流体机械调节与控制技术n.pptx

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1、24学时机电操作工程（24学时）Dr.1.1简述 液 压 变 量 泵 及 变 量 马 达 能 在 变 量 操 作 装 置 的 作 用 下能 够 根 据 工 作 的 需 要 在 一 定 范 围 内 调 整 输 出 特 性，如：恒 流 操 作、恒 压 操 作、恒 速 操 作、恒 转 矩 操 作、恒 功 率操作、功率匹配操作等。采 用 变 量 泵 实 现 容 积 操 作。使 用 变 量 泵 进 行 位 置 和速 度 操 作 时，能 量 损 耗 最 小。正 确 地 使 用 和 调 节 泵 的 流量，可 使 其 只 排 出 满 足 负 载 运 动 速 度 需 要 的 流 量，而 使用 定 量 泵 时 只

2、 有 局 部 流 量 供 给 负 载，其 余 的 流 量 需 要 旁通至油箱。为 了 在 不 增 加 管 路 阻 力 的 条 件 下 提 高 液 压 马 达 的 速度，也有必要为减少液压马达的排量而采用变量马达。1.2 三大类泵的变量调节 表1-1 三大类泵的主要应用现状1.3 容积调节液压变量泵（马达）的基本工作原理 容 积 泵 的 基 本 工 作 原 理：形 成 假 设 干 个 密 封 的 工 作 腔，当 密封 工 作 腔 的 容 积 从 小 向 大 变 化 时，形 成 局 部 真 空、吸 油；当 密 封工作腔的容积从大向小变化时，进行压油（排油）。容 积 液 压 马 达 的 基 本 工

3、作 原 理：形 成 假 设 干 个 密 封 的 工 作 腔，进 油 时，密 封 工 作 腔 的 容 积 从 小 向 大 变 化；排 油 时，密 封 工 作 腔的容积从大向小变化，其输出是转矩和转速。容 积 式 液 压 泵 正 常 工 作 的 必 备 条 件 是：具 有 密 封 容 积（密 封工 作 腔）；密 封 容 积 能 交 替 变 化；具 有 配 流 装 置。其 作 用 是 保 证密 封 容 积 在 吸 油 过 程 中 与 油 箱 相 通，同 时 关 闭 供 油 通 路；压 油 时与 供 油 管 路 相 通，而 与 油 箱 切 断；吸 油 过 程 中 油 箱 必 须 与 大 气 相通。1.

4、4单作用叶片泵工作原理图1-1 单作用叶片泵工作原理 1转子 2定子 3叶片 1.4单作用叶片泵工作原理 定子的内外表是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内外表上，于是，两相邻叶片、配流盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。当转子按图1-4 所示方向旋转时，右侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，油液通过吸油口5、配流油盘上的吸油窗口进入密封工作腔；而在左侧，叶片往里缩进，密封腔的容积逐渐缩小，密封腔中的油液排往配流油盘的排油窗口，经排油口1被输送到系统中去。要实现变量，只要改变定子和转子间的偏心距的大小，实际

5、上就是改变了泵的工作容积，从而形成了变量叶片泵。1.5 流量操作系统的分类(1)阀 控(节 流 调 速)系 统 定 量 泵 与 各 种 操 作 阀 配 合 进 行 调 速 操作。其 特 点 是 响 应 快，可 进 行 微 小 流 量 调 节，但 能 量 损 失 大，效率低，多用于小功率场合。(2)泵 控(容 积 调 速)系 统 由 各 种 变 量 泵 与 相 关 变 量 操 作 阀 配合 进 行 调 速 操 作，其 特 点 是 能 量 损 失 小，效 率 高，并 能 实 现 多 种功 能 的 复 合 操 作，如 恒 压、恒 流、p+q+P（P功 率）等；尽 管响应速度较慢，但已能满足大局部工业

6、应用的要求。(3)变 转 速 操 作 通 过 改 变 变 频 电 动 机 的 转 速，来 改 变 定 量 泵的 输 出 流 量。与 常 规 的 阀 控、泵 控 系 统 相 比，其 基 本 特 点 是，既有 泵 控 系 统 节 能 的 特 色，又 接 近 阀 控 系 统 的 快 速 性。目 前，主 要是 受 到 定 量 泵 可 能 的 最 低 转 速(小 流 量 区)和 最 高 可 能 转 速(大 流 量区)的限制，以及大功率变频器可靠性与经济性的制约。1.6容积调节变量泵的分类 按外部操纵方式手动，机动，电动，液动，电液操作属于外加信号 操作变量按调节方式排量，压力（恒压），流量（恒流），恒功

7、率，各种复合操作泵的基本参数按一定规律自动实现变化按适应性操作功率匹配，负载敏感，负载适应包括与负载的适应，与原动机的适应1.7典型的液压变量泵（马达）的变量调节方式n 开式回路还是闭式回路n 液压式或机械式n 直动式或先导式n 定位和可调式n 开环(无反响式)n 机械手动式n 电气机械式1.7典型的液压变量泵（马达）的变量调节方式n 机械液压式n 电气液压式n 液压液压式n 闭环(有反响式)n 液压机械式n 液压电气式 2.1液压桥路和泵源阀控系统的理论 半桥的基本类型：液压半桥是一个有用意义较大的桥路，从工程有用出发，可将液压半桥归纳为三种基本类型。A 型：是输入与输出均为可变液阻，且受同

8、一输入操作信号的差动联控；B 型：是输入为固定液阻，输出为受输入信号操作的可变液阻；C 型：是与B 型相反，输入为可变液阻，输出为固定液阻。2.2 三种液压半桥 2.2 三种液压半桥 2.3 三种基本液压半桥的结构2.2 三种液压半桥的特性曲线 2.3.3 种液压半桥构成的基本原则 先 导 液 桥 是 由 液 阻 构 成 的 无 源 网 络，需 要 外 部 压 力 源(来 自 主 操作级或外部油源)供油。(1)两 个 液 阻 中，至 少 有 一 个 可 变 液 阻(液 阻 可 看 成 是 多 个 液 阻 并串联后的当量液阻)；(2)可 变 液 阻 的 变 化 必 须 受 先 导 输 入 操 作

9、 信 号 的 操 作，输 入 操 作 信号可以是手动、电液比例、电动、液动和机动等多种方式；(3)先导半桥的输出操作信号从两个液阻之间引出；(4)液压半桥可以并联；(5)液 压 半 桥 可 以 是 多 级 的，前 一 级 半 桥 的 输 出 往 往 就 是 次 级 液 桥的输入。2.4 滑阀式液压放大器 2.5 直接位置反响比例排量调节机构 3.1 比例操作排量调节泵 3.1.1 直接操作直接位置反响式排量调节(1)稳态时变量活塞和先导阀芯的位移相等；(2)变量活塞的响应速度，取决于先导阀的输出流量；(3)先 导 阀 芯 的 通 流 面 积 是（y-x）的 函 数，所 以 总 是 在 开 口量

10、 很 小 的 情 况 下 跟 踪（如 图3-1 所 示，y 为 先 导 阀 芯 位 移，x 为 变 量活塞位移）；(4)先 导 阀 口 零 位 附 近 的 流 量 增 益 和 压 力 增 益，决 定 这 种 方 式的响应性能。3.1.1 位移直接反响型 3.1.1 位移力反响型 先导级的位移输入由比例电磁铁给出，先导级的力平衡方程决定阀口开度，先导阀口流量的积分决定变量活塞的位移，此位移通过反响弹簧使先导阀口关闭，使变量活塞定位在一个新的位置上。3.1.1 A4V 泵的双向变量调节 先导液压操作（HD）、手动液压伺服操作（HW）、凸轮液压伺服操作（HK）和电液比例操作（EL）3.1.2 DG

11、操作 这 种 操 作 方 式 是 籍 助 于 连 接操 作 口X 的 外 部 切 换 操 作 压 力，使 泵 可 以 被 设 定 到 最 大 斜 盘 倾 角，这 种 变 量 方 式 只 能 在 最 大 排 量Vgmax 和 和 最 小 排 量 Vgmin 之 间 切换 泵 的 排 量。在X 口 的 切 换 压 力pst=0 MPa 对 应 最 大 排 量 输 出Vgmax，在 X 口 的 切 换 压 力pst5MPa 则 对 应 最 小 排 量 Vgmin输出。3.1.3 HD 操作 3.1.3 HD 操作 这种操作装置由一台操作阀和变量操作缸组成。用先导操作压力来操作泵的排量，在X1孔口接先

12、导操作压力，泵的排量与先导压力成正比。其操作原理是典型的三通阀控缸直接位置反响原理。操作油口X1的压力作用在操作阀阀芯的左腔，推动阀芯向右移动，操作阀左位工作，来自系统的压力油经阀口进入操作缸的右腔推动变量活塞杆左移，使泵的排量增大，随着变量缸活塞杆的左移，与活塞杆连接的反响杆使操作阀的弹簧压缩，弹簧力增加，推动滑阀阀芯右移使操作阀口开度减少，直到与驱动力平衡，阀口关闭，泵的排量因此确定在一个与操作压力成比例的位置。3.1.3 HDG 操作 3.1.3 HDG 操作 HD.G 操作的工作原理是，当泵的出口压力未到达远程溢流阀的设定值时，泵的排量随操作压力成比例变化。当泵的出口压力到达远程溢流阀

13、的设定值时，溢流阀卸荷，排量操作缸右端相当于接通油箱，操作缸右腔压力降低，压力油推动操作缸使泵降到最小排量。此时泵保持恒压状态，即恒定在远程溢流阀设定的压力下。远程溢流阀（1）可实现泵输出压力的远程遥控，改变远程溢流阀的压力调节旋钮可改变设定系统压力值，泵的输出压力不会超过远程溢流阀的压力设定值。3.1.4 CY 泵伺服变量操作机构 3.1.4 CY 泵伺服变量操作机构 泵输出的压力油由通道经单向阀a进入变量机构壳体的下腔d，液压力作用在变量活塞4的下端。当与伺服阀阀芯1相连结的拉杆不动时，变量活塞4的上腔g处于封闭状态，变量活塞不动，斜盘3在某一相应的位置上。当使拉杆向下移动时，推动阀芯1一

14、起向下移动，d腔的压力油经通道e 进入上腔g。由于变量活塞上端的有效面积大于下端的有效面积，向下的液压力大于向上的液压力，故变量活塞4也随之向下移动，直到将通道e 的油口封闭为止。变量活塞的移动量等于拉杆的位移量、当变量活塞向下移动时，通过轴销带动斜盘3摆动，斜盘倾斜角增加，泵的输出流入随之增加；当拉杆带动伺服阀阀芯向上运动时，阀芯将通道f 翻开，上腔g通过卸压通道接通油箱，变量活塞向上移动，直到阀芯将卸压通道关闭为止。它的移动量也等于拉杆的移动量。这时斜盘也被带动作相应的摆动，使倾斜角减小，泵的流量也随之相应地减小。3.15 EP 操作3.15 EP 操作 输入的电流所产生的电磁力使比例阀产

15、生一个与输入电流成正比的开度，这样就有液压油通过翻开的阀口进入变量活塞的无杆腔，变量活塞产生位移，使泵的排量增加，活塞位移通过反响杆又作用在比例滑阀右侧的阀芯弹簧上，使弹簧被压缩，所产生的弹性力与滑阀比例电磁铁所产生的电磁力相互平衡，阀口关闭，这样滑阀阀芯在新的位置平衡，此位置对应泵的一个排量值。随着操作电流的增加，泵的排量增加。输入电流与泵的排量成比例。3.1.6 位移力反响排量调节 当采用液压力作为输入信号时，操作压力既可以引自外控油源，也可以引自变量泵的出口，并经减压阀与比例压力阀串联油路分压(见图)。这一种操作方式的输入信号就是比例压力阀的操作电流，所以也称为电控变量泵。但就操作原理而言，仍是位移力反响式排量调节原理，只是输入信号经过电流压力转换而已。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