容积调速回路和几种其它回路课件.ppt

关于容积调速回路和几种其它回路现在学习的是第1页，共26页 9-1 9-1 容积调速回路容积调速回路 容积调速回路是通过改变泵的排量或（和）容积调速回路是通过改变泵的排量或（和）液压马达的排量来调节液压马达（或液压缸）速液压马达的排量来调节液压马达（或液压缸）速度的回路。溶剂调速回路有变量泵和定量执行元度的回路。溶剂调速回路有变量泵和定量执行元件、定量泵和变量液压马达以及变量泵和变量液件、定量泵和变量液压马达以及变量泵和变量液压马达三种可能的组合，下面对这三种组合情况压马达三种可能的组合，下面对这三种组合情况调速回路的性能作进一步分析。调速回路的性能作进一步分析。一、变量泵和定量执行元件组成的调一、变量泵和定量执行元件组成的调 速回速回路路二、定量泵变量马达容积调速回路二、定量泵变量马达容积调速回路三、变量泵和变量马达容积调速回路三、变量泵和变量马达容积调速回路现在学习的是第2页，共26页一、变量泵和定量执行元件组成的调速回一、变量泵和定量执行元件组成的调速回路路 这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量泵与定量马达组成，回路原理见下图。左图为泵与定量马达组成，回路原理见下图。左图为结构简图，右图为回路原理图。结构简图，右图为回路原理图。现在学习的是第3页，共26页 变量泵与定量执行元件所组成的容积调变量泵与定量执行元件所组成的容积调速回路的主要工作特性如下：速回路的主要工作特性如下：（1）速度特性：速度特性反映的是执行元件）速度特性：速度特性反映的是执行元件的速度的速度vm与变量泵调节参数与变量泵调节参数qp（排量）的关系。（排量）的关系。当不考虑回路的容积效率时，执行元件的速度当不考虑回路的容积效率时，执行元件的速度为：为：nm=npqp/qm 或或 vm=npqp/A由上式可知：马达的由上式可知：马达的 转速转速与变量泵的排量与变量泵的排量 成正比，成正比，它是一条通它是一条通 过原点的直过原点的直线，如图线，如图 虚线所示。虚线所示。现在学习的是第4页，共26页（2 2）转矩和功率特性：即执行元件输出转矩）转矩和功率特性：即执行元件输出转矩T Tm和输出功率和输出功率PmPm与变量泵调节参数与变量泵调节参数q qp之间的关之间的关系。当不考虑回路的损失时，液压马达的输系。当不考虑回路的损失时，液压马达的输出转矩出转矩T Tm为：为：T Tm=q=qm(P(Pp-P-P0)F=A(P)F=A(Pp-P-P0)由式可知：当泵的输由式可知：当泵的输 油压力和吸油路压力油压力和吸油路压力 不不变时，马达的输出变时，马达的输出 扭矩扭矩是恒定的，而与是恒定的，而与 变量泵变量泵的调节参数无的调节参数无 关。故其关。故其称为恒转矩称为恒转矩 推力调推力调速，其特性曲速，其特性曲 线如图。线如图。现在学习的是第5页，共26页 同样，由于存在泄漏、机械摩擦等损失，同样，由于存在泄漏、机械摩擦等损失，当当qp小于一定值时，小于一定值时，Mm也会等于零而存在一个死也会等于零而存在一个死区。所以实际转矩区。所以实际转矩Tm特性曲线如图中实线所示。特性曲线如图中实线所示。次回路中执行元件的输出功率为：次回路中执行元件的输出功率为：Pm=(Pp-P0)=(Pp-P0).npqp或或 Pm=nmTm =qpnpTm/qm上式表明，执行元件上式表明，执行元件 输出输出的功率随变量泵的功率随变量泵 的排量的的排量的增减而线性增减而线性 地增减，其理地增减，其理论与实论与实 际的功率特性际的功率特性曲线如曲线如 图。图。现在学习的是第6页，共26页 下图为定量泵与变量马达组成的容积调下图为定量泵与变量马达组成的容积调速回路。图速回路。图(a)(a)为闭式回路，图为闭式回路，图(b)(b)为开式回路。为开式回路。两回路中两回路中1 1为定量泵，为定量泵，2 2为变量马达，为变量马达，3 3为安全阀，为安全阀，图图(a)(a)中中4 4为低压溢流阀，为低压溢流阀，5 5为补油泵。此回路为补油泵。此回路是靠调节变量马达是靠调节变量马达2 2自身的排量来实现自身的排量来实现 调速。调速。二、定量泵变量马达容积调速回路二、定量泵变量马达容积调速回路现在学习的是第7页，共26页回路主要工作特性：回路主要工作特性：变量马达的转速：变量马达的转速：n nm m=Q=Qp p/q/qm m 其中其中Qp=C,Qp=C,可见变量马达的转速可见变量马达的转速n nm m与其排量与其排量q qm m成成反比。即当排量反比。即当排量q qm m最小时，马达的转速最高，最小时，马达的转速最高，其特性曲线如图虚线所示。由于存在容积损失其特性曲线如图虚线所示。由于存在容积损失和机械损和机械损 失等，当失等，当q qm m小小到一定到一定 值时，会带不动值时，会带不动负载负载 而使马达而使马达n nm m=0=0。此时此时 定量泵定量泵的输出流量通的输出流量通 过安全过安全阀泄漏回油箱阀泄漏回油箱 或流回或流回低压油路，所低压油路，所 以也存以也存在一个死区。在一个死区。现在学习的是第8页，共26页液压马达的输出转矩液压马达的输出转矩Tm和输出功率和输出功率Pm输出转矩输出转矩 Tm=qm(Pp-P0)输出功率输出功率 Pm=nmTm=Qp(Pp-P0)上式表明，定量泵和变量马达调速回路，液上式表明，定量泵和变量马达调速回路，液压马达的转矩压马达的转矩Tm与排量与排量qm成正比；其输出功率成正比；其输出功率Pm与调节参数与调节参数qm 无关，当无关，当进油路压力进油路压力 Pp和回油路压和回油路压力力P0不不 变时，变时，Pm=C。故此。故此 种调速回路为恒功率种调速回路为恒功率 调节，调节，特性曲线如图特性曲线如图 所示。所示。现在学习的是第9页，共26页三、变量泵和变量马达容积调速回路三、变量泵和变量马达容积调速回路 这种回路是上述两种调速回路的组合，下这种回路是上述两种调速回路的组合，下图是回路原理图。它是由双向变量泵图是回路原理图。它是由双向变量泵2和双向变和双向变量马达量马达9等组成的容积调速回路。调节变量泵等组成的容积调速回路。调节变量泵2的排量和变量马达的排量都可调节马达的转速。的排量和变量马达的排量都可调节马达的转速。补油泵补油泵1向低压腔补油。安全阀向低压腔补油。安全阀5和和6用以用以 防止两个方向防止两个方向 的高压过载。的高压过载。现在学习的是第10页，共26页回路的工作特性：回路的工作特性：马达输出转速马达输出转速 nm=Qp/qm=qpnp/qm马达输出转矩马达输出转矩 Tm=qm(pp-pq)马达输出功率马达输出功率 Pm=nmTm=qpnp(pp-p0)由于此回路中既可用变量泵调速，又可由于此回路中既可用变量泵调速，又可用变量马达调速，因此要合理利用上述两种用变量马达调速，因此要合理利用上述两种调速回路的优点，克服其缺点，以达到既可调速回路的优点，克服其缺点，以达到既可扩大调速范围（一般可达扩大调速范围（一般可达i=100左右），又使其左右），又使其换向平稳，一换向平稳，一 般般 采用分段调采用分段调速的方法。速的方法。变量泵变量马达回路变量泵变量马达回路 的调速的调速方法的特性曲方法的特性曲 线如图所示。线如图所示。结束结束现在学习的是第11页，共26页 9-2 9-2 容积节流调速回路容积节流调速回路 容积节流调速回路是采用特定的变量泵和容积节流调速回路是采用特定的变量泵和调速阀组成，它兼有节流调速回路和容积调速调速阀组成，它兼有节流调速回路和容积调速回路的优点。无溢流损失、效率较高、低速稳回路的优点。无溢流损失、效率较高、低速稳定性好、调节方便，广泛应用于机床液压系统。定性好、调节方便，广泛应用于机床液压系统。一、限压式变量泵和调速阀的调速回路一、限压式变量泵和调速阀的调速回路二、稳流式变量泵和节流阀容积调速回二、稳流式变量泵和节流阀容积调速回 路路三、压力反馈式变量泵和节流阀容积节三、压力反馈式变量泵和节流阀容积节 流调速回路流调速回路四、调速回路的比较和选择四、调速回路的比较和选择现在学习的是第12页，共26页一、限压式变量泵和调速阀的调速回路一、限压式变量泵和调速阀的调速回路 这种回路的原理和工作特性曲线如图所这种回路的原理和工作特性曲线如图所示。左图为原理图，在图示位置时，活塞示。左图为原理图，在图示位置时，活塞4快快速向右运动。速向右运动。现在学习的是第13页，共26页 这种调速回路与容积调速相比，活塞运这种调速回路与容积调速相比，活塞运动速度动速度v由调速阀调节与泵的泄漏无关，能获得由调速阀调节与泵的泄漏无关，能获得较低的稳定速度；与节流阀相比，它只有节流损较低的稳定速度；与节流阀相比，它只有节流损失而无溢流损失，因而效率较高。当不考虑泵、失而无溢流损失，因而效率较高。当不考虑泵、缸和管路损失时，回路的效率为：缸和管路损失时，回路的效率为：p=(p1-p2)(A2/A1)Q1/ppQ1=(p1-p2)(A2/A1)/Pp上式表明：当泵的工作压力上式表明：当泵的工作压力pp调的低一些，调的低一些，回路效率也就高一些。但为了保证调速阀正回路效率也就高一些。但为了保证调速阀正常工作，泵的供油压力常工作，泵的供油压力pp应比缸的负载压力应比缸的负载压力p1大大5x105Pa左右。为保证压力继电器可靠发讯，左右。为保证压力继电器可靠发讯，泵的供油压力还需调的高些。所以其实际工泵的供油压力还需调的高些。所以其实际工作特性曲线如上图作特性曲线如上图(b)中中ABC所示。所示。现在学习的是第14页，共26页二、稳流式变量泵和节流阀容积调速回二、稳流式变量泵和节流阀容积调速回路路 在这种回路中，稳流式变量泵可用叶片式泵或在这种回路中，稳流式变量泵可用叶片式泵或柱塞泵，节流阀可装在进油路上也可装在回油路柱塞泵，节流阀可装在进油路上也可装在回油路上。图中为稳流式变量泵和装在进油路上的节流上。图中为稳流式变量泵和装在进油路上的节流阀组成的容阀组成的容 积节流调速回路。在积节流调速回路。在图示图示 位置时，泵位置时，泵3输出的压力输出的压力 油经换向阀油经换向阀5进入缸的左进入缸的左 腔，腔，泵泵3的定子处于左端的定子处于左端 位置，使转位置，使转子与定子的偏子与定子的偏 心处处于最大值心处处于最大值emax，液压缸便快速向右液压缸便快速向右运动。运动。现在学习的是第15页，共26页 这种回路的调速特性曲线如图所示。由图中这种回路的调速特性曲线如图所示。由图中可知，当节流阀上压差可知，当节流阀上压差 p小于或等于某一值小于或等于某一值 p3时，此作用在定子左右两边和不平衡液压作用时，此作用在定子左右两边和不平衡液压作用力，尚不足以克服变量泵右边平衡缸中弹簧的力，尚不足以克服变量泵右边平衡缸中弹簧的预压力，定子仍处于最左端，泵的偏心仍处于预压力，定子仍处于最左端，泵的偏心仍处于最大值，因最大值，因 而泵的流量而泵的流量Qp也为最大，也为最大，如特性曲线的如特性曲线的AB段。图中段。图中 BC段表示变量泵的流段表示变量泵的流量量Qp 随随 p的变化而变化。的变化而变化。现在学习的是第16页，共26页三、压力反馈式变量泵和节流阀容积节三、压力反馈式变量泵和节流阀容积节流调速回路流调速回路 变量柱塞泵的流量大小取决于斜盘变量柱塞泵的流量大小取决于斜盘4的倾的倾角角 的大小，而的大小，而 大小是由变量活塞大小是由变量活塞3来控制的，来控制的，变量活变量活 塞塞3的位置又的位置又是是 由节流阀由节流阀2的压的压 差差p2来控制的。来控制的。在在图示位置时，图示位置时，控制控制压力压力p2=0，变量变量活塞活塞3在其在其 上端的上端的弹簧力弹簧力 作用下处于作用下处于最最现在学习的是第17页，共26页下端位置，斜盘下端位置，斜盘4的倾角的倾角 最大，泵的输出流量最大，泵的输出流量Qp也最大，活塞快速运动。也最大，活塞快速运动。当液压缸工作进给时，换向阀当液压缸工作进给时，换向阀6换向，缸换向，缸的回油经节流阀的回油经节流阀2流回油箱，变量活塞流回油箱，变量活塞3在节流在节流阀的压差阀的压差 p=p2作用下克服弹簧力作用下克服弹簧力Fs而上移，而上移，使倾角使倾角 减小，泵的流量也自动相应减小。当节减小，泵的流量也自动相应减小。当节流阀的开口调定后，流阀的开口调定后，p2一定，一定，也一定，泵的流也一定，泵的流量也就一定。所以调节节流阀的通流面积就可调量也就一定。所以调节节流阀的通流面积就可调节泵的输出流量，达到调速目的。节泵的输出流量，达到调速目的。这种调速回路中泵的流量与节流阀的开口量这种调速回路中泵的流量与节流阀的开口量及工作负载的变化量相适应，所以低速稳定性好，及工作负载的变化量相适应，所以低速稳定性好，效率较高，但泵的结构较复杂。效率较高，但泵的结构较复杂。现在学习的是第18页，共26页1 1、三种调速回路特性的比较、三种调速回路特性的比较四、调速回路的比较和选择四、调速回路的比较和选择2 2、调速回路的选择、调速回路的选择调速回路的选择主要考虑以下问题：调速回路的选择主要考虑以下问题：（1 1）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压性要求。这些因素决定了所需压力、流量和功率。性要求。这些因素决定了所需压力、流量和功率。据统计，功率在据统计，功率在2 2kWkW以下的液压系统宜采以下的液压系统宜采用节流调速；功率在用节流调速；功率在3 35 kW5 kW以上时，宜采用容以上时，宜采用容积调速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，积调速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，采用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载采用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载变化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。变化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。现在学习的是第19页，共26页（2 2）工作条件的要求。当处于高温环境工作）工作条件的要求。当处于高温环境工作时，应选择效率高、发热较小的容积调速或容时，应选择效率高、发热较小的容积调速或容积节流调速，必要时可采用冷却措施。对行走积节流调速，必要时可采用冷却措施。对行走机构如工程机械，为减轻重量其油箱不能做的机构如工程机械，为减轻重量其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、发热小的容积调速回很大，也宜采用效率高、发热小的容积调速回路。路。（3 3）经济性要求。节流调速回路虽有成本较）经济性要求。节流调速回路虽有成本较低的优点，但功率消耗大、效率低。有时从低的优点，但功率消耗大、效率低。有时从整个系统所用元件的数量和节省功率的观点整个系统所用元件的数量和节省功率的观点分析还不如采用容积节流调速或容积调速更分析还不如采用容积节流调速或容积调速更经济。经济。结束结束现在学习的是第20页，共26页 9-3 9-3 几种其它回路几种其它回路一、液压马达串联回路一、液压马达串联回路二、液压马达制动回路二、液压马达制动回路 三、限速补油回路三、限速补油回路四、双泵供油卸荷四、双泵供油卸荷现在学习的是第21页，共26页一、液压马达串联回路一、液压马达串联回路 在行走机械中，常直接用液压马达来驱动在行走机械中，常直接用液压马达来驱动车轮，这时可利用液压马达串联时的不同特性，车轮，这时可利用液压马达串联时的不同特性，来适应行走机械的不同工况。图中，电磁阀来适应行走机械的不同工况。图中，电磁阀2通通电吸合，电磁阀电吸合，电磁阀1处于常态位时，两液压马达并联。处于常态位时，两液压马达并联。这这 时行走机械有较大的时行走机械有较大的 牵引力，即液压马达牵引力，即液压马达 的的输出扭矩较大，但输出扭矩较大，但 速速度较低。当电磁阀度较低。当电磁阀 1、2都通电吸合时，都通电吸合时，两液压马达串联。这两液压马达串联。这 时行走机械速度较高，时行走机械速度较高，但牵引力较小但牵引力较小。现在学习的是第22页，共26页1 1、液压制动、液压制动二、液压马达制动回路二、液压马达制动回路 图中，在液压马达的回路上设置背压阀图中，在液压马达的回路上设置背压阀使液压马达制动。当二位三通电磁阀使液压马达制动。当二位三通电磁阀4在常态在常态位时，液压马达位时，液压马达1回油压力为阀回油压力为阀3的卸荷压力。的卸荷压力。当二位三通当二位三通 电磁阀电磁阀4吸合时，吸合时，一方面一方面油泵经溢油泵经溢 流阀流阀2卸荷，卸荷，另另 一方面背压阀一方面背压阀3 起作用，对液压起作用，对液压 马达起制动作用，马达起制动作用，使马达很快停下。使马达很快停下。现在学习的是第23页，共26页2 2、液压机械制动、液压机械制动 图中，液压马达上有一液压机械制动器，图中，液压马达上有一液压机械制动器，而其中制动快而其中制动快2的伸缩由制动缸的伸缩由制动缸3控制。当马达控制。当马达正常旋转时，压力油进入缸正常旋转时，压力油进入缸3，使制动块，使制动块2抬起。抬起。单向节流阀单向节流阀4的作用是控制动块的作用是控制动块2的抬起时间，的抬起时间，使松闸较使松闸较 慢。慢。当电磁阀当电磁阀1处处 于中于中位，泵卸荷时，位，泵卸荷时，制动块制动块2在弹簧作用在弹簧作用 下很快下很快下压，使液下压，使液 压马达压马达迅速制动。迅速制动。现在学习的是第24页，共26页三、限速补油回路三、限速补油回路 图中是液压马达补油回路。当换向阀上位图中是液压马达补油回路。当换向阀上位工作时，压力油经单向阀工作时，压力油经单向阀1进入汽车驱动马达，进入汽车驱动马达，压力油将顺序阀压力油将顺序阀2打开，因此马达的回油回油箱，打开，因此马达的回油回油箱，此时汽车前进。当汽车下坡行驶，产生高于供油此时汽车前进。当汽车下坡行驶，产生高于供油速度的超速现象，马达此时变成泵，使速度的超速现象，马达此时变成泵，使 进油腔变成进油腔变成 压压 油腔，此时阀油腔，此时阀2 关小，给马达关小，给马达 一个一个制动力矩，制动力矩，使马达使马达减速。减速。现在学习的是第25页，共26页感谢大家观看现在学习的是第26页，共26页