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1、第六章液 压基本回路第二节 速度控制回路一调速回路,前节回顾,调压回路：限制最高工作压力卸载回路：,压力控制回路：任何液压回路必须需要的是:,平衡回路使用条件,立式油缸匀速下降,液压基本控制回路,压力控制回路,速度控制回路,方向控制回路,多执行元件控制回路,速度换接回路,调速回路,快速回路,本节主要内容,进油节流调速回路,回油节流调速回路,旁路节流调速回路,调速回路分类,速度负载特性,最大承载能力,重点,赖祖亮小木虫,调速原理,调节进入液压缸的流量q,调节q或者V,n=q/vm,v=q/A,F,调速方法,调速方法,增加支路,改变马达或者泵的排量,两者兼之,调速回路,定量泵节流调速,容积调速,容
2、积节流调速,进油节流调速,回油节流调速,旁路节流调速,定量泵变量马达,变量泵定量马达,变量泵变量马达,限压式泵与调速阀,差压式泵与节流阀,分类,一、定量泵节流调速回路,F,如图所示是否可以调速？,溢流阀作用？,增加支路-溢流阀,压力补偿恒压溢流,一、定量泵节流调速回路,进油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。回油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。旁路节流调速回路 将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。,一、定量泵节流调速回路,节流阀进口节流调速回路工作特性分析,1）速度负载特性,2）最大承载能力,应用,1、进油节流调速回路,F,已知：溢流阀调整压力 节流阀面积
3、液压缸有效作用面积 负载、液压泵的流量设：有杆腔压力为P1 无杆腔压力为P2 泵的出口压力Pp，流量qp 进入无杆腔的流量q1,Pp,qKApm,1、进油节流调速回路,qKApm,q1=KATp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2,速度负载特性方程,活塞受力平衡方程,节流阀压力流量方程,p1A1=F,V=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1,最大承载能力F=A1pp,F,Pp,1、进油节流调速回路,F,Pp,qKApm,速度负载特性方程,V=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1,最大承载能力F=A1pp,p1=pp,q1=0,p=0,1、进油节流调速回路,V=q1/A
4、1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1,最大承载能力F=A1pp与节流阀面积有无关系？,1、进油节流调速回路,最大承载能力Fmax=ppA1。,调节AT：无级调速v与AT成正比。,流量增加,负载不变,AT增加,速度增加,1、进油节流调速回路,负载增加,压差为零,速度减小,最大负载,p1=pp,流量为零,速度为零,最大承载能力Fmax=ppA1。,在进口节流调速回路中，溢流阀正常溢流，不考虑溢流阀的调压偏差，溢流阀的调定压力 试分析：1）液压缸大腔最高工作压力2）求活塞运动速度3）负载增加时，节流阀进出口压力如何变化,例题1,，,，,应用：自动换向,例题2,快进工进快退压力继电器作用：工进转换
5、为快退？,例题2,快进工进快退压力继电器作用：工进转换为快退。,思考：,是否可以实现顺序动作？,2、回油节流调速回路,F,Pp,ppA1=p2A2+F,活塞受力平衡方程节流阀压力流量方程速度负载特性方程,q2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,最大承载能力Fmax=ppA1。,2、回油节流调速回路,F,Pp,V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,最大承载能力Fmax=ppA1。,2、回油节流调速回路,F,Pp,V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,调节AT
6、：无级调速v与AT成正比。,流量增加,负载不变,AT增加,速度增加,2、回油节流调速回路,F,Pp,V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,负载增加,压差为零,速度减小,最大负载,p2=0,流量为零,速度为零,例题1.已知:缸径D=100mm;活塞杆直径d=70mm;负载F=25KN。试问：1欲使节流阀前、后压差为，溢流阀的压力 应调到多少？2上述调节压力不变，当负载F降为15KN时，节流阀前后的压差为何值 3当节流阀的最小稳定流量为50mL/min，缸的最低稳定速度是多少？,解：当F=0时，所以 比 高;当F=20KN时 由 得 所以速度增加了107.48/cm/mi
7、n,例2：在图示的回路中,已知：；溢流阀调定压力；当负载F=20KN时，用节流阀调定的速度v=30cm/min。问负载F=0时，比 高多少？液压缸速度增加多少（cm/min）？,思考题,下图所示的液压回路，已知液压缸两腔面积为A1=100 cm2，A2=50 cm2，调速阀最小压差p=0.5 MPa，当负载F从0变化到30000 N时，活塞向右运动的速度稳定不变。试求：1）溢流阀最小调整压力pY；2）负载 时，泵的工作压力pp及液压缸回油腔压力p2。,2.1速度刚性,Kv=-dF/dv=-1/tg=2(ppA1-FL)/v,AT不变，负载变化所引起速度变化的程度。,速度刚性,它表示负载变化时回
8、路阻抗速度变化的能力。,2.2进回油节流调速回路功率特性,液压泵的输出功率Pp为：,液压缸的输入功率，也就是回路的有效功率P1为,输入功率,输出功率,总效率,1）承受负值负载能力 2）实现压力控制的方便性 3）最低稳定速度,2.3进、回油节流调速回路的不同之处,回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度比较平稳。而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受,进、回油节流调速回路的不同之处,承受负值负载能力,进油节流调速回路容易实现压力控制。回油路调 速在上述工况时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔p0，可降压发讯，但电路复杂。,实现压力控制的方便性,无杆腔进油量大于
9、有杆腔回油流在缸径、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵塞,进、回油节流调速回路的不同之处,最低稳定速度,结论,为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。,3、旁路节流调速回路,溢流阀的作用：安全阀,变压式节流调速回路,3.1旁路节流速度负载特性,负载增加,AT不变,P1增加,节流阀流量增加,q=KATp11/2,3.1旁路节流速度负载特性,负载增加,AT不变,P1增加,节流阀流量增加,流量从节流阀走,q=KATp11/2,3.1旁路节流速度负载特性,承载能力？,AT,AT增加,P1减小,q=KATp11/2,3.3旁路节流回路总结,溢流阀
10、关闭，起安全阀作用。速度受负载变化的影响大AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。,3.4旁路节流特点,速度刚性低。这种回路只能用于负载较大、速度较高，但对速度稳定性要求不高的场合或者用于负载变化不大的情况。液压泵的泄漏也对速度稳定性有直接影响，泄漏系数越大，速度刚性越低。,4、节流调速回路功率特性,进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。,回路的功率损失P为,损失构成,溢流阀：溢流损失,节流阀：节流损失,5改善节流调速负载特性的回路,调速阀代替节流阀，回路的
11、负载特性将大为提高。调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。流量稳定旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。,例题1,在所示液压回路中，若液压泵输出流量,，溢流阀的调定压力,，两个薄壁式节流阀的流量系数都是,，开口面积,，,，油液密度,在不考虑溢流阀的调压偏差时，求：液压缸大腔的最高工作压力；,总结,溢流阀打开、负载小于最大承载能力,回路正常调速的条件,速度与节流阀面积、负载的关系,作业,p183，6-7,二、容积调速回路,调速回路分为开式回路和闭式回路两种。开式回路：泵从油箱吸油后向执行元件供油，执行元件的回油仍返回油箱。特点：散热好，易受污染闭式回路：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，特
12、点：效率高，油液的散热条件差。,二、容积调速回路,在实际应用中：节流调速多采用开式系统 容积调速多采用闭式系统,容积调速特点：没有节流损失和溢流损失，液压泵的工作压力随负载的变化而变化，回路效率高 应用：多用于工程机械、矿上机械、农业机械和大型机床等 大功率调速系统,容积调速原理：改变液压泵和液压马达的排量,液压泵和液压马达（或液压缸）的组合形式，容积调速回路可分为三种基本形式：变量泵-定量马达（或液压缸）组成的容积调速回路；定量泵-变量马达组成的容积调速回路；变量泵-变量马达组成的容积调速回路。,二、容积调速回路,泵-缸式容积调速回路,1、变量泵-液压缸组成的开式容积调速回路。,二、容积调速
13、回路,2、变量泵定量马达闭式调速回路,3、定量泵-变量马达,在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，（恒转矩调节）。高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，（恒功率调节）。,4、变量泵-变量马达,Variable Pump&Fixed Motor,CASE DRAIN,RESERVOIR&COOLER,CHARGE PUMP Relieve to Case,FILTER Inlet(Suction Side),MANUAL CONTROLLER,Relief Valves,Relief Valve Settings are Dictated by Application,CROSS POR
14、T RELIEF VALVES,INTEGRAL SHUTTLE VALVE,CIRCUIT OPERATION,变量泵-变量马达,hot oil shuttle,x-line,relief valves,Pump chargeRelief valve,Motor charge relief valve,CLOSED CIRCUIT,INTERNAL PRESSURE OVERRIDE Series Two Heavy Duty,三、容积节流调速回路,原理：容积节流调速回路是利用变量泵和调速阀的组合来调节执行元件的速度。特点：变量泵的供油量能自动接受流量阀调节并与之吻合，无溢流损失，效率高。因
15、此适用于要求速度稳定、效率高的液压系统,1、限压式变量泵与调速阀,构成,限压式变量泵1，调速阀2,特点,阀口关小，速度减小,阀口增加，速度增加,1、限压式变量泵与调速阀,思考,阀口关小，流量如何变化？,泵输出流量减小,阀口关小，泵排量减小,限压式变量泵,1、限压式变量泵与调速阀,变量泵的输出流量qp和缸所需的流量q1能自适应。,结论,1、限压式变量泵与调速阀,快进,不调速：速度最快,不调速：泵输出流量增加,快退,调速：速度减慢,工进,1、限压式变量泵与调速阀,思考,继电器的作用,工进结束后，液压缸实现快退。,1、限压式变量泵与调速阀,本回路的pP为一定值，称定压式容积节流调速回路。若负载变化大
16、时，节流损失大用于低速、轻载时间较长且变载的场合时，效率很低。故本回路多用于机床进给系统中。,2、差压式变量泵和节流阀的调速回路,这种回路不但变量泵的流量与节流阀确定的液压缸所需流量相适应，而且泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减。,输入液压缸的流量不受负载变化的影响。回路效率 p1q1/ppqp p1/(p1+Ft/A0)式中A0、Ft为变量泵控制活塞的作用面积和弹簧力。,原理：对泵定子水平受力分析,节流阀前后压差：,基本为常量,工作过程：空载时，偏心最大，流量大工进时：泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减,2、差压式变量泵和节流阀的调速回路,2、差压式变量泵和节流阀的调速回路,工进时，节流阀调节q1，qP与之适应。qP q1时，pP，定子右移，e，qP直至qP=q1 qP q1时，pP，定子左移，e，qP直至qP=q1,v=c。,采用了固定阻尼孔，可防止定子因移动过快而发生振动。,适用于负载变化大、速度较低的中小功率系统。,三、容积节流调速回路,容积节流调速回路用压力补偿泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。,
