工信版(中职)液压与气压传动第5章教学课件.ppt
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1、Y CF(中职)液压与气压传动第5 章教学课件 第5 章液压传动系统的基本回路 5.1 方向控制回路 5.2 压力控制回路 5.3 速度控制回路 5.4 多执行元件控制回路5.1 方向控制回路 5.1.1 换向回路 1.利用二位四通阀控制的换向回路 图5-1 所示为利用二位四通换向阀控制液压缸的换向回路。回路中,液压泵输出油液,溢流阀控制工作压力。当换向阀处在图示位置时,液压缸活塞杆退回(后退)。换向阀工作在左位时,液压缸活塞杆伸出(前进)。这种回路具有启动和换向的控制功能,而不具有在任意时刻停止其运动的功能。下一页 返回5.1 方向控制回路 2.利用三位四通换向阀控制的换向回路 图5-2 利
2、用中位机能是0 形的三位四通电磁换向阀(也可以用三位五通换向阀)控制的换向回路。在图示状态,换向阀的油口全封闭,液压缸停止不动。当1YA 通电后,换向阀左位工作,液压缸前进。当1YA 断电,2YA 得电时,液压缸后退。只要电磁铁断电,即可停止其运动。可见,该回路同时具有启动、停止和换向功能,对大多数液压系统都是适用的。下一页 返回 上一页5.1 方向控制回路 3.时间制动换向回路 图5-3 所示即为时间制动换向回路。回路中,换向阀由机动先导阀和液动主阀组成。先导阀操纵杆受工作台上的挡块控制。在图示状态,油液经过先导阀P 口进入液动主阀P 口、B 口,并进入液压缸右腔,推动活塞左移。液压缸左腔的
3、油液经过液动主阀A 口、T,口、节流阀7 回油箱,液压缸活塞杆驱动工作台左移。下一页 返回 上一页5.1 方向控制回路 4.行程制动换向回路 图5-4 所示为行程制动换向回路。这种回路实际上是靠机动先导换向阀2 控制液动换向阀1 工作,而液动换向阀控制液压缸换向。在这种换向回路中,不论换向速度和液压缸运动速度快慢,由挡块拨动导阀操纵杆产生换向信号到完全关闭导阀口使液压缸制动,导阀移动的距离L是一定的。所以,称这种换向回路为行程制动换向回路。下一页 返回 上一页5.1 方向控制回路 5.1.2 锁紧回路 锁紧回路是指执行元件不工作时,为了防止在外力作用下自由运动的控制回路。图5-5 是利用两个液
4、控单向阀(液压锁)分别串联在液压缸左右腔油路上实现双向锁紧的回路。当换向阀处于中位时,没有油液作用在液控单向阀上,液控单向阀关闭,液压缸不动。当有外力作用在活塞杆上(缸筒固定)或作用在缸筒上(杆固定)时,工作腔压力增高,液控单向阀在反向压力油液作用下进一步闭死。上一页 返回5.2 压力控制回路 5.2.1 调压回路 1.一级调压回路 如图5-6(a)所示,在泵的出口并联两个溢流阀,溢流阀1 用于限定系统的最高工作压力,它的调整压力应为系统最高工作压力的(1.1-1.2)倍。先导式溢流阀2 用于调压,其压力可根据需要随时调整。2.二级调压回路 如图5-6(b)所示,先导式溢流阀2 的远程控制口串
5、接一个远程调压阀4 和二位二通换向阀3,当换向阀断电处于图示位置时,系统压力由阀2 调定。当换向阀通电处于右位工作时,阀4 的出口与油箱接通,系统压力由远程调压阀4 调定。下一页 返回5.2 压力控制回路 3.多级调压回路 如图5-6(c)所示,先导式溢流阀2 的远程控制口,通过三位四通换向阀5 与调压阀6 和7 相连接。当电磁换向阀不通电处于图示位置时,系统压力由阀2 调定,当换向阀的电磁铁lYA 通电处于左位工作时,系统压力由阀6 调定;当换向阀的电磁铁2YA 通电处于右位工作时,系统压力由阀7 调定,从而实现三级调压。4.无级调压回路 如图5-6(d)所示,可以通过改变比例溢流阀的输入电
6、流来实现无级调压。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 5.2.2 减压回路 减压回路的功用是使某个执行元件或某一支路有较其主油路低的稳定工作压力。如控制油路、夹紧油路和润滑油路等的油压往往低于主油路的调定压力,这时就需要减压回路。图5-7 是减压回路的一般组成。泵输出的油液由溢流阀调定压力,为主油路。经过减压阀调节并输出的油液为减压后的二次油路。回路中,减压阀的最大调定压力应比溢流阀的调定压力低0.5-1 MPa。否则,减压阀无法工作。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 5.2.3 增压回路 与减压回路相反,增压回路用来提高系统某一分支油路的压力,以满足局部工作机构的需要。增压回路
7、中提高压力的主要元件是增压缸(或增压器),这样不用另外增设高压泵,不仅易于选择液压泵,而且系统工作较可靠、噪声小。1.单作用增压回路 图5-8(a)为利用单作用增压缸的增压回路。当系统在图示位置工作时,液压泵供给增压缸2 的大活塞腔以较低的压力P1,在小活塞腔即可得到所需的较高压力P2;当电磁换向阀1 换位后,增压缸活塞返回,辅助油箱3 中的油液经单向阀4向小活塞腔补油。该回路只能实现间歇增压。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 2.双作用增压回路 图5-8(b)所示的增压回路采用双作用增压缸9 增压。该回路由电磁换向阀5 的反复换向(通过增压缸的行程控制来实现),使增压缸的活塞不断往复
8、运动,两端便交替输出高压油,从而实现了连续增压。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 5.2.4 保压回路 液压执行机构常需要在一定行程位置上停止运动,或者在有微小位移下稳定地维持住一定的压力,这时可采用保压回路。1.开泵保压回路 保压时间不长的情况下可以采用开泵保压回路。所谓开泵保压,即是指液压缸工作腔继续与泵的排油口连通,保持工作腔的压力。这时,溢流阀在保压压力下开启溢流,泵是消耗能量的,如图5-9 所示。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 2.利用换向阀中位闭死的保压回路 对于保压时间不长,而保压压力较高的系统可采用换向阀A,B 口闭死的方法保持液压缸工作腔压力,同时采用泵卸荷
9、的措施。这种保压回路具有执行元件保压和泵卸荷的双重功能,如图5-10 所示。3.利用蓄能器的保压回路 采用蓄能器的保压回路,通过压力继电器实现控制,适用于保压时间长,要求功率损失小的场合。采用图5-11 的基本回路是合理的。4.利用电接点压力表控制的保压回路 图5-12 即为这种回路。在液压缸上腔安装电接点压力表监测保压压力的变化,从而发出电信号控制电路工作。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 5.2.5 卸荷回路 卸荷回路是一种节能回路。当执行元件处于停止运动的待命状态、保压状态时,为了避免频繁启动泵,对泵和电网的冲击,应采用不停泵的卸荷回路。所谓卸荷即是将泵的排油口压力降为零或接近于
10、零。1.直接卸荷回路 利用二位二通换向阀与泵的排油口并联,或利用二位三通换向阀串联在回路中都可组成直接卸荷回路,见图5-13 和图5-14。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 2.利用先导式溢流阀遥控口接通油箱的卸荷回路 先导式溢流阀遥控口串接二位二通换向阀与油箱连接的卸荷回路是常用的卸荷回路,见图5-15。根据泵的流量和溢流阀额定压力不同,有一定的卸荷压力。因此,也有较小的能量损失。3.利用三位换向阀中位机能的卸荷回路 利用三位换向阀的中位机能使泵卸荷比较方便。而且,阀口损失也小(X 形除外)。中位机能是M 形、H 形、K 形和X 形的换向阀都可以使泵卸荷。图5-16 为利用中位机能是
11、M 形三位四通电磁换向阀的卸荷回路。中位机能是M,H,K 形的内控式电液动换向阀,在P 口或T 口应串联单向阀才能正常工作。否则液动阀不能换向。如图5-17 所示。上一页 下一页 返回5.2 压力控制回路 4.利用二通插装阀卸荷 对于大流量系统,可以采用图5-18 的二通插装阀卸荷回路。当二位二通电磁换向阀工作在图示状态时,二通插装阀控制腔压力为零,插装阀芯上移,阀口开启使泵卸荷。上一页 返回5.3 速度控制回路 5.3.1 调速回路 要改变执行元件的运动速度,可以通过改变进入执行元件的油液流量q 来实现,也可以通过改变液压缸有效作用面积或改变液压电动机的排量来实现。改变进入执行元件的油液流量
12、q有两种方法:一是直接用变量泵来实现;二是在定量泵供油系统中,利用调节流量阀的通流面积来实现。1.节流调速回路 节流调速基本原理是利用安装在回路中的流量阀对进入执行元件的流量进行调节和控制,使执行元件获得与其速度适应的流量。如果执行元件是液压缸,则有v=q/A。如果执行元件是液压电动机,则有n=q/Vm。下一页 返回5.3 速度控制回路(1)进口节流阀节流调速回路如图5-19 所示,进口节流阀节流调速回路是由定量泵、溢流阀、节流阀、液压缸等组成。节流阀串接在液压缸的进油路上。(2)出口节流阀节流调速回路如图5-20 所示,出口节流阀节流调速回路与进口节流阀节流调速回路基本相同,只是将节流阀串接
13、在液压缸的回油路上。(3)旁路节流阀节流调速回路如图5-21 所示,旁路节流阀节流调速回路也是由定量泵、溢流阀、节流阀、液压缸等组成。节流阀与液压缸是并联关系。旁路节流阀节流调速回路效率较高,适应于快速高负载液压系统。而且,通过节流阀的热油可直接回油箱散热。上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路 2.容积调速回路 容积调速回路按油路循环方式不同,有分开式回路和闭式回路两种。开式回路中,泵从油箱吸油,执行元件的回油直接回到油箱,便于油液的冷却、沉淀和气体逸出,但油箱尺寸大,空气和污物易侵入。闭式回路中,泵的吸油口和执行元件的回油口直接连接,油液在封闭的油路系统内循环,结构紧凑,只需很小的补油箱
14、,空气和污物不易侵入,但散热差,为补偿工作中油液的泄漏,需设补油装置,使结构复杂化。上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路(1)变量泵一液压缸开式容积调速回路如图5-22(a)所示,回路由手动变量泵供油,溢流阀2 起安全保护作用,换向阀4控制液压缸换向,单向阀3 隔离峰值压力和防止油液反向流动,液压缸5 输出运动,背压阀6 可使液压缸运动平稳。在图示状态下,根据运动速度要求,调节变量泵的流量即可调节液压缸的速度v(5-1)液压缸的速度一负载特性由图5-22(b)表示。可以看出,这种回路速度刚性不太好,低速负载能力较差。最大承载能力为(5-2)上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路(2)变量
15、泵一定量电动机容积调速回路图5-23(a)是回路组成。变量泵与定量电动机的进出油口首尾连接成闭式回路。安全阀2 起到保护作用。电动机的调速特性回路工作时,变量泵输出流量qp经过高压管道进入电动机。如果不考虑高压管道泄漏,这时电动机的实际流量qm=qp。电动机在qm作用下转动起来。其转速nom为(5-3)上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路 电动机的输出转矩特性电动机的输出转矩Tom为(5-4)显然,电动机的输出转矩与进出口压力差 成正比,而与输入流量qp没有关系。当 变化不大时,这种调速回路具有恒转矩调速特性,见图5-23(b)。所以,又称恒转矩调速回路。电动机的功率特性电动机的输出功率P
16、om为(5-5)上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路(3)定量泵一变量电动机容积调速回路图5-24(a)是回路组成。定量泵1 向回路补油,溢流阀2 调节补油压力,定量泵3 向电动机供油,安全阀4 起保护作用,电动机输出转速和转矩。电动机转速特性定量泵向变量电动机输入的流量不可调节,但是,通过调节电动机的排量也能调节自身的转速nom(5-6)电动机的排量Vm增大时,其转速nom将减小;电动机的排量Vm减小时,其转速nom增大,但不成线性规律。尤其在电动机排量减小到一定值时,由于泄漏、产生的转矩不足以克服摩擦转矩而停止运动。这时,既无转速输出,又无转矩输出,见图5-24(b)。上一页 下一页
17、返回5.3 速度控制回路 电动机的转矩特性根据电动机的转矩公式有(5-7)由于电动机的排量可以调节,故其输出转矩Tom随排量Vm呈线性规律变化,见图5-24(b)。电动机输出功率特性电动机的输出功率公式为(5-8)在定量泵一变量电动机容积调速回路中,电动机的输出转速增大,则转矩减小;转速减小,则转矩增大。可见,这种回路具有恒功率输出特性,见图5-24(b)。所以,又称恒功率调速回路。上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路(4)变量泵一变量电动机容积调速回路图5-25(a)是利用双向变量泵和双向变量电动机为主要元件组成的容积调速回路。为了满足双向运动的要求,采用了双向补油、双向安全保护、自动热
18、交换措施。调速时,先将电动机的排量调到最大值固定下来。然后由小到大调节泵的排量。可使电动机的转速升高(像变量泵一定量电动机调速)。当泵的排量达到最大值时,固定其值,反向由大到小调节电动机的排量,可使电动机转速进一步提高(像定量泵一变量电动机调速)。当然也可与上面步骤相反。上一页 下一页 返回5.3 速度控制回路 3.容积节流调速回路 容积调速回路虽然克服了节流调速回路效率低的缺点,但随着负载的增加,液压泵或液压电动机的泄漏增加,从而使执行元件速度发生变化,尤其在低速时速度稳定性较差。实际应用中,若要提高液压系统的速度稳定性,且又要有较高的效率,可采用容积节流调速回路。容积节流调速回路是利用变量
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