流体机械调节与控制技术(ppt 47页).pptx

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1、24学时机电操作工程（24学时）Dr.3.4.11 LR.S型带负载敏感阀和遥控压力操作的恒功率操作 LRS变量泵是在恒功率操作的基础之上，增加了一台负载敏感操作阀4，其可以起到负载压力的变化与流量操作无关的操作作用。泵仅仅输出液压执行器所需要的流量，泵的输出流量与负载所需流量匹配。输出油口B的压力总是比液压缸处的负载压力高出一设定的压差p。泵的输出流量取决于节流阀7（也可为比例阀或者多路阀组）阀口的横截面积，工作压力低于功率操作曲线之下时，泵的流量不受实际负载压力影响。通过负载敏感阀4的调节使节流阀7两端的压差p保持为恒定设定值，从而保持泵输出的流量为常值。3.4.11 LR.S型带负载敏感

2、阀和遥控压力操作的恒功率操作 图3-61 LRS操作职能原理图1A4VSO变量泵 2功率操作阀 3过渡连接板 4负载敏感阀 5溢流阀 6固定节流孔 7节流阀 3.4.11 LR.S型带负载敏感阀和遥控压力操作的恒功率操作 节流阀7两端的压差p改变，由孔口或阀口通流截面积的改变引起，例如当负载口压力减小时，会造成节流阀7阀口两端压差增大，使输出流量增大，此时负载敏感阀上腔的压力减小，在泵排油口油压作用下负载敏感阀下位接通，泵变量缸无杆腔与泵排油口接通，使泵向减小排量的方向变化，实现泵的流量适应这种新的条件。溢流阀5和固定节流孔6可实现泵的压力操作。一旦负载压力到达了由溢流阀5设定的压力等级，系统

3、将变为压力操作模式，而不考虑节流阀7的压差。3.4.11 LR.S型带负载敏感阀和遥控压力操作的恒功率操作在低压阶段，一般需要大流量以提高效率，此时只有负载敏感操作阀4起作用；随着工作压力的提高，为了防止泵的功率大到超过原动机功率发生闷车等现象，此时功率操作阀2开始起作用，维持泵的功率为恒定值；设置了最高的操作压力，防止泵超压损坏，此时泵的流量输出减小，维持泵的排油口压力为设定的平安值，确保平安。因此这种泵的输出特性曲线分为水平的流量调节段、双曲线的功率调节段和垂直的压力调节段三段。在图3-62中，每段之间的切换主要由弹簧力、阀芯面积的相对值和泵的工作压力来确定。3.4.11 LR.S型带负载

4、敏感阀和遥控压力操作的恒功率操作 调节应注意：在设定遥控压力时，其设定值是溢流阀5设定的压力加上在负载敏感阀两端的压差。例如外部压力溢流阀设定值为33.6MPa，负载敏感阀的压差是1.4MPa，则设定的遥控压力为其总和，是33.6 MPa+1.4 MPa=35MPa。3.4.12 LRN型功率操作+液压行程操作 图3-63 LRN液压行程操作职能原理图 1A4VSO泵 2功率操作阀 3过渡连接板 4先导阀 5先导操作阀 6单向阀 7内部集成单向阀 8变量操作液压缸 9固定节流口 P操作压力油口 PSt 先导压力油口 3.4.12 LRN型功率操作+液压行程操作 这种型式的变量泵主要由A4VSO

5、泵1、功率操作阀2、先导阀4、先导操作阀5、单向阀6等组成，工作时需要在P口外接操作压力。当P口接入操作压力油时，液压油压力克服操作阀5的弹簧力使操作阀5左位工作，如图3-63所示位置，此时液压油经过操作阀5和功率操作阀2进入变量缸9右腔，推动活塞向减小泵的排量方向移动，直至最小排量位置，有利于空载启动。3.4.12 LRN型功率操作+液压行程操作 变量泵的排量与在油口pst外加的先导操作压力成正比的增加。这是因为先导阀4的可变节流口和固定节流口9构成了B型液压半桥，这使操作阀5的右腔压力成为可控的。当从Pst油口外加的操作压力增加时，会推动先导阀4阀套移动一定的距离，从而改变了先导阀4 的节

6、流口开度，例如先导操作压力增加，先导阀4节流口开度减小，使操作阀5的右腔压力增加，推动操作阀5右位工作，变量操作液压缸8右腔接通油箱，变量操作液压缸左端在压力油的作用下右移，与变量操作液压缸相连的杠杆机构同时带动先导阀4的阀芯也会移动和阀套相同距离，此时先导阀4又会恢复到初始位置，阀口全开，使操作阀5右腔压力降低，操作阀5又回到左位工作，但此时泵最大的排量值发生了变化。双曲功率操作优先于先导压力信号，将保持预先设定的驱动功率为常值-功率优先。3.4.12 LRN型功率操作+液压行程操作 图3-64 LRH操作静态特性曲线a）排量和工作压力的关系 b）先导压力和排量的关系最大排量限制最小排量限制

7、3.4.13 LR2GN型操作（几种操作结合例）图3-65 LR2GN操作原理图1A4VSO主泵 2功率操作阀 3过渡连接板 4用于遥控的先导操作阀 5遥控溢流阀 6.1先导阀 6.2先 导 操 作 阀 7.1单向阀 7.2集成的单向阀 XD用于遥控压力操作的先导油口 p操 作 压 力 油 口 pst先导压力油口 3.4.13 LR2GN型操作（几种操作结合例）这种操作方式是双曲线恒功率操作+液压行程操作+遥控压力操作，参见图3-65。在无压条件下的初始位置是排量最小的位置Vgmin。这种操作方式也需要一个外加的操作压力加至油口P。操作原理可参考前几节的介绍。3.5 压力、流量、功率（p、q、

8、P）复合操作 前变量泵开展的重要趋势，就是各种形式复合操作不断出现，并朝着系列化、标准化、电子化和专业化方向开展，特别在大功率系统中，复合操作是前述的排量（或流量）、压力、功率、速度敏感等功能的组合。新近又多引入压力切断、外信号排量操作（正、负流量操作）等复合操作。复合操作给系统简化、节能带来了明显的效益，特别是闭环电液操作变量泵的引入，使操作品质得以进一步提高。3.5.1 传统型压力流量复合操作图3-66 传统型压力流量复合操作变量泵操作油路的优化方案例如一a）操作油路 b）特性曲线3.5.1 传统型压力流量复合操作 当仅在恒压操作情况下，PA相通，即排量减小的操作过程，变量操作油进入变量缸

9、敏感腔可视为C型半桥的操作，适当地降低了操作增益，提高了稳定性，当AT相通，即排量增大的操作过程，变量缸敏感腔排出的油液经阀口与R1、R2和R3三者串并联形成的液阻，提高了快速性和稳定性。阀受力平衡时，弹簧力=进口压力负载压力=节流阀两端压差，这个压差是由流量阀右端的弹簧预先设定好的，是一个常数（标准设定为1.4 MPa）。主泵输出适合负载需要的稳定流量。当负载压力变化等干扰作用时，节流阀口两端压差减小(或增大)，说明泵的输出流量低于(或高于)输入信号的对应值，则变量操作系统起作用，增大(或减小)泵的排量，使泵输往负载的流量增大(或减小)直到与期望值相等，其只提供能维持恒定压差所需的排量 图3

10、-67 传统型压力流量复合操作变量泵操作油路的优化方案例如二 压力系统可区分为三种类型：(1)短管型，主要为硬管，受压液体体积小；(2)长管型，主要为软管，受压液体体积较大；(3)长管型并配置蓄能器，受压液体体积较大。为了对压力系统进行调整，并考虑其稳定性，HAVE变量泵的各种不同变量操作器根据不同的压力系统(液容)，一般都提供了带旁路液阻（见图3-67）的油路。在受压容腔较小时，可将旁路液阻调大；在受压容腔较大时，最好将旁路液阻调小一点，以提高其调节精度。如尽管调节了旁路液阻，还是出现振动的话，则可装入一个出流液阻（见图3-67），将减缓泵的振动，起到振荡鼓励器的阻尼作用。3.5.2 电反响

11、多功能复合比例操作 新型电子泵是最近才几年开辟出来的一种新产品,与传统的伺服阀和比例阀操作的泵相比，有如下特点和优点：1)使用高频响比例阀取代比例阀和伺服阀。2)多种变量操作取代单一的流量操作。3)闭环操作取代开环操作，以适应高精度的泵控系统。4)使用数字操作系统。5)可以提高操作精度(由于电反响补偿)。6)可对压力偏差和温度偏差补偿。7)动态响应快，减少压力超调。8)流量及功率调整方便。9)具有故障诊断功能。10)易与PC 和 PLC 操作结合实现机电一体化。3.5.2 电反响多功能复合比例操作93.5.2 电反响多功能复合比例操作变量泵的压力和斜盘倾角的闭环操作，是通过一个电控高频响比例阀

12、2实现的。该比例阀通过对变量操作大缸1的操作，决定斜盘1的位置。泵的排量与斜盘的位置成比例。变量操作小缸3由弹簧5进行预压紧，并始终与泵出口的压力油相通。当泵不工作和操作系统的压力为零时，由于弹簧5的作用，斜盘保持在+100%排量（最大)的位置；当泵起动后，如比例阀8失电，该系统被切换到零排量压力，此时滑阀9被弹簧10推到初始位置，而泵的压力p经过阀口A作用到变量操作大缸4上。变量操作小缸3上的泵压与弹簧5的作用力相平衡，使泵的压力在0.81.2 MPa之间。这个基本设定，是在闭环操作电路不工作时实现的(零排量工作，例如操作电路不启动）。3.5.2 电反响多功能复合比例操作3.5.2 电反响多

13、功能复合比例操作 VT12350的主要技术参数如下:工作电压：DC24V输出电压：25V；25mA输出电流:最大3.8A模拟输入：10V或者420mA数字输入：log0:05V；log1：15V串口：RS485或RS232允许的环境温度：0+50C储存温度范围：20+70C3.5.2 电反响多功能复合比例操作图3-69 位移传感器原理 3.5.2 电反响多功能复合比例操作3.5.2 电反响多功能复合比例操作图3-71 电子泵的输出特性曲线 3.5.2 电反响多功能复合比例操作l)变量泵的压力、斜盘倾角、功率等参数的复合闭环操作，是通过一个电控比例阀来实现的，不像常规的那样，每个参数的操作对应一

14、个变量操作阀。电控泵操作信号的处理完全由电控器完成，这是其重要的优势。2)在同一个时刻，系统只能对其中的一个参数(或压力，或倾角，或功率特性曲线的曲率)进行精确操作，而其他两个参数则低于给定的指令值。3.5.2 电反响多功能复合比例操作3)需要增大斜盘倾角(增大流量)时，阀芯9需偏离中间位置，使变量操作大缸4通过比例阀阀口AT通道，放出局部油液；当需要减小斜盘倾角时，操作油经过比例阀阀口PA通道，补充进入变量操作大缸4，一旦到达工作点，比例阀阀芯9就被保持在中间位置。也就是说，包括这里使用的比例阀在内，所有的变量操作阀是连续操作阀，即阀芯位置将随输入信号变化而无级变化，所有操作阀都有中间位置，

15、尽管有些原理图并没有画出这个中间位置。4)这种闭环变量泵的先导操作油，可以来自泵自身(自控)，也可以来自泵外部(它控)，当泵不工作及操作系统的压力为零时，由于弹簧5的作用，斜盘保持在+100(排量最大)的位置。3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作图3-72 压力流量功率复合操作变量泵和其特性曲线a）职能原理图 b)特性曲线压力流量功率3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作如图3-72所示复合变量泵中，恒流操作局部采用传统的方式，即以主油路上节流阀前后的压差变化，作为恒流阀q的驱动力。其次，在恒压、恒流与恒功率的复合操作中，恒功率功能优先于恒压与恒流功能。从操作方式看，操作

16、油引自泵的排油口，属于自供式，即在泵未起动的原始状态，依靠弹簧力使变量缸处于排量最大位置。同时3个变量操作阀在原始状态时，也要能保证变量缸敏感腔(大腔)的油液，能在弹簧力作用下排往油箱。在图3-72中节流阀G视为负载。与恒压阀AT阀口并联的液阻R，与图3-66（DFR型变量泵）的液阻R1有类似的功能。3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作 1)原动机未起动的原始状态 p、q和P三个功能阀（见图3-72）均处于弹簧位，即p（压力）阀为右位，q（流量）阀为下位，P（功率）阀为左位。由于变量缸大腔(敏感操作腔)油液，在前次运行停车后可经B3、并联的液阻R和p阀AT口至B2，P阀AT口，q阀

17、AT口至B4卸压。所以，在弹簧作用下变量机构处于排量最大位置。p，q，P三阀分别设定pi，qi及Pi值，如图3-72b。而负载节流阀G基本全开。在以下的讨论中，以关小、开大G阀的开口，来表达负载压力的升高、降低(恒流段)或负载所需流量的变小、增大(恒压段)。3.4.10 LRGF型恒流量+恒功率+远程调压操作 2)A1A2段 泵一起动，将运行于低压、最大流量的A1点。适当关小G阀，增大一点负载压力，变量泵将很快转移到A2点运行。在此段由于负载压力较低，远未到达p阀及P阀的调定值。对于高于A2点(q=qi)的流量均大于调定值，取出的信号节流阀前后压差大于预定值，致使q阀处于上位工作。泵的排油口压

18、力油经q阀、P阀左位，B2点，并联的R与p阀右位TA阀口，至B3并进入变量缸大腔，使泵流量减小至A2点后，泵运行于相对稳定点。3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作图3-72 压力流量功率复合操作变量泵A1-A2段压力流量功率3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作 3)A2A3段 到了A2点后，如不断关小负载节流阀G，则泵的负载不断升高。在这个过程中，由于泵内部泄漏量的增大，使实际输出流量小于q阀的设定值；恒流阀的敏感压力使q阀切换成下位，变量缸中的局部油液经B3、B2、q阀下位和B4点回油箱，以增大泵的排量，补偿由于压力升高引起内泄漏增加带来的实际供往负载流量的降低，保持

19、供往负载流量不变(与输入信号相对应)。3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作图3-72 压力流量功率复合操作变量泵A2-A3段压力流量功率3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作4)A3A4段 到了A3点，假设进一步关小负载节流阀G，泵将沿A3A4段恒功率曲线运行。因为到A3点时，pq已经到达恒功率线，此时P阀处于临界状态。进一步关小负载节流阀G，亦即负载压力增大时，pq值超过设定的P值，P阀动作成右位。这样一来，一方面压力油经 Bl、P阀右位PA通口至B2，经并联的R和p阀右位TA阀口至B3，从而进入变量缸大腔，使流量减小。另一方面，由于P阀处于右位，切断了q阀通过P阀的T

20、A阀口对变量缸大腔的操作作用，尽管此时由于流量低于q1(上述压力油通过P阀进入变量缸大腔所致)，q阀处于下位。实际上此时泵出口压力操作油经B5和R1后，在B4点通油箱。而原来使排量增大的P阀T口至q阀A口段，也于B4点通油箱。由于R1的降压作用，经R1的先导油流量是很小的。总之，在A3A4段，p阀未翻开，q阀与变量缸敏感腔的联系被P阀切断，只有P阀在起调节作用。3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作图3-72 压力流量功率复合操作变量泵A3-A4段压力流量功率3.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作(5)A4A5段 到了A4点，假设进一步关小负载节流阀G，由于到达p阀调定值，

21、p阀起作用而切换成左位。压力油直接经p阀PA口进入变量缸大腔，使泵流量减小。由于此时负载节流阀G工作于定压差之下，关小负载节流阀阀口就意味着负载所需流量减小，p阀必须工作于左位(供给流量大于负载所需流量时，泵出口压力将升高)。很显然，此时pqP，所以P阀处于左位而不起作用。由于qqi，q阀总是处于下位。这样从p阀来的压力油，在进入变量缸大腔以适应负载所需流量不断减小的趋势(不断关小节流阀G的开度)时，在B3点分流了一小股液流经R、P阀AT阀口，q阀AT阀口至 B4而流回油箱。同时，仍然有一股来自负载口的油液经R1与之合流。综上，在A4A5段对操作敏感腔而言，仅仅p阀对其起作用，实现恒压功能。3

22、.5.3 LR2DF型压力+流量+功率复合操作图3-72 压力流量功率复合操作变量泵A4-A5段压力流量功率3.5.4 压力流量功率复合操作变量泵的压力切断和正负流量操作图3-73 带压力切断、液控变量的恒功率操作泵a）负流量操作 b）正流量操作3.5.4 压力流量功率复合操作变量泵的压力切断和正负流量操作1）恒功率功能 参见图3-73，恒功率操作局部与前面的讲述相似，阀为恒功率阀，其恒功率关系式为pAa=Fb（p为泵的出口压力；A为通压力油的反响杆底部面积；a是变量缸位移；F是功率输入信号；b是拐臂长度）。3.5.4 压力流量功率复合操作变量泵的压力切断和正负流量操作2）压力切断功能 图3-

23、73a中阀为压力切断阀，主要功能是对系统进行过压保护，并消除过载时的溢流损失。与系统平安阀类似，它的调定值一般比系统正常运行压力高l0左右。由于故障或其他原因，当系统压力到达或超过切断阀的调定值时，阀开启，泵排油口的压力油经过PA流道进入变量缸敏感腔(大腔)，即大小腔都接入泵出口压力油，但由于变量缸大小腔面积比大致为2：l，泵立即将排量降到零位附近，只输出补偿内部泄漏维持压力所需的小流量。需要注意的是，压力切断功能不能等同于恒压调节泵功能。压力切断功能，是一种保护性功能，只要泵的压力到达切断压力，泵很快就将流量降到零位附近，不会根据负载的需要，停留在最大流量与最小流量之间的任意点运行。3.5.

24、4 压力流量功率复合操作变量泵的压力切断和正负流量操作图3-73 带压力切断、液控变量的恒功率操作泵a）负流量操作 b）正流量操作3.5.4 压力流量功率复合操作变量泵的压力切断和正负流量操作）负流量操作功能 负流量操作与正流量操作指的是两种由外加液压信号对泵排量进行的操作。如图3-73a所示，1油口引入外加操作信号。当到达阀的调定值时，先导操作油将通过阀的PA通路，进入变量缸敏感腔，从而使排量减小。减小的量与外控信号成比例。这种随着外加信号增大，流量相应减小的流量操作就称负流量操作。相反，如图3-73b所示，从1油口来的外加信号作用在阀的另一端，外加信号到达调定值时，翻开阀的AT通道，使排量

25、增大，就称为正流量操作。容积调节变量泵有以下假设干要点 容积调节变量泵有以下假设干要点 1)变量泵的操作本质上是位置操作系统，分别针对泵的输出参数p、q和P进行的调节，都是依靠排量的变化来适应功能的要求。2)当前变量泵开展的两个重要趋势是，第一，在基泵基础上更换设置一些调节器件，就可具备多种操作输入方式。如液压操作、液压手动伺服操作、机械伺服操作、电控、电液比例操作等。第二，在基泵基础上更换设置假设干调节器件，就可实现多种操作功能的复合，如p+q，P+p，P+q，P+p+q，以及速度敏感操作、电反响多功能操作等。容积调节变量泵有以下假设干要点3)先导操作分自控与外控，泵分单向变量与双向变量。自

26、控双向变量泵，要解决变量机构过零位的动力问题，通常采用配置蓄能器等措施。自控单向变量泵，不加操作信号时，靠在小腔的弹簧力保持斜盘在最大排量位置。对于外控双向变量泵，不加操作信号时常靠双弹簧保持斜盘排量为零的极限位置。4)变量缸有单出杆双作用缸，和180布置的大小直径两个单作用缸组合。后者的小缸、大缸分别相当于前者的小腔(有杆腔)和大腔(无杆腔，敏感操作腔)。容积调节变量泵有以下假设干要点5)单向变量泵变量缸大、小腔(大缸，小缸)面积比以2：1为佳，且小腔(小缸)总是直接与泵出口压力油相连通(内控单向变量时，弹簧在此腔)；大腔(大缸)为操作敏感腔，操作油的进出需经过变量操作阀的操作。6)恒压泵能

27、在负载所需流量发生变化时，保持与输入操作信号相对应的系统压力不变。7)为增强系统的稳定性，通常在恒压操作阀的AT通道并联一个常通液阻。8)恒流泵能在负载压力变化或原动机转速波动时保持与输入操作信号相对应的输出流量不变。恒流泵压力能适应负载的需要，故常称为负载敏感泵、功率匹配泵等。9)在复合功能泵中，恒功率操作，速度敏感操作一般均优先于其他功能起作用。主编：撰稿教师：（以姓氏为序）制作：责任编辑：电子编辑：谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH