流体机械调节与控制技术3.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
2、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
3、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
4、 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
5、 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
6、 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 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
7、 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 流 口 开 度,例 如 先 导
8、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
9、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
10、 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、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
11、(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
12、进 入 变 量 缸 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
13、 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3-67 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
14、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,HA VE 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
15、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2实 现 的。该 比 例 阀 通 过 对 变 量 操 作
16、 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
17、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
18、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 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
19、 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
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