《基本回路1速度控制回路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基本回路1速度控制回路（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,液压传动,Chapter 6 基本回路 速度控制回路 本章主要内容： 液压基本回路,第六章 基本回路,2,液压传动,目的任务:,重点难点:,第六章 基本回路,掌握液压基本回路所具有的功能、特点以及回路元件的组成； 了解各种功能回路的实现方法、工作原理、控制方式及其典型应用。,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； 顺序动作、同步动作、多元件互不干扰等回路。,3,第六章 基本回路,液压传动,基本回路,所谓基本回路是指由若干液压（或气动）元件组成的能完成特定功能的最简单的通路结构。它是连接元件和系统的桥梁，所有液（气）压系统都由基本回路单元组成。 了解一个基本
2、回路的功能应该从该回路所在的系统去进行分析。 从本质上看，基本回路主要包括压力控制回路、流量控制回路和方向控制回路三种类型，其他回路一般都是从这三种回路中派生出来的。,4,第六章 基本回路,液压传动,Part 6.1 液压基本回路,液压基本回路分为： 速度控制回路 压力控制回路 方向控制回路 多执行元件控制回路,5,第六章 基本回路,液压传动,速度控制回路 一、调速回路,节流调速 ：采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。 容积调速：采用改变变量泵或变量马达排量。 容积节流调速：同时用变量泵和流量阀 。,6,第六章 基本回路,液压传动,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
3、：,（6-1）,液压马达的转速为：,（6-2）,式中: q输入液压执行元件的流量； A液压缸的有效面积； Vm液压马达的排量。,实际中，用改变进入液压执行元件的流量或改变变量液压马达排量的方法来调速 。,节流调速 ：采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。 容积调速：采用改变变量泵或变量马达排量。 容积节流调速：同时用变量泵和流量阀 。,7,第六章 基本回路,液压传动,1. 节流调速回路,工作原理：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流出的流量，以调节其运动速度。,根据流量阀在回路中的位置不同，分为：进油节流调速回路、回油节流调速回路和
4、旁路节流调速回路。,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，故又称为定压式节流调速回路（有溢流阀）；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，故又称为变压式节流调速回路（溢流阀为安全阀）。,8,第六章 基本回路,液压传动,进油节流调速回路,图6-16 进油节流调速回路 a）回路图 b）速度负载特性,如图6-16a所示，节流阀串联在液压泵和液压缸之间。液压泵输出的油液一部分经节流阀进入液压缸工作腔，推动活塞运动，多余的油液经溢流阀流回油箱。,有溢流是这种调速回路能够正常工作的必要条件。,由于溢流阀有溢流，泵的出口压力pp就是溢流阀的调整压力并基本保持恒定。调
5、节节流阀的通流面积，即可调节通过节流阀的流量，从而调节液压缸的运动速度。,9,第六章 基本回路,液压传动,速度负载特性,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pp为定值，故节流阀两端的压力差为,式中 p1、p2分别为液压缸进油腔和回油腔的压力，由于回 油腔通油箱，p20； F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。,所以,10,第六章 基本回路,液压传动,经节流阀进入液压缸的流量为,式中 K常数； AT节流阀的通流面积； m指数，0.5m1。,故液压缸的运动速度为,（6-3）,式（6-3）即为进油节流调速回路的速度负载特性方程。
6、由该式可知，液压缸的运动速度v和节流阀通流面积AT成正比。调节AT可实现无级调速，这种回路的调速范围较大（速比最高可达100）。当AT调定后，速度随负载的增大而减小，故这种调速回路的速度负载特性较软。,11,第六章 基本回路,液压传动,若按式（6-3）选用不同的AT值作v-F坐标曲线图，可得一组曲线，即为该回路的速度负载特性曲线，如图6-16b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，说明负载变化对速度的影响越大，即速度刚性越差。由式（6-3）和图6-16b还可看出，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
7、回路适用于低速轻载的场合。,（6-3）,12,第六章 基本回路,液压传动,功率和效率,（6-4）,回路的效率为：,在节流阀进油节流调速回路中，液压泵的输出的功率为pp=ppqp=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，即溢流损失Py=ppqy和节流损失PT=pq1 ，故这种调速回路的效率较低。,所以该回路的功率损失为,式中 qy通过溢流阀的溢流量，qy=qp-q1。,13,第六章 基本回路,液压传动,回油节流调速回路,图6-17 回油节流调速回路,图6-17所示为把节流阀串联在液压缸的回油路上，利用节流阀控制液压缸的排油量q2来实现速度调节。由于进入液压缸的
8、流量q1受到回油路上q2的限制。因此调节q2，也就调节了进油量q1，定量泵输出的多余油液仍经溢流阀流回油箱，溢流阀调整压力（pp）基本保持稳定。,14,第六章 基本回路,液压传动,速度负载特性,（6-5）,比较式（6-5）和式（6-3）可以发现，回油节流调速和进油节流调速的速度负载特性以及速度刚性基本相同，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。因此对进油节流调速回路的一些分析完全适用于回油节流调速回路。,式中符号意义同上。,类似于式（6-3）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(p=p2)，进而可得液压缸的速度
9、负载特性为：,15,第六章 基本回路,液压传动,最大承载能力,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。,功率和效率,液压泵的输出功率与进油节流调速相同，即Pp=ppqp，且等于常数；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：,式中，ppqy为溢流损失功率，而pq2为节流损失功率。所以它与进油节流调速回路的功率损失相似。,16,第六章 基本回路,液压传动,（6-6）,回路的效率为：,当使用同一个液压缸和同一个节流阀，且负载F和活塞运动速度v相同时，则式（6-6）和式（6-4）是相同的，因此可以认为进、回油节流
10、调速回路的效率是相同的。 但是，应当指出，在回油节流调速回路中，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还要高，这样会使节流功率损失大大提高，且加大泄漏，因而其效率实际上比进油节流调速回路的要低。,17,第六章 基本回路,液压传动,进、回油节流调速回路之间有许多相同之处，但是，它们也有如下不同：,1）承受负值负载的能力。回油节流调速回路的节流阀使液压缸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。 2）停车后
11、的起动性能。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。,18,第六章 基本回路,液压传动,3）实现压力控制的方便性。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，利用这一压力变化来实现压力控制
12、比较麻烦，故一般较少采用。 4）发热及泄漏的影响。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，经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此，发热和泄漏对进油节流调速的影响均大于回油节流调速。,19,第六章 基本回路,液压传动,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。,5）运动平稳性。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，因此，运动平稳性稍差。但是，在使用单杆液压缸的场
13、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。,20,第六章 基本回路,液压传动,旁路节流调速回路,图6-18旁路节流调路回路 a）回路图 b）速度负载特性,图6-18a采用节流阀的旁路节流调速回路。节流阀调节液压泵溢回油箱的流量，从而控制了进入液压缸的流量。改变节流阀的通流面积，即可实现调速。由于溢流已由节流阀承担，故溢流阀实际上是安全阀，常态时关闭，过载时打开，其调定压力为最大工作压力的1.11.2倍。,21,第六章 基本回路,液压传动,速度负载特性,按照式（6-3）的推导过程，可得到旁路节流调速的速度
14、负载特性方程。与前述不同之处主要是进入液压缸的流量q1为泵的流量qp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qp,所以有：,式中 qt液压泵的理论流量； K1液压泵的泄漏系数； 其他符号意义同前。,22,第六章 基本回路,液压传动,所以，液压缸的速度负载特性为,（6-7）,式中: qt液压泵的理论流量； K1液压泵的泄漏系数； 其他符号意义同前,根据式（6-7），选取不同的AT值可作出一组速度负载特性曲线，如图6-18b所示，由曲线可见， 当AT一定而负载增加时，速度
15、显著下降，即特性很软； 当AT一定时，负载越大，速度刚度越大； 当负载一定时，AT越小（即活塞运动速度越高），速度刚度越大。,23,第六章 基本回路,液压传动,最大承载能力,由图6-18b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AT的增大而减小，即旁路节流调速回路的低速承载能力很差，调速范围也小。,功率和效率,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变化，所以比前两种调速回路效率高。,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、对速度平稳性要求不高而要求功率损
16、失较小的系统中。,24,第六章 基本回路,液压传动,如图6-16b和图6-18b所示。旁路节流调速回路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，调速阀的工作压差一般最小需0.5MPa，高压调速阀则需1.0MPa左右。,25,第六章 基本回路,液压传动,2.容积调速回路,容积调速回路是用改变液压泵或液压马达的排量来实现调速的。,优点：没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。,缺点：变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。,根据油路的循环方式，容积调速回路分为开式回路或闭式回路。,开式回路：液压泵从
