液壓三種調(diào)速回路特性比較分析報(bào)告

1、機(jī)師1111班 郝祥兵 學(xué)號(hào)：03350111216 液 壓三種調(diào)速回路特 性 分 析 報(bào) 告 學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院 班級(jí)： 機(jī)師1111 姓名： 郝祥兵 學(xué)號(hào)：0335011121613機(jī)師1111班 郝祥兵 學(xué)號(hào)：03350111216液壓三種調(diào)速回路特性分析報(bào)告下面分析三種調(diào)速回路為什么在速度穩(wěn)定性、承載能力、調(diào)速范圍、功率特性、適用范圍等特性方面不同。 三種調(diào)速回路特性比較 回路類型主要性能節(jié)流調(diào)速回路容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路用節(jié)流閥用調(diào)速閥 限壓式穩(wěn)流式進(jìn)油路旁路回油路旁路機(jī)械特性速度穩(wěn)定性較差差好較好好承載能力較好較差好較好好調(diào)速范圍較大小較大大較大功率特性效率低較高低較高最高較

2、高高發(fā)熱大較小大較小最小較小小適用范圍小功率、輕載的中、低壓系統(tǒng)大功率、重載高速的中、高壓系統(tǒng)中、小功率的中壓系統(tǒng) 1、首先分析比較進(jìn)出油回路與旁油回路在速度穩(wěn)定性、承載能力、調(diào)速范圍、功率特性、適用范圍等方面的區(qū)別：（1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路:液壓缸動(dòng)作后，活塞桿緩慢動(dòng)作，逐漸調(diào)大通流面積可以觀察到活塞桿運(yùn)動(dòng)速度增大；在運(yùn)行過(guò)程中，可以看到活塞桿動(dòng)作時(shí)快時(shí)慢，這個(gè)是由于進(jìn)油口有節(jié)流閥限制流量，而在回油口又沒(méi)有背壓閥的原因，所以運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差；通常在剛啟動(dòng)時(shí)由于有節(jié)流閥串聯(lián)在進(jìn)油口，所以啟動(dòng)沖擊??；另外多余的油液被溢出，所以工作效率低。在本回路中，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度隨外負(fù)載的增減而忽快忽慢，難以得到

3、準(zhǔn)確的速度，故適用于輕負(fù)載或負(fù)載變化不大，以及速度不高的場(chǎng)合。（2）回油節(jié)流調(diào)速回路:節(jié)流閥在回油路中，所以這種回路多用在功率不大，但載荷變化較大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求較高的液壓系統(tǒng)中，如磨削和精鏜的組合機(jī)床等。（3）旁路節(jié)流調(diào)速回路:與前兩種回路的調(diào)速方法不同，它的節(jié)流閥和執(zhí)行元件是并聯(lián)關(guān)系，節(jié)流閥開(kāi)的越大，活塞桿運(yùn)行越慢。這種回路適用于負(fù)載變化小，對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求不高的高速大功率的場(chǎng)合，例如牛頭刨床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，有時(shí)候也可用在隨著負(fù)載增大，要求進(jìn)給速度自動(dòng)減小的場(chǎng)合。2、分析比較用節(jié)流閥和用調(diào)速閥在速度穩(wěn)定性、承載能力、調(diào)速范圍、功率特性、適用范圍等方面的區(qū)別：圖7-6 調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路的速

4、度負(fù)載特性曲線由于調(diào)速閥本身能在負(fù)載變化的變件下保證節(jié)流閥進(jìn)、出油口間壓差基本不變，通過(guò)的流量也基本不變，因而回路的速度-負(fù)載性將得到改善，旁路節(jié)流調(diào)速回路的承載能力也不會(huì)因活塞速度降低而減小。調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性曲線如圖7-6所示3、分析比較限壓式和穩(wěn)流式容積節(jié)流調(diào)速回路在速度穩(wěn)定性、承載能力、調(diào)速范圍、功率特性、適用范圍等方面的區(qū)別：（1）限壓式容積節(jié)流調(diào)速回路變量泵輸出的流量和進(jìn)入液壓缸的流量相適應(yīng)。當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力上升，使限壓式變量泵的流量自動(dòng)減少到；反之，當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力下降，該泵又會(huì)自動(dòng)使?？梢?jiàn)調(diào)速閥在回路中的作用不僅是使進(jìn)入液壓缸的流量保持恒定，而且還使泵的供油

5、量和供油壓力基本上保持不變，從而變量泵和進(jìn)入液壓缸的流量匹配。這種容積節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、承載能力及調(diào)速范圍都和調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路相同。（2）穩(wěn)流式容積節(jié)流調(diào)速回路由節(jié)流閥控制進(jìn)入液壓缸的流量，并使變量泵輸出的流量自動(dòng)和相適應(yīng)。當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力上升，定子在左右兩側(cè)控制柱塞的作用下向右移動(dòng)，減小泵的偏心量，使液壓泵輸出的流量減小到。反之，當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力下降，加大泵的偏心量，使泵輸出的流量增大到。輸入液壓缸的流量基本上不受負(fù)載變化的影響，因此，回路的速度剛性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和承載能力與限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的調(diào)速回路相似。此外，回路因能補(bǔ)償由負(fù)載變化引起的泵泄漏量的變化，它在低

6、速小流量場(chǎng)合下使用顯得更優(yōu)越。 容積節(jié)流調(diào)速回路不但沒(méi)有溢流損失，而且泵的供油壓力隨負(fù)載而變化，回路中的功率損失只有節(jié)流閥壓降造成的節(jié)流損失一項(xiàng)，因此發(fā)熱少，效率高。這種回路的效率表達(dá)式為 這種回路適用于負(fù)載變化大，速度較低的中、小功率場(chǎng)合。4、分析比較節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路、容積節(jié)流調(diào)速回路在速度穩(wěn)定性、承載能力、調(diào)速范圍、功率特性、適用范圍等方面的區(qū)別：節(jié)流調(diào)速回路：節(jié)流調(diào)速回路是通過(guò)調(diào)節(jié)流量閥的通流截面積大小來(lái)改變進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。調(diào)速范圍較小，速度穩(wěn)定性和承載能力較差，進(jìn)出油調(diào)速回路效率較低發(fā)熱較大，旁路調(diào)速回路效率較高發(fā)熱較小，適用于小功率、輕載的中、低

7、壓系統(tǒng)。容積調(diào)速回路：調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達(dá)均可調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，所以這種回路的工作特性是上述兩種回路工作特性的綜合。其理想情況下的特性曲線如圖所示。這種回路的調(diào)速范圍很大，等于泵的調(diào)速范圍和馬達(dá)調(diào)速范圍的乘積。這種回路適用于大功率的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調(diào)速回路：由節(jié)流閥控制進(jìn)入液壓缸的流量，并使變量泵輸出的流量自動(dòng)和相適應(yīng)。當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力上升，定子在左右兩側(cè)控制柱塞的作用下向右移動(dòng)，減小泵的偏心量，使液壓泵輸出的流量減小到。反之，當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力下降，加大泵的偏心量，使泵輸出的流量增大到。輸入液壓缸的流量基本上不受負(fù)載變化的影響，因此，回路的速度剛性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和承載能力與限壓式變量泵和

8、調(diào)速閥組成的調(diào)速回路相似。此外，回路因能補(bǔ)償由負(fù)載變化引起的泵泄漏量的變化，它在低速小流量場(chǎng)合下使用顯得更優(yōu)越。容積節(jié)流調(diào)速回路不但沒(méi)有溢流損失，而且泵的供油壓力隨負(fù)載而變化，回路中的功率損失只有節(jié)流閥壓降造成的節(jié)流損失一項(xiàng)，因此發(fā)熱少，效率高。這種回路適用于負(fù)載變化大，速度較低的中、小功率場(chǎng)合。7.2速度控制回路功能分析速度控制回路是對(duì)液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和速度切換實(shí)現(xiàn)控制的回路。速度控制回路分類 調(diào)速、快速、換速回路7.2.1調(diào)速回路調(diào)速回路調(diào)速原理液壓缸： 液壓馬達(dá)：，由此可知：改變、，皆可改變或，一般是不可改變的。 液壓缸：改變，即可改變 液壓馬達(dá)：既可改變，又可改變調(diào)速回路主

9、要有以下三種方式： (1)節(jié)流調(diào)速回路：用定量泵供油，改變。(2)容積調(diào)速回路：改變變量泵或)改變變量馬達(dá)的。(3)容積節(jié)流調(diào)速回路：即可改變，又可改變。對(duì)調(diào)速的要求：范圍大、穩(wěn)定性好、效率高。1.節(jié)流調(diào)速回路按采用流量閥不同分為：節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速，調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速。按流量閥安裝位置不同分為：進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速、回油路節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速。進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路 （1）進(jìn)口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路： 速度負(fù)載特性 調(diào)速回路的速度負(fù)載特性，也稱機(jī)械特性。液壓缸在穩(wěn)定工作時(shí)，其受力平衡方程式為： 式中：液壓缸進(jìn)油腔壓力； 液壓缸回油腔壓力；液壓缸的負(fù)載； 液壓缸有效工作面積。由于回油腔通油箱，視為零，則有 設(shè)液

10、壓泵的供油壓力為，則節(jié)流閥進(jìn)出口的壓差為： 由小孔流量公式知，流經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為： 式中：節(jié)流閥系數(shù)，視為常數(shù)； 節(jié)流閥過(guò)流截面積； 節(jié)流閥指數(shù)。故液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為： 上式為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。分析：與，有關(guān)。當(dāng)負(fù)載恒定時(shí)， 與成正比，調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍較大(速度比 可達(dá)100)。當(dāng)調(diào)定后，隨負(fù)載增大而減小。當(dāng)時(shí)，=0。此時(shí)，。速度負(fù)載特性曲線曲線越陡，特性越軟；曲線越陡，特性越軟；功率特性該調(diào)速回路的輸入功率，即液壓泵輸出功率 回油節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路該調(diào)速回路的輸出功率，即液壓缸的輸入功率回路的功率 式中：液壓泵供油流量； 溢流閥溢流量。這種調(diào)速回路

11、的功率損失由兩部分組成，即溢流損失和節(jié)流損失?；芈沸蕿椋?由上可知，節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。(2)出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路它是將節(jié)流閥放置在回油路上，用它來(lái)控制從液壓缸回油腔流出的流量，也就控制了進(jìn)入液壓缸的流量，達(dá)到調(diào)速的目的。回油節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的靜態(tài)特性與進(jìn)口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路完全相同，不再贅述。回油節(jié)流與進(jìn)由節(jié)流比較速度負(fù)載特性相同回油節(jié)流，能承受負(fù)值負(fù)載，速度平穩(wěn)性好；并且流經(jīng)節(jié)流閥而發(fā)熱的油液，可直接流回油箱冷卻。進(jìn)油節(jié)流，液壓缸運(yùn)動(dòng)到終端停止，進(jìn)油壓力上升，可用壓力繼電器，易于控制單桿缸無(wú)桿腔進(jìn)油，進(jìn)油節(jié)

12、流低速時(shí)大，速度穩(wěn)定性較好。(3)旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路 旁路節(jié)流調(diào)速回路 旁路節(jié)流調(diào)速速度負(fù)載特性曲線旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路如圖7-4所示。它是將節(jié)流閥安放在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，用它來(lái)調(diào)節(jié)從支路流回油箱的流量，以控制進(jìn)入液壓缸的流量來(lái)達(dá)到調(diào)速的日的?；芈分幸缌鏖y起安全閥作用，泵的工作壓力不是恒定的，它隨負(fù)載發(fā)生變化。速度-負(fù)載特性旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為： 式中：泵的理論流量； 泵的泄漏系數(shù)。特性曲線分析越大，曲線越陡，特性越軟；越大，曲線越平緩，特性越硬；最大承載能力，越小，越大當(dāng)負(fù)載恒定時(shí)，隨的增大而減小，當(dāng)調(diào)定后，隨負(fù)載的增大而減小。最大承載能力旁路節(jié)流調(diào)速回路的

13、最大承載能力隨節(jié)流閥開(kāi)口面積的增大而減小，即該回路低速時(shí)承載能力很差，調(diào)速范圍也小。功率特性旁路節(jié)流調(diào)速回路無(wú)溢流損失，有節(jié)流損失，回路效率較進(jìn)油?；赜突芈返男矢哌m用于高速、重載且對(duì)速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率的液壓系統(tǒng)。調(diào)速范圍這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍不僅與節(jié)流閥的調(diào)速范圍有關(guān)，而且還與負(fù)載、液壓缸的泄露有關(guān)。因此其數(shù)值要比進(jìn)口、出口節(jié)流閥式調(diào)速回路的調(diào)速范圍要小。圖7-6 調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線(4)采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路由于調(diào)速閥本身能在負(fù)載變化的變件下保證節(jié)流閥進(jìn)、出油口間壓差基本不變，通過(guò)的流量也基本不變，因而回路的速度-負(fù)載性將得到改善，旁路節(jié)流調(diào)速回路的承載能力

14、也不會(huì)因活塞速度降低而減小。調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性曲線如圖7-6所2.容積調(diào)速回路： 容積式調(diào)速回路是通過(guò)改變變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)行速度。特點(diǎn)：無(wú)和，回路效率較高，用于大功率系統(tǒng)速度-負(fù)載特性較軟，低速時(shí)性能差（泄漏大）油路的循環(huán)方式：開(kāi)式油路： 通過(guò)油箱，冷卻好，便于雜質(zhì)沉淀，油氣隔絕差。閉式油路：無(wú)油箱，設(shè)輔助泵補(bǔ)油，結(jié)構(gòu)緊湊，油氣隔絕好，散熱差。 變量泵與液壓缸 變量泵與液壓缸組成的容積調(diào)速回路組成的容積調(diào)速回路 速度負(fù)載特性曲線 （1）變量泵和定量執(zhí)行元件組成的容積調(diào)速回路當(dāng)不考慮管路、液壓缸的泄漏時(shí)，液壓缸的速度和壓力損失為： 變量泵一定量馬達(dá) 變量泵

15、一定量馬達(dá)容積調(diào) 容積調(diào)速回路 速回路速度負(fù)載特性 回路的速度剛性為： 閉式循環(huán)的變量泵一定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路。在不考慮管路壓力損失和泄漏時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為： 回路分析：調(diào)速 ，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩和功率 ,調(diào)速時(shí)不變恒轉(zhuǎn)矩 ,調(diào)速時(shí)變化該回路輸出的最大轉(zhuǎn)矩為： 回路輸出的最大功率為： 綜上所述，變量泵和定量馬達(dá)容積調(diào)速回路的調(diào)速范圍可達(dá)40左右。當(dāng)回路中的液壓泵和馬達(dá)都能雙向作用時(shí)，馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的反向。（2）定量泵變量馬達(dá)容積調(diào)速回路回路定量泵變量馬達(dá)回路。這種回路的和均為常數(shù)，改變時(shí)，與成正比變化，與成反比（按雙曲線規(guī)律）變化。當(dāng)減小到一定程度，不足以克服負(fù)載時(shí)，馬達(dá)便停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在不考慮泵和馬達(dá)效

16、率變化的情況下，由于定量泵的最大輸出功率不變，因而在改變時(shí)，馬達(dá)的輸出功率也不變，故稱這種回路為恒功率調(diào)速回路。這種回路，能最大限度發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的作用。要保證輸出功率為常數(shù)，馬達(dá)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)自動(dòng)的恒功率裝置，其原理就是保證馬達(dá)的進(jìn)、出口壓差為常數(shù)。 定量泵變量馬達(dá)容 定量泵變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路積調(diào)速回路 工作特性曲線 （3）變量泵和變量馬達(dá)調(diào)速回路 變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速回路 變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速回路1-變量泵 2-變量馬達(dá)3-安全閥 工作特性曲線 4-補(bǔ)油泵 5-溢流閥調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達(dá)均可調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，所以這種回路的工作特性是上述兩種回路工作特性的綜合。其理想情況下的特性曲線如

17、圖所示。這種回路的調(diào)速范圍很大，等于泵的調(diào)速范圍和馬達(dá)調(diào)速范圍的乘積。這種回路適用于大功率的液壓系統(tǒng)。3.容積節(jié)流調(diào)速回路（1）限壓式變量泵調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路變量泵輸出的流量和進(jìn)入液壓缸的流量相適應(yīng)。當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力上升，使限壓式變量泵的流量自動(dòng)減少到；反之，當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力下降，該泵又會(huì)自動(dòng)使?？梢?jiàn)調(diào)速閥在回路中的作用不僅是使進(jìn)入液壓缸的流量保持恒定，而且還使泵的供油量和供油壓力基本上保持不變，從而變量泵和進(jìn)入液壓缸的流量匹配。這種容積節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、承載能力及調(diào)速范圍都和調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路相同。圖7-18差壓式變量泵和節(jié)流閥的容積節(jié)流調(diào)速回路 限壓式變量泵和調(diào)速閥 限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路 的調(diào)速特性（2）差壓式變量泵-節(jié)流閥式的容積節(jié)流調(diào)速回路由節(jié)流閥控制進(jìn)入液壓缸的流量，并使變量泵輸出的流量自動(dòng)和相適應(yīng)。當(dāng)時(shí)，泵的供油壓力上升，定子在左右兩側(cè)控制柱塞的作用下向右移動(dòng)，減小泵的偏心量，使液壓泵輸出的流量減小到。反之，當(dāng)時(shí)，泵的