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文档简介

1、 压力控制回路压力控制回路 速度控制回路速度控制回路 方向控制回路方向控制回路 多执行元件控制回路多执行元件控制回路 高效节能回路高效节能回路* 汽车汽车ABS系统液压回路系统液压回路*School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 掌握液压基本回路所具有的功能、特性以及回路元件掌握液压基本回路所具有的功能、特性以及回路元件的组成(是分析、设计和使用液压系统的基础);的组成(是分析、设计和使用液压系统的基础);了解各种功能回路的实现方法、工作原理、控制方式了解各种功能回路的实现方法、工作原理、控制

2、方式及其典型应用。及其典型应用。调压回路、卸荷回路、保压回路;调压回路、卸荷回路、保压回路;节流阀节流调速及各种调速回路的调速原理与特性;节流阀节流调速及各种调速回路的调速原理与特性;顺序动作、同步动作、多元件互不干扰等回路。顺序动作、同步动作、多元件互不干扰等回路。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 所谓基本回路所谓基本回路是指由若干液压元件组成的能完成是指由若干液压元件组成的能完成特定功能的最简单的通路结构。它是特定功能的最简单的通路结构。它是连接元件和系统连接元件和系统的桥梁的桥

3、梁,所有液压系统都由基本回路单元组成。,所有液压系统都由基本回路单元组成。 了解一个基本回路的功能应该从该回路所在的系了解一个基本回路的功能应该从该回路所在的系统去进行分析。统去进行分析。 从本质上看,基本回路主要包括从本质上看,基本回路主要包括压力控制回路压力控制回路、流量控制回路流量控制回路和和方向控制回路方向控制回路三种类型,其他回路一三种类型,其他回路一般都是从这三种回路中派生出来的。般都是从这三种回路中派生出来的。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院Part 6.1 是利用是利

4、用来控制系统整体或某一部分来控制系统整体或某一部分的压力,以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。的压力,以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。 包括包括、和和等回路。等回路。 1.1.调压回路调压回路 的的是使液压系统整体或部分的压力保持恒是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。在定或不超过某个数值。在中,液压泵的供油压力中,液压泵的供油压力可以通过可以通过来调节。在来调节。在中,用中,用来限定来限定系统的最高压力,防止系统过载。若系统中需要两种以上的系统的最高压力,防止系统过载。若系统中需要两种以上的压力,则可采用压力,则可采用。School of Mechanical a

5、nd Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 调压回路调压回路a a)单级、二级)单级、二级 b b)多级)多级 c c)比例)比例1 1、2 2、33先导式溢流阀先导式溢流阀 44二位二通电磁阀二位二通电磁阀 55远程调远程调压阀压阀 66比例电磁溢流阀比例电磁溢流阀单级调压回路单级调压回路如如所示,在液所示,在液压泵出口处设置并联压泵出口处设置并联的的,不通电时,即为不通电时,即为,压力由,压力由的的调调定。定。 用变量泵调压回路用变量泵调压回路11变量泵变量泵 22安全阀安全阀用变量泵调压回路用变量泵调压回路 采用采用时,系统的最高

6、压力时,系统的最高压力由由限定。当采限定。当采用用时,系时,系统的最高压力由泵调节,统的最高压力由泵调节,其值为泵处于无流量输其值为泵处于无流量输出时的压力值,如出时的压力值,如所示。所示。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院2.2.减压回路减压回路 减压回路减压回路a a)一级)一级 b b)二级)二级11减压阀减压阀 22溢流阀溢流阀的功用是使系统中的某一部的功用是使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。最常见分油路具有较低的稳定压力。最常见的减压回路采用的减压回路采用与主油路与主

7、油路相连,如相连,如所示。回路中的所示。回路中的用于防止主油路压力低于减压阀调用于防止主油路压力低于减压阀调整压力时油液倒流,起整压力时油液倒流,起。减压回路中也可以采用类似两级或多减压回路中也可以采用类似两级或多级调压的方式获得两级或多级减压。级调压的方式获得两级或多级减压。所示为利用所示为利用的的远程控制口接一远程控制口接一,则可由阀,则可由阀1、阀阀2各调得一种低压。但要注意,阀各调得一种低压。但要注意,阀2的调定压力值一定要低于阀的调定压力值一定要低于阀1的调定的调定压力值。压力值。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业

8、大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院3.3.增压回路增压回路 当液压系统中的某当液压系统中的某一支路需要压力较一支路需要压力较高但流量不大的压高但流量不大的压力油,若采用高压力油,若采用高压泵又不经济,或者泵又不经济,或者根本就没有这样高根本就没有这样高压力的液压泵时,压力的液压泵时,可以采用可以采用。采用采用可节省能源,而且工作可靠、噪声小。可节省能源,而且工作可靠、噪声小。 增压回路增压回路a a)单作用增压缸)单作用增压缸 b b)双作用增压缸)双作用增压缸1 1、2 2、3 3、44单向阀单向阀 55电磁换向阀电磁换向阀单作用增压缸的增压回路单作用增压缸的增压回路所示为所示为。在图

9、示位置工作时,系。在图示位置工作时,系统的供油压力统的供油压力p1进入增压缸进入增压缸的大活塞左腔,此时在小活的大活塞左腔,此时在小活塞右腔即可得到所需的较高塞右腔即可得到所需的较高压力压力p2。当。当右位接入系统时,增压右位接入系统时,增压缸返回,辅助油箱中的油液缸返回,辅助油箱中的油液经单向阀补入小活塞右腔。经单向阀补入小活塞右腔。因该回路只能间断增压,所因该回路只能间断增压,所以称之为以称之为。这样,增压缸的活塞不断往复运动,这样,增压缸的活塞不断往复运动,两端便交替输出高压油,从而实现两端便交替输出高压油,从而实现了了连续增压连续增压。用液压泵增压回路用液压泵增压回路本回路多用于起重机

10、的液压系统。本回路多用于起重机的液压系统。由由驱动,驱动,与与或或串联,串联,从而实现增压,如从而实现增压,如所示。所示。 用液压泵增压回路用液压泵增压回路1 1、2 2、33液压泵液压泵 44液压马达液压马达4.4.卸荷回路卸荷回路 的功用是在液压泵不停的功用是在液压泵不停止转动时,使其输出的流量在压力止转动时,使其输出的流量在压力很低的情况下流回油箱,以减少功很低的情况下流回油箱,以减少功率损耗,降低系统发热,延长泵和率损耗,降低系统发热,延长泵和电动机的寿命。这种卸荷方式称为电动机的寿命。这种卸荷方式称为。 School of Mechanical and Electrical Engi

11、neering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 卸荷回路卸荷回路 a a)换向阀)换向阀 b b)插装阀)插装阀11溢流阀溢流阀 22二位二通电磁阀二位二通电磁阀常见的压力卸荷方式有如下几种:常见的压力卸荷方式有如下几种:换向阀卸荷回路换向阀卸荷回路M、H和和K型中位机能的型中位机能的处于中位时,液处于中位时,液压泵卸荷。压泵卸荷。所示采所示采用用M型中位机能的型中位机能的。这种回路。这种回路切换时压力冲击小,但回切换时压力冲击小,但回路中必须设置单向阀,以路中必须设置单向阀,以使系统能保持使系统能保持0.3MPa左右左右的压力,供控制油路之用。的压力,供控制油路之用。插装阀

12、卸荷回路插装阀卸荷回路所示为所示为。由于插装阀。由于插装阀通流能力大,因而这种通流能力大,因而这种卸荷回路适用于大流量卸荷回路适用于大流量的液压系统。正常工作的液压系统。正常工作时,液压泵压力由阀时,液压泵压力由阀1调调定。当定。当通电后,主阀上腔接通通电后,主阀上腔接通油箱,主阀口全部打开,油箱,主阀口全部打开,泵即卸荷。泵即卸荷。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院先导式溢流阀先导式溢流阀卸荷回路卸荷回路中,若去掉中,若去掉,使,使的远的远程控制口通过程控制口通过直接直接与与相连,便

13、构相连,便构成一种成一种,这种卸荷回路切换这种卸荷回路切换时冲击小。时冲击小。 调压回路调压回路a a)单级、二级)单级、二级 b b)多级)多级 c c)比例)比例1 1、2 2、33先导式溢流阀先导式溢流阀 44二位二通电磁阀二位二通电磁阀 55远程调远程调压阀压阀 66比例电磁溢流阀比例电磁溢流阀School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院多缸系统卸荷回路多缸系统卸荷回路 多缸系统卸荷回路多缸系统卸荷回路所示是由一个所示是由一个向两个以上向两个以上供油的供油的。该回路把。该回路把和和连接在

14、一起动作,当连接在一起动作,当各液压缸的换向阀都在各液压缸的换向阀都在时,泵就处于时,泵就处于。,在,在供油的供油的回路中,当执行元件不工作而不需回路中,当执行元件不工作而不需要流量输入时,泵继续在转动,输要流量输入时,泵继续在转动,输出压力最高,但输出流量接近于零。出压力最高,但输出流量接近于零。因功率是流量和压力的乘积,所以因功率是流量和压力的乘积,所以这种情况下,驱动泵所需的功率也这种情况下,驱动泵所需的功率也接近于零,就是说系统实现了接近于零,就是说系统实现了。所以,确切地说,所谓所以,确切地说,所谓意即为意即为。School of Mechanical and Electrical

15、Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院5.5.保压回路保压回路 :在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生的:在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生的微小位移的情况下使系统压力基本上保持不变。微小位移的情况下使系统压力基本上保持不变。 使用密封性能较好的使用密封性能较好的,阀类元件的泄漏使这种回路的保压时间不能维持太久。阀类元件的泄漏使这种回路的保压时间不能维持太久。 常用的保压回路有:常用的保压回路有:u 利用液压泵的保压回路利用液压泵的保压回路u 利用蓄能器的保压回路利用蓄能器的保压回路u 自动补油保压回路自动补油保压回路School of Mechanic

16、al and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院u利用液压泵的保压回路利用液压泵的保压回路 在保压过程中,液压泵仍以较高的压力(保压所需在保压过程中,液压泵仍以较高的压力(保压所需压力)工作。此时,若采用压力)工作。此时,若采用定量泵定量泵则压力油几乎全经溢则压力油几乎全经溢流阀流回油箱,系统功率损失大,发热严重,故只在小流阀流回油箱,系统功率损失大,发热严重,故只在小功率系统且保压时间较短的场合下使用。若采用功率系统且保压时间较短的场合下使用。若采用,在保压时泵的压力虽较高,但输出流量几乎等,在保压时泵的压力虽较高,但输出流量几乎等

17、于零,系统的功率损失较小,且能随泄漏量的变化而自于零,系统的功率损失较小,且能随泄漏量的变化而自动调整输出流量,其效率也较高。动调整输出流量,其效率也较高。 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院u利用蓄能器的保压回路利用蓄能器的保压回路如如所示,当所示,当左位接入工作时,左位接入工作时,向右运动,例如压紧向右运动,例如压紧工件后,进油路压力升高至调工件后,进油路压力升高至调定值,定值,发出信号发出信号使使通电,通电,即卸荷,即卸荷,自动关自动关闭,液压缸则由闭,液压缸则由保压。保压。缸压

18、不足时,压力继电器复位缸压不足时,压力继电器复位使泵重新工作。保压时间长短使泵重新工作。保压时间长短取决于蓄能器容量和压力继电取决于蓄能器容量和压力继电器的通断调节区间,而压力继器的通断调节区间,而压力继电器的通断调节区间决定了缸电器的通断调节区间决定了缸中压力的最高和最低值。中压力的最高和最低值。 利用蓄能器的保压回路利用蓄能器的保压回路a a)利用蓄能器)利用蓄能器 b b)多个执行元件)多个执行元件11液压泵液压泵 22单向阀单向阀 33压力继电器压力继电器 44蓄能器蓄能器 55三位四通电磁换向阀三位四通电磁换向阀 66液压缸液压缸 77二位二通电磁阀二位二通电磁阀 88溢流阀溢流阀u

19、自动补油保压回路自动补油保压回路所示为采用所示为采用和和的的,其,其为:当为:当1YA通电,换向阀右通电,换向阀右位接入回路,液压缸上腔压力上升至位接入回路,液压缸上腔压力上升至的的时,压力表时,压力表触点通电,使触点通电,使断电,换向断电,换向阀处于中位,液压泵卸荷,液压缸由阀处于中位,液压泵卸荷,液压缸由保压。保压。 自动补油的保压回路自动补油的保压回路 当液压缸上腔压力下降到当液压缸上腔压力下降到调定的调定的时,压力时,压力表又发出信号,使表又发出信号,使1YA通电,液压泵再次向系统供油,使压力上升。通电,液压泵再次向系统供油,使压力上升。因此,这一回路能自动地补充压力油,使液压缸的压力

20、能因此,这一回路能自动地补充压力油,使液压缸的压力能长期保持长期保持在在所需范围内。所需范围内。6.6.平衡回路平衡回路 :当执行机构不工作时,不致因受负载:当执行机构不工作时,不致因受负载重力作用而使执行机构自行下落。重力作用而使执行机构自行下落。 用顺序阀的用顺序阀的平衡回路平衡回路所示为采用所示为采用的的。当。当1YA通电后活塞下行时,液压缸下腔的油液顶开顺序通电后活塞下行时,液压缸下腔的油液顶开顺序阀而回油箱,回油路上存在一定背压。如果此顺阀而回油箱,回油路上存在一定背压。如果此顺序阀调定的背压值大于活塞和与之相连的工作部序阀调定的背压值大于活塞和与之相连的工作部件自重在缸下腔产生的压

21、力值时,则当换向阀处件自重在缸下腔产生的压力值时,则当换向阀处于中位时,活塞及工作部件就能被顺序阀锁住而于中位时,活塞及工作部件就能被顺序阀锁住而停止运动。停止运动。这种回路在活塞向下快速运动时功率损失大,锁住时活塞和与之相连的这种回路在活塞向下快速运动时功率损失大,锁住时活塞和与之相连的工作部件会因单向顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落,因此它工作部件会因单向顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落,因此它。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 减压平衡回路减压平衡回路由由和和组成组成,如如所示。进

22、入液压缸的压力由减所示。进入液压缸的压力由减压阀调节,以平衡压阀调节,以平衡;液压缸的活;液压缸的活塞杆跟随载荷作随动塞杆跟随载荷作随动,当活塞杆,当活塞杆向上移动时,减压阀向液压缸供油;当向上移动时,减压阀向液压缸供油;当活塞杆向下移动时,溢流阀溢流;保证活塞杆向下移动时,溢流阀溢流;保证液压缸在任何时候都保持对载荷的平衡。液压缸在任何时候都保持对载荷的平衡。溢流阀的调定压力要大于减压阀的调定溢流阀的调定压力要大于减压阀的调定压力。压力。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 液压系统在

23、保压过程中,由于液压系统在保压过程中,由于和和产产生弹性变形,储存了相当的能量,若立即换向,则会产生压生弹性变形,储存了相当的能量,若立即换向,则会产生压力冲击。因而对容量大的液压缸和高压系统(大于力冲击。因而对容量大的液压缸和高压系统(大于7MPa),),应在保压与换向之间采取应在保压与换向之间采取措施。措施。 泄压回路功能泄压回路功能在于使执行元件高压腔中的压力缓慢地释在于使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放,以免泄压过快而引起剧烈的冲击和振动。放,以免泄压过快而引起剧烈的冲击和振动。. .泄(卸泄(卸/ /释)压回路释)压回路 当液压系统工作循环不频繁时,也可用当液压系统工作循环不频繁时,

24、也可用释压。释压。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 释压回路释压回路a a)用节流阀)用节流阀 b b)采用节流阀、液控单向阀和换向阀)采用节流阀、液控单向阀和换向阀 c c)用溢流阀)用溢流阀11三位四通换向阀三位四通换向阀 22二位二通电磁阀二位二通电磁阀 3 3、44液控单向阀液控单向阀55二位三通电磁阀二位三通电磁阀 66溢流阀溢流阀 77节流阀节流阀 88单向阀单向阀为采用为采用的的释压回路。当加压(保压)释压回路。当加压(保压)结束后,首先使阀结束后,首先使阀2换向换向和

25、将阀和将阀1切换至中位,缸切换至中位,缸上腔高压油经节流阀释压。上腔高压油经节流阀释压。液压泵短期卸荷后再使阀液压泵短期卸荷后再使阀1换接至左位,并使阀换接至左位,并使阀2断断电,左位接入,活塞向上电,左位接入,活塞向上快速回程。快速回程。所示为所示为所示为采所示为采用用、和和的释的释压回路。当换向阀压回路。当换向阀1处于中位、换向处于中位、换向阀阀5右位接入时,右位接入时,液控单向阀液控单向阀3打开,打开,缸左腔高压油经节缸左腔高压油经节流阀释压;然后将流阀释压;然后将换向阀换向阀1切换到右切换到右位,同时使阀位,同时使阀5断断电复位,活塞便快电复位,活塞便快速向左退回。速向左退回。6-13

26、b节流阀节流阀液控单液控单换向阀换向阀为用为用释压的回路。当释压的回路。当换向阀处于图示位置时,溢流阀换向阀处于图示位置时,溢流阀6的的远程控制口通过节流阀远程控制口通过节流阀7和单向阀和单向阀8回油箱。调节节流阀的开口大小就回油箱。调节节流阀的开口大小就可以改变溢流阀的开启速度,也即可以改变溢流阀的开启速度,也即调节缸上腔高压油的释压速度。溢调节缸上腔高压油的释压速度。溢流阀的调节压力应大于系统中流阀的调节压力应大于系统中(图中未表示)的压力,因(图中未表示)的压力,因此溢流阀此溢流阀6也起也起的作用。的作用。图图6-13c溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀安全阀安全阀School of Mechan

27、ical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院. .制动回路制动回路 u用溢流阀制动回路用溢流阀制动回路 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院:使液压执行元件平稳地由运动状态转换为静止状态。制动快,:使液压执行元件平稳地由运动状态转换为静止状态。制动快,冲击小,制动过程中油路出现的异常高压冲击小,制动过程中油路出现的异常高压(负压负压)能自动有效地被控制。能自动有效地被控制。 所示为用所示为用。它采。它采用一个用一个控制两

28、个控制两个的遥控口。的遥控口。图示位置为电磁阀断电,溢流阀图示位置为电磁阀断电,溢流阀2的遥控的遥控口直接通油箱,液压泵卸荷,而溢流阀口直接通油箱,液压泵卸荷,而溢流阀1的遥控口堵塞,此时液压马达被制动。的遥控口堵塞,此时液压马达被制动。当电磁阀通电,阀当电磁阀通电,阀1遥控口通油箱,阀遥控口通油箱,阀2遥控口堵塞,使液压马达运转。遥控口堵塞,使液压马达运转。用溢流阀制动回路用溢流阀制动回路1 1、22溢流阀溢流阀u用溢流阀的液压缸制动回路用溢流阀的液压缸制动回路 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大

29、学机电工程学院 2和和4为反应灵敏的小型直动型溢流为反应灵敏的小型直动型溢流阀,换向阀切换时,活塞在阀,换向阀切换时,活塞在2或或4的调的调定压力值下实现制动。定压力值下实现制动。 如活塞向右运动换向阀突然切换,如活塞向右运动换向阀突然切换,缸右腔油液压力由于运动部件惯性突缸右腔油液压力由于运动部件惯性突然升高,超过阀然升高,超过阀4调定压力,阀调定压力,阀4打开打开溢流,缓和管路中的液压冲击,同时溢流,缓和管路中的液压冲击,同时缸的左腔通过单向阀缸的左腔通过单向阀3补油。活塞向补油。活塞向左运动,由左运动,由2和和5起缓冲和补油作用。起缓冲和补油作用。 缓冲溢流阀缓冲溢流阀2和和4的调定压力

30、一的调定压力一般比系统溢流阀般比系统溢流阀1高高510。u用溢流阀的马达制动回路用溢流阀的马达制动回路 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 在马达的回油路上串联一溢流阀在马达的回油路上串联一溢流阀2 2。换向阀换向阀4 4得电时,马达由泵供油旋转,得电时,马达由泵供油旋转,马达排油通过背压阀马达排油通过背压阀3 3回油箱,背压阀回油箱,背压阀调定压力一般为调定压力一般为 0.30.30.7MPa0.7MPa。 当电磁铁失电,切断马达回油,马达制动。由于惯性负载作当电磁铁失电,切断马达回

31、油,马达制动。由于惯性负载作用,马达将继续旋转为泵工况,马达的最大出口压力由溢流阀用,马达将继续旋转为泵工况,马达的最大出口压力由溢流阀2 2限定,即阀限定,即阀2 2开启溢流,缓和液压冲击。开启溢流,缓和液压冲击。 泵在阀泵在阀3 3调定压力下低压卸载,并在马达制动时实现有压补油,不调定压力下低压卸载,并在马达制动时实现有压补油,不致吸空。溢流阀致吸空。溢流阀2 2的调定压力一般等于系统额定工作压力。溢流阀的调定压力一般等于系统额定工作压力。溢流阀1 1为为系统安全阀。系统安全阀。Part 6.2 在液压传动系统中的在液压传动系统中的包括:包括:u调节液压执行元件的速度的调节液压执行元件的速

32、度的u使之获得快速运动的使之获得快速运动的u工作进给速度以及工作进给速度之间的工作进给速度以及工作进给速度之间的:满足液压执行元件对工作速度的要求。:满足液压执行元件对工作速度的要求。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院不考虑液压油的压缩性和泄漏的不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下,液压缸的运动速度为:情况下,液压缸的运动速度为:Aqv 液压马达的转速为:液压马达的转速为:mVqn 式中式中: : q输入液压执行元件的流量;输入液压执行元件的流量;A液压缸的有效面积;液压缸的有效面积;V

33、m液压马达的排量。液压马达的排量。 实际中,用改变进入实际中,用改变进入液压执行元件的液压执行元件的流量流量或或改变变量液压马达改变变量液压马达排量排量的方法来调速的方法来调速 。 :采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。:采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。 :采用改变变量泵或变量马达排量。:采用改变变量泵或变量马达排量。:同时用变量泵和流量阀:同时用变量泵和流量阀 。1. 1. 定量泵定量泵调速回路调速回路 通过改变回路中流量控制元件(节流阀或调通过改变回路中流量控制元件(节流阀或调速阀)通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件速阀)通流截面积的大小来控制流入执行元件或

34、自执行元件流出的流量,以调节其运动速度。流出的流量,以调节其运动速度。 根据流量阀在根据流量阀在不同,分为:不同,分为:、和和。 前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化,故又称为变化而变化,故又称为;而旁路节流调;而旁路节流调速回路中,由于回路的供油压力随负载的变化而变化,故又速回路中,由于回路的供油压力随负载的变化而变化,故又称为称为。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院调速回路调速回路 进油节流调速回路进油节流调速回

35、路a a)回路图)回路图 b b)速度负载特性)速度负载特性如如所示,所示,。液压泵输出的油液一部分经液压泵输出的油液一部分经节流阀进入液压缸工作腔,节流阀进入液压缸工作腔,推动活塞运动,多余的油液推动活塞运动,多余的油液经溢流阀流回油箱。经溢流阀流回油箱。 是这种调速回路能够正是这种调速回路能够正常工作的常工作的。 由于溢流阀有由于溢流阀有,。调节。调节的的,即可调,即可调节通过节流阀的节通过节流阀的,从而,从而调节液压缸的调节液压缸的。 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院缸在稳定工

36、作时,其受力平衡方程式为缸在稳定工作时,其受力平衡方程式为 p1A1=F+p2A2因为液压泵的供油压力因为液压泵的供油压力pp为定为定值,故节流阀两端的压力差为值,故节流阀两端的压力差为式中式中 p1、p2分别为液压缸进油腔和回油腔的压力,由于回分别为液压缸进油腔和回油腔的压力,由于回 油腔通油箱,油腔通油箱,p20; F液压缸的负载;液压缸的负载; A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积。分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积。所以所以11AFp 1p1pAFpppp School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学

37、院中国矿业大学机电工程学院经节流阀进入液压缸的流量为经节流阀进入液压缸的流量为mAFpKApKAq 1pTmT1式中式中 K常数;常数; AT节流阀的通流面积;节流阀的通流面积; m指数,指数,0.5m1。故液压缸的运动速度为故液压缸的运动速度为mAFpAKAAqv 111p1T式(式(6-36-3)即为)即为的的。由该式可知,。由该式可知,液压缸的运动速度液压缸的运动速度v和节流阀通流面积和节流阀通流面积A AT T成正比。调节成正比。调节AT T可实现可实现,该回路的调速范围较大(速比最高可达,该回路的调速范围较大(速比最高可达100100)。当)。当AT T调定后,速度调定后,速度随负载

38、的增大而减小,故这种调速回路的随负载的增大而减小,故这种调速回路的。 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院若按式(若按式(6-3)选用不同的)选用不同的AT值作值作v-F坐标曲线图,可得一组曲线,坐标曲线图,可得一组曲线,即为该回路的即为该回路的,如,如所示。这组曲线表示所示。这组曲线表示液压缸运动速度随负载变化的规律,曲线越陡,说明负载变化对液压缸运动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,即速度刚性越差。由式(速度的影响越大,即速度刚性越差。由式(6-3)和)和

39、还可还可看出,当看出,当AT一定时,重载区域比轻载区域的速度刚性差;在相同一定时,重载区域比轻载区域的速度刚性差;在相同负载条件下,负载条件下,AT大时,亦即速度高时速度刚性差。所以这种调速大时,亦即速度高时速度刚性差。所以这种调速回路回路。 由式(由式(6-3)可知,无论)可知,无论AT为何值,当为何值,当F=ppA1时,节流阀两时,节流阀两端压差端压差p为零,活塞运动也就停止,此时为零,活塞运动也就停止,此时。所以此。所以此F值即为该回路的值即为该回路的,即即Fmax=ppA1。mAFpAKAAqv 111p1T pppppcqpqpqpFvPP111 在在中,液压泵的输出的功率为中,液压

40、泵的输出的功率为Pp=ppqp=常量;而液压缸的输出功率为常量;而液压缸的输出功率为由上式可知,这种调速回路的功率损失由两部分组成,即由上式可知,这种调速回路的功率损失由两部分组成,即Py=ppqy和和PT=pq1,故,故。 该回路功率损失为该回路功率损失为11111qpAqFFP 111111pqqpqppqqpqpqpPPPy ypppppp)()(式中式中 qy通过溢流阀的溢流量,通过溢流阀的溢流量,qy=qp-q1。调速回路调速回路 回油节流调速回路回油节流调速回路所示为把所示为把,利用节流,利用节流阀控制液压缸的排油量阀控制液压缸的排油量q2来实现来实现速度调节。由于进入液压缸的流速

41、度调节。由于进入液压缸的流量量q1受到回油路上受到回油路上q2的限制。调的限制。调节节q2,也就调节了进油量,也就调节了进油量q1,定,定量泵输出的多余油液仍经溢流阀量泵输出的多余油液仍经溢流阀流回油箱,流回油箱,p。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院2221pT22AAFAApKAAqvm 比较式(比较式(6-56-5)和式()和式(6-36-3)可以发现,)可以发现,若液压,若液压缸两腔有效面积相同(双出杆液压缸),那么两种节流调速缸两腔有效面积相同(双出杆液压缸),那么两种节流调

42、速回路的速度负载特性和速度刚度就完全一样。回路的速度负载特性和速度刚度就完全一样。因此对进油节因此对进油节流调速回路的一些分析完全适用于回油节流调速回路。流调速回路的一些分析完全适用于回油节流调速回路。类似于式(类似于式(6-3)的推导过程,由液压缸的力平衡方程()的推导过程,由液压缸的力平衡方程(p20)和流量阀的流量方程和流量阀的流量方程(p=p2),进而可得液压缸的速度负载特,进而可得液压缸的速度负载特性为:性为:回油节流调速的最大承载能力与进油节流调速相同,即回油节流调速的最大承载能力与进油节流调速相同,即 :Fmax=ppA1。 液压泵的输出功率与进油节流调速相同,即液压泵的输出功率

43、与进油节流调速相同,即Pp=ppqp,且等于,且等于常数;液压缸的输出功率为常数;液压缸的输出功率为P1=Fv=(ppA1-p2A2)v=ppq1-p2q2;该回路的功率损失为:该回路的功率损失为:22212211pqqpqpqqpqpqpqpPPP yppppppp)(式中,式中,ppqy为溢流损失功率,而为溢流损失功率,而pq2为节流损失功率。为节流损失功率。ppppppppcqpqAAppqpqpqpqpFv1122221 当使用同一个液压缸和同一个节流阀,且负载当使用同一个液压缸和同一个节流阀,且负载F和活塞运动速和活塞运动速度度v相同时,则式(相同时,则式(6-6)和式()和式(6-

44、4)是相同的,)是相同的,因此可以认为进、因此可以认为进、回油节流调速回路的效率是相同的。回油节流调速回路的效率是相同的。 但是,应当指出,在但是,应当指出,在中,液压缸工作腔和回中,液压缸工作腔和回油腔的压力都比进油节流调速回路的高,特别是负载变化大,尤油腔的压力都比进油节流调速回路的高,特别是负载变化大,尤其是当其是当F接近于零时,回油腔的背压有可能比液压泵的供油压力接近于零时,回油腔的背压有可能比液压泵的供油压力还要高,这样会使节流功率损失大大提高,且加大泄漏,因而还要高,这样会使节流功率损失大大提高,且加大泄漏,因而。 回油节流调速回路的节流阀使液压缸回回油节流调速回路的节流阀使液压缸

45、回油腔形成一定的背压,在负值负载时,背压能阻止工作部件的前油腔形成一定的背压,在负值负载时,背压能阻止工作部件的前冲,即能在负值负载下工作,而进油节流调速由于回油腔没有背冲,即能在负值负载下工作,而进油节流调速由于回油腔没有背压力,因而不能在负值负载下工作。压力,因而不能在负值负载下工作。 长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油箱,当液压泵重新向液压缸供油时,在回油节流调速回路中,由箱,当液压泵重新向液压缸供油时,在回油节流调速回路中,由于进油路上没有节流阀控制流量,即使回油路上节流阀关得很小,于进油路上没有节流阀控制流量,即使回油路上节流阀关得很小,也会使活

46、塞前冲;而在进油节流调速回路中,由于进油路上有节也会使活塞前冲;而在进油节流调速回路中,由于进油路上有节流阀控制流量,故活塞前冲很小,甚至没有前冲。流阀控制流量,故活塞前冲很小,甚至没有前冲。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 进油节流调速回路中,进油腔的压力进油节流调速回路中,进油腔的压力将随负载而变化,当工作部件碰到死挡块而停止后,其压力将升将随负载而变化,当工作部件碰到死挡块而停止后,其压力将升到溢流阀的调定压力,利用这一压力变化来实现压力控制是很方到溢流阀的调定压力,利用这一压

47、力变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中,只有回油腔的压力才会随负载便的。但在回油节流调速回路中,只有回油腔的压力才会随负载变化,当工作部件碰到死挡块后,其压力将降至零,利用这一压变化,当工作部件碰到死挡块后,其压力将降至零,利用这一压力变化来实现压力控制比较麻烦,故一般较少采用。力变化来实现压力控制比较麻烦,故一般较少采用。 在进油节流调速回路中,经过节流阀发热在进油节流调速回路中,经过节流阀发热后的液压油直接进入液压缸的进油腔;而在回油节流调速回路中,后的液压油直接进入液压缸的进油腔;而在回油节流调速回路中,经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此,发热和泄漏对经过节流阀发

48、热后的液压油流回油箱冷却。因此,发热和泄漏对进油节流调速的影响均大于回油节流调速。进油节流调速的影响均大于回油节流调速。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院为了提高回路的综合性能,一般常采用进油节流调速,并在为了提高回路的综合性能,一般常采用进油节流调速,并在回油路上加背压阀的回路,使其兼备两者的优点。回油路上加背压阀的回路,使其兼备两者的优点。 在回油节流调速回路中,由于回油路上节流阀小在回油节流调速回路中,由于回油路上节流阀小孔对缸的运动有阻尼作用,同时空气也不易渗入,可获得更为稳孔

49、对缸的运动有阻尼作用,同时空气也不易渗入,可获得更为稳定的运动。而在进油节流调速回路中,回油路的油液没有节流阀定的运动。而在进油节流调速回路中,回油路的油液没有节流阀阻尼作用,运动平稳性稍差。但是,在使用单杆液压缸的场合,阻尼作用,运动平稳性稍差。但是,在使用单杆液压缸的场合,无杆腔的进油量大于有杆腔的回油量,故在缸径、缸速相同的情无杆腔的进油量大于有杆腔的回油量,故在缸径、缸速相同的情况下,若节流阀的最小稳定流量相同,则进油节流调速回路能获况下,若节流阀的最小稳定流量相同,则进油节流调速回路能获得更低的稳定速度。得更低的稳定速度。进油节流调速回路回油节流调速回路负值负载不能能平稳性启动平稳运

50、行平稳vmin小大发热大小调速回路调速回路 旁路节流调路回路旁路节流调路回路a a)回路图)回路图 b b)速度负载特性)速度负载特性采用节流阀的采用节流阀的。节流。节流阀调节液压泵溢回油箱的阀调节液压泵溢回油箱的流量,从而控制了进入液流量,从而控制了进入液压缸的流量。压缸的流量。由于溢流已由节流阀。由于溢流已由节流阀承担,故溢流阀实际上是承担,故溢流阀实际上是,常态时关闭,过,常态时关闭,过载时打开,其调定压力为载时打开,其调定压力为最大工作压力的最大工作压力的1.11.2倍。倍。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电

51、工程学院中国矿业大学机电工程学院按照按照的推导过程,可得到的推导过程,可得到的的方程。与前述不同之处主要是进入液压缸的流量方程。与前述不同之处主要是进入液压缸的流量q1为泵的流量为泵的流量qp与节流阀溢走的流量与节流阀溢走的流量qT之差。由于在回路中泵的工作压力随负载之差。由于在回路中泵的工作压力随负载而变化,正比于压力的泄漏量也是变量(前两回路中为常量),而变化,正比于压力的泄漏量也是变量(前两回路中为常量),对速度产生了附加影响,因而泵的流量中要计入泵的泄漏流量对速度产生了附加影响,因而泵的流量中要计入泵的泄漏流量qp,所以有:所以有:mmAFKAAFKqpKAqqqqq 1T11tTpt

52、Tp1)(式中式中 qt液压泵的理论流量;液压泵的理论流量; K1液压泵的泄漏系数;液压泵的泄漏系数; 其他符号意义同前。其他符号意义同前。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院所以,液压缸的速度负载特性为所以,液压缸的速度负载特性为11T11t11AAFKAAFKqAqvm 式中式中: : qt液压泵的液压泵的;K1液压泵的液压泵的;其他符号意义同前其他符号意义同前 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中

53、国矿业大学机电工程学院 根据式(根据式(6-7),选取不同的),选取不同的AT值可作出一组值可作出一组,如图如图6-18b所示,由曲线可见,所示,由曲线可见,速度显著下降,即,速度显著下降,即;,负载越大,速度刚度越大;,负载越大,速度刚度越大;,AT越小(即活塞运动速度越高),速度刚度越大。越小(即活塞运动速度越高),速度刚度越大。由由可知,速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交,可知,速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交,其最大承载能力随其最大承载能力随AT的增大而减小,即的增大而减小,即。 School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业

54、大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院 旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失,液压泵旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失,液压泵的输出压力随负载而变化,即节流损失和输入功率随负载而的输出压力随负载而变化,即节流损失和输入功率随负载而变化,所以变化,所以。 由于旁路节流调速回路负载特性很软,低速承载能力又差,由于旁路节流调速回路负载特性很软,低速承载能力又差,故其应用比前两种回路少,只用于高速、负载变化较小、对故其应用比前两种回路少,只用于高速、负载变化较小、对速度平稳性要求不高而要求功率损失较小的系统中。速度平稳性要求不高而要求功率损失较小的系统中。 School of Mechan

55、ical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院采用采用的节流调速回路的节流调速回路 使用节流阀的节流调速回路,速度负载特性都比较软,变载荷下使用节流阀的节流调速回路,速度负载特性都比较软,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,阀进出油口间的压差基本不变,因而使用调速阀后,。采用采用的节流调速回

56、路的节流调速回路使用比例节流阀或比例调速阀的节流调速回路,可以使用比例节流阀或比例调速阀的节流调速回路,可以。同样它也可分为进油、回油、旁。同样它也可分为进油、回油、旁路节流调速几种,各基本回路的特性与上述相应回路相似。路节流调速几种,各基本回路的特性与上述相应回路相似。如如和和所示。所示。的承载能力亦不的承载能力亦不因活塞速度降低而减小,在负载增加时,液压泵的泄漏使活塞速因活塞速度降低而减小,在负载增加时,液压泵的泄漏使活塞速度有小量的降低。但所有性能上的改进都是以加大流量控制阀的度有小量的降低。但所有性能上的改进都是以加大流量控制阀的工作压差,也即增加液压泵的压力为代价的,工作压差,也即增

57、加液压泵的压力为代价的,的工作压差的工作压差一般最小需一般最小需0.5MPa0.5MPa,则需则需1.0MPa1.0MPa左右。左右。School of Mechanical and Electrical Engineering 中国矿业大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院2.2.变量泵变量泵调速回路调速回路容积调速回路是用容积调速回路是用来实现调速的。来实现调速的。 :没有节流损失和溢流损失,效率高,油液温升小,适用于:没有节流损失和溢流损失,效率高,油液温升小,适用于高速、大功率调速系统。高速、大功率调速系统。 :和和的结构较复杂,成本较高。的结构较复杂,成本较高。根据根据,容积调速回

58、路分为,容积调速回路分为或或。 :液压泵从油箱吸油,执行元件的回油直接回油箱。:液压泵从油箱吸油,执行元件的回油直接回油箱。 结构简单,油液在油箱中能得到充分冷却,但油箱体结构简单,油液在油箱中能得到充分冷却,但油箱体积较大,空气和脏物易进入回路。积较大,空气和脏物易进入回路。 :执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连。:执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连。 结构紧凑,只需很小的补油箱,空气和脏物不易进入回路,结构紧凑,只需很小的补油箱,空气和脏物不易进入回路,但油液的冷却条件差,需附设辅助泵补油、冷却和换油。补油泵流但油液的冷却条件差,需附设辅助泵补油、冷却和换油。补油泵流量一般为主泵流量的量一

59、般为主泵流量的10%15%10%15%,压力通常为,压力通常为0.31.0MPa0.31.0MPa左右。左右。 和和容积调速回路容积调速回路所示为所示为和和组成的组成的,其中,其中的执行元件为的执行元件为。的执行元件为的执行元件为,且是,且是。两图中的两图中的起安全起安全作用,用以防止系统过载。作用,用以防止系统过载。图图6-19b6-19b中,为了补充泵中,为了补充泵和马达的泄漏,增加了和马达的泄漏,增加了,同时置换部分已,同时置换部分已发热的油液,降低系统的发热的油液,降低系统的温升。温升。用来调节用来调节补油泵的压力。补油泵的压力。 变量泵定量执行元件容积调速回路变量泵定量执行元件容积调

60、速回路a a)变量泵)变量泵- -缸缸 b b)变量泵)变量泵- -定量马达定量马达11变量泵变量泵 22安全阀安全阀 33定量执行元件定量执行元件44补油泵补油泵 55溢流阀溢流阀改变变量泵的改变变量泵的排量即可调节活塞的运排量即可调节活塞的运动速度动速度v。若不考虑液压。若不考虑液压泵以外的元件和管道的泵以外的元件和管道的泄漏,这种回路的活塞泄漏,这种回路的活塞运动速度为运动速度为 : 变量泵定量执行元件容积调速回路变量泵定量执行元件容积调速回路a a)变量泵)变量泵- -缸缸 b b)变量泵)变量泵- -定量马达定量马达11变量泵变量泵 22安全阀安全阀 33定量执行元件定量执行元件44

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