《速度控制回路》PPT課件.ppt

1、7.2 7.2 速度控制回路速度控制回路 速度控制回路包括調(diào)速回路、快速運動回路、速速度控制回路包括調(diào)速回路、快速運動回路、速 度換接回路。度換接回路。 按調(diào)速方式的不同主要有以下三種按調(diào)速方式的不同主要有以下三種調(diào)速回路調(diào)速回路： 采用定量泵供油，通過改變回路中節(jié)流面積的大采用定量泵供油，通過改變回路中節(jié)流面積的大 小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。 通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí) 行元件的運動速度。行元件的運動速度。 1.1.節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路 回路組成回路組成: : 由定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥

2、等），溢流閥，由定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥等），溢流閥， 執(zhí)行元件。執(zhí)行元件。 分類分類: : 按流量控制閥安放位置的不同分三種：按流量控制閥安放位置的不同分三種： l進油節(jié)流調(diào)速回路進油節(jié)流調(diào)速回路 l回油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路 l旁路節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路 分析時忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí)分析時忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí) 行元件的機械摩擦等。設節(jié)流口為行元件的機械摩擦等。設節(jié)流口為薄壁孔薄壁孔，節(jié)流口壓力，節(jié)流口壓力 流量方程中流量方程中 m m1/21/2。 ）進油節(jié)流調(diào)速回路采用節(jié)流閥進油節(jié)流調(diào)速回路采用節(jié)流閥 流量連續(xù)性方程流量連續(xù)性方程

3、q qp p=q=q1 1+q+q 速度負載特性速度負載特性 活塞受力平衡方程活塞受力平衡方程 p p1 1A A1 1=F=F 2 1 1 2 1 1 A F pKApKAq pTT 速度負載特性方程速度負載特性方程 2 1 1 2 3 1 1 1 FAp A AK A q p T 流經(jīng)節(jié)流閥的流量流經(jīng)節(jié)流閥的流量 速度負載特性方程反應了液壓缸的速度速度負載特性方程反應了液壓缸的速度v v 隨負載隨負載F F 的變化關系。的變化關系。 調(diào)節(jié)節(jié)流閥通流面積調(diào)節(jié)節(jié)流閥通流面積A AT T 可無級調(diào)節(jié)液壓缸活塞速度，可無級調(diào)節(jié)液壓缸活塞速度，v v 與與A AT T 成正比。 成正比。 當當A A

4、T T 一定時，速度隨負載 一定時，速度隨負載F F 的增加而下降。當?shù)脑黾佣陆?。當v v=0=0 時，最大承載能力時，最大承載能力F Fmax max= =p ps sA A1 1。 。 由公式由公式分析可知分析可知 2 1 1 2 3 1 1 1 FAp A KA A q p T 當當F F 一定時，一定時， A AT T越小曲線越平直，說越小曲線越平直，說 明速明速 度在輕低速時，抵抗負載變化的度在輕低速時，抵抗負載變化的 能力強，速度剛性好。能力強，速度剛性好。 當當A AT T一定時，一定時， F F 越小曲線越平直，說越小曲線越平直，說 明速度在輕載時，抵抗負載變化的能明速度在輕

5、載時，抵抗負載變化的能 力強，速度剛性好。力強，速度剛性好。 說明液壓缸在低速和輕載時，速度受負載波動的影響說明液壓缸在低速和輕載時，速度受負載波動的影響 小，即回路的速度剛性大，速度穩(wěn)定性好。小，即回路的速度剛性大，速度穩(wěn)定性好。 由負載特性曲線可以看出由負載特性曲線可以看出 根據(jù)式根據(jù)式繪制成如圖所示負載特性曲線。繪制成如圖所示負載特性曲線。 2 1 1 2 3 1 FAp A AK p T 液壓泵的輸出功率液壓泵的輸出功率, ,即回路的輸入功率：即回路的輸入功率： P PP P = = p pp pq qp p 常數(shù)常數(shù) 液壓缸的輸出功率，即回路的輸出功率：液壓缸的輸出功率，即回路的輸出

6、功率： P P1 1 = Fv = = Fv = p p1 1q q1 1 （忽略液壓缸的效率損失）（忽略液壓缸的效率損失） 回路的功率損失：回路的功率損失： P = PP = PP P - P - P1 1 = = p pp pq q+ +pqpq1 1 回路效率回路效率 回路的輸出功率與回路的輸入功率之比回路的輸出功率與回路的輸入功率之比 = P= P1 1 / P / PP P p p1 1q q1 1/ /p pp pq qp p 顯然，進油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失顯然，進油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失p pp pq q ，又有節(jié)流損，又有節(jié)流損 失失pqpq1 1，回路效率較低，不適用于

7、大功率的場合。，回路效率較低，不適用于大功率的場合。 功率特性功率特性 2 2）回油節(jié)流調(diào)速回路采用節(jié)流閥）回油節(jié)流調(diào)速回路采用節(jié)流閥 流量連續(xù)性方程流量連續(xù)性方程 q qp p=q=q1 1+q+q 速度負載特性速度負載特性 活塞受力平衡方程活塞受力平衡方程 p pp pA A1 1=p=p2 2A A2 2F F 2 1 1 2 1 2 1 2 2 FAp A KA pKAq p T T 流經(jīng)節(jié)流閥的流量流經(jīng)節(jié)流閥的流量 速度負載特性方程速度負載特性方程 2 1 1 2 3 2 2 2 FAp A KA A q p T 由上式可以看出，回油節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性與進油由上式可以看出，回

8、油節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性與進油 節(jié)流調(diào)速回路的基本相似，這里不再贅述。節(jié)流調(diào)速回路的基本相似，這里不再贅述。 液壓泵的輸出功率，即回路的輸入功率液壓泵的輸出功率，即回路的輸入功率 P PP P = = p pp pq qp p 常數(shù)常數(shù) 液壓缸的輸出功率，即回路的輸出功率液壓缸的輸出功率，即回路的輸出功率 P P1 1 = Fv = Fv = = p p1 1q q1 1 p p2 2q q2 2 回路的功率損失回路的功率損失: : P = PP = PP P - P - P1 1 = = p pp p q q pqpq2 2 回路效率回路的輸出功率與回路的輸入功率之比回路效率回路的輸出功

9、率與回路的輸入功率之比 = P= P1 1 / P / PP P = Fv = Fv / /p pp pq qp p 顯然，回油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失顯然，回油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失p pp pq q ，又有節(jié)流損失，又有節(jié)流損失pqpq2 2，回，回 路效率較低，不適用于大功率的場合。路效率較低，不適用于大功率的場合。 功率特性功率特性 結(jié)論：進油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡單，但結(jié)論：進油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡單，但 效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功率場合。效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功率場合。 進、回油節(jié)流調(diào)速回路的不同之處：進、回油節(jié)流調(diào)速回路的不同之處

10、： 回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負 值負載；值負載； 回油節(jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好?；赜凸?jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好。 進油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱進油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱 會使缸的內(nèi)外泄漏增加；會使缸的內(nèi)外泄漏增加； 3 3）旁路節(jié)流調(diào)速回路采用節(jié)流閥）旁路節(jié)流調(diào)速回路采用節(jié)流閥 定油泵輸出的流量定油泵輸出的流量q qp p，一部，一部 分分q q1 1進入液壓缸，一部分進入液壓缸，一部分q q通過通過 節(jié)流閥流回油箱，無溢流，溢流節(jié)流閥流回油箱，無溢流，溢流 閥作安全閥作用，以防過載。閥作安全閥作用，以防過載。 溢流閥的調(diào)節(jié)壓力應大于回路正常工作壓力，在這溢流閥的調(diào)節(jié)壓力應大于回

11、路正常工作壓力，在這 種回路中，缸的進油壓力種回路中，缸的進油壓力p p1 1 等于泵的供油壓力 等于泵的供油壓力p pp p，溢流，溢流 閥的調(diào)節(jié)壓力一般為缸克服最大負載所需的工作壓力閥的調(diào)節(jié)壓力一般為缸克服最大負載所需的工作壓力 p p1max 1max的 的1.11.31.11.3倍。倍。 速度受負載變化的影響大，速度受負載變化的影響大， 在小負載或低速時，曲線陡，回在小負載或低速時，曲線陡，回 路的速度剛性差。不同節(jié)流閥通路的速度剛性差。不同節(jié)流閥通 流面積下，回路有不同的最大承流面積下，回路有不同的最大承 載能力。載能力。A AT T越大，越大，F(xiàn) Fmaxmax越小，回越小，回 路

12、的調(diào)速范圍受到限制。只有節(jié)路的調(diào)速范圍受到限制。只有節(jié) 流功率損失，無溢流功率損失，流功率損失，無溢流功率損失， 回路效率較高?；芈沸瘦^高。 速度負載特性方程：速度負載特性方程： 1 2 1 1 1 1 A A F AKq A q v Tp 結(jié)論：結(jié)論： 這種回路可用于功率較大，且對速度穩(wěn)定性要求這種回路可用于功率較大，且對速度穩(wěn)定性要求 不高的場合。不高的場合。 4 4）改善節(jié)流調(diào)速回路負載特性的回路）改善節(jié)流調(diào)速回路負載特性的回路采用調(diào)速閥采用調(diào)速閥 在節(jié)流閥調(diào)速回路中，當負載變化時，因節(jié)流閥前在節(jié)流閥調(diào)速回路中，當負載變化時，因節(jié)流閥前 后壓力差變化，通過節(jié)流閥的流量均變化，故回路后壓

13、力差變化，通過節(jié)流閥的流量均變化，故回路 的速度負載特性比較差。若用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，的速度負載特性比較差。若用調(diào)速閥代替節(jié)流閥， 回路的負載特性將大為提高?；芈返呢撦d特性將大為提高。 調(diào)速閥可以裝在回路的進油、回油或旁路上。負載調(diào)速閥可以裝在回路的進油、回油或旁路上。負載 變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時，由于定差減壓閥變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時，由于定差減壓閥 的作用，通過調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定。的作用，通過調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定。 2.2.容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路 由于沒有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，適用于由于沒有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，適用于 高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。高速、大功率調(diào)

14、速系統(tǒng)。 按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉 式回路兩種。式回路兩種。 功用：功用： 通過通過改變液壓泵或液壓馬達的排量改變液壓泵或液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的 速度。速度。 特點：特點： 分類：分類： 按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉 式回路兩種。式回路兩種。 分類：分類： 變量泵-定量馬達容積調(diào)速回路 防止回 路過載 補償泵3和馬 達5的泄漏 調(diào) 定 油 泵 1 的供油壓力 輔助泵使低壓輔助泵使低壓 管路始終保持管路始終保持 一定壓力一定壓力, , 改改

15、善了主泵的吸善了主泵的吸 油條件油條件, ,且可且可 置換部分發(fā)熱置換部分發(fā)熱 油液油液, ,降低系降低系 統(tǒng)溫升。統(tǒng)溫升。 閉式回路多為泵閉式回路多為泵馬達回路，按變量元件的不同，常馬達回路，按變量元件的不同，常 分為三種形式：分為三種形式： 變量泵變量泵定量馬達回路定量馬達回路 定量泵定量泵變量變量馬達回路馬達回路 變量泵變量泵變量馬達回路變量馬達回路 ）閉式容積調(diào)速回路）閉式容積調(diào)速回路 n（1 1）變量泵）變量泵定量馬達回路定量馬達回路 速度剛性：受負載變化影響的原因隨著速度剛性：受負載變化影響的原因隨著 負載增加，因泵和馬達的泄漏增加，致負載增加，因泵和馬達的泄漏增加，致 使馬達輸出

16、轉(zhuǎn)速下降。使馬達輸出轉(zhuǎn)速下降。 死區(qū)：因泵和馬達的泄漏，存在死區(qū)。死區(qū)：因泵和馬達的泄漏，存在死區(qū)。 變量原理：通過改變泵的排量變量原理：通過改變泵的排量V Vp p以實現(xiàn)調(diào)速。以實現(xiàn)調(diào)速。 速度特性：速度特性：n nM M=n=np pV Vp p/V/VM M 表明馬達的轉(zhuǎn)速 表明馬達的轉(zhuǎn)速n nM M與變量泵與變量泵V Vp p的排量成正比的排量成正比 . . 轉(zhuǎn)矩特性：轉(zhuǎn)矩特性：T TM M=V=VM Mp/2 p/2 由于由于pp取決于負載轉(zhuǎn)矩，不隨調(diào)速變化，當取決于負載轉(zhuǎn)矩，不隨調(diào)速變化，當 負載恒定時，馬達輸出轉(zhuǎn)矩負載恒定時，馬達輸出轉(zhuǎn)矩T TM M理論上是恒定的，回路為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)

17、速回路。理論上是恒定的，回路為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。 功率特性：功率特性：P PM M= T= TM M 2n 2nM M= = T TM M 2 2 n np pV Vp p/V/VM M 表明輸出功率 表明輸出功率P PM M與變量泵與變量泵V Vp p 的排量成正比的排量成正比 。 調(diào)速范圍調(diào)速范圍: : R Rcc4040 n（2 2）定量泵）定量泵變量馬達回路變量馬達回路 變量原理：通過改變馬達的排量變量原理：通過改變馬達的排量V VM M以實現(xiàn)調(diào)速。以實現(xiàn)調(diào)速。 速度特性：速度特性：n nM M=n=np pV Vp p/V/VM M 表明馬達的轉(zhuǎn)速 表明馬達的轉(zhuǎn)速n nM M與變量馬達

18、的與變量馬達的V VM M的排量成反比的排量成反比 . . 轉(zhuǎn)矩特性：轉(zhuǎn)矩特性：T TM M=V=VM Mp/2 p/2 表明馬達輸出轉(zhuǎn)矩表明馬達輸出轉(zhuǎn)矩T TM M與變量馬達的與變量馬達的V VM M的排量成正比。的排量成正比。 功率特性：功率特性：P PM M= T= TM M 2n 2nM M= = p pn np pV Vp p pqpqp p 由于 由于pp不隨調(diào)速而變化，不隨調(diào)速而變化，q qp p也為常也為常 數(shù)，故該回路為恒功率調(diào)節(jié)。數(shù)，故該回路為恒功率調(diào)節(jié)。 調(diào)速范圍調(diào)速范圍: : R Rcc3 34 4 速度剛性和死區(qū)：同前分析。速度剛性和死區(qū)：同前分析。 其它：該調(diào)速回路

19、，如果用變量馬達來換向，其它：該調(diào)速回路，如果用變量馬達來換向， 在換向的瞬間要經(jīng)過在換向的瞬間要經(jīng)過“高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速零轉(zhuǎn)零轉(zhuǎn) 速速反向高轉(zhuǎn)速反向高轉(zhuǎn)速”的突變過程，所以，的突變過程，所以， 不宜用變量馬達來實現(xiàn)平穩(wěn)換向，且不宜用變量馬達來實現(xiàn)平穩(wěn)換向，且 調(diào)速范圍小，故很少單獨使用調(diào)速范圍小，故很少單獨使用 （3 3）變量泵）變量泵變量馬達回路變量馬達回路 調(diào)速過程：調(diào)速過程： 在低速段：先將馬達排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，相當于變量在低速段：先將馬達排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，相當于變量 泵泵定量馬達回路。處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)），同時因馬達排定量馬達回路。處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)），

20、同時因馬達排 量最大，馬達能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩；量最大，馬達能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩； 高高 速速 段：泵達到最大排量，用變量馬達調(diào)速，相當于定量泵段：泵達到最大排量，用變量馬達調(diào)速，相當于定量泵 變量馬達回路。馬達處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。變量馬達回路。馬達處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。 調(diào)速范圍：由于泵和馬達的排量都可調(diào)，擴大了調(diào)速范圍，一般調(diào)速范圍：由于泵和馬達的排量都可調(diào)，擴大了調(diào)速范圍，一般 R Rcc100100 3.3.容積節(jié)流調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路用壓力容積節(jié)流調(diào)速回路用壓力 補償型變量泵供油，用流量控補償型變量泵供油，用流量控 制閥調(diào)定進入或流出液壓缸的制閥調(diào)

21、定進入或流出液壓缸的 流量來調(diào)節(jié)液壓缸的速度；并流量來調(diào)節(jié)液壓缸的速度；并 使變量泵的供油量始終隨流量使變量泵的供油量始終隨流量 控制閥調(diào)定流量作相應的變化。控制閥調(diào)定流量作相應的變化。 這種回路無溢流損失，效率較這種回路無溢流損失，效率較 高，速度穩(wěn)定性比容積調(diào)速回高，速度穩(wěn)定性比容積調(diào)速回 路好。路好。 7.37.3快速運動回路快速運動回路 使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高系使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高系 統(tǒng)的生產(chǎn)率或充分利用功率。統(tǒng)的生產(chǎn)率或充分利用功率。 功用：功用： 差動連接與非差動連接的速度之比為差動連接與非差動連接的速度之比為 v v 3 3/ /v v1 1A A1 1/(/(A A1 1- -A A2 2) ) 1.1.液壓缸差動連接快速運動回路液壓缸差動連接快速運動回路 在差動回路中，泵的流量和缸的有桿在差動回路中，泵的流量和缸的有桿 腔排出的流量合在一起流過的閥和管道腔排出的流量合在一起流過的閥和管道 應按合成流量來選擇液壓閥的規(guī)格，否應按合成流量來選擇液壓閥的規(guī)格，否 則會導致壓力損失過大，泵空載時供油則會導致壓力損失過大，泵空載時供油 壓力過高。壓力過高。 2. 2.雙泵供油快速運動回路雙泵供油快速運動回路 卸載閥的調(diào)定壓力至少卸載閥的調(diào)定壓力至少 應比溢流閥的調(diào)定壓力低應比溢流閥的調(diào)定壓力低1010 2020。大流量泵卸載減。大流量泵卸載