流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n課件

1、流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)主講 吳曉明24學(xué)時機電控制工程（24學(xué)時） Dr. 吳曉明 1.1簡述 液壓變量泵及變量馬達(dá)能在變量控制裝置的作用下能夠根據(jù)工作的需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整輸出特性，如：恒流控制、恒壓控制、恒速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。 采用變量泵實現(xiàn)容積控制。使用變量泵進行位置和速度控制時，能量損耗最小。正確地使用和調(diào)節(jié)泵的流量，可使其只排出滿足負(fù)載運動速度需要的流量，而使用定量泵時只有部分流量供給負(fù)載，其余的流量需要旁通至油箱。 為了在不增加管路阻力的條件下提高液壓馬達(dá)的速度，也有必要為減少液壓馬達(dá)的排量而采用變量馬達(dá)。 1.2 三大類泵的變量調(diào)節(jié) 表1-1 三大類泵

2、的主要應(yīng)用現(xiàn)狀1.3 容積調(diào)節(jié)液壓變量泵（馬達(dá)）的基本工作原理 容積泵的基本工作原理：形成若干個密封的工作腔，當(dāng)密封工作腔的容積從小向大變化時，形成部分真空、吸油；當(dāng)密封工作腔的容積從大向小變化時，進行壓油（排油）。 容積液壓馬達(dá)的基本工作原理：形成若干個密封的工作腔，進油時，密封工作腔的容積從小向大變化；排油時，密封工作腔的容積從大向小變化，其輸出是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 容積式液壓泵正常工作的必備條件是：具有密封容積（密封工作腔）；密封容積能交替變化；具有配流裝置。其作用是保證密封容積在吸油過程中與油箱相通，同時關(guān)閉供油通路；壓油時與供油管路相通，而與油箱切斷；吸油過程中油箱必須與大氣相通。1.4單

3、作用葉片泵工作原理圖1-1單作用葉片泵工作原理 1轉(zhuǎn)子 2定子 3葉片 1.4單作用葉片泵工作原理 定子的內(nèi)表面是圓柱面，轉(zhuǎn)子和定子中心之間存在著偏心，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及葉片根部油壓力作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是，兩相鄰葉片、配流盤、定子和轉(zhuǎn)子便形成了一個密封的工作腔。 當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖1-4所示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)的葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，油液通過吸油口5、配流油盤上的吸油窗口進入密封工作腔；而在左側(cè)，葉片往里縮進，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液排往配流油盤的排油窗口，經(jīng)排油口1被輸送到系統(tǒng)中去。 要實現(xiàn)變量，只要改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距的大小，實際上就

4、是改變了泵的工作容積，從而形成了變量葉片泵。 1.5 流量控制系統(tǒng)的分類 (1)閥控(節(jié)流調(diào)速)系統(tǒng) 定量泵與各種控制閥配合進行調(diào)速控制。其特點是響應(yīng)快，可進行微小流量調(diào)節(jié)，但能量損失大，效率低，多用于小功率場合。 (2)泵控(容積調(diào)速)系統(tǒng) 由各種變量泵與相關(guān)變量控制閥配合進行調(diào)速控制，其特點是能量損失小，效率高，并能實現(xiàn)多種功能的復(fù)合控制，如恒壓、恒流、p+q+P（P功率）等；盡管響應(yīng)速度較慢，但已能滿足大部分工業(yè)應(yīng)用的要求。 (3)變轉(zhuǎn)速控制 通過改變變頻電動機的轉(zhuǎn)速，來改變定量泵的輸出流量。與常規(guī)的閥控、泵控系統(tǒng)相比，其基本特點是，既有泵控系統(tǒng)節(jié)能的特色，又接近閥控系統(tǒng)的快速性。目前，

5、主要是受到定量泵可能的最低轉(zhuǎn)速(小流量區(qū))和最高可能轉(zhuǎn)速(大流量區(qū))的限制，以及大功率變頻器可靠性與經(jīng)濟性的制約。1.6容積調(diào)節(jié)變量泵的分類 按外部操縱方式手動，機動，電動，液動，電液控制屬于外加信號 控制變量按調(diào)節(jié)方式排量，壓力（恒壓），流量（恒流），恒功率，各種復(fù)合控制泵的基本參數(shù)按一定規(guī)律自動實現(xiàn)變化按適應(yīng)性控制功率匹配，負(fù)載敏感，負(fù)載適應(yīng)包括與負(fù)載的適應(yīng)，與原動機的適應(yīng)1.7典型的液壓變量泵（馬達(dá)）的變量調(diào)節(jié)方式開式回路還是閉式回路液壓式或機械式直動式或先導(dǎo)式定位和可調(diào)式開環(huán)(無反饋式) 機械手動式電氣機械式1.7典型的液壓變量泵（馬達(dá)）的變量調(diào)節(jié)方式機械液壓式電氣液壓式液壓液壓式閉環(huán)

6、(有反饋式)液壓機械式液壓電氣式 2.1液壓橋路和泵源閥控系統(tǒng)的理論 半橋的基本類型：液壓半橋是一個實用意義較大的橋路，從工程實用出發(fā)，可將液壓半橋歸納為三種基本類型。A型：是輸入與輸出均為可變液阻，且受同一輸入控制信號的差動聯(lián)控；B型：是輸入為固定液阻，輸出為受輸入信號控制的可變液阻；C型：是與B型相反，輸入為可變液阻，輸出為固定液阻。2.2 三種液壓半橋 2.2 三種液壓半橋 2.3 三種基本液壓半橋的結(jié)構(gòu)2.2 三種液壓半橋的特性曲線 2.3.3種液壓半橋構(gòu)成的基本原則 先導(dǎo)液橋是由液阻構(gòu)成的無源網(wǎng)絡(luò)，需要外部壓力源(來自主控制級或外部油源)供油。(1)兩個液阻中，至少有一個可變液阻(液

7、阻可看成是多個液阻并串聯(lián)后的當(dāng)量液阻)；(2)可變液阻的變化必須受先導(dǎo)輸入控制信號的控制，輸入控制信號可以是手動、電液比例、電動、液動和機動等多種方式；(3)先導(dǎo)半橋的輸出控制信號從兩個液阻之間引出；(4)液壓半橋可以并聯(lián)；(5)液壓半橋可以是多級的，前一級半橋的輸出往往就是次級液橋的輸入。 2.4 滑閥式液壓放大器 2.5 直接位置反饋比例排量調(diào)節(jié)機構(gòu) 3.1 比例控制排量調(diào)節(jié)泵 3.1.1 直接控制直接位置反饋式排量調(diào)節(jié) (1) 穩(wěn)態(tài)時變量活塞和先導(dǎo)閥芯的位移相等； (2) 變量活塞的響應(yīng)速度，取決于先導(dǎo)閥的輸出流量； (3) 先導(dǎo)閥芯的通流面積是（y-x）的函數(shù)，所以總是在開口量很小的情

8、況下跟蹤（如圖3-1所示，y為先導(dǎo)閥芯位移，x為變量活塞位移）； (4) 先導(dǎo)閥口零位附近的流量增益和壓力增益，決定這種方式的響應(yīng)性能。3.1.1 位移直接反饋型 3.1.1 位移力反饋型 先導(dǎo)級的位移輸入由比例電磁鐵給出，先導(dǎo)級的力平衡方程決定閥口開度，先導(dǎo)閥口流量的積分決定變量活塞的位移，此位移通過反饋彈簧使先導(dǎo)閥口關(guān)閉，使變量活塞定位在一個新的位置上。3.1.1 A4V泵的雙向變量調(diào)節(jié) 先導(dǎo)液壓控制（HD）、手動液壓伺服控制（HW）、凸輪液壓伺服控制（HK）和電液比例控制 （EL）3.1.2 DG控制 這種控制方式是籍助于連接控制口X的外部切換控制壓力，使泵可以被設(shè)定到最大斜盤傾角，這種

9、變量方式只能在最大排量Vgmax和和最小排量Vgmin之間切換泵的排量。在X口的切換壓力pst = 0 MPa對應(yīng)最大排量輸出Vgmax，在X口的切換壓力pst5MPa則對應(yīng)最小排量 Vgmin輸出。3.1.3 HD控制 3.1.3 HD控制 這種控制裝置由一臺控制閥和變量控制缸組成。用先導(dǎo)控制壓力來控制泵的排量，在X1孔口接先導(dǎo)控制壓力，泵的排量與先導(dǎo)壓力成正比。 其控制原理是典型的三通閥控缸直接位置反饋原理。控制油口X1的壓力作用在控制閥閥芯的左腔，推動閥芯向右移動，控制閥左位工作，來自系統(tǒng)的壓力油經(jīng)閥口進入控制缸的右腔推動變量活塞桿左移，使泵的排量增大，隨著變量缸活塞桿的左移，與活塞桿連

10、接的反饋桿使控制閥的彈簧壓縮，彈簧力增加，推動滑閥閥芯右移使控制閥口開度減少，直到與驅(qū)動力平衡，閥口關(guān)閉，泵的排量因此確定在一個與控制壓力成比例的位置。3.1.3 HDG控制 3.1.3 HDG控制 HD.G控制的工作原理是，當(dāng)泵的出口壓力未達(dá)到遠(yuǎn)程溢流閥的設(shè)定值時，泵的排量隨控制壓力成比例變化。當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到遠(yuǎn)程溢流閥的設(shè)定值時，溢流閥卸荷，排量控制缸右端相當(dāng)于接通油箱，控制缸右腔壓力降低，壓力油推動控制缸使泵降到最小排量。此時泵保持恒壓狀態(tài)，即恒定在遠(yuǎn)程溢流閥設(shè)定的壓力下。遠(yuǎn)程溢流閥（1）可實現(xiàn)泵輸出壓力的遠(yuǎn)程遙控，改變遠(yuǎn)程溢流閥的壓力調(diào)節(jié)旋鈕可改變設(shè)定系統(tǒng)壓力值，泵的輸出壓力不會超過

11、遠(yuǎn)程溢流閥的壓力設(shè)定值。 3.1.4 CY泵伺服變量控制機構(gòu) 3.1.4 CY泵伺服變量控制機構(gòu) 泵輸出的壓力油由通道經(jīng)單向閥a進入變量機構(gòu)殼體的下腔d，液壓力作用在變量活塞4的下端。當(dāng)與伺服閥閥芯1相連結(jié)的拉桿不動時，變量活塞4的上腔g處于封閉狀態(tài)，變量活塞不動，斜盤3在某一相應(yīng)的位置上。當(dāng)使拉桿向下移動時，推動閥芯1一起向下移動，d腔的壓力油經(jīng)通道e進入上腔g。由于變量活塞上端的有效面積大于下端的有效面積，向下的液壓力大于向上的液壓力，故變量活塞4也隨之向下移動，直到將通道e的油口封閉為止。變量活塞的移動量等于拉桿的位移量、當(dāng)變量活塞向下移動時，通過軸銷帶動斜盤3擺動，斜盤傾斜角增加，泵的

12、輸出流入隨之增加；當(dāng)拉桿帶動伺服閥閥芯向上運動時，閥芯將通道f打開，上腔g通過卸壓通道接通油箱，變量活塞向上移動，直到閥芯將卸壓通道關(guān)閉為止。它的移動量也等于拉桿的移動量。這時斜盤也被帶動作相應(yīng)的擺動，使傾斜角減小，泵的流量也隨之相應(yīng)地減小。 3.15 EP控制3.15 EP控制 輸入的電流所產(chǎn)生的電磁力使比例閥產(chǎn)生一個與輸入電流成正比的開度，這樣就有液壓油通過打開的閥口進入變量活塞的無桿腔，變量活塞產(chǎn)生位移，使泵的排量增加，活塞位移通過反饋桿又作用在比例滑閥右側(cè)的閥芯彈簧上，使彈簧被壓縮，所產(chǎn)生的彈性力與滑閥比例電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力相互平衡，閥口關(guān)閉，這樣滑閥閥芯在新的位置平衡，此位置對應(yīng)泵

13、的一個排量值。隨著控制電流的增加，泵的排量增加。輸入電流與泵的排量成比例 。3.1.6 位移力反饋排量調(diào)節(jié) 當(dāng)采用液壓力作為輸入信號時，控制壓力既可以引自外控油源，也可以引自變量泵的出口，并經(jīng)減壓閥與比例壓力閥串聯(lián)油路分壓(見圖)。這一種控制方式的輸入信號就是比例壓力閥的控制電流，所以也稱為電控變量泵。但就控制原理而言，仍是位移力反饋式排量調(diào)節(jié)原理，只是輸入信號經(jīng)過電流壓力轉(zhuǎn)換而已 。主編：撰稿教師：（以姓氏為序）制作：責(zé)任編輯：電子編輯：謝謝聽講！嚴(yán)禁隱瞞、虛報生產(chǎn)安全事故。7月-227月-22Sunday, July 24, 2022推行ISO9000不走樣，企業(yè)生存發(fā)展有希望。15:37

14、:0015:37:0015:377/24/2022 3:37:00 PM質(zhì)量出效益，點滴成江河。7月-2215:37:0015:37Jul-2224-Jul-22廁所衛(wèi)生要注意,干凈清潔常保持。15:37:0015:37:0015:37Sunday, July 24, 2022人人講安全，安全為人人。7月-227月-2215:37:0015:37:00July 24, 2022今日的質(zhì)量，明日的市場。2022年7月24日3:37 下午7月-227月-22樹立自我信心，把握各工段流程；消滅疵點起因，管理操作是關(guān)鍵。24 七月 20223:37:00 下午15:37:007月-22安全是增產(chǎn)的細(xì)胞，隱患是事故的胚胎。七月 223:37 下午7月-2215:37July 24, 2022我們極度鄙視一切亂丟亂吐等不文明行為。2022/7/24 15:37