容积调速回路与其它回路.

第九章容积调速回路和几种其它回路1容积调速回路容积节流调速回路几种其它回路2§9-1容积调速回路容积调速回路是通过改变泵的排量或（和）液压马达的排量来调节液压马达（或液压缸）速度的回路。容积调速回路有变量泵和定量执行元件、定量泵和变量液压马达以及变量泵和变量液压马达三种可能的组合，下面对这三种组合情况调速回路的性能作进一步分析。一、变量泵和定量执行元件组成的调速回路二、定量泵变量马达容积调速回路三、变量泵和变量马达容积调速回路3一、变量泵和定量执行元件组成的调速回路这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量泵与定量马达组成，回路原理见下图。左图为原理简图，右图为回路原理图。4变量泵与定量执行元件所组成的容积调速回路的主要工作特性如下：（1）速度特性：速度特性反映的是执行元件的速度vm与变量泵调节参数qp排量的关系。当不考虑回路的容积效率时，执行元件的速度为：nm=npqp/qm或vm=npqp/A由上式可知：马达的转速与变量泵的排量成正比，它是一条通过原点的直线，如图虚线所示。图9-2变量泵定量执行元件容积调速回路特性曲线理想的实际的5（2）转矩和功率特性：即执行元件输出转矩Tm和输出功率Pm与变量泵调节参数qp之间的关系。当不考虑回路的损失时，液压马达的输出转矩Tm为：Tm=qm(Pp-P0)F=A(Pp-P0)由式可知：当泵的输油压力和吸油路压力不变时，马达的输出扭矩是恒定的，而与变量泵的调节参数无关。故其称为恒转矩推力调速，其特性曲线如图。图9-2变量泵定量执行元件容积调速回路特性曲线理想的实际的6同样，由于存在泄漏、机械摩擦等损失，当qp小于一定值时，Mm也会等于零而存在一个死区。所以实际转矩Tm特性曲线如图中实线所示。次回路中执行元件的输出功率为：Pm=(Pp-P0)=(Pp-P0).npqp或Pm=nmTm=qpnpTm/qm上式表明，执行元件输出的功率随变量泵的排量的增减而线性地增减，其理论与实际的功率特性曲线如图。图9-2变量泵定量执行元件容积调速回路特性曲线理想的实际的7二、定量泵变量马达容积调速回路下图为定量泵与变量马达组成的容积调速回路。图(a)为闭式回路，图(b)为开式回路。两回路中1为定量泵，2为变量马达，3为安全阀，图(a)中4为低压溢流阀，5为补油泵。此回路是靠调节变量马达2自身的排量来实现调速。图9-3定量泵变量马达容积调速回路（a)闭式（b)开式8回路主要工作特性：变量马达的转速：nm=Qp/qm其中Qp=C,可见变量马达的转速nm与其排量qm成反比。即当排量qm最小时，马达的转速最高，其特性曲线如图虚线所示。由于存在容积损失和机械损失等，当qm小到一定值时，会带不动负载而使马达nm=0。此时定量泵的输出流量通过安全阀泄漏回油箱或流回低压油路，所以也存在一个死区。图9-4定量泵变量马达容积调速特性曲线9液压马达的输出转矩Tm和输出功率Pm输出转矩Tm=qm(Pp-P0)输出功率Pm=nmTm=Qp(Pp-P0)上式表明，定量泵和变量马达调速回路，液压马达的转矩Tm与排量qm成正比；其输出功率Pm与调节参数qm无关，当进油路压力Pp和回油路压力P0不变时，Pm=C。故此种调速回路为恒功率调节，特性曲线如图所示。图9-4定量泵变量马达容积调速特性曲线10三、变量泵和变量马达容积调速回路这种回路是上述两种调速回路的组合，下图是回路原理图。它是由双向变量泵和双向变量马达等组成的容积调速回路。调节变量泵的排量和变量马达的排量都可调节马达的转速。1112回路的工作特性：马达输出转速nm=Qp/qm=qpnp/qm马达输出转矩Tm=qm(pp-pq)马达输出功率Pm=nmTm=qpnp(pp-p0)由于此回路中既可用变量泵调速，又可用变量马达调速，因此要合理利用上述两种调速回路的优点，克服其缺点，以达到既可扩大调速范围（一般可达i=100左右），又使其换向平稳，一般采用分段调速的方法。变量泵变量马达回路的调速方法的特性曲线如图所示。13§9-2容积节流调速回路容积节流调速回路是采用特定的变量泵和调速阀组成，它兼有节流调速回路和容积调速回路的优点。无溢流损失、效率较高、低速稳定性好、调节方便，广泛应用于机床液压系统。一、限压式变量泵和调速阀的调速回路二、稳流式变量泵和节流阀容积调速回路三、压力反馈式变量泵和节流阀容积节流调速回路四、调速回路的比较和选择14一、限压式变量泵和调速阀的调速回路这种回路的原理和工作特性曲线如图所示。左图为原理图，在图示位置时，活塞4快速向右运动。原理图特性曲线15这种调速回路与容积调速相比，活塞运动速度v由调速阀调节与泵的泄漏无关，能获得较低的稳定速度；与节流阀相比，它只有节流损失而无溢流损失，因而效率较高。当不考虑泵、缸和管路损失时，回路的效率为：p=(p1-p2)(A2/A1)Q1/ppQ1=(p1-p2)(A2/A1)/Pp上式表明：当泵的工作压力pp调的低一些，回路效率也就高一些。但为了保证调速阀正常工作，泵的供油压力pp应比缸的负载压力p1大5x105Pa左右。为保证压力继电器可靠发讯，泵的供油压力还需调的高些。所以其实际工作特性曲线如上图(b)中AB’C’所示。16二、稳流式变量泵和节流阀容积调速回路在这种回路中，稳流式变量泵可用叶片式泵或柱塞泵，节流阀可装在进油路上也可装在回油路上。图中为稳流式变量泵和装在进油路上的节流阀组成的容积节流调速回路。在图示位置时，泵3输出的压力油经换向阀5进入缸的左腔，泵3的定子处于左端位置，使转子与定子的偏心处处于最大值emax，液压缸便快速向右运动。回路图17这种回路的调速特性曲线如图所示。由图中可知，当节流阀上压差p小于或等于某一值p3时，此作用在定子左右两边和不平衡液压作用力，尚不足以克服变量泵右边平衡缸中弹簧的预压力，定子仍处于最左端，泵的偏心仍处于最大值，因而泵的流量Qp也为最大，如特性曲线的AB段。图中BC段表示变量泵的流量Qp随p的变化而变化。（b)特性曲线18三、压力反馈式变量泵和节流阀容积节流调速回路变量柱塞泵的流量大小取决于斜盘4的倾角的大小，而大小是由变量活塞3来控制的，变量活塞3的位置又是由节流阀2的压差p2来控制的。在图示位置时，控制压力p2=0，变量活塞3在其上端的弹簧力作用下处于最19下端位置，斜盘4的倾角最大，泵的输出流量Qp也最大，活塞快速运动。当液压缸工作进给时，换向阀6换向，缸的回油经节流阀2流回油箱，变量活塞3在节流阀的压差p=p2作用下克服弹簧力Fs而上移，使倾角减小，泵的流量也自动相应减小。当节流阀的开口调定后，p2一定，也一定，泵的流量也就一定。所以调节节流阀的通流面积就可调节泵的输出流量，达到调速目的。这种调速回路中泵的流量与节流阀的开口量及工作负载的变化量相适应，所以低速稳定性好，效率较高，但泵的结构较复杂。20四、调速回路的比较和选择1、三种调速回路特性的比较2、调速回路的选择调速回路的选择主要考虑以下问题：（1）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压性要求。这些因素决定了所需压力、流量和功率。据统计，功率在2～３kW以下的液压系统宜采用节流调速；功率在3～5kW以上时，宜采用容积调速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，采用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载变化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。21（2）工作条件的要求。当处于高温环境工作时，应选择效率高、发热较小的容积调速或容积节流调速，必要时可采用冷却措施。对行走机构如工程机械，为减轻重量其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、发热小的容积调速回路。（3）经济性要求。节流调速回路虽有成本较低的优点，但功率消耗大、效率低。有时从整个系统所用元件的数量和节省功率的观点分析还不如采用容积节流调速或容积调速更经济。结束22§9-3几种其它回路一、液压马达串联回路二、液压马达制动回路三、限速补油回路四、双泵供油卸荷23一、液压马达串联回路在行走机械中，常直接用液压马达来驱动车轮，这时可利用液压马达串联时的不同特性，来适应行走机械的不同工况。图中，电磁阀2通电吸合，电磁阀1处于常态位时，两液压马达并联。这时行走机械有较大的牵引力，即液压马达的输出扭矩较大，但速度较低。当电磁阀1、2都通电吸合时，两液压马达串联。这时行走机械速度较高，但牵引力较小。图9-10液压马达串联回路24二、液压马达制动回路1、液压制动图中，在液压马达的回路上设置背压阀使液压马达制动。当二位三通电磁阀4在常态位时，液压马达1回油压力为阀3的卸荷压力。当二位三通电磁阀4吸合时，一方面油泵经溢流阀2卸荷，另一方面背压阀3起作用，对液压马达起制动作用，使马达很快停下。252、液压机械制动图中，液压马达上有一液压机械制动器，而其中制动块2的伸缩由制动缸3控制。当马达正常旋转时，压力油进入缸3，使制动块2抬起。单向节流阀4的作用是控制动块2的抬起时间，使松闸较慢。当电磁阀1处于中位，泵卸荷时，制动块2在弹簧作用下很快下压，使液压马达迅速制动。