速度控制

第8章流量阀与节流调速回路调速原理与方式节流阀与节流调速回路调速阀调速原理与方式对液压缸v=q/A对液压马达n=q/vm调速方法:节流调速回路:用定量泵供油，采用流量控制阀调节进入执行元件的流量实现调速容积调速回路:改变变量泵的排量或改变变量马达的排量实现调速容积节流调速回路:用自动改变排量的变量泵与流量控制阀联合调速节流阀与节流调速回路流量控制阀:控制流体流量的阀(节流阀与调速阀)工作原理:利用改变阀口通流截面积的方法来控制流体流量，从而控制执行元件的运动速度节流阀的节流特性节流口的主要形式节流阀的结构与常见故障节流调速回路节流阀的节流特性式中AT:节流口通流截面积；ΔP:节流口前后的压差；K:由节流口的形式、尺寸和流体性质决定的系数；薄壁小孔细长孔k=d2/32μlm:由节流口的长径比决定的指数.薄壁孔m=0.5，细长孔m=1Cd:流量系数，一般取0.62~0.63影响流量q变化因素：负载变化的影响温度变化的影响节流口形状的影响最小稳定流量:0.05L/min结论：薄壁小孔好mTPkAq2dck节流口的主要形式节流阀的结构与常见故障适用于负载和温度变化不大，或速度稳定性要求较低的液压系统防止节流阀故障的措施压差P=0.2~0.3Mpa1-调节手把2-推杆3-阀芯4-弹簧出油口图8.2普通节流阀（a）结构图123b进油口4（b）图形符号节流调速回路节流调速：用节流阀实现流量调节的方法节流调速回路由定量泵、溢流阀、节流阀与执行元件组成，按节流阀在油路中安装位置不同，可分为：进油节流调速回路回油节流调速回路旁油路节流调速回路节流调速的原理节流元件用来调节流量是有条件的:即要求有一个接受节流元件压力信号的环节(与之并联的溢流阀或恒压变量泵)进油节流调速回路(定压式)速度负载特性:在回路中调速元件的调定值不变的情况下，负载变化所引起速度变化的性能q1=kATPm=kAT(PP-F/A1)m液压缸的运动速度与节流阀通流面积成正比当节流阀通流面积一定时，液压缸的运动速度随着负载增加而减小vFP1qpppq1ΔqATp2=0A1A2ΔP图8.3进油节流调速回路11Aq11)(mmPTAFAPkA进油节流调速回路速度刚度kv:物理意义:引起单位速度变化时负载力的变化量。它是速度负载特性曲线上某点处斜率的倒数当节流阀通流面积AT不变时，负载越小，速度刚度越大，曲线越平缓，α角越小；负载一定时，节流阀通流面积越小，则速度刚度越大这种调速回路的速度稳定性，在低速轻载情况下，比高速重载时好增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力，可提高速度刚度tan1Fkv进油节流调速回路最大承载能力:Fmax=PpA1功率和效率:Pp=ppqpP1=p1q1ΔP=Pp－P1=ppqp－p1q1=pp(q1+Δq)―(pp―ΔpT)q1=ppΔq+ΔpTq1该回路功率损失由两部分组成，即溢流损失和节流损失回路的效率ηc：进油节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统pppcqpqpPP111回油节流调速回路(定压式)速度负载特性:进油节流调速回路与回油调速回路的速度负载特性和刚度基本相同如果液压缸是两腔有效面积相同的双出杆液压缸（A1=A2），则两种调速回路的速度负载特性和刚度就完全一样图8.5出口节流调速回路ppqpΔqvq1q2P1=ppP2A2A1FATq2q2△p12122)(mmpTAFApKAAqmFApmFApkAAFkpmpTmv11112)(回油节流调速回路最大承载能力、功率和效率:回油节流调速回路的最大承载能力、功率和效率与进油节流调速回路的情况相同回油节流调速回路中由于节流阀的存在而使液压缸的回油腔具有一定背压，不仅提高了液压缸的平稳性，并且使它能承受负方向的负载（负值负载，与液压缸运动方向相同的负载力）而进油节流调速回路则只有在液压缸的回油路上设置背压阀后，才可承受负值负载。在回油节流调速回路中，流经节流阀而发热的油液，直接流回油箱而得到冷却。在进油节流调速回路中流经节流阀而发热的油液，则直接进入液压缸中，使液压缸泄漏增加，导致其速度稳定性降低。对于单出杆液压缸而言，在回油节流调速回路中，当负载为零时，液压缸的背压将会升得很高，这样会使密封件寿命降低，而导致泄漏增加效率降低。回油节流调速回路，如长时间停车后，由于泄漏在液压缸回油腔会形成空隙，重新启动时，由于瞬时负载为零而导致液压泵全部流量进入液压缸，进油腔而使活塞前冲。在进油节流调速回路中，只要在启动时关小节流阀就能避免前冲旁油路节流调速回路(变压式)速度负载特性:在节流阀通流面积不变的情况下，液压缸的速度因负载增大而显著减小，其速度负载特性比进、回油节流调速更软。1111)()(AAFkAAFkqAqqmTLttpppvP2A2A1qp图8.6旁路节流调速回路P1q1FATΔ图8.7旁路节流调速回路速度负载特性曲线0VFAT1AT2AT3AT1AT2AT3旁油路节流调速回路最大承载能力:最大承载能力随着节流阀能流面积增大而减小低速时承载能力很差功率和效率:Pp=ppqp=p1qpP1=p1q1ΔP=Pp－P1=p1(qp－q1)=p1ΔqT只有节流损失p1ΔqT，没有溢流损失，比前两种调速回路功率损失小，效率较高旁路节流调速回路的速度负载特性较差，调速范围小，但效率较高，一般用于高速重载、对速度稳定性要求不高和功率较大的液压系统pTppcqqqpqpPP11111调速阀调速阀的工作原理、功能与结构调速阀由定差减压阀与节流阀串联而成，定差减压阀能自动保持节流阀两端压差不变，从而使通过节流阀的流量不受负载变化的影响；执行元件的运动速度则由节流阀开口大小来调定用调速阀的节流调速回路调速阀的工作原理定差减压阀能根据负载变化自动调节液阻，使节流阀前后压差保持不变，从而保持流量的稳定图8.8调速阀工作原理和符号p3（a）结构原理图e节流阀fp2xavc（c）简化图形符号（b）详细图形符号dp1定差减压阀p1p3Fbp1p3节流阀和调速阀的流量与进出口压差的关系节流阀的流量随压差变化较大调速阀则在其两端压差大于一定数值（Δpmin）后，其流量就不随压差的变化而变化。要使调速阀正常工作，必须有一最小压力差，中低压调速阀压差值：0.5MPa，高压调速阀：1MPaPminqp0mn调速阀节流阀图8.9调速阀和节流阀的流量特性Q型调速阀：工作压力：0.5MPa~6.3MPa温度补偿调速阀基本原理：随着温度的增加使节流口自动减小，以保持流量基本不变。温度补偿调速阀与普通调速阀的结构基本相似，主要不同是，节流阀内有一根温度补偿杆，它是用热膨胀系数较大的聚氯乙烯塑料制成。当温度升高时，补偿杆伸长，节流口关小，使流量保持不变用调速阀的节流调速回路调速阀应用于进油、回油和旁路节流调速回路中，都能改善速度负载特性，提高速度稳定性。只要调速阀的工作压差超过它的最小压差值（一般为0.5MPa~1MPa），通过调速阀的流量就几乎不受负载影响。由于调速阀的最小压差比节流阀压差大，因此其调速回路的功率损失比用节流阀的调速回路要大一些。图8.12旁路调速阀式节流调速回路速度负载特性0vFAT1AT2AT3AT3AT2AT1FAFB图8.11进口、出口调速阀式节流调速回路速度负载特性0vFAT1AT2AT3AT3AT2AT1FBFA