流体机械调节与控制技术418329.pptx

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1、主讲 吴晓明24学时机电控制工程（24学时）Dr.吴晓明A10DFR 型复合变量泵A10DFR 型复合变量泵外形图A10DFR 型控制阀组DFR 柱塞 配流盘 滑靴 缸体 缸体 3.6.1 MA 型手动变排量控制 这 种 变 量 控 制 方 式 是 通 过 手 轮 对 泵 进 行 无 级 排 量 调 节，其 结 构 最 为 简 单。这 种 类 型 的 变 量 泵 一 般 在 控 制 机 构 内 部必 须 具 有 行 程 限 位、行 程 角 的 限 位、零 位 对 中 等 功 能。MA手 动 控 制 原 理 和 调 节 位 移 与 排 量 之 间 的 无 量 纲 曲 线 见 图3-74，这种控制

2、方式在过零点之后泵可以换向输出流量。下 面 以Bosch Rexroth 公 司 生 产 的A4VG 系 列 斜 盘 式 轴向 柱 塞 变 量 泵 为 例，对 其 各 种 控 制 方 式 及 其 实 现 进 行 研 究与 分 析，以 期 对 于 静 液 压 系 统 闭 式 回 路 的 开 发 与 创 新 提 供借鉴，并可为设计师在泵的选型方面提供参考。3.6.1 MA 型手动变排量控制 3.6.1 MA 型手动变排量控制 图 3-74 MA 手动控制职能原理图和其特性曲线a）控制原理图 b）输出特性的无量纲曲线A、B 压力油口 MA、MB 测量油口 E 辅助油口 K2、K3 泵壳体冲洗油口 R

3、（L）注油孔和排放孔U 泵壳体冲洗油口 A4CSG500EP 型A4CSG500EPG 型A4CSG500EPD 型A4CSG500EPD 型 3.4.12 LRN 型功率控制+液压行程控制 FEATURES 3.6.3HD 型与先导控制压力相关的液压控制 图3-76 HD 液压控制职能原理图A、B 压力油口 MA、MB 测量油口 G 供油压力口 X1、X2 控制压力口 Y1，Y2 遥控口 T1 漏油灌油口 T2 漏油泄油口 R 排气口 S 吸油口 Fe补油泵测压口 PS 辅助油口1主泵 2控制阀 3反馈杠杆 4安全阀 5辅助泵 6溢流阀 7变量活塞 3.6.3HD 型与先导控制压力相关的液压

4、控制图3-77 HD 液压控制特性曲线 3.6.3HD 型与先导控制压力相关的液压控制 HD 液 压 控 制 方 式 泵 的 排 量 大 小 取 决 于 先 导 控 制 压 力 pst，即油口Y1 和Y2 的压差，油口Y1 和Y2 各对应一个液流方向。当 先 导 控 制 压 力 作 用 在 控 制 阀2阀 芯 上 时，会 推 动 阀 芯 向 左或 向 右 移 动，打 开 阀 口，先 导 控 制 压 力 与 控 制 阀2的 弹 簧 力实现平衡时，阀口开度的大小被确定。来 自 辅 助 泵5的 压 力 油 进 入 变 量 活 塞 推 动 变 量 机 构 向 左 或 右运动。由 于 变 量 活 塞7上

5、 连 接 有 反 馈 杠 杆3直 接 与 控 制 阀2 的 阀 套 连接，形 成 了 直 接 位 置 负 反 馈，随 着 变 量 活 塞 的 移 动 又 使 打开的阀口趋于关闭，此时排量被确定为某一个定值。排量的大小正比于先导压力。3.6.4 HW 液压控制、手动伺服 图 3-78 HW 控制职能原理和特性曲线a）控制原理图 b）输出特性的无量纲曲线 3.6.4 HW 液压控制、手动伺服该 控 制 方 式 取 决 于 控 制 杆 的 操 作 方 向，属 于 三 通 阀 控 制 差 动 缸的 原 理，机 械 凸 轮 负 反 馈 控 制 反 馈 弹 簧 的 变 形 实 现 变 量 缸 的 定位，因

6、而斜盘和排量可无级变量。每 个 控 制 手 柄 的 操 作 方 向 对 应 一 个 相 应 的 液 流 方 向。HW 控 制手柄的偏转角度限制须由外装的位移信号元件设定。当HW 控 制 阀 上 的 控 制 手 柄 处 于 零 位 时，零 位 开 关 的 开 关 触 点闭合，当控制手柄偏转离开中位时，触点断开。此 零 位 开 关 在 传 动 中 可 起 到 安 全 保 护 作 用，在 某 一 工 作 状 况 下（例如起动柴油机时）确保泵在零位。3.6.5 HM1/2/3 型液压排量控制 图3-79 HM1/2/3液压排量控制 3.6.5 HM1/2/3 型液压排量控制这种控制方式对泵的排量可以进

7、行无级调节，取决于油口X1 和X2 中的控制体积。主要的应用有：2点控制，实现正负最大排量和零排量控制；用于伺服控制或比例控制的基本控制设备。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）有 些 没 备 的 原 动 机 不 仅 驱 动 多 台 泵，同 时 也 带 动 某 些机 械 传 动 装 置。例 如 大 型 轮 式 装 载 机，车 轮 的 最 大 负 载 功率 加 上 液 压 驱 动 功 率，很 容 易 超 过 原 动 机 的 最 大 输 出 功 率。这 种 情 况 下 使 用 转 矩 相 加 是 不 合 适 的，因 为 没 有 一 种 能 从传动装置中检测出转矩信号的合适办法。但 原

8、动 机 有 这 样 一 种 性 能，当 它 接 近 最 大 功 率 时，转速 就 开 始 下 降，这 种 情 况 为 使 用 速 度 敏 感 控 制 创 造 了 条 件。当 原 动 机 转 速 下 降 时，速 度 敏 感 控 制 器 使 液 压 泵 减 小 排 量直 至 卸 载，原 动 机 的 大 部 甚 至 全 部 功 率 用 于 驱 动 车 轮 行 走。当 爬 坡 时，驱 动 车 轮 的 阻 力 增 大，(定 量)液 压 马 达 的 转 矩上 升，使 液 压 泵 压 力 跟 随 升 高。由 此 造 成 发 动 机 载 荷 增 大，而 迫 使 发 动 机 转 速 下 降。此 时，速 度 敏

9、感 控 制 器 可 使 泵 减小排量，相应降低车轮转速。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）DA 控 制 是 一 种 与 发 动 机 转 速 或 自 动 行 驶 速 度 有 关 的 控 制 系 统。该 控 制 方 式 内 置 的DA 控 制 阀 芯 产 生 一 个 与 泵（发 动 机）驱 动 转速成比例的先导压力。该 先 导 压 力 通 过 一 个 三 位 四 通 电 磁 换 向 阀 传 至 泵 的 排 量 控 制 缸上。泵 的 排 量 在 两 个 方 向 均 可 无 级 调 节，并 同 时 受 泵 驱 动 转 速的排油压力的影响。液 流 方 向（即 机 器 向 前 或 向 后）由

10、 电 磁 铁a 或b控 制。泵 的 驱 动转 速 升 高，DA 阀 产 生 的 先 导 压 力 也 会 增 加，从 而 使 泵 的 流 量 和压 力 增 加。根 据 所 选 择 泵 的 工 作 特 性，系 统 压 力（即 机 器 负 载）升高使泵回摆至较小的排量。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）DA 控 制 的 目 的 就 是 针 对 使 用 内 燃 机 的 行 走 机 械 液 压 系 统。它 既 考 虑 到 内 燃 机 转 矩 随 转 速 增 大 而 增 大 这 一 因 素，又 考 虑 到当 载 荷 接 近 最 大 转 矩 限 值 时 可 能 发 生 失 速 的 问 题。因

11、此，可 或多 或 少 地 将 内 燃 机 的 功 率 换 算 成 当 前 的 转 速。通 过 液 压 部 分 的相关调节，达到了最优的车辆控制功能。主泵的同轴上还安装着一台辅泵，其作用是：1)向闭式油路低压侧补油。2)供给主泵变量调节用液压油。3)测 量 变 量 泵(柴 油 机)转 速。辅 泵 输 出 流 量 与 发 动 机 转 速 成 正 比，根据辅泵流量就可算出发动机相应的转速。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）图3-80 DA 控制职能原理图 3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）图3-81 DA 阀结构原理图3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）内 置

12、 的DA 阀，又 称 速 度 敏 感 控 制 器，其 结 构 原 理 如 图3-81所 示。实 质 上 它 是 以 p=p1 p2为 控 制 输 入 信 号 的 一 个 比 较特 殊 的 三 通 减 压 阀，进 油 压 力 为 孔 板3后 的 压 力 p2，输 出 信号为p3。D 与 d之 间 的 环 形 面 积，就 是 输 出 压 力 p3的 反 馈 作 用 面 积。DA 阀 能 将 原 动 机 的 转 速 变 化 转 换 成 变 量 泵 的 变 量 控 制 油压 的 变 化，从 而 改 变 变 量 泵 的 排 量，实 现 恒 动 率(恒 转 矩)控制。速 度 敏 感 控 制 器 的 速 度

13、 信 号，可 以 很 方 便 地 用 测 量 原 动 机直接驱动的另一台定量泵（辅助泵）的流量获得。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）定 量 泵（辅 助 泵）输 出 与 原 动 机(例 如 柴 油 机)转 速 成 正 比 的流 量，在 控 制 器 孔 板(液 阻)3 上 形 成 压 差 p=p1 p2，此 压 差 影响 孔 板 阀 芯 组 件1l 的 平 衡 位 置，以 使 控 制 阀 口4打 开，控 制 油经 变 量 泵 先 导 阀 流 向 变 量 控 制 缸。控 制 油 管 路 中 的 压 力 p3作用 在 的 孔 板 阀 芯 组 件 的 环 形 面 积 上(输 出 的 反

14、馈 力)，方 向 从左 向 右，与 孔 板3前 后 压 差 所 产 生 的 从 右 向 左 的 输 入 力 平 衡，从 而 决 定 孔 板 阀 芯 组 件1l 的 平 衡 位 置。当 原 动 机 转 速 稳 定 时，重 新 关 闭 阀 口4。当 原 动 机 的 转 速 下 降 时，孔 板3上 的 压 差 变小，控 制 阀 口8打 开，变 量 缸 中 的 油 压 降 低，直 至 作 用 在 孔 板阀 芯 组 件11 上 的 力 重 新 平 衡，阀 口8重 新 关 闭。通 过 速 度 敏 感控 制 器 的 作 用，原 动 机 转 速 和 变 量 控 制 油 压 p与 泵 的 变 量 倾 角形 成

15、了 比 例 关 系。即 原 动 机 转 速 下 降，使 变 量 控 制 油 压 按 比例 下 降，进 而 泵 的 排 量 也 按 比 例 下 降；反 之 亦 然。改 变 弹 簧5的预压缩量，就可改变限转矩特性曲线。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）在 行 驶 过 程 中，如 果 行 驶 驱 动 阻 力 增 加（如 上 坡 或 障 碍)，则 泵 输 出 压 力 增 加，液 压 马 达 转 矩 增 大，泵 变 量 液 压 缸 回 位力 增 大，泵 摆 角 变 小，主 机 速 度 下 降。如 果 泵 输 出 功 率 大 于柴 油 机 提 供 的 功 率，那 么 柴 油 机 转 速 下

16、降，泵 控 制 压 力 减 小，泵 摆 角 减 小，主 机 降 速 直 到 此 液 压 马 达 转 矩 与 柴 油 机 转 矩 一致。反 之，如 果 行 驶 驱 动 力 降 低(如 下 坡)，液 压 马 达 转 矩 降 低，泵输出压力降低，泵开始相反过程，使得车辆加速。由 于 采 用 了 全 调 节 装 置，使 主 机 行 走 液 压 系 统 具 有 制 动 性 能。通 过 使 操 纵 开 关 回 中 位 或 踩 下 微 动 阀 调 节 踏 板，均 使 行 走 液压 系 统 进 行 静 压 制 动。虽 然 这 种 方 法 代 替 不 了 必 需 的 车 辆 制动 器，但 和 制 动 器 配 合

17、 使 用，可 减 小 制 动 器 的 磨 损，延 长 使用寿命。3.6.6与转速有关的DA 控制（速度敏感控制）上 面 的 介 绍 表 明，速 度 敏 感 控 制 器 可 用 于 原 动 机 直 接 驱 动、输 出 功 率 超 过 原 动 机 最 大 功 率 的 大 容 量 液 压 传 动 装 置。在 这 种类 型 的 装 置 中，速 度 敏 感 控 制 器 的 功 能 与 恒 转 矩 或 总 功 率 控 制器 件 的 功 能 相 同，它 可 将 泵 在 某 一 工 作 压 力 下 的 输 出 流 量 限 制在原动机的最大功率范围内。3.6.7 DG 型液压直接控制 该 控 制 方 式 为 液

18、 压 直 接 控 制，其 标 准 结 构 形 式 如 图3-82所 示。通 过 在 油 口X1 或X2 直 接 在 行 程 缸 上 施 加 液 压 控 制 压力 来 调 节 泵 的 排 量，液 压 控 制 压 力 产 生 的 作 用 力 与 变 量 控 制缸 的 定 位 弹 簧 相 平 衡 使 控 制 缸 输 出 一 定 的 位 移，此 位 移 确 定了 对 应 泵 排 量 值。这 样，斜 盘 亦 即 泵 的 排 量 可 在0至 最 大 排量之间调节。变 量 泵 每 个 液 流 方 向 分 配 一 个 控 制 油 口（X1 或X2）。在 排 量 最 大 时 所 需 的 先 导 压 力 取 决

19、于 工 作 压 力 和 转 速。另 外，在 使 用DG 液 压 直 接 控 制 方 式 时，只 有 从 油 口PS 供 油，才 能使用压力切断阀和DA 控制阀。3.6.7 DG 型液压直接控制 图3-82 DG 直控式标准结构形式3.6.8 EP 型带比例电磁铁的电气控制 该 控 制 方 式 的 泵 见 图3-83，它 带 有 比 例 电 磁 铁，其 控 制 过 程 取决 于 两 个 比 例 电 磁 铁（和）上 的 预 选 电 流，泵 变 量 缸 通 过EP控制装置获得控制压力驱动变量缸运动。这 样，斜 盘 亦 即 排 量 可 无 级 可 调。每 个 比 例 电 磁 铁 对 应 一 个 液 流

20、 方向。如 果 泵 同 时 装 有 一 个DA 控 制 阀，则 可 对 行 走 驱 动 装 置 进 行 自动控制。3.6.8 EP 型带比例电磁铁的电气控制图 3-83 EP电气控制标准结构形式 3.4 泵控液压马达的数学模型 pm一、基本方程一、基本方程变量泵的 变量泵的流量方程为：V0 一个腔室的总容积变量泵的排量为：其增量方程的拉氏变换 增量方程的拉氏变换为：液压马达高压腔 液压马达高压腔的流量连续性方程为：其增量方程的拉氏变换 增量方程的拉氏变换为：液压 马 马 达和 达和 负载 负载的力矩平衡方程为：其增量方程 增量方程的拉氏变换为：1）液压固有频率较低 液压固有频率较低l 只有一个

21、控制管道，1/2l 液压泵的工作腔容积大2）阻尼比较小，但较恒定 阻尼比较小，但较恒定。l CtKce，总是欠阻尼，但基本恒定。l 设置旁路泄漏通道或内部压力反馈以获得满意的阻尼比3）增益 增益K Kqp qp/D/Dm m和静态速度刚度 和静态速度刚度D Dm m2 2/C/Ct t比较恒定 比较恒定。4）动态刚度不好，但静态刚度很好（动态刚度不好，但静态刚度很好（C Ct t较小）较小）三、泵控液压马达与阀控液压马达的比较三、泵控液压马达与阀控液压马达的比较3.6.9 EZ 型带开关电磁铁的电气两点控制 图3-84 EZ 两点电气控制标准结构形式3.6.9 EZ 型带开关电磁铁的电气两点控

22、制 EZ 型电气控制方式带有开关电磁铁，通过使开关电磁铁或通电或断电，可由EZ 控制装置为泵的变量缸供油。这样，斜盘亦即排量可在与最大值两点调节。每个电磁铁对应一个液流方向。3.6.10 EO1/2 型比例液压控制 EO 型 比 例 液 压 控 制 也 属 于 液 压 排 量 控 制，其 使 用 比 例 阀 有 助 于与 斜 盘 倾 角 的 电 反 馈 一 起 进 行 无 级 变 量 控 制，其 控 制 原 理 见 图3-85a。EO1/2 控 制 是 依 靠 一 个 嵌 入 式 直 接 驱 动 的 比 例 方 向 阀，泵 的 排 量 正比 于 输 入 电 信 号 指 令 值，实 际 泵 的

23、斜 盘 摆 角 的 反 馈 信 号（排 量）由位 移 传 感 器 检 测 并 被 反 馈 到 输 入 端，组 成 闭 环 位 置 控 制 系 统 用 于 控制泵的排量。其输出特性曲线见3-85b。最 大 的 斜 盘 摆 角 可 以 在 中 心 的 两 边，在 最 大 排 量 Vgmax 和50%最 大 排 量 之 间 用 止 位 螺 钉 调 节。控 制 缸 的 对 中 弹 簧 是 标 准 的，它 被用于设定和调整在无压状态下的零位位置。电放大器采用的型号是VT 5035-1X。3.6.10 EO1/2 型比例液压控制图 3-85 液压排量控制控制职能原理图和其特性曲线a）控制原理图 b）输出特

24、性的无量纲曲线 3.6.11 HS 型液压排量控制 使用伺服阀有助于实现斜盘倾角的电反馈进行无级变量控制。HS 控制用电液伺服阀调节变量缸使泵的排量正比于给定电信号值，实际泵的斜盘摆角的反馈（泵的排量）由一台嵌入式的位移传感器来完成。变量缸中的对中弹簧是标准的，它被用于设定和调节无压力下的零位位置。为了保护伺服阀，泵上提供了一个叠加式冲洗板，在冲洗完之后冲洗板必须移走，而伺服阀应当直接用螺钉安装在底板上。HS3P 控制配备有附带的压力传感器，可进行附加的可电动调节的压力控制和功率控制。3.6.11 HS 型液压排量控制 a）b）图 3-86 液压伺服阀排量控制控制职能原理图和其特性曲线a）控制

25、原理图 b）输出特性的无量纲曲线 3.6.12 DS1 型速度控制（二级受控）速度控制DS1 用来控制二次元件（液压马达），以便此液压马达可以提供足够的转矩来维持所需的速度。连接到具有恒定压力的系统，此转矩与排量成比例，从而也与摆动角成比例。二次调节系统是以调节一个接在定压网络中的变量液压马达的排量，来调节液压马达轴上的转矩，从而控制整个系统的功率流，达到调速和调节转矩的目的，也就是说，液压马达轴的转向以及轴上能量的流动方向及大小（传动系统向负载提供能量为主动工况，从负载吸收能量为制动工况），在容积传动系统中主要是通过改变泵的流量来实现，而二次调节系统中是通过改变液压马达的转矩来实现。3.6.

26、12 DS1 型速度控制（二级受控）图 3-88 二次调节系统原理3.6.12 DS1 型速度控制（二级受控）二 次 调 节 静 液 传 动 技 术 是 对 将 液 压 能 与 机 械 能 互 相 转 换 的 液 压元 件 所 进 行 的 调 节。如 果 把 静 液 传 动 系 统 中 机 械 能 转 化 成 液 压 能 的元 件(液 压 泵)称 为 一 次 元 件 或 初 级 元 件(Primary Element),则 可 把 液压 能 和 机 械 能 可 以 互 相 转 换 的 元 件(液 压 马 达/泵)称 为 二 次 元 件 或 次级元件(Secondary Element)。在 静

27、 液 传 动 系 统 中 可 以 把 液 压 能 转 换 成 机 械 能 的 液 压 元 件 是 液压 缸 和 液 压 马 达,液 压 缸 的 工 作 面 积 是 不 可 调 节 的,所 以 二 次 元 件 主要是指液压马达。同 时,为 了 使 二 次 调 节 静 液 传 动 技 术 能 够 实 现 能 量 回 收,所 需 要的 二 次 元 件 是 可 逆 的 静 液 传 动 元 件。因 此,对 这 类 静 液 传 动 元 件 可 称为液压马达/泵。3.6.12 DS1 型速度控制（二级受控）但 是,为 了 使 许 多 不 具 备 双 向 无 级 变 量 能 力 的 液 压 马 达 和 往复

28、运 动 的 液 压 缸 也 能 在 二 次 调 节 系 统 的 恒 压 网 络 中 运 行,目 前 出现 了 一 种“液 压 变 压 器(hy2draulic transformer)”,它 类 似 于 电 力变 压 器 用 来 匹 配 用 户 对 系 统 压 力 和 流 量 的 不 同 需 求,从 而 实 现 液压系统的功率匹配。一 般 来 说,大 多 数 二 次 调 节 静 液 传 动 技 术 的 实 现 是 以 压 力 耦联 系 统 为 基 础 的。目 前 对 二 次 调 节 静 液 传 动 技 术 进 行 研 究 的 出发 点 是 对 传 动 过 程 进 行 能 量 的 回 收、能 量

29、 的 重 新 利 用,并 从 宏 观的 角 度 对 静 液 传 动 总 体 结 构 进 行 合 理 的 配 置 以 及 改 善 其 静 液 传动系统的控制特性。3.6.12 DS1 型速度控制（二级受控）二 次 调 节 闭 环 控 制 是 一 种 闭 环 控 制 静 液 传 动 方 案。当 一 台 液 压马 达/泵 由 具 有 恒 定 工 作 压 力 的 网 络 无 节 流 地 驱 动 时,所 希 望 的 是 液压 马 达/泵 转 速 由 闭 环 控 制 来 实 现。对 此 所 需 要 的 转 矩 则 在 保 持 工作压力不变的情况下,通过调节液压马达/泵的排量来实现。基 于 能 量 回 收

30、与 重 新 利 用 而 提 出 的 二 次 调 节 概 念,对 改 善 静 液 传动 系 统 的 效 率 非 常 有 效。这 种 调 节 技 术 不 但 能 实 现 功 率 适 应,而 且 还可 以 对 工 作 机 构 的 制 动 动 能 和 重 力 势 能 进 行 回 收 与 重 新 利 用。同 时,在 恒 压 网 络 开 式 回 路 上 可 以 连 接 多 个 互 不 相 关 的 负 载,在 驱 动 负 载 的二 次 元 件 上 直 接 来 控 制 其 转 角、转 速、转 矩 或 功 率。二 次 调 节 静 液传 动 系 统 在 控 制 与 功 能 上 的 特 点 为 解 决 静 液 传

31、动 技 术 中 目 前 尚 未 解决的某些传动问题和替代有关传动技术提供了有利的条件。1 二次调节静液传动系统的组成二 次 调 节 静 液 传 动 系 统 的 组 成 如 图1 所 示,它 主 要 由 二 次 元 件1、变量控制油缸2、电液伺服(比例)阀3 等组成。恒压油源部分由恒压变量泵4 和液压蓄能器5 组成。由 于 恒 压 油 源 部 分 的 动 态 特 性 较 好,所 以 在 对 二 次 调 节 静 液 传 动 系 统进 行 分 析 与 研 究 时,可 以 不 考 虑 油 源 部 分 的 动 态 性 能 对 系 统 输 出 的 影响,并 且 可 认 为 恒 压 网 络 中 的 压 力

32、基 本 保 持 恒 定 不 变。这 样 不 仅 能 简化研究的复杂性,同时也能保证研究结果的准确性。1 二次调节静液传动系统的组成1二次元件;2 变量控制油缸;3 电液伺服(比例)阀;4恒压变量泵;5 液压蓄能器图1 二次调节静液传动系统的基本组成2 二次调节静液传动系统的工作原理 输 出 端 的 可 逆 式 二 次 元 件2 的 排 量 由 变 量 油 缸3 进 行 控 制,变 量油缸的流量通过二次元件的测速泵4产生。随 着 二 次 元 件 转 速 的 变 化,测 速 泵 产 生 一 定 容 量 的 先 导 控 制 流 量,并 在 节 流 阀5 上 造 成 一 个 与 二 次 元 件 的 转

33、 速 成 比 例 的 压 力 差,在 压 差的 作 用 下,变 量 油 缸 向 左 或 向 右 移 动,改 变 二 次 元 件 的 斜 盘 倾 角,进 而改 变 二 次 元 件 的 排 量,排 量 的 变 化 将 引 起 扭 矩 的 变 化,直 至 变 量 缸 的两端达到力平衡为止。这 一 平 衡 状 态 可 产 生 于 二 次 元 件 的 任 何 设 定 转 速,通 过 改 变 节 流阀 的 阀 口 面 积,可 以 使 二 次 元 件 的 转 速 无 级 地 变 化。当 外 负 载 扭 矩ML 发 生 变 化 时,将 引 起 二 次 元 件 转 速n2 的 变 化,而 转 速 的 变 化 自

34、 动 地引 起 二 次 元 件 排 量V2 的 变 化,直 到 恢 复 节 流 阀 所 设 定 的 二 次 元 件 转速为止。2 二次调节静液传动系统的工作原理如 果 将 图2 中 的 节 流 阀 控 制 变 量 液 压 缸 改 为 用 电 液 伺 服 阀 控 制,通过 改 变 电 液 伺 服(比 例)阀 的 控 制 信 号,同 样 可 以 使 二 次 元 件 的 转 速 无级变化,并且更加方便。2 二次调节静液传动系统的工作原理1油箱;2 二次元件;3 变量液压缸;4测速泵;5 节流阀图2 二次调节静液传动转速调节原理图2 二次调节静液传动系统的工作原理 二 次 调 节 静 液 传 动 系

35、统 中 的 二 次 元 件(液 压 马 达/泵)对 负 载 转矩 或 转 速 变 化 的 反 应,最 终 是 通 过 改 变 液 压 马 达/泵 的 排 量 来 实 现 的。这 种 调 节 是 在 输 出 区 的 液 压 马 达/泵 上 进 行,调 节 功 能 通 过 液 压 马 达/泵自身的闭环反馈控制来实现,而不改变系统的工作压力。为 了 实 现 能 量 回 收 的 目 的,二 次 元 件 能 工 作 在 四 个 象 限 内,既 有“泵”工 况,也 有“马 达”工 况。当 二 次 元 件 工 作 于 泵 工 况 时,向 系 统回馈能量。这 里 可 以 改 变 能 量 的 形 式 或 不 改

36、 变 能 量 的 形 式 来 存 储 能 量,这 部分能量既可由蓄能器储存,也可以立即提供给其它用户。3 二次调节静液传动系统的特点与传统静液传动系统相比:(1)具有较高的控制质量;(2)能在四个象限中工作,可以回收能量;(3)可不转变能量形式来进行能量的存储;(4)一 次 元 件 和 二 次 元 件 可 以 分 开 相 当 大 的 距 离 安 装,可 以 用 一 个泵站给数个液压动力元件提供油源;(5)可 用 液 压 蓄 能 器 加 速,其 加 速 功 率 可 以 是 装 机 功 率 的 几 倍,且 系统中无压力峰值;(6)可减少冷却费用;(7)由于系统设计功率的减小,可以大大地降低设备的制

37、造成本;(8)大大地提高了系统效率。3 二次调节静液传动系统的特点与电传动相比:(1)闭环控制动态响应快;(2)高功率密度、重量轻、安装空间小;(3)安装功率小。4 二次调节静液传动系统的应用二次调节静液传动液压抽油机液压回路4 二次调节静液传动系统的应用 在 液 压 缸4 下 降 的 过 程 中,靠 钻 杆 和 抽 油 泵 的 重 力 势 能来 驱 动 作 为 二 次 元 件 液 压 马 达8,电 动 机7和 二 次 元 件8 驱 动作 为 液 压 泵 的 二 次 元 件1,二 次 元 件1 再 将 压 力 油 压 入 液 压蓄 能 器3 中,以 备 在 液 压 缸4 的 上 升 过 程 中

38、 使 用;在 液 压 缸4 下 降 到 终 点 时,由 行 程 开 关6 控 制 二 次 元 件8 的 摆 角 过 零 点,而 转 成 液 压 泵 工 作,利 用 换 向 阀2 将 二 次 元 件1 摆 过 零 点 转成 液 压 马 达。由 作 为 二 次 元 件 液 压 马 达1 和 电 动 机7 共 同驱 动 作 为 液 压 泵 工 作 的 二 次 元 件8 输 出 液 压 油 来 驱 动 液 压缸4 带 动 石 油 泵 抽 油,因 此,系 统 的 装 机 功 率 可 以 减 小,从 而达 到 节 能 目 的。采 用 了 二 次 调 节 静 液 传 动 技 术 的 液 压 抽 油机 可 具

39、 有 较 高 的 充 填 率、较 高 的 循 环 频 率 并 使 钻 杆 和 抽 油泵的寿命很长。4 二次调节静液传动系统的应用12发动机;22 一次元件;32 液压蓄能器;42二次元件;52 汽车后桥图5 二次调节静液传动在公共汽车驱动中的应用4 二次调节静液传动系统的应用(1)位 能 回 收 如 液 压 驱 动 的 卷 扬 起 重 机 械。由 于 卷 扬 机 械 中 有 位能 变 化,采 用 二 次 调 节 静 液 传 动 技 术 可 以 回 收 其 位 能。它 可 用 于液 压 抽 油 机、起 重 机 械 和 矿 井 提 升 机 械、缆 索 机 械 的 索 道 传 动,船用甲板机械等;(

40、2)惯 性 能 回 收 如 液 压 驱 动 摆 动 机 械 和 实 验 装 置。应 用 二 次 调 节静 液 传 动 技 术 可 对 摆 动 机 械 在 频 繁 的 启 动、制 动 过 程 中 产 生 的惯性能,进行回收和再利用;(3)群 控 节 能 如 群 控 作 业 机 械。对 多 台 周 期 性 工 作 设 备 共 用 一 个动力源,这样既节省费用又节约了能源。二 次 调 节 静 液 传 动 系 统 可 实 现 能 量 的 回 收 和 重 新 利 用,其 主 要 应用在以下几个方面:3.5.4 压力流量功率复合控制变量泵的压力切断和正负流量控制图3-73 带压力切断、液控变量的恒功率控制

41、泵a）负流量控制 b）正流量控制3.5.4 压力流量功率复合控制变量泵的压力切断和正负流量控制1）恒 功 率 功 能 参 见 图3-73，恒 功 率 控 制 部 分 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 馈 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 压力流量功率复合控制变量泵的压力切断和正负流量控制2）压 力 切 断 功 能 图3-73a 中 阀 为 压 力 切 断 阀，主 要 功 能 是对 系 统 进 行 过 压 保 护，

42、并 消 除 过 载 时 的 溢 流 损 失。与 系 统 安 全阀 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 达 到 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

43、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。而 压 力 切 断 功 能，是 一 种 保 护 性 功 能，只 要 泵 的 压 力 达 到 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。3.5.4 压力流量功率复合控制变量泵的压力切断和正负流量控制）负 流 量 控 制 功 能 负 流 量 控 制 与 正 流 量 控 制 指 的 是 两 种由 外 加 液 压 信 号 对 泵 排 量 进 行 的 控 制。如 图3-73a 所 示，1油 口 引 入 外 加 控 制 信 号。当

44、达 到 阀 的 调 定 值 时，先 导 控 制油 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控制就称负流量控制。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 达 到 调 定 值 时，打 开 阀 的AT 通 道，使排量增大，就称为正流量控制。容积调节变量泵有以下若干要点 容积调节变量泵有以下若干要点 1)变 量 泵 的 控 制 本 质 上 是 位 置 控 制 系 统，分

45、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 发 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 控 制 输 入 方 式。如 液压 控 制、液 压 手 动 伺 服 控 制、机 械 伺 服 控 制、电 控、电 液 比例 控 制 等。第 二，在 基 泵 基 础 上 更 换 设 置 若 干 调 节 器 件，就可 实 现 多 种 控 制 功 能 的 复 合，如 p+q，P+p，P+q，P+p+q，以及速度敏感控制

46、、电反馈多功能控制等。容积调节变量泵有以下若干要点3)先 导 控 制 分 自 控 与 外 控，泵 分 单 向 变 量 与 双 向 变 量。自控 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 控 制 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 控 制 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

47、 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，敏感控制腔)。容积调节变量泵有以下若干要点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 控 制 敏 感 腔，控制油的进出需经过变量控制阀的控制。6)恒 压 泵 能 在 负 载 所 需 流 量 发 生 变 化 时，保 持 与 输 入 控 制信号相对应的系统压力不变。7)为 增 强 系

48、统 的 稳 定 性，通 常 在 恒 压 控 制 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 控 制 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 控 制，速 度 敏 感 控 制 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/欢迎下载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