传动放大机构

1、l调速器发出的转速变化信号很小，不可能直接操纵配汽机构，中间要调速器发出的转速变化信号很小，不可能直接操纵配汽机构，中间要经过多级信号放大和转移，一般采用电子或液压元件，多采用液压式。经过多级信号放大和转移，一般采用电子或液压元件，多采用液压式。l主要包括：滑阀（错油门）、油动机、反馈机构主要包括：滑阀（错油门）、油动机、反馈机构。 错油门（滑阀）错油门（滑阀）l 作用：控制油动机的进油方向和油量大小。作用：控制油动机的进油方向和油量大小。l 分类：分类： 断流式：滑阀的凸肩切断通往油动机油口，断流式：滑阀的凸肩切断通往油动机油口， 只有在变动过程中才开启。只有在变动过程中才开启。 节流式：油

2、口有一定的开度，节流式：油口有一定的开度， 工况不同，对应的油口开度不同。工况不同，对应的油口开度不同。 l作用：放大功率以操纵调速汽阀，改变形式后作为中间放大环节。作用：放大功率以操纵调速汽阀，改变形式后作为中间放大环节。 l分类：分类：1 1、往复式：、往复式： 断流式滑阀控制：双侧进油、单侧进油断流式滑阀控制：双侧进油、单侧进油 节流式滑阀控制：单侧进油、随动滑阀节流式滑阀控制：单侧进油、随动滑阀2 2、旋转式、旋转式 l双侧进油油动机双侧进油油动机 单侧进油油动机单侧进油油动机油动机的技术指标：油动机的技术指标：l提升力：用于衡量油动机提升力大小。提升力：用于衡量油动机提升力大小。l油

3、动机时间常数：用于衡量油动机动作的快慢，开关要求迅速，特别是油动机时间常数：用于衡量油动机动作的快慢，开关要求迅速，特别是关阀。关阀。 （600600MWMW机组高压主汽阀关阀时间机组高压主汽阀关阀时间0.420.42s s） （1）提升力）提升力 下部油压为下部油压为 ，上部油压为，上部油压为 ，这时上下，这时上下 油压差最大，活塞受油压差最大，活塞受 到的油压作用力最大，到的油压作用力最大， 称为最大提升力。称为最大提升力。 考虑油口有流动阻力，油动机的提升力考虑油口有流动阻力，油动机的提升力 特点：特点： 双侧进油油动机的提升力只与活塞作用面积和上下的压力差有关，而与油动机双侧进油油动机

4、的提升力只与活塞作用面积和上下的压力差有关，而与油动机活塞的位置无关。活塞的位置无关。22bppp1212()()()qmmpbFAppApppp 11ppppxbpmqRppAF3 . 1)(maxbpppl定义定义 在滑阀油口在滑阀油口a、b全开时，开度为最大全开时，开度为最大 ，油动机活塞在最大进油，油动机活塞在最大进油量量 条件下，走完整个工作行程条件下，走完整个工作行程 所需要的时间，也就是以最大所需要的时间，也就是以最大的进油量，充满油动机时活塞走完全程所需要的时间。的进油量，充满油动机时活塞走完全程所需要的时间。 计算公式：计算公式：分析：分析：i）油动机时间常数：衡量油动机动作

5、快慢的指标，一般油动机时间常数：衡量油动机动作快慢的指标，一般 0.10.10.30.3s s 上升上升油动机移动速度下降油动机移动速度下降机组的调节性较差，不能快速适机组的调节性较差，不能快速适应外界负荷变化，在甩负荷时，容易引起超速应外界负荷变化，在甩负荷时，容易引起超速 。mTmaxSmaxQmaxmmaxmaxmaxmax1()mmmspbmAmATQnb Spp活塞面积mTmTl减小活塞作用面积减小活塞作用面积 影响提升力影响提升力 l减小活塞行程减小活塞行程 受调节汽阀开启大小的规定受调节汽阀开启大小的规定l加大滑阀油口宽度加大滑阀油口宽度 受滑阀强度限制受滑阀强度限制l增大滑阀最

6、大行程增大滑阀最大行程 l增大进油压力增大进油压力 首先有利于减小首先有利于减小 ，同时有利于增大提升力。，同时有利于增大提升力。 mAsbmaxSppmTmaxml目前液压调节系统目前液压调节系统 1.21.22.02.0MPaMPa，太高怕漏油造成失火，但机组容太高怕漏油造成失火，但机组容量增大以后，需要的提升力增大，为防止引起火灾，把润滑油和调节量增大以后，需要的提升力增大，为防止引起火灾，把润滑油和调节油分开。油分开。 l润滑油润滑油 为了保证轴承润滑，对油质有要求，采用透平油，压力可低于为了保证轴承润滑，对油质有要求，采用透平油，压力可低于1 1MPaMPa。北仑北仑1#机组，压力机

7、组，压力1.571.57MPaMPa相当于国产相当于国产30号透平油，着火点号透平油，着火点汽机转速下降汽机转速下降滑滑阀下移阀下移压力油进入油动机下部压力油进入油动机下部活塞活塞上移上移汽门开大汽门开大汽轮机功率增大汽轮机功率增大l反之，滑阀上移反之，滑阀上移油动机下侧与排油管油动机下侧与排油管相通相通活塞在弹簧力作用下下移活塞在弹簧力作用下下移汽门汽门关小关小汽轮机功率减小汽轮机功率减小 xppxxpxp 优点：优点：l关闭汽阀靠弹簧力，即使油管破裂，依靠弹簧力能关闭阀门，防止事关闭汽阀靠弹簧力，即使油管破裂，依靠弹簧力能关闭阀门，防止事故扩大；故扩大；l汽机汽门开启时可慢一点，关闭时要快

8、，单侧进油油动机加负荷靠油汽机汽门开启时可慢一点，关闭时要快，单侧进油油动机加负荷靠油压，减负荷时靠弹簧，不需要油泵供油，所以主油泵耗油少。压，减负荷时靠弹簧，不需要油泵供油，所以主油泵耗油少。 缺点：缺点： 开启阀门的有效提升力等于油压向上作用力与弹簧向下作用力之差，开启阀门的有效提升力等于油压向上作用力与弹簧向下作用力之差，提升力的大小与油动机的位置有关提升力的大小与油动机的位置有关 。为保证汽门有较大的关闭速度，。为保证汽门有较大的关闭速度，要求弹簧力很大要求弹簧力很大单侧进油油动机尺寸要比双侧进油油动机大单侧进油油动机尺寸要比双侧进油油动机大 。l油动机关闭时间常数大油动机关闭时间常数

9、大l自定位能力差：容易受到油压波动的干扰自定位能力差：容易受到油压波动的干扰 。 断流，就是滑阀处于居中位置，靠凸肩切断通往油动断流，就是滑阀处于居中位置，靠凸肩切断通往油动机的进出口油口机的进出口油口, 要断流，凸肩高度应大于油口高度，要断流，凸肩高度应大于油口高度，1、2、3、4 为为“盖度盖度” 。 当滑阀向上移动距离超过当滑阀向上移动距离超过1（3）进油，超过）进油，超过4（2）泄油。）泄油。 1(3)进油盖度进油盖度; 2(4)出油盖度出油盖度; 4（2）油口油口A关小关小 增大增大油动机活塞上移油动机活塞上移z调节汽阀上升调节汽阀上升 汽机功率增大汽机功率增大 0fxpxpxf 应

10、用于北重径向钻孔泵系统，是节应用于北重径向钻孔泵系统，是节流式滑阀与断流式滑阀的组合应用流式滑阀与断流式滑阀的组合应用1、结构、结构（1）径向钻孔泵）径向钻孔泵（2）压力变换器节流滑阀，靠凸肩）压力变换器节流滑阀，靠凸肩控制油口开度控制油口开度 转速转速n增大增大脉冲泵油压脉冲泵油压p1增大增大滑阀上移滑阀上移油口油口 减小减小px增大增大 节流式滑阀p1nana脉冲泵一次油压转换成控制油压脉冲泵一次油压转换成控制油压px的变化的变化（3）单侧进油油动机）单侧进油油动机 作用力的平衡（弹簧力，油压作用力的平衡（弹簧力，油压px作用力）作用力） px增大增大活塞上移，把油压变化转换成活塞位移。活

11、塞上移，把油压变化转换成活塞位移。 图中图中（1）（）（3）组成了节流式滑阀与单侧进油油动机结构，作为系）组成了节流式滑阀与单侧进油油动机结构，作为系统的一级放大统的一级放大 。（4）断流式滑阀）断流式滑阀（5）双侧进油油动机）双侧进油油动机 以上是第二级放大，功率放大以上是第二级放大，功率放大（6）反馈油口）反馈油口（7）控制油路）控制油路（1）在平衡状态下，）在平衡状态下， ，n一定一定（2） 下降下降n上升上升脉冲泵油压脉冲泵油压 上升上升压力变换器滑阀上移压力变换器滑阀上移 减小减小 增大增大油动机油动机1z增大增大断流式滑阀断流式滑阀z增大增大压力油压力油进入油动机下室进入油动机下室

12、油动机活塞上移油动机活塞上移关小调速汽门关小调速汽门 下降下降（3）油动机活塞上移）油动机活塞上移（反馈）（反馈）反馈油口上升反馈油口上升 减小减小油动油动机机z减小减小断流式滑阀断流式滑阀z减小减小滑阀居中。滑阀居中。teppep1ptpxpnaxp（1）控制油压）控制油压 与排油口与排油口 开度与反馈油口开度与反馈油口 开度间的关系如下开度间的关系如下 ： 由固定节流孔由固定节流孔 流入油量流入油量 排出油量排出油量 由于调节结束，断流式滑阀一定要居中由于调节结束，断流式滑阀一定要居中 不变。不变。 令令 常数常数xpnama0anmaa0 0222()()()pxnnxbm mxbapp

13、appapp220()() ()pxnmxbappaappnmaaxaxp2020()11()1xbxxppappaappa20()xaka1pbxpkppk 转速变化时，转速变化时， 改变改变 ， 相应改变相应改变 ，具体见公式推导，具体见公式推导P354 控制油压控制油压 优化设计问题。选择合理的优化设计问题。选择合理的px使同一位移使同一位移下引起的控制下引起的控制油压变化最大油压变化最大 ，使调节系统动作迅速使调节系统动作迅速 。l对对k求导得求导得 lk1 在在 变动时，变动时， 变化最大变化最大 。 可以采用液压联系，取消杠杆，因而布置方便，且动作灵敏，不易可以采用液压联系，取消杠

14、杆，因而布置方便，且动作灵敏，不易损坏节流式油动机损坏节流式油动机 。nanaxpxp22()(1)nxpbnmakpppkaa 312()0(1)xnpbxpakppkkanaxp1()2xpbpppl是指各个稳定工况下传动放大系统输入量是指各个稳定工况下传动放大系统输入量x与输出量与输出量m之间之间的关系，可以根据油口的关系，可以根据油口 、 的流量变化特点来求的流量变化特点来求 。l流过流过 流量变化量流过油口流量变化量流过油口 流量变化量流量变化量l设设 ， 常数常数 nama22()()nnxbmmxbbxppbmppnmnmbxbm nmbmxb压力变换器活塞位移 油动机活塞位移

15、namaa1a2a3pbl外壳外壳l滑阀：滑阀：左侧阀芯面积大，油压有效作左侧阀芯面积大，油压有效作用面积小用面积小右侧阀芯面积小，油压有效作右侧阀芯面积小，油压有效作用面积大用面积大l喷油嘴：喷油嘴： 直径为直径为d，间隙为间隙为y0，通流面积通流面积03dyl差动活塞与高速弹性调速器配套使用。差动活塞与高速弹性调速器配套使用。l在稳定工况下，挡油板位置在稳定工况下，挡油板位置 一定，喷油嘴与挡油板的间隙一一定，喷油嘴与挡油板的间隙一定，油压定，油压 、 一定，有一定，有 ，差动活塞稳定不动。，差动活塞稳定不动。l若转速变化：若转速变化： n增大增大挡油板右移挡油板右移y增大增大 增大，排油

16、量增大增大，排油量增大 减减小，小， ，滑阀右移，滑阀右移y减小减小 减小，排油量减小减小，排油量减小 增大增大 当当y 时，时， 成立，差动活塞停止运动。成立，差动活塞停止运动。 0y1p2p1122p Ap A1122p Ap A0y32p1122p Ap A32pl稳定工况下，稳定工况下，y 挡油板位移量差动活塞移动量挡油板位移量差动活塞移动量 即即yx 差动活塞随调速块一起移动，又称随动活塞。由油压差（差动活塞随调速块一起移动，又称随动活塞。由油压差（ ）形成）形成的活塞移动作用力放大了调速块移动的作用力。的活塞移动作用力放大了调速块移动的作用力。3、为了提高活塞动作的灵敏度，应合理选

17、择活塞前后的压力比，面积比。、为了提高活塞动作的灵敏度，应合理选择活塞前后的压力比，面积比。 通常通常 ，则，则 另外缩小节流孔另外缩小节流孔a1的直径也可提高灵敏度。的直径也可提高灵敏度。0y12pp212AA2112pp（1）定义：在喷油嘴最大出油条件下，滑阀走完最大行程所需的时间。）定义：在喷油嘴最大出油条件下，滑阀走完最大行程所需的时间。 （2）公式：）公式： 2max3max22()mbASTdxpp容积最大出油量2320.010.032()bAsdpp 应用于上海汽轮机生产的调速系统，应用于上海汽轮机生产的调速系统，碟阀放大器与旋转阻尼配套使用。碟阀放大器与旋转阻尼配套使用。 （P

18、356图图6.2.15(a)） 1、结构、结构 碟阀放大器由一端铰链支承的平衡碟阀放大器由一端铰链支承的平衡杠杆，主同步器弹簧，辅同步器弹杠杆，主同步器弹簧，辅同步器弹簧，一次油压波纹管，二次油压碟簧，一次油压波纹管，二次油压碟阀组成。阀组成。pbb波纹管K1 Z1K2 Z2一次油压pp平衡杠杆受到四个力：平衡杠杆受到四个力： 两个弹簧作用力两个弹簧作用力;l 一次油压通入波纹管一次油压通入波纹管(面积面积b)向上作用力向上作用力;l 二次油压靠碟阀建立，高压油由节流针阀流入碟阀，由间隙溢出。二次油压靠碟阀建立，高压油由节流针阀流入碟阀，由间隙溢出。间隙间隙s大，泄油量增加，二次油压大，泄油量

19、增加，二次油压p2降低，通过碟阀面积向上的降低，通过碟阀面积向上的作用力减小。作用力减小。l稳定工况下，四个力达到平衡：稳定工况下，四个力达到平衡：l当转速变化，一次油压增加当转速变化，一次油压增加 ，使碟阀移动，间隙，使碟阀移动，间隙s发生变化，使二次油压变发生变化，使二次油压变化化 ，改变二次油压作用力。，改变二次油压作用力。l新的平衡：新的平衡： （1）为放大比，其大小取决于为放大比，其大小取决于a、b、l1 、l2 ，靠波纹管的作用面积靠波纹管的作用面积b比碟阀比碟阀a大，大，波纹管的力臂比碟阀的力臂长来达到放大油压的目的。一般放大倍数波纹管的力臂比碟阀的力臂长来达到放大油压的目的。一

20、般放大倍数 （2）为负说明一次油压与二次油压的变化方向相反。为负说明一次油压与二次油压的变化方向相反。1p2p1122111 12212()()0pb llp alkz lkz ll112211 1 12 212()()pb llp alk zlk z ll21211()pb llpal 5l电液调节油动机是数字电液控制系统的执行机构，将电子控制器电液调节油动机是数字电液控制系统的执行机构，将电子控制器产生的调节汽门开度电信号转变为油动机活塞的行程，由电液转产生的调节汽门开度电信号转变为油动机活塞的行程，由电液转换器（电液伺服器）、油动机、快速卸载阀、线性位移差动变送换器（电液伺服器）、油动机

21、、快速卸载阀、线性位移差动变送器等组成。器等组成。l反馈机构是调节系统的重要组成部分，讨论机械反馈和液压反馈机构。反馈机构是调节系统的重要组成部分，讨论机械反馈和液压反馈机构。 l旋转阻尼调速系统采用杠杆弹簧机械反馈旋转阻尼调速系统采用杠杆弹簧机械反馈从旋转阻尼来的一次油从旋转阻尼来的一次油压压p1经蝶阀放大器放大后成为二次油压经蝶阀放大器放大后成为二次油压p2，作用于继动器的活塞上。作用于继动器的活塞上。l在稳定工况下，断流式滑阀处居中位置，作用在继动器上的压力在稳定工况下，断流式滑阀处居中位置，作用在继动器上的压力p2与弹簧的作用力相平衡。与弹簧的作用力相平衡。（2）工作原理工作原理ln增

22、大增大p1增大增大p2减小减小继动器活塞上移继动器活塞上移碟阀间隙增大碟阀间隙增大p3减小减小滑阀上移滑阀上移压力油进入油动机上部压力油进入油动机上部油动机下移油动机下移关小汽门关小汽门汽机功率减小汽机功率减小l关小汽门关小汽门杠杆下移杠杆下移继动器活塞下移继动器活塞下移p3增大增大滑阀下移。滑阀下移。l调节终了，滑阀居中，继动器的位置也不变，调节终了，滑阀居中，继动器的位置也不变，p3不变，反馈是通过不变，反馈是通过杠杆、弹簧来实现的。杠杆、弹簧来实现的。lp2对继动器作用力的变化弹簧作用力变化对继动器作用力的变化弹簧作用力变化l根据比例关系根据比例关系 l二次油压的改变和油动机位移之间的关系，即为整个传动放大机构的特二次油压的改变和油动机位移之间的关系，即为整个传动放大机构的特性，通过改变弹簧的刚度或反馈杠杆比例，可以改变传递特性。性，通过改变弹簧的刚度或反馈杠杆比例，可以改变传递特性。 3323zkpAdcdmz3mdcdAkp332l即油口反馈，通过改变反馈油口的开度，来使整个调节系统达到稳定即油口反馈，通过改变反馈油口的开度，来使整个调节系统达到稳定工作。高速弹性调速器（工作。高速弹性调速器（P363图图6.2.25）和脉冲泵的调节系统（）和脉冲泵的调节系统（P353图图6.2.12）是液压反馈机构。两者的区别在于前者改变进油窗口面积，而）是液压反馈机构。两者的区别