液压调速回路-PPT课件

1、第六章液 压基本回路第二节 速度控制回路一调速回路,前节回顾,调压回路：限制最高工作压力 卸载回路,压力控制回路：任何液压回路必须需要的是,平衡回路使用条件,立式油缸 匀速下降,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,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 负载特性,最大 承载能力,重点,赖祖亮小木虫,调速原理,调节进入液压缸的流量q,调节q或者V,n = q /vm,v =q /A,F,调速方法,调速方法,增加支路,改变马达或者泵的排量,两者兼之,调速回路,定量泵节流调速

2、,容积调速,容积节流调速,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,限压式泵与调速阀,差压式泵与节流阀,分类,一、定量泵节流调速回路,F,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,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。 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。 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,一、定量泵节流调速回路,节流阀进口节流调速回路工作特性分析,1）速度负载特性,2）最大承载能力,应用,1、进油节流调速回路,F,已知：溢流阀调整压力

3、 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,Pp,qKApm,1、进油节流调速回路,qKApm,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,节流阀压力流量方程,p1A1=F,V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1,最大承载能力F= A1pp,F,Pp,1、进油节流调速回路,F,Pp,qKApm,速度负载特性方程,V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1,最大承载能力F= A1pp,p1=pp,q1=0,p=0

4、,1、进油节流调速回路,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,1、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,1、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,在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，不考虑溢流阀的调压偏差，溢流阀的调定压力 试分析： 1）液压缸大腔最高工作压力 2）求活塞运动速度 3）负载增加时，节流阀进出口压力如何变化,例题1,应用： 自动换向,

5、例题2,快进 工进 快退 压力继电器作用：工进转换为快退,例题2,快进 工进 快退 压力继电器作用：工进转换为快退,思考,是否可以实现顺序动作,2、回油节流调速回路,F,Pp,ppA1=p2A2+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)1/2 V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,最大承载能力 Fmax=ppA1,2、回油节流调速回路,F,Pp,V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,最大承载能力 Fmax=ppA1,2、回油节流调速回路,F,Pp,V =q

6、2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,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,2、回油节流调速回路,F,Pp,V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,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1. 已知: 缸径D=100mm ; 活塞杆直径d=70mm ; 负载F=25KN。试问： 1欲使节流阀前、后压差为 ，溢流阀的压力 应调到多少？ 2上述调节压力不变，当负载F降为15KN时，节流阀前后的压差为何值 3当节流阀的最小稳定流量为50mL/min，缸的最低稳定速度是多少,解：

7、当F=0时， 所以 比 高 ; 当F=20KN时 由 得 所以速度增加了107.48/cm/min,例2： 在图示的回路中,已知： ； ；溢流阀调定压力 ；当负载F=20KN时，用节流阀调定的速度v=30cm/min。问负载F=0时， 比 高多少？液压缸速度增加多少（cm/min）,思考题,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p=0.5 MPa，当负载F从0变化到30000 N时，活塞向右运动的速度稳定不变。试求：1）溢流阀最小调整压力pY； 2）负载 时，泵的工作压力pp及液压缸回油腔压力p2,2.1速度刚性,Kv=-dF/dv=-

8、1/tg=2 (ppA1-FL)/v,AT不变，负载变化所引起速度变化的程度,速度刚性,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,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为,输入功率,输出功率,总效率,1） 承受负值负载能力 2） 实现压力控制的方便性 3） 最低稳定速度,2.3进、回油节流调速回路的不同之处,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。 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,承受负值负载能力,进油节流调速回路容易实现压力控制。 回油路调 速在上述工况

9、时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔p0，可降压发讯，但电路复杂,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、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵塞,进、回油节流调速回路的不同之处,最低稳定速度,结论,为了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,3、旁路节流调速回路,溢流阀的作用：安全阀,变压式节流调速回路,3.1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,q=KATp11/2,3.1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,流量从 节流阀走,q=KATp11/2,3.

10、1旁路节流速度负载特性,承载能力,AT,AT增加,P1减小,q=KATp11/2,3.3旁路节流回路总结,溢流阀关闭，起安全阀作用。 速度受负载变化的影响大 AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。 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,速度刚性低。 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。 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,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

11、路的功率损失P为,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,调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。 调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。流量稳定 旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中,例题1,在所示液压回路中，若液压泵输出流量,溢流阀的调定压力,两个薄壁式节流阀的流量系数都是,开口面积,油液密度,在不考虑溢流阀的调压偏差时，求： 液压缸大腔的最高工作压力,总结,溢流阀打开、负载小于最大承载能力,回路正常调速的条件,速度与节流阀面积、负载的关系,作业,p183，6-7,二、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

12、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,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,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： 变量泵-定量马达（或液压缸）组成的容积调速回路； 定量泵-变量马达组成的容积调速回路； 变量泵-变

13、量马达组成的容积调速回路,二、容积调速回路,泵-缸式容积调速回路,1、变量泵-液压缸组成的开式容积调速回路,二、容积调速回路,2、变量泵定量马达闭式调速回路,3、定量泵-变量马达,在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，（恒转矩调节）。 高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，（恒功率调节,4、变量泵-变量马达,Variable Pump & Fixed Motor,CASE DRAIN,RESERVOIR & COOLER,CHARGE PUMP Relieve to Case,FILTER Inlet (Suction Side,MANUAL CONTROLLER,Relief Val

14、ves,Relief Valve Settings are Dictated by Application,CROSS PORT RELIEF VALVES,INTEGRAL SHUTTLE VALVE,CIRCUIT OPERATION,变量泵-变量马达,hot oil shuttle,x-line,relief valves,Pump charge Relief valve,Motor charge relief valve,CLOSED CIRCUIT,INTERNAL PRESSURE OVERRIDE Series Two Heavy Duty,三、容积节流调速回路,原理：容积节流调

15、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。 特点：变量泵的供油量能自动接受流量阀调节并与之吻合，无溢流损失，效率高。 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,构成,限压式变量泵1，调速阀2,特点,阀口关小，速度减小,阀口增加，速度增加,1、限压式变量泵与调速阀,思考,阀口关小，流量如何变化,泵输出流量减小,阀口关小，泵排量减小,限压式变量泵,1、限压式变量泵与调速阀,变量泵的输出流量qp和缸所需的流量q1 能自适应,结论,1、限压式变量泵与调速阀,快进,不调速：速度最快,不调速：泵输出流量增加,快退,调速：速度减慢,工进,1、限压式变量泵与调速阀,思考,

16、继电器的作用,工进结束后，液压缸实现快退,1、限压式变量泵与调速阀,本回路的pP为一定值， 称定压式容积节流调速回路。 若负载变化大时，节流损失大 用于低速、轻载时间较长且变载的场合时，效率很低。 故本回路多用于机床进给系统中,2、差压式变量泵和节流阀的调速回路,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化的影响。 回路效率 p1q1/ppqp p1/(p1+Ft/A0) 式中A0、Ft为变量泵控制活塞的作用面积和弹簧力,原理： 对泵定子水平受力分析,节流阀前后压差,基本为常量,工作过程：空载时，偏心最大，流量大 工进时：泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减,2、差压式变量泵和节流阀的调速回路,2、差压式变量泵