《调速回路快速回路》PPT课件.ppt

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1、湖南工业大学速度控制回路速度控制回路1/18湖南工业大学速度控制回路速度控制回路n速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题。问题。n1、调速回路、调速回路 调节执行元件运动速度的回路。调节执行元件运动速度的回路。n定量泵供油系统的节流调速回路定量泵供油系统的节流调速回路n变量泵（变量马达）的容积调速回路变量泵（变量马达）的容积调速回路n容积节流调速回路容积节流调速回路n2、快速回路、快速回路 使执行元件快速运动的回路。使执行元件快速运动的回路。n3、速度换接回路、速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。变换执行元件运动速度的回路。2

2、/18湖南工业大学调速回路调速回路n液压缸的速度液压缸的速度 v=q/An液压马达的转速液压马达的转速 n=q/vm 调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元件调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元件输出的流量；或改变执行元件的几何参数。输出的流量；或改变执行元件的几何参数。n对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速节流调速回路；按节流调速回路；按流量控制阀安放位置的不同分：流量控制阀安放位置的不同分：进油节流调速回路进油节流调速回路n 回油节流调速回路回油节流调速回路n 旁路节流调速回路旁路节流调速回路n对

3、于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速容积调速回路容积调速回路；n变量泵变量泵定量马达闭式调速回路定量马达闭式调速回路n变量泵变量泵变量马达闭式调速回路变量马达闭式调速回路n同时调节泵的排量和流量控制阀来调速同时调节泵的排量和流量控制阀来调速容积节流调速回路。容积节流调速回路。n限压式变量泵和调速阀的调速回路限压式变量泵和调速阀的调速回路n差压式变量泵和节流阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路3/18湖南工业大学定量泵节流调速回路定量泵节流调速回路n回路组成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，回路组

4、成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或安全作用。安全作用。按流量控制阀安放位置的不同分：按流量控制阀安放位置的不同分：进油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。将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。n 回油节流调速回路回油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。n 旁路节流调速回路旁路节流调速回路 将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。n下面分析节流调速

5、回路的速度负载特性、功率特性。分析时忽略油下面分析节流调速回路的速度负载特性、功率特性。分析时忽略油液压缩性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流液压缩性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流口为薄壁小孔，节流口压力流量方程中口为薄壁小孔，节流口压力流量方程中 m1/2。4/18湖南工业大学进、回油节流调速回路进、回油节流调速回路nqp=q1+qnp1A1=Fnq1=KATp1/2 =KAT(pp-F/A1)1/2nV=q1/A1 =KAT(pp-F/A1)1/2/A1nqp=q1+qnppA1=p2A2+Fnq2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)

6、1/2nV=q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2流量连续性方程流量连续性方程活塞受力平衡方程活塞受力平衡方程节流阀压力流量方程节流阀压力流量方程速度负载特性方程速度负载特性方程5/18湖南工业大学n进回油节流调速回路的进回油节流调速回路的速度负载特性速度负载特性及及功率特性功率特性n调节节流阀通流面积调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，可无级调节液压缸活塞速度，v与与AT成正比。成正比。n当当AT一定时，速度随负载的增加而下降。当一定时，速度随负载的增加而下降。当v=0时，最大承载能时，最大承载能力力Fmax=psA1。n速度随负载变化而变化的程度，表现为速

7、度负载特性曲线的斜率不速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率不同，常用速度刚性同，常用速度刚性 kv 来评价。来评价。Kv=-dF/dv=-1/tg=2(psA1-FL)/v 它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性差。度刚性差。n回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。=(Pp-P)/Pp=pLqL/psqp 进回油节进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节

8、流损失，回路效率较低。当实际流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低。当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。负载偏离最佳设计负载时效率更低。n这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳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定性要求不高的小功率场6/18湖南工业大学n进、回油节流调速回路的不同之处：进、回油节流调速回路的不同之处：n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。载，且运动速度比较平稳。n进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡进油

9、节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。发出信号，可控制下一步动作。n回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响小。统泄漏影响小。n在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易堵塞。节流阀不易堵塞。n回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时

10、，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。n为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，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。并在回油路上加背压阀。7/18湖南工业大学旁路节流调速回路旁路节流调速回路n速度受负载变化的影响大，在速度受负载变化的影响大，在小负载或低速时，曲线陡，回小负载或低速时，曲线陡，回路的速度刚性差。路的速度刚性差。n在不同节流阀通流面积下，回在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。路有不同的最大承载能力。AT越大，越大，Fmax越小，回路的调越小，回路的调速范围受到限制

11、。速范围受到限制。n只有节流功率损失，无溢流功只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。率损失，回路效率较高。溢流阀关闭，起安全阀作用。溢流阀关闭，起安全阀作用。溢流阀关闭，起安全阀作用。溢流阀关闭，起安全阀作用。速度负载特性方程速度负载特性方程速度负载特性方程速度负载特性方程 V V=q q1 1/A A1 1=q q t t-p p(F F/A A1 1)-)-KAKAT T(F F/A A1 1)1/21/2/A A1 18/18湖南工业大学改善节流调速负载特性的回路改善节流调速负载特性的回路n在节流阀调速回路中，当负载变化在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流阀前后压力差变化，

12、通时，因节流阀前后压力差变化，通过节流阀的流量均变化，故回路的过节流阀的流量均变化，故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀速度负载特性比较差。若用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。为提高。n调速阀可以装在回路的进油、回油调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上或旁路上。负载变化引起调速阀前。负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定。作用，通过调速阀的流量基本稳定。n旁路节流调速回路的最大承载能力旁路节流调速回路的最大承载能力不因不因AT增大而减小。增大而减小。n由于增加了定差减压阀的压力

13、损失，由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功率损失较节流阀调速回路大。回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持调速阀正常工作必须保持0.51MPa的压差，的压差，n旁通型调速阀只能用于进油节流调旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中速回路中。9/18湖南工业大学容积调速回路容积调速回路n 容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。速、大功率调速系统。n 变量

14、泵变量泵定量马达闭式调速回路定量马达闭式调速回路 安全阀安全阀4防止回路过载，辅助防止回路过载，辅助泵泵1补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以降低系统温升。降低系统温升。n 泵的转速泵的转速 np 和马达排量和马达排量VM 视为常数，改变泵的排量视为常数，改变泵的排量Vp可使马达转速可使马达转速 nM 和输出功率和输出功率 PM 随之成比例的变化。马达的输出转矩随之成比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的工作和回路的工作压力压力p 取决于负载转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为取决于负载转矩，不会

15、因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。恒转矩调速回路。回路的速度刚性受负载变化回路的速度刚性受负载变化影响的原因影响的原因 随着负载增加，随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。使马达输出转速下降。回路的调速范围回路的调速范围 Re40。10/18湖南工业大学 变量泵变量泵变量马达闭式调速回路变量马达闭式调速回路 回路中元件对称布置，变换回路中元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5 用于辅助泵用于辅助泵3 双向补油，单向阀双向补油，单向阀6、7 使溢流阀使溢流阀8

16、在两个方向都起过载保护作用。在两个方向都起过载保护作用。在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。恒转矩状态（恒转矩调节）。高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时

17、因泵处于最大输出马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。由于泵和马达的排由于泵和马达的排量都可调，扩大了量都可调，扩大了回路的调速范围，回路的调速范围，一般一般Re100。11/18湖南工业大学容积节流调速回路容积节流调速回路n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

18、相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速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。度稳定性比容积调速回路好。n限压式变量泵和调速阀、限压式变量泵和调速阀、背压阀的调速回路背压阀的调速回路n 曲线曲线ABC是限压式变量泵是限压式变量泵的压力流量特性，曲线的压力流量特性，曲线CDE是调速阀在某一开度是调速阀在某一开度时的压差流量特性，点时的压差流量特性，点F是泵的工作点。这种回路是泵的工作点。这种回路无溢流损失，但有节流损无溢流损失，但有节流损失，其大小与液压缸的工失，其大小与液压缸的工作压力有关。作压力有关。回路效率回路效率 p1q1/ppqp=p

19、1/pp12/18湖南工业大学差压式变量泵和节流阀的调速回路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。相适应，而且泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减。由于节流阀两端的压差基本由由于节流阀两端的压差基本由作用在变量泵控制活塞上的弹作用在变量泵控制活塞上的弹簧力来确定，因此输入液压缸簧力来确定，因此输入液压缸的流量不受负载变化的影响。的流量不受负载变化的影响。此外回路能补偿负载变化引起此外回路能补偿负载变化引起泵的泄漏变化，故回路具有良泵的泄漏变化，故

20、回路具有良好的稳速性能。好的稳速性能。回路效率回路效率 p1q1/ppqp p1/(p1+Ft/A0)式中式中A0、Ft为变量泵控制活塞为变量泵控制活塞的作用面积和弹簧力。的作用面积和弹簧力。13/18湖南工业大学快速运动回路快速运动回路n功用功用 使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率或充分利用功率。率或充分利用功率。1.液压缸差动连接快速运动回路液压缸差动连接快速运动回路 将液压缸有杆腔回油和液压泵供油将液压缸有杆腔回油和液压泵供油合在一起进入液压缸无杆腔，活塞合在一起进入液压缸无杆腔，活塞将快速向右运动，将快速向右运动，差动连接与非差差

21、动连接与非差动连接的速度之比为动连接的速度之比为 v 1/v1A1/(A1-A2)在差动回路中，泵的流量和缸的有在差动回路中，泵的流量和缸的有杆腔排出的流量合在一起流过的阀杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管道应按合成流量来选择规格，和管道应按合成流量来选择规格，否则会导致压力损失过大，泵空载否则会导致压力损失过大，泵空载时供油压力过高。时供油压力过高。14/18湖南工业大学1/5湖南工业大学2.双泵供油快速运动回路双泵供油快速运动回路外控顺序阀外控顺序阀3（卸载阀）和溢流阀（卸载阀）和溢流阀5分别设定双泵供油和小流量分别设定双泵供油和小流量泵泵2供油时系统的最高工作压力。当系统压力低于阀供油时

22、系统的最高工作压力。当系统压力低于阀3调定压力调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；系统压力达时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；系统压力达到或超过阀到或超过阀3调定压力时，大流量泵调定压力时，大流量泵1通过阀通过阀3卸载，单向阀卸载，单向阀4自自动关闭，只有小流量泵向系统供油，活塞慢速向右运动。动关闭，只有小流量泵向系统供油，活塞慢速向右运动。卸载阀卸载阀3的调定压力至少的调定压力至少应比溢流阀应比溢流阀5的调定压力的调定压力低低1020。大流量泵。大流量泵卸载减少了动力消耗，回卸载减少了动力消耗，回路效率较高。路效率较高。这种回路常用在执行元这种回路常用在执行元件快进

23、和工进速度相差较件快进和工进速度相差较大的场合。大的场合。15/18湖南工业大学2/5湖南工业大学 活塞向下运动时，由于运动部活塞向下运动时，由于运动部件的自重，活塞快速下降，由单件的自重，活塞快速下降，由单向节流阀控制下降速度。此时因向节流阀控制下降速度。此时因液压泵供油不足，液压缸上腔出液压泵供油不足，液压缸上腔出现负压，充液油箱现负压，充液油箱4 通过液控单通过液控单向阀向阀3（充液阀）向缸的上腔补油；（充液阀）向缸的上腔补油；当运动部件接触工件负载增加当运动部件接触工件负载增加时，缸的上腔压力升高，阀时，缸的上腔压力升高，阀3关闭，关闭，此时只靠液压泵供油，活塞运动此时只靠液压泵供油，

24、活塞运动速度降低。速度降低。回程时，液压缸上腔一部分回回程时，液压缸上腔一部分回油通过阀油通过阀3进入充液油箱，一部分进入充液油箱，一部分回油直接回油箱。回油直接回油箱。3.充液快速运动回路充液快速运动回路 自重充液快速运动回路自重充液快速运动回路 回路用于垂直运动部件质量较大的回路用于垂直运动部件质量较大的液压机系统。液压机系统。16/18湖南工业大学3/5湖南工业大学4 4.采用增速缸的快速运动回路采用增速缸的快速运动回路换向阀处于右位，压力油进入活塞缸右腔，同时打开充液阀换向阀处于右位，压力油进入活塞缸右腔，同时打开充液阀4，大腔回油排回油箱，活塞快速向左退回。大腔回油排回油箱，活塞快速

25、向左退回。增速缸由活塞缸与柱塞缸复合而成。增速缸由活塞缸与柱塞缸复合而成。换向阀换向阀3处于左位，压力油经柱塞孔处于左位，压力油经柱塞孔进入增速缸小腔进入增速缸小腔A，推动活塞快速推动活塞快速向右移动，大腔向右移动，大腔B所需油液由充液阀所需油液由充液阀4从油箱吸取，活塞缸右腔油液经换从油箱吸取，活塞缸右腔油液经换向阀回油箱。向阀回油箱。当执行元件接触工件，工作压力升高，当执行元件接触工件，工作压力升高，顺序阀顺序阀5开启，高压油关闭充液阀开启，高压油关闭充液阀4，并同时进入增速缸的大小腔，并同时进入增速缸的大小腔A、B，活塞转换成慢速运动，且推力增大。活塞转换成慢速运动，且推力增大。17/1

26、8湖南工业大学4/5湖南工业大学5.5.采用辅助缸的快速运动回路采用辅助缸的快速运动回路当当泵向成对设置的辅助缸泵向成对设置的辅助缸6 供油时，供油时，带动主缸带动主缸5 的活塞快速向左运动，主的活塞快速向左运动，主缸缸5 右腔由充液阀右腔由充液阀7 从充液油箱从充液油箱8 补补油，直至压板触及工件，油压上升，油，直至压板触及工件，油压上升，压力油经顺序阀压力油经顺序阀4 进入主缸，转为慢进入主缸，转为慢速左移，此时主缸和辅助缸同时对工速左移，此时主缸和辅助缸同时对工件加压，主缸左腔油液经换向阀回油件加压，主缸左腔油液经换向阀回油箱。箱。回程时压力油进入主缸左腔，主缸右回程时压力油进入主缸左腔，主缸右腔油液通过充液阀腔油液通过充液阀7 排回充液油箱排回充液油箱8。这种回路常用于冶金机械。这种回路常用于冶金机械。18/18湖南工业大学5/5湖南工业大学n习题：习题：6-1、4、13。7-1,3.