容积调速回路分析.pptx

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1、容积调速回路分析容积调速回路分析本章主要内容本章主要内容本章主要讨论液压泵和液压马达、液压缸组本章主要讨论液压泵和液压马达、液压缸组成的容积调速回路的工作原理及主要工作特成的容积调速回路的工作原理及主要工作特性性容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的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，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。适用于高速、大功率调速系统。容积节流调速是以不同形式变量泵为前提，容积节流调速是以不同形式变量泵为前提，具有容积调速的基本特征具

2、有容积调速的基本特征液压泵输出的液压泵输出的流量始终与负载流量相适应，故也纳入本章流量始终与负载流量相适应，故也纳入本章讨论讨论第1页/共31页第一节第一节 容积调速回路容积调速回路pp容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来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调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损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，适用于高速、大功失，回路效率高，系

3、统温升小，适用于高速、大功失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。率调速系统。率调速系统。率调速系统。pp液压缸的速度：液压缸的速度：液压缸的速度：液压缸的速度：pp液压马达的转速：液压马达的转速：液压马达的转速：液压马达的转速：pp可见通过改变变量泵的排量来改变进入液压缸的流可见通过改变变量泵的排量来改变进入液压缸的流可见通过改变变量泵的排量来改变进入液压缸的流可见通过改变变量泵的排量来改变进入液压缸的流量，即可达到调速的目的量，即可达到调速的目的量，即可达到调速的目的量，即可达到调速的目的第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路

4、分析 第2页/共31页一一.变量泵变量泵-定量马达、液压缸回定量马达、液压缸回路路pp1.变量泵变量泵-液压缸液压缸调速回路调速回路pp阀阀2是安全阀，是安全阀，阀阀3是背压阀，是背压阀，回路为开式回路回路为开式回路pp改变变量泵改变变量泵1的的排量可调节液压排量可调节液压缸的运动速度缸的运动速度pp回路用于负载变回路用于负载变化不大的系统中化不大的系统中第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路第3页/共31页2.变量泵变量泵-定量马达调速回路定量马达调速回路泵的转速泵的转速泵的转速泵的转速 n np p 和马达排和马达排和马达排和马达排量量量量V

5、 VM M 为常数，改变泵为常数，改变泵为常数，改变泵为常数，改变泵的排量的排量的排量的排量V Vp p可使马达转可使马达转可使马达转可使马达转速速速速 n nM M 随之成比例变化。随之成比例变化。随之成比例变化。随之成比例变化。回路高压管路上有安全回路高压管路上有安全回路高压管路上有安全回路高压管路上有安全阀阀阀阀2 2，防止回路过载，防止回路过载，防止回路过载，防止回路过载，低压管路上泵低压管路上泵低压管路上泵低压管路上泵7 7为补油为补油为补油为补油泵，压力由阀泵，压力由阀泵，压力由阀泵，压力由阀6 6调节调节调节调节pp改变变量泵改变变量泵改变变量泵改变变量泵1 1的排量可的排量可的

6、排量可的排量可调节液压马达运动速调节液压马达运动速调节液压马达运动速调节液压马达运动速度度度度第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 一一.变量泵变量泵-定量马达回路定量马达回路第4页/共31页变量泵变量泵-定量马达回路的静特性定量马达回路的静特性（1 1）变量泵的调节特性）变量泵的调节特性）变量泵的调节特性）变量泵的调节特性通常把液压马达的转速通常把液压马达的转速通常把液压马达的转速通常把液压马达的转速n nmm与变量泵的调节参数与变量泵的调节参数与变量泵的调节参数与变量泵的调节参数x xp p之之之之间的关系，称为转速特性。间的关系，称为转速

7、特性。间的关系，称为转速特性。间的关系，称为转速特性。V Vp p是变量泵的排量，是变量泵的排量，是变量泵的排量，是变量泵的排量，V Vpmaxpmax是是是是V Vp p的最大值，则的最大值，则的最大值，则的最大值，则泵的理论流量为：泵的理论流量为：泵的理论流量为：泵的理论流量为：泵的实际输出流量为泵的实际输出流量为泵的实际输出流量为泵的实际输出流量为：第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 一一.变量泵变量泵-定量马达回路定量马达回路o可见，可见，x xp1p1为调节死区，为调节死区，是由泵的内泄产生的是由泵的内泄产生的第5页/共31页变量泵

8、变量泵-定量马达回路的静特性定量马达回路的静特性（2 2）回路的特性曲线）回路的特性曲线）回路的特性曲线）回路的特性曲线转速特性：转速特性：转速特性：转速特性：q qmm为马达输入流为马达输入流为马达输入流为马达输入流量量量量转矩特性：转矩特性：转矩特性：转矩特性：功率特性：功率特性：功率特性：功率特性：o可见调速方式为恒转矩调节可见调速方式为恒转矩调节第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 一一.变量泵变量泵-定量马达回路定量马达回路第6页/共31页变量泵变量泵-定量马达回路的静特性定量马达回路的静特性（3 3）恒功率变量泵）恒功率变量泵）恒功

9、率变量泵）恒功率变量泵-定定定定量马达回路的特性曲线量马达回路的特性曲线量马达回路的特性曲线量马达回路的特性曲线马达转速同前面马达转速同前面马达转速同前面马达转速同前面马达的功率恒定，转矩马达的功率恒定，转矩马达的功率恒定，转矩马达的功率恒定，转矩第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 一一.变量泵变量泵-定量马达回路定量马达回路第7页/共31页二二.定量泵定量泵-变量马达回路变量马达回路（1 1）回路构成）回路构成）回路构成）回路构成泵的转速泵的转速泵的转速泵的转速 n np p 和排量和排量和排量和排量V Vp p 为为为为常数，改变马达的排

10、量常数，改变马达的排量常数，改变马达的排量常数，改变马达的排量V Vmm可使马达转速可使马达转速可使马达转速可使马达转速 n nM M 随之随之随之随之成比例变化。成比例变化。成比例变化。成比例变化。回路中高压管路上有安回路中高压管路上有安回路中高压管路上有安回路中高压管路上有安全阀全阀全阀全阀2 2，防止回路过载，防止回路过载，防止回路过载，防止回路过载，低压管路上泵低压管路上泵低压管路上泵低压管路上泵4 4为补油泵，为补油泵，为补油泵，为补油泵，压力由阀压力由阀压力由阀压力由阀6 6调节调节调节调节pp改变变量马达改变变量马达改变变量马达改变变量马达3 3的排量可的排量可的排量可的排量可调

11、节液压马达的转速调节液压马达的转速调节液压马达的转速调节液压马达的转速第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路第8页/共31页（2）回路的特性曲线）回路的特性曲线马达调节参数：马达调节参数：马达调节参数：马达调节参数：马达转速：马达转速：马达转速：马达转速：马达输出转矩：马达输出转矩：马达输出转矩：马达输出转矩：马达输出功率：马达输出功率：马达输出功率：马达输出功率：o可见调速方式为恒功率调节可见调速方式为恒功率调节第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 二二.定量泵定量泵-变量马达回路变量马达回路第

12、9页/共31页三三.变量泵变量泵-变量马达回路变量马达回路1.1.回路构成回路构成回路构成回路构成变量泵可正反向供变量泵可正反向供变量泵可正反向供变量泵可正反向供油，变量马达可正油，变量马达可正油，变量马达可正油，变量马达可正反向旋转反向旋转反向旋转反向旋转调节变量泵或并联调节变量泵或并联调节变量泵或并联调节变量泵或并联马达的排量均可改马达的排量均可改马达的排量均可改马达的排量均可改变马达转速变马达转速变马达转速变马达转速阀阀阀阀5 5、7 7分别为马达分别为马达分别为马达分别为马达正反转的安全阀正反转的安全阀正反转的安全阀正反转的安全阀o泵泵4为补油泵，阀为补油泵，阀6为其调压阀为其调压阀o

13、泵泵4可分别通过阀可分别通过阀2、3为低压一侧补油为低压一侧补油o换向阀换向阀8和溢流阀和溢流阀9可使低压管路的热油排回油箱可使低压管路的热油排回油箱第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 二二.变量泵变量泵-变量马达回路变量马达回路第10页/共31页2.回路的特性曲线回路的特性曲线（1 1）转速特性）转速特性）转速特性）转速特性（2 2）转矩特性）转矩特性）转矩特性）转矩特性（3 3）功率特性）功率特性）功率特性）功率特性第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第一节第一节 容积调速回路容积调速回路 二二.变量泵变量泵-变量马达回路变量

14、马达回路第11页/共31页第二节第二节第二节第二节 容积调速回路的速度刚性分析容积调速回路的速度刚性分析容积调速回路的速度刚性分析容积调速回路的速度刚性分析一一一一.容积调速回路的速度刚性分析容积调速回路的速度刚性分析容积调速回路的速度刚性分析容积调速回路的速度刚性分析机械特性方程：机械特性方程：机械特性方程：机械特性方程：速度刚性：速度刚性：速度刚性：速度刚性：回路泄漏系数越大，负载对液压马转速达的影响就越大回路泄漏系数越大，负载对液压马转速达的影响就越大回路泄漏系数越大，负载对液压马转速达的影响就越大回路泄漏系数越大，负载对液压马转速达的影响就越大液压泵的理论流量越小，泄漏所占比重越大，对

15、液压马液压泵的理论流量越小，泄漏所占比重越大，对液压马液压泵的理论流量越小，泄漏所占比重越大，对液压马液压泵的理论流量越小，泄漏所占比重越大，对液压马转速达的影响就越大转速达的影响就越大转速达的影响就越大转速达的影响就越大减少回路各元件的容积损失、提高马达的机械效率、增减少回路各元件的容积损失、提高马达的机械效率、增减少回路各元件的容积损失、提高马达的机械效率、增减少回路各元件的容积损失、提高马达的机械效率、增大马达的排量等都有利于提高回路的速度刚性大马达的排量等都有利于提高回路的速度刚性大马达的排量等都有利于提高回路的速度刚性大马达的排量等都有利于提高回路的速度刚性第四章第四章 容积调速回路

16、分析容积调速回路分析第12页/共31页二二.速度稳定方法速度稳定方法o1.流量补偿法流量补偿法o利用回路压力随负载利用回路压力随负载的增减来控制泵流量的增减来控制泵流量做相应的增减做相应的增减o当马达负载增加时，当马达负载增加时，p升高，作用在柱塞升高，作用在柱塞1上上的力增大，推动泵的的力增大，推动泵的钉子向加大偏心距钉子向加大偏心距e的的方向移动，使泵的流方向移动，使泵的流量增大。反之，流量量增大。反之，流量减少减少第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第二节第二节 容积调速回路速容积调速回路速 度刚性分析度刚性分析 第13页/共31页二二.速度稳定方法速度稳定方法2.2.压力恒

17、定法压力恒定法压力恒定法压力恒定法利用一能自动调节液流阻利用一能自动调节液流阻利用一能自动调节液流阻利用一能自动调节液流阻力的液动滑阀，实现负载力的液动滑阀，实现负载力的液动滑阀，实现负载力的液动滑阀，实现负载变化时，系统工作压力基变化时，系统工作压力基变化时，系统工作压力基变化时，系统工作压力基本不随负载变化本不随负载变化本不随负载变化本不随负载变化当负载转矩增加时，泵的当负载转矩增加时，泵的当负载转矩增加时，泵的当负载转矩增加时，泵的工作压力工作压力工作压力工作压力p p也相应升高也相应升高也相应升高也相应升高,推推推推动液动滑阀阀芯向右移动动液动滑阀阀芯向右移动动液动滑阀阀芯向右移动动液

18、动滑阀阀芯向右移动,使节流口增大，背压减少使节流口增大，背压减少使节流口增大，背压减少使节流口增大，背压减少,维持泵工作压力近于恒定。维持泵工作压力近于恒定。维持泵工作压力近于恒定。维持泵工作压力近于恒定。反之亦然。反之亦然。反之亦然。反之亦然。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第二节第二节 容积调速回路速容积调速回路速 度刚性分析度刚性分析 第14页/共31页第三节第三节 容积调速回路主要参数容积调速回路主要参数选择选择一一一一.性能指标性能指标性能指标性能指标1.1.容积调速回路的转矩放大系数容积调速回路的转矩放大系数容积调速回路的转矩放大系数容积调速回路的转矩放大系数K K

19、M M 是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达输出转矩输出转矩输出转矩输出转矩T Tmm与泵输出转矩与泵输出转矩与泵输出转矩与泵输出转矩T Tp p之比：之比：之比：之比：2.2.容积调速回路的传动比容积调速回路的传动比容积调速回路的传动比容积调速回路的传动比i i是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达是指当液压泵和液压马达在最大调节参数时，马达输出转矩输出转矩输出

20、转矩输出转矩n nmm与泵输出转矩与泵输出转矩与泵输出转矩与泵输出转矩n np p之比：之比：之比：之比：第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第15页/共31页3.容积调速回路的效率容积调速回路的效率c是指在输出额定转矩和额定负载下，马达的是指在输出额定转矩和额定负载下，马达的是指在输出额定转矩和额定负载下，马达的是指在输出额定转矩和额定负载下，马达的最高转速最高转速最高转速最高转速n nmmaxmmax与最低转速与最低转速与最低转速与最低转速n nmminmmin之比：即：之比：即：之比：即：之比：即：变量泵变量泵变量泵变量泵-定量马达回路：马达转速定量马达回路：马达转速定量马达

21、回路：马达转速定量马达回路：马达转速n nmm与泵的排量成正与泵的排量成正与泵的排量成正与泵的排量成正比，马达转速的最小值取决于比，马达转速的最小值取决于比，马达转速的最小值取决于比，马达转速的最小值取决于V Vp p减小时泵可能提供减小时泵可能提供减小时泵可能提供减小时泵可能提供的最小稳定流量。即：的最小稳定流量。即：的最小稳定流量。即：的最小稳定流量。即：定量泵定量泵定量泵定量泵-变量马达回路变量马达回路变量马达回路变量马达回路:马达转速马达转速马达转速马达转速n nmm与马达排量成反比，与马达排量成反比，与马达排量成反比，与马达排量成反比，即：即：即：即：变量泵变量泵变量泵变量泵-变量马

22、达回路：该回路由上述两种回路组合变量马达回路：该回路由上述两种回路组合变量马达回路：该回路由上述两种回路组合变量马达回路：该回路由上述两种回路组合而成，即：而成，即：而成，即：而成，即：第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第三节第三节 容积调速回路主要容积调速回路主要 参数选择参数选择第16页/共31页二二.液压泵和液压马达参数的选择液压泵和液压马达参数的选择1.给定原始参数为原动机的输给定原始参数为原动机的输出功率时出功率时设计时，先根据主机对液压系统的性能要求，选择设计时，先根据主机对液压系统的性能要求，选择设计时，先根据主机对液压系统的性能要求，选择设计时，先根据主机对液压系统

23、的性能要求，选择回路方案及泵进出口压差，然后选择泵的结构形式，回路方案及泵进出口压差，然后选择泵的结构形式，回路方案及泵进出口压差，然后选择泵的结构形式，回路方案及泵进出口压差，然后选择泵的结构形式，计算泵的输入功率和排量及马达的排量，并选择相计算泵的输入功率和排量及马达的排量，并选择相计算泵的输入功率和排量及马达的排量，并选择相计算泵的输入功率和排量及马达的排量，并选择相应的效率应的效率应的效率应的效率2.给定原始参数为液压马达的给定原始参数为液压马达的最大输出转矩、转速变化范围最大输出转矩、转速变化范围和液压泵转速时和液压泵转速时设计时，先根据主机的性能要求，选择马达的结构设计时，先根据主

24、机的性能要求，选择马达的结构设计时，先根据主机的性能要求，选择马达的结构设计时，先根据主机的性能要求，选择马达的结构形式及回路工作压力，计算出马达的排量和泵的排形式及回路工作压力，计算出马达的排量和泵的排形式及回路工作压力，计算出马达的排量和泵的排形式及回路工作压力，计算出马达的排量和泵的排量量量量第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第三节第三节 容积调速回路主要容积调速回路主要 参数选择参数选择第17页/共31页第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路一一一一.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

25、回路1.1.回路工作原理回路工作原理回路工作原理回路工作原理回路采用限压式变量泵回路采用限压式变量泵回路采用限压式变量泵回路采用限压式变量泵1 1供油，调速供油，调速供油，调速供油，调速阀阀阀阀3 3确定进入液压缸的流量，并使变确定进入液压缸的流量，并使变确定进入液压缸的流量，并使变确定进入液压缸的流量，并使变量泵输出的流量与液压缸所需的流量量泵输出的流量与液压缸所需的流量量泵输出的流量与液压缸所需的流量量泵输出的流量与液压缸所需的流量自动相适应。这种调速回路没有溢流自动相适应。这种调速回路没有溢流自动相适应。这种调速回路没有溢流自动相适应。这种调速回路没有溢流损失，效率较高，速度稳定性好。损

26、失，效率较高，速度稳定性好。损失，效率较高，速度稳定性好。损失，效率较高，速度稳定性好。改变调速阀中节流阀的通流面积改变调速阀中节流阀的通流面积改变调速阀中节流阀的通流面积改变调速阀中节流阀的通流面积A AT T的的的的大小，就可以调节液压缸的运动速度，大小，就可以调节液压缸的运动速度，大小，就可以调节液压缸的运动速度，大小，就可以调节液压缸的运动速度，泵的输出流量泵的输出流量泵的输出流量泵的输出流量q qp p和通过调速阀进入液和通过调速阀进入液和通过调速阀进入液和通过调速阀进入液压缸的流量压缸的流量压缸的流量压缸的流量q q1 1自相适应。自相适应。自相适应。自相适应。第四章第四章 容积调

27、速回路分析容积调速回路分析第18页/共31页2.回路的特性曲线回路的特性曲线曲线曲线曲线曲线ABCABC是限压式变量泵的是限压式变量泵的是限压式变量泵的是限压式变量泵的压力流量特性，曲线压力流量特性，曲线压力流量特性，曲线压力流量特性，曲线CDECDE是调速阀在某一开度时的压是调速阀在某一开度时的压是调速阀在某一开度时的压是调速阀在某一开度时的压力力力力流量特性，点流量特性，点流量特性，点流量特性，点F F是泵的是泵的是泵的是泵的工作点。工作点。工作点。工作点。回路有节流损失，其大小液回路有节流损失，其大小液回路有节流损失，其大小液回路有节流损失，其大小液压缸工作压力压缸工作压力压缸工作压力压

28、缸工作压力p p1 1有关。当有关。当有关。当有关。当p p1 1=p plmaxlmax时，回路的节流损失时，回路的节流损失时，回路的节流损失时，回路的节流损失最小最小最小最小(图中阴影面积图中阴影面积图中阴影面积图中阴影面积S S1 1)，p p1 1越越越越小，则节流损失越大（图中小，则节流损失越大（图中小，则节流损失越大（图中小，则节流损失越大（图中阴影面积阴影面积阴影面积阴影面积S S2 2）。）。）。）。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路第19页/共31页二二二二.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

29、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1.1.回路工作原理回路工作原理回路工作原理回路工作原理该回路采用了带有先导式该回路采用了带有先导式该回路采用了带有先导式该回路采用了带有先导式滑阀控制的差压式变量叶滑阀控制的差压式变量叶滑阀控制的差压式变量叶滑阀控制的差压式变量叶片泵，在液压缸的进油路片泵，在液压缸的进油路片泵，在液压缸的进油路片泵，在液压缸的进油路上串联一节流阀。上串联一节流阀。上串联一节流阀。上串联一节流阀。当节流阀开口增大时滑阀当节流阀开口增大时滑阀当节流阀开口增大时滑阀当节流阀开口增大时滑阀5 5左移，节流口左移，节流口左移，节流口左移，节流口b b开大，开

30、大，开大，开大，c c关小，泵的定子左移，关小，泵的定子左移，关小，泵的定子左移，关小，泵的定子左移，e e增大，泵流量增大，液压增大，泵流量增大，液压增大，泵流量增大，液压增大，泵流量增大，液压缸的速度增大，反之亦然缸的速度增大，反之亦然缸的速度增大，反之亦然缸的速度增大，反之亦然在某一稳定工况下，当节在某一稳定工况下，当节在某一稳定工况下，当节在某一稳定工况下，当节流阀流阀流阀流阀3 3处在某一开口时，处在某一开口时，处在某一开口时，处在某一开口时，变量泵有一稳定流量变量泵有一稳定流量变量泵有一稳定流量变量泵有一稳定流量第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第四节第四节 容积节流调

31、速回路容积节流调速回路第20页/共31页2.回路的特性曲线回路的特性曲线该回路具有良好的稳速特性。该回路具有良好的稳速特性。该回路具有良好的稳速特性。该回路具有良好的稳速特性。当负载增加时，当负载增加时，当负载增加时，当负载增加时，p pp p增加，缸的增加，缸的增加，缸的增加，缸的泄漏增加，泄漏增加，泄漏增加，泄漏增加，q qp p减少，阀减少，阀减少，阀减少，阀3 3的压差的压差的压差的压差减小，滑阀减小，滑阀减小，滑阀减小，滑阀5 5向左移动，节流口向左移动，节流口向左移动，节流口向左移动，节流口b b开大，开大，开大，开大，c c关小，泵的定子左移，关小，泵的定子左移，关小，泵的定子左

32、移，关小，泵的定子左移，e e增大，泵排量增大，补偿了泵增大，泵排量增大，补偿了泵增大，泵排量增大，补偿了泵增大，泵排量增大，补偿了泵的泄漏，使泵的输出流量回升。的泄漏，使泵的输出流量回升。的泄漏，使泵的输出流量回升。的泄漏，使泵的输出流量回升。回路的效率较高。泵的输出压回路的效率较高。泵的输出压回路的效率较高。泵的输出压回路的效率较高。泵的输出压力和流量始终与负载相适应，力和流量始终与负载相适应，力和流量始终与负载相适应，力和流量始终与负载相适应，故效率较高。故效率较高。故效率较高。故效率较高。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路第21

33、页/共31页三三.负载敏感泵和节流阀的调速回负载敏感泵和节流阀的调速回路路 1.1.回路工作原理回路工作原理回路工作原理回路工作原理负载敏感泵由泵负载敏感泵由泵负载敏感泵由泵负载敏感泵由泵4 4、负载敏、负载敏、负载敏、负载敏感阀感阀感阀感阀1 1、恒压阀、恒压阀、恒压阀、恒压阀2 2和变量缸和变量缸和变量缸和变量缸3 3组成组成组成组成p pL L为负载所需要的压力，为负载所需要的压力，为负载所需要的压力，为负载所需要的压力，p pS S为泵的出口压力，也是节为泵的出口压力，也是节为泵的出口压力，也是节为泵的出口压力，也是节流阀流阀流阀流阀5 5的进口压力，节流阀的进口压力，节流阀的进口压力

34、，节流阀的进口压力，节流阀5 5的进出口分别与负载敏感的进出口分别与负载敏感的进出口分别与负载敏感的进出口分别与负载敏感阀阀阀阀1 1的左右腔相通。的左右腔相通。的左右腔相通。的左右腔相通。负载敏感泵有三种状态，即负载敏感泵有三种状态，即负载敏感泵有三种状态，即负载敏感泵有三种状态，即一般工作状态、保压工作一般工作状态、保压工作一般工作状态、保压工作一般工作状态、保压工作状态和空转状态。状态和空转状态。状态和空转状态。状态和空转状态。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路第22页/共31页负载敏感泵的三种状态负载敏感泵的三种状态1.1.一般

35、工作状态：一般工作状态：一般工作状态：一般工作状态：当节流阀当节流阀当节流阀当节流阀5 5的开口减小，表明负的开口减小，表明负的开口减小，表明负的开口减小，表明负载需求流量减少，此时泵输出的载需求流量减少，此时泵输出的载需求流量减少，此时泵输出的载需求流量减少，此时泵输出的流量大于负载所需要的流量，则流量大于负载所需要的流量，则流量大于负载所需要的流量，则流量大于负载所需要的流量，则阀阀阀阀5 5的进出口压差的进出口压差的进出口压差的进出口压差 p p=p pS S-p pL L增大，增大，增大，增大，推动负载敏感阀推动负载敏感阀推动负载敏感阀推动负载敏感阀1 1的阀芯向右移动，的阀芯向右移动

36、，的阀芯向右移动，的阀芯向右移动，使泵的出口油液通过阀使泵的出口油液通过阀使泵的出口油液通过阀使泵的出口油液通过阀1 1左位进入左位进入左位进入左位进入变量缸变量缸变量缸变量缸3 3的无杆腔，推动泵的变量的无杆腔，推动泵的变量的无杆腔，推动泵的变量的无杆腔，推动泵的变量斜盘倾角减少，泵的输出流量较斜盘倾角减少，泵的输出流量较斜盘倾角减少，泵的输出流量较斜盘倾角减少，泵的输出流量较少，直到达到负载所需求的流量少，直到达到负载所需求的流量少，直到达到负载所需求的流量少，直到达到负载所需求的流量为止。反之亦然。为止。反之亦然。为止。反之亦然。为止。反之亦然。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路

37、分析第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路第23页/共31页负载敏感泵的三种状态负载敏感泵的三种状态2.2.保压工作状态：保压工作状态：保压工作状态：保压工作状态：p ps s=p pL L，负，负，负，负载敏感阀载敏感阀载敏感阀载敏感阀1 1在右腔弹簧作用下在右腔弹簧作用下在右腔弹簧作用下在右腔弹簧作用下处于右位，处于右位，处于右位，处于右位，p ps s推动恒压阀推动恒压阀推动恒压阀推动恒压阀2 2阀阀阀阀芯向右移动，泵出口油液通芯向右移动，泵出口油液通芯向右移动，泵出口油液通芯向右移动，泵出口油液通过阀过阀过阀过阀2 2左位进入变量缸左位进入变量缸左位进入变量缸左位进入变量缸3

38、3的无的无的无的无杆腔，使泵的输出流量减少杆腔，使泵的输出流量减少杆腔，使泵的输出流量减少杆腔，使泵的输出流量减少到仅能维持系统的压力，斜到仅能维持系统的压力，斜到仅能维持系统的压力，斜到仅能维持系统的压力，斜盘倾角接近零偏角，泵的功盘倾角接近零偏角，泵的功盘倾角接近零偏角，泵的功盘倾角接近零偏角，泵的功耗最小。耗最小。耗最小。耗最小。3.3.空转状态：空转状态：空转状态：空转状态：当阀当阀当阀当阀5 5关死，即关死，即关死，即关死，即负载停止工作时，泵的出口负载停止工作时，泵的出口负载停止工作时，泵的出口负载停止工作时，泵的出口压力仅需为阀压力仅需为阀压力仅需为阀压力仅需为阀1 1弹簧设置压

39、力，弹簧设置压力，弹簧设置压力，弹簧设置压力，一般只有一般只有一般只有一般只有14bar14bar左右，流量接左右，流量接左右，流量接左右，流量接近为零。近为零。近为零。近为零。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路第24页/共31页2.负载敏感泵和节流阀的调速回负载敏感泵和节流阀的调速回路路 负载敏感泵和节流阀组负载敏感泵和节流阀组负载敏感泵和节流阀组负载敏感泵和节流阀组成的调速回路，泵的输成的调速回路，泵的输成的调速回路，泵的输成的调速回路，泵的输出流量始终与负载流量出流量始终与负载流量出流量始终与负载流量出流量始终与负载流量相适应，泵

40、的工作压力相适应，泵的工作压力相适应，泵的工作压力相适应，泵的工作压力p ps s始终比液压缸的进口始终比液压缸的进口始终比液压缸的进口始终比液压缸的进口压力大一个恒定值，显压力大一个恒定值，显压力大一个恒定值，显压力大一个恒定值，显然，这是一种效率高、然，这是一种效率高、然，这是一种效率高、然，这是一种效率高、调速刚性好的调速回路。调速刚性好的调速回路。调速刚性好的调速回路。调速刚性好的调速回路。目前应用较为广泛。目前应用较为广泛。目前应用较为广泛。目前应用较为广泛。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第四节第四节 容积节流调速回路容积节流调速回路第25页/共31页第五节第五节 容

41、积调速回路的动态性能容积调速回路的动态性能本节以变量泵本节以变量泵-定量马达容积调定量马达容积调速为例，用古典控制理论对其速为例，用古典控制理论对其进行动态特性分析。进行动态特性分析。一一.回路动态方程及传递函数的回路动态方程及传递函数的建立建立假定：假定：1.液压泵的吸油口和马达的排液压泵的吸油口和马达的排油口压力为零油口压力为零2.不考虑液压泵和马达之间管不考虑液压泵和马达之间管路的压力损失路的压力损失3.液压泵和马达的泄漏液流流液压泵和马达的泄漏液流流态为层流态为层流4.不考虑液压泵供油的脉动性不考虑液压泵供油的脉动性5.采用在给定平衡点取小增量采用在给定平衡点取小增量线性化的方法线性化

42、的方法第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析第26页/共31页动态方程及传递函数的建立动态方程及传递函数的建立1.1.流量连续性方程流量连续性方程流量连续性方程流量连续性方程2.2.马达负载转矩平衡方程马达负载转矩平衡方程马达负载转矩平衡方程马达负载转矩平衡方程3.3.联立上两式，线性化并联立上两式，线性化并联立上两式，线性化并联立上两式，线性化并拉式变换拉式变换拉式变换拉式变换通常通常通常通常 则则则则：第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第五节第五节 容积调速回路的容积调速回路的 动态性能动态性能第27页/共31页动态方程及传递函数的建立动态方程及传递函数的建立其中：其

43、中：其中：其中：当负载转矩不变时当负载转矩不变时当负载转矩不变时当负载转矩不变时当泵的调节参数不变时当泵的调节参数不变时当泵的调节参数不变时当泵的调节参数不变时WW2 2(S)(S)称为回路的动态称为回路的动态称为回路的动态称为回路的动态速度柔度，其倒数称为速度柔度，其倒数称为速度柔度，其倒数称为速度柔度，其倒数称为回路的动态速度刚度回路的动态速度刚度回路的动态速度刚度回路的动态速度刚度第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第五节第五节 容积调速回路的容积调速回路的 动态性能动态性能第28页/共31页二二.回路动态特性的定性分析回路动态特性的定性分析1.1.稳定性分析稳定性分析稳定性

44、分析稳定性分析二阶系统稳定的条件是特征方程的系数全部为正值，二阶系统稳定的条件是特征方程的系数全部为正值，二阶系统稳定的条件是特征方程的系数全部为正值，二阶系统稳定的条件是特征方程的系数全部为正值，即：即：即：即：2.2.回路速度放大系数回路速度放大系数回路速度放大系数回路速度放大系数K Kv vK Kv v越大，泵对马达转速控制精度越高，增大越大，泵对马达转速控制精度越高，增大越大，泵对马达转速控制精度越高，增大越大，泵对马达转速控制精度越高，增大V Vpmaxpmax、n np p和减少和减少和减少和减少V Vmm均可使均可使均可使均可使K Kv v增大增大增大增大3.3.回路的阻尼比回路

45、的阻尼比回路的阻尼比回路的阻尼比和和和和B B B B越大，阻尼比越大，有利于系统的稳定性，越大，阻尼比越大，有利于系统的稳定性，越大，阻尼比越大，有利于系统的稳定性，越大，阻尼比越大，有利于系统的稳定性，但耗能增加但耗能增加但耗能增加但耗能增加第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第五节第五节 容积调速回路的容积调速回路的 动态性能动态性能第29页/共31页二二.回路动态特性的定性分析回路动态特性的定性分析4.4.回路的固有频率回路的固有频率回路的固有频率回路的固有频率增大增大增大增大K K、减小、减小、减小、减小J J、V V0 0可使固有频率增大，应综合考虑可使固有频率增大，应

46、综合考虑可使固有频率增大，应综合考虑可使固有频率增大，应综合考虑5.5.回路的动态速度刚性回路的动态速度刚性回路的动态速度刚性回路的动态速度刚性回路的动态速度刚性是由一个比例环节、一个惯性环回路的动态速度刚性是由一个比例环节、一个惯性环回路的动态速度刚性是由一个比例环节、一个惯性环回路的动态速度刚性是由一个比例环节、一个惯性环节和一个二阶微分环节组成。低频段时，动态速度刚节和一个二阶微分环节组成。低频段时，动态速度刚节和一个二阶微分环节组成。低频段时，动态速度刚节和一个二阶微分环节组成。低频段时，动态速度刚性基本保持不变，当性基本保持不变，当性基本保持不变，当性基本保持不变，当 h h h h的高频段，负载运动的惯的高频段，负载运动的惯的高频段，负载运动的惯的高频段，负载运动的惯性起到了抵消外加扰动转矩的作用，它阻碍了马达转性起到了抵消外加扰动转矩的作用，它阻碍了马达转性起到了抵消外加扰动转矩的作用，它阻碍了马达转性起到了抵消外加扰动转矩的作用，它阻碍了马达转速的改变。速的改变。速的改变。速的改变。第四章第四章 容积调速回路分析容积调速回路分析 第五节第五节 容积调速回路的容积调速回路的 动态性能动态性能第30页/共31页感谢您的观看。感谢您的观看。第31页/共31页