容積調(diào)速回路和幾種其它回路

關(guān)于容積調(diào)速回路和幾種其它回路

§9-1容積調(diào)速回路

容積調(diào)速回路是通過改變泵的排量或（和）液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)液壓馬達（或液壓缸）速度的回路。溶劑調(diào)速回路有變量泵和定量執(zhí)行元件、定量泵和變量液壓馬達以及變量泵和變量液壓馬達三種可能的組合，下面對這三種組合情況調(diào)速回路的性能作進一步分析。一、變量泵和定量執(zhí)行元件組成的調(diào)速回路二、定量泵變量馬達容積調(diào)速回路三、變量泵和變量馬達容積調(diào)速回路第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天一、變量泵和定量執(zhí)行元件組成的調(diào)速回路

這種調(diào)速回路可由變量泵與液壓缸或變量泵與定量馬達組成，回路原理見下圖。左圖為結(jié)構(gòu)簡圖，右圖為回路原理圖。第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

變量泵與定量執(zhí)行元件所組成的容積調(diào)速回路的主要工作特性如下：（1）速度特性：速度特性反映的是執(zhí)行元件的速度vm與變量泵調(diào)節(jié)參數(shù)qp（排量）的關(guān)系。當不考慮回路的容積效率時，執(zhí)行元件的速度為：

nm=npqp/qm

或vm=npqp/A由上式可知：馬達的轉(zhuǎn)速與變量泵的排量成正比，它是一條通過原點的直線，如圖虛線所示。第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（2）轉(zhuǎn)矩和功率特性：即執(zhí)行元件輸出轉(zhuǎn)矩Tm和輸出功率Pm與變量泵調(diào)節(jié)參數(shù)qp之間的關(guān)系。當不考慮回路的損失時，液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩Tm為：Tm=qm(Pp-P0)F=A(Pp-P0)由式可知：當泵的輸油壓力和吸油路壓力不變時，馬達的輸出扭矩是恒定的，而與變量泵的調(diào)節(jié)參數(shù)無關(guān)。故其稱為恒轉(zhuǎn)矩推力調(diào)速，其特性曲線如圖。第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

同樣，由于存在泄漏、機械摩擦等損失，當qp小于一定值時，Mm也會等于零而存在一個死區(qū)。所以實際轉(zhuǎn)矩Tm特性曲線如圖中實線所示。次回路中執(zhí)行元件的輸出功率為：Pm=(Pp-P0)=(Pp-P0).npqp或Pm=nmTm=qpnpTm/qm上式表明，執(zhí)行元件輸出的功率隨變量泵的排量的增減而線性地增減，其理論與實際的功率特性曲線如圖。第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

下圖為定量泵與變量馬達組成的容積調(diào)速回路。圖(a)為閉式回路，圖(b)為開式回路。兩回路中1為定量泵，2為變量馬達，3為安全閥，圖(a)中4為低壓溢流閥，5為補油泵。此回路是靠調(diào)節(jié)變量馬達2自身的排量來實現(xiàn)調(diào)速。二、定量泵變量馬達容積調(diào)速回路第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天回路主要工作特性：變量馬達的轉(zhuǎn)速：nm=Qp/qm

其中Qp=C,可見變量馬達的轉(zhuǎn)速nm與其排量qm成反比。即當排量qm最小時，馬達的轉(zhuǎn)速最高，其特性曲線如圖虛線所示。由于存在容積損失和機械損失等，當qm小到一定值時，會帶不動負載而使馬達nm=0。此時定量泵的輸出流量通過安全閥泄漏回油箱或流回低壓油路，所以也存在一個死區(qū)。第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩Tm和輸出功率Pm輸出轉(zhuǎn)矩Tm=qm(Pp-P0)輸出功率Pm=nmTm=Qp(Pp-P0)上式表明，定量泵和變量馬達調(diào)速回路，液壓馬達的轉(zhuǎn)矩Tm與排量qm成正比；其輸出功率Pm與調(diào)節(jié)參數(shù)qm無關(guān)，當進油路壓力Pp和回油路壓力P0不變時，Pm=C。故此種調(diào)速回路為恒功率調(diào)節(jié)，特性曲線如圖所示。第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天三、變量泵和變量馬達容積調(diào)速回路

這種回路是上述兩種調(diào)速回路的組合，下圖是回路原理圖。它是由雙向變量泵2和雙向變量馬達9等組成的容積調(diào)速回路。調(diào)節(jié)變量泵2的排量和變量馬達的排量都可調(diào)節(jié)馬達的轉(zhuǎn)速。補油泵1向低壓腔補油。安全閥5和6用以防止兩個方向的高壓過載。第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天回路的工作特性：馬達輸出轉(zhuǎn)速nm=Qp/qm=qpnp/qm馬達輸出轉(zhuǎn)矩Tm=qm(pp-pq)馬達輸出功率Pm=nmTm=qpnp(pp-p0)

由于此回路中既可用變量泵調(diào)速，又可用變量馬達調(diào)速，因此要合理利用上述兩種調(diào)速回路的優(yōu)點，克服其缺點，以達到既可擴大調(diào)速范圍（一般可達i=100左右），又使其換向平穩(wěn)，一般采用分段調(diào)速的方法。變量泵變量馬達回路的調(diào)速方法的特性曲線如圖所示。結(jié)束第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

§9-2容積節(jié)流調(diào)速回路

容積節(jié)流調(diào)速回路是采用特定的變量泵和調(diào)速閥組成，它兼有節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路的優(yōu)點。無溢流損失、效率較高、低速穩(wěn)定性好、調(diào)節(jié)方便，廣泛應(yīng)用于機床液壓系統(tǒng)。一、限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路二、穩(wěn)流式變量泵和節(jié)流閥容積調(diào)速回

路三、壓力反饋式變量泵和節(jié)流閥容積節(jié)流調(diào)速回路四、調(diào)速回路的比較和選擇第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天一、限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路

這種回路的原理和工作特性曲線如圖所示。左圖為原理圖，在圖示位置時，活塞4快速向右運動。第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

這種調(diào)速回路與容積調(diào)速相比，活塞運動速度v由調(diào)速閥調(diào)節(jié)與泵的泄漏無關(guān)，能獲得較低的穩(wěn)定速度；與節(jié)流閥相比，它只有節(jié)流損失而無溢流損失，因而效率較高。當不考慮泵、缸和管路損失時，回路的效率為：

p=(p1-p2)(A2/A1)Q1/ppQ1=(p1-p2)(A2/A1)/Pp上式表明：當泵的工作壓力pp調(diào)的低一些，回路效率也就高一些。但為了保證調(diào)速閥正常工作，泵的供油壓力pp應(yīng)比缸的負載壓力p1大5x105Pa左右。為保證壓力繼電器可靠發(fā)訊，泵的供油壓力還需調(diào)的高些。所以其實際工作特性曲線如上圖(b)中AB’C’所示。第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天二、穩(wěn)流式變量泵和節(jié)流閥容積調(diào)速回路

在這種回路中，穩(wěn)流式變量泵可用葉片式泵或柱塞泵，節(jié)流閥可裝在進油路上也可裝在回油路上。圖中為穩(wěn)流式變量泵和裝在進油路上的節(jié)流閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。在圖示位置時，泵3輸出的壓力油經(jīng)換向閥5進入缸的左腔，泵3的定子處于左端位置，使轉(zhuǎn)子與定子的偏心處處于最大值emax，液壓缸便快速向右運動。第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

這種回路的調(diào)速特性曲線如圖所示。由圖中可知，當節(jié)流閥上壓差

p小于或等于某一值p3時，此作用在定子左右兩邊和不平衡液壓作用力，尚不足以克服變量泵右邊平衡缸中彈簧的預壓力，定子仍處于最左端，泵的偏心仍處于最大值，因而泵的流量Qp也為最大，如特性曲線的AB段。圖中BC段表示變量泵的流量Qp隨p的變化而變化。第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天三、壓力反饋式變量泵和節(jié)流閥容積節(jié)流調(diào)速回路

變量柱塞泵的流量大小取決于斜盤4的傾角

的大小，而

大小是由變量活塞3來控制的，變量活塞3的位置又是由節(jié)流閥2的壓差p2來控制的。在圖示位置時，控制壓力p2=0，變量活塞3在其上端的彈簧力作用下處于最第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天下端位置，斜盤4的傾角

最大，泵的輸出流量Qp也最大，活塞快速運動。當液壓缸工作進給時，換向閥6換向，缸的回油經(jīng)節(jié)流閥2流回油箱，變量活塞3在節(jié)流閥的壓差

p=p2作用下克服彈簧力Fs而上移，使傾角減小，泵的流量也自動相應(yīng)減小。當節(jié)流閥的開口調(diào)定后，p2一定，也一定，泵的流量也就一定。所以調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積就可調(diào)節(jié)泵的輸出流量，達到調(diào)速目的。這種調(diào)速回路中泵的流量與節(jié)流閥的開口量及工作負載的變化量相適應(yīng)，所以低速穩(wěn)定性好，效率較高，但泵的結(jié)構(gòu)較復雜。第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1、三種調(diào)速回路特性的比較四、調(diào)速回路的比較和選擇2、調(diào)速回路的選擇調(diào)速回路的選擇主要考慮以下問題：（1）負載力、調(diào)速范圍、負載特性和低速穩(wěn)壓性要求。這些因素決定了所需壓力、流量和功率。據(jù)統(tǒng)計，功率在2～３kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調(diào)速；功率在3～5kW以上時，宜采用容積調(diào)速。要求調(diào)速范圍大而低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，采用節(jié)流閥調(diào)速或容積節(jié)流閥調(diào)速。此外，負載變化大小，負載特性也是選擇調(diào)速回路的依據(jù)。第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（2）工作條件的要求。當處于高溫環(huán)境工作時，應(yīng)選擇效率高、發(fā)熱較小的容積調(diào)速或容積節(jié)流調(diào)速，必要時可采用冷卻措施。對行走機構(gòu)如工程機械，為減輕重量其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、發(fā)熱小的容積調(diào)速回路。（3）經(jīng)濟性要求。節(jié)流調(diào)速回路雖有成本較低的優(yōu)點，但功率消耗大、效率低。有時從整個系統(tǒng)所用元件的數(shù)量和節(jié)省功率的觀點分析還不如采用容積節(jié)流調(diào)速或容積調(diào)速更經(jīng)濟。結(jié)束第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

§9-3幾種其它回路一、液壓馬達串聯(lián)回路二、液壓馬達制動回路三、限速補油回路四、雙泵供油卸荷第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天一、液壓馬達串聯(lián)回路

在行走機械中，常直接用液壓馬達來驅(qū)動車輪，這時可利用液壓馬達串聯(lián)時的不同特性，來適應(yīng)行走機械的不同工況。圖中，電磁閥2通電吸合，電磁閥1處于常態(tài)位時，兩液壓馬達并聯(lián)。這時行走機械有較大的牽引力，即液壓馬達的輸出扭矩較大，但速度較低。當電磁閥1、2都通電吸合時，兩液壓馬達串聯(lián)。這時行走機械速度較高，但牽引力較小。第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1、液壓制動二、液壓馬達制動回路

圖中，在液壓馬達的回路上設(shè)置背壓閥使液壓馬達制動。當二位三通電磁閥4在常態(tài)位時，液壓馬達1回油壓力為閥3的卸荷壓力。當二位三通電磁閥4吸合時，一方面油泵經(jīng)溢流閥2卸荷，另一方面背壓閥3起作用，對液壓馬達起制動作用，使馬達很快停下。第23頁,共26頁，2024年2月25日，星期天2、液壓機械制動

圖中，液壓馬達上有一液壓機械制動器，而其中制動快2的伸縮由制動缸3控制。當馬達正常旋轉(zhuǎn)時，壓力油進入缸3，使制動塊2抬起。單向節(jié)流閥4的作用是控制動塊2的