功率定量泵液压系 统见图 ２ 。泵输出流量 Ｑ ＝ ｏｓ 泵输出压力油液 ｅｎｔ ， Ｐ作用在压力 自动控制节流 阀的控制活塞 Ｓ 和节 ，
流 阀芯 Ｓ 上 。 ：
５ ％ 以 匕。 ０ ．
率大多在 ５ ％左右， ０ 造成能量损耗过大 ， 因此其节
能 的潜力很大 。而造 成液压 系统效 率低 的根本 原 因
是功率不匹配 ， 即系统的输 出压力 Ｐ 、 ｓ输出流量 Ｑ 与执行元件所需 的压力 Ｐ ¨流量 Ｑ． 匹配。当流 。 不 量不匹配， Ｑ 时 ， Ｑ ＞ 则产生溢流损失； 当压力不匹 配 ，Ｓ＞Ｐ Ｐ Ｌ时 ， 产生 压力损 失 。 则
０ 前言
传统液压 系统 的设计主要考虑系统 的工作能
力、 可靠性及 成本 ， 不太 注意系统 的效率 。系统 的效
型。如果用在多负载多速度的工作循环 中， 则效率 在 ３ ％以下。因此 ， ５ 根据功率匹配的原 理， 对多负 载多速度液压机械 ， 可选用多泵驱动回路。图 １ 是 由三个定 量泵组 成 的驱 动 回路 ， 由控 制 阀 ４ ５６控 、、 制向系统供油 ， 可得七种流量组合（ 若用 四台泵 ， 可 组合出十五种流量 ） 这种多泵驱动回路用于多负 ，
作者简介： 李传鹏（９ ２一 ， ， ０ 年毕业于 佳木斯大学机 械设计 １８ ）男 ２ ５ ０ 制造及其 自动化专业 。现为板带厂助理工程师 ， 主要从事机械液压 技术维修工作。
１高压 小流 量 泵 ； 、－ 压 大 流 量 泵 ； 、 、－ － ２ ３低 ４ ５ ６程序 控 制 嚣
图 １ 三泵驱动回路
箱， 变量缸活塞在弹簧力的作用下右移 ， 斜盘倾角增 大， 泵的流量随之增大 ， 仍保持流量匹配。 ２ 压力匹配过程 ： ） 当执行元件的负载增大时 ， Ａ 阀的阀芯左 移 ， Ｂ阀阀芯位置 不动 ， 按照压 力 取决 于
负载 的原则 ， 的输 出压力相 应增加 ， Ｐ 泵 但 与 Ｐ． ． 始
１ 液压 系统功率 匹配方法
从对 目前 莱 钢 板 带 生 产 线 液压 系统 现 状 的分
析， 提高液压系统效率的基本途径 ， 是使系统的输入 功率与执行元件的输出功率相匹配 ， 功率匹配程度 愈高 ， 系统效率愈高。本文介绍定量泵液压 系统和 变量泵液压系统的功率匹配方法与节能途径。 １１ 定量 泵液压 系统 ． 定量泵液压系统是定量泵供油， 用节流调速的 方法调节执行元件的速度。其功率损失较大， 效率 低 ， 由于结构简单， 但 成本较低 ， 仍被各行业广泛地 应用 。造成定量泵液压系统效率低 的根本原因是定 量泵 的输 出压 力 、 量与负 载所需 的压力 、 流 流量 不匹 配， 产生溢流 、 节流和卸荷能量损失。因此定量泵液 压系统 的节能途 径就是 尽可 能 的使 系统 的输 入功 率 与执行元件的输出功率相匹配。 定量泵液压系统中单定量泵供油是最简单的回 路。但这种 回路只适用于恒压力、 恒流量 的载荷类
当系统压力小于阀 ４的调定值时， Ｐ 。 ｓ 即 Ｓ ≤Ｐ：
＋ｋ ｏ时 ， Ｘ 由于节流 阀 口未 开 ， 口通 流 面 积 ａ＝ ， 阀 ０
经阀口的溢流量 Ｑ． ０ 因而进入执行元件 的流量 。 ， ＝ Ｑ ＝ 。 Ｑ ＝ 此时，Βιβλιοθήκη Baidu Ｑ 一 Ｑ， 执行元件具有最大速度。
当系统压力 大于 阀的调定值 ， Ｐ 。 Ｓ ＋ 即 Ｓ ＞Ｐ
莱 钢科技
２１ ００年 ４月
液压 系统 功 率 匹配 方 法探 讨
李传鹏 和发波 李 ， ， 岳
（ 板 带厂； １ ２动力部）
摘 要： 针对功率不匹配造成液压 系统效率低的情况 ， 分析 了定量泵、 变量泵液压 系统功率匹 配 的方法与 节能途径 。 关键词 ： 带生产 线 液压 系统 功率 匹配 板
１定 量 泵 ； 一 量 马 达 ； － 一 ２定 ３卸荷 阀 ； － 流 阀 ４节
终保持节流阀的差值 ， Ｐ ＝ △ ， 即 。 Ｐ ＋ Ｐ 如果 Ｐ 增加 ． 到先导 阀 ４的调定压力 ， 阀 ４开 口溢 流 ， 则 Ｂ阀阀芯
右移 ， 力油 经 ａｂ ｄ油道进 入变量 油缸右腔 ， 压 、、 使斜 盘倾角 减小 ， 只输 出补充泄 漏 的微 小流量 ， 泵 同时泵
６ ５
李传鹏 ， 液压 系统功率匹配方法探讨 等： 行元件的速度将随系统压力的增加和溢流量 Ｑ 的
加大 而减小 。
第２ （ 期 总第 １６期） ４ 动活塞左移， 使斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角减小， 泵 的流量 相应减 少 ， 现 了泵 的流 量 与负 载 流量 相 实
匹配 ； 反之 当 Ｑ ＜Ｑ 时 ， 阀阀芯 在 弹簧 力 的作 用 Ａ 下复 位 ， Ｂ阀阀芯位 置不 动 ， 油路 ｄ ｅｆ 、、 连通 并接 油
恒功率工作循环的液压机械中， 有较好的节能效果。 在莱钢宽带生产线的液压 系统中， 存在一定的 定量泵 ， 而定量泵在运行过程 中由于能源利用率偏
图 ２ 恒功率定量泵液压系统
由上述过程可知， 在阀４动作以后 ， 可使负载流 量Ｑ 随负载压力 Ｐ的增 、 减而相应减、 ， 增 从而使
执行 元件 近似保持 恒 功 率 的运 转特 性 ， 具有 近似 在
保持先导阀设定的最高压力 ， 实现限压和保压。反
之， 当执行 元件 负载减 小 时 ， Ｂ阀 阀芯 均不 动 ， Ａ、 泵
ｋ 。Ｓ ： Ｘ （ 。控制活塞面积 ， 节流阀芯面积， ： Ｓ： ｋ 弹簧 刚度 ， 。弹簧预压缩量 ， ： Ｘ： Ｐ 系统工作压力 ）时， 节 流 阀阀芯上 移 ， 口开启 ， 阀 ａ＞０ 部 份 液 流经 节 流 阀 ，
口溢 流 ， 入执 行元 件 的流量 Ｑ 进 ＝Ｑ —Ｑ ｓ ＜Ｑ ， 执
在定量泵系统 ， 采用恒功率调速的方法也可提
高系统效率。恒功率调速的调速特性类似于恒功率
变量液压系统 ， 但成本较低。恒功率定量泵液压系 统见图 ２ 。泵输出流量 Ｑ ＝ ｏｓ 泵输出压力油液 ｅｎｔ ， Ｐ作用在压力 自动控制节流 阀的控制活塞 Ｓ 和节 ，
流 阀芯 Ｓ 上 。 ：