液压与气液传动教案任务七-正确连接与安装速度控制回路

液压与气动控制1任务七正确连接与安装速度控制回路课程名称液压与气动控制班级学习任务正确连接与安装速度控制回路计划学时8教学目标知识目标能力目标素质目标1、了解流量阀的功用、分类和结构2、掌握流量阀位通滑阀机能3、掌握速度控制回路的组成、功用及特点4、了解常用流量阀的常见故障机排除方法1.能正确选用与安装液压元件；2.能进行液压控制阀常见故障的诊断排除；3.能根据实际情况进行液压回路的设计。培养学生的动手能力教学重点正确选用与安装液压控制阀教学过程环节教学内容方式参考时间任务导入流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度的。流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件，其中以节流阀和调速阀应用较多。在液压系统中，按调速方法不同可分为有级调速、无级调速及复合调速系统。分析、演示任务分析本任务主要掌握流量控制阀的工作原理、结构、操纵方式及阀的选用，掌握速度控制回路的组成、功用及使用特点。小组讨论任务实施介绍流量阀的分类，阀的工作原理，阀的性能，阀的选用及速度控制回路的连接教师讲解，学生自主实施，教师进行指导任务总结与考核总结所学知识点、技能点，小组互评任务完成情况小组互评，进行分析，完成课后题，总结本次课所学内容。拓展任务常用液压控制阀的常见故障分析及排除方法学生自主训练[工作任务导入]：流量控制阀简称流量阀，它通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，从而实现对流量的控制，进而改变执行机构的运动速度的。流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件，其中以节流阀和调速阀应用较多。在液压系统中，按调速方法不同可分为有级调速、无级调速及复合调速系统。液压与气动控制2[工作任务分析]：本任务主要掌握流量控制阀的工作原理、结构、操纵方式及阀的选用，掌握速度控制回路的组成、功用及使用特点。[工作任务实施]：一、流量阀1.节流阀节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀；将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。图7-1所示为普通节流阀的结构及职能符号。压力油从进油口1P流入，经节流口从2P流出。节流口的形式为轴向三角沟槽式。作用于节流阀芯上的力是平衡的，因而调节力矩较小，便于在高压下进行调节。当调节节流阀的手轮时，可通过顶杆推动节流阀芯向下移动.节流阀芯的复位靠弹簧力来实现；节流阀芯的上下移动改变着节流口的开口量，从而实现对流体流量的调节。图7-1普通节流阀的结构图及职能符号液压与气动控制3图7-2可调单向节流阀结构图及职能符号1-弹簧2-阀芯3-推杆4-调节手把；a、b-孔道图7-2所示为可调单向节流阀的结构图。从作用原理来看，可调单向节流阀是普通节流阀和单向阀的组合，在结构上是利用一个阀芯同时起节流阀和单向阀的两种作用。当压力油从油口P1流入时，油液经阀芯上的轴向三角槽节流口从油口P2流出，旋转手柄可改变节流口通流面积大小而调节流量。当压力油从油口P1流入时，在油压作用力作用下，阀芯下移，压力油从油口P2流出，起单向阀作用。2．调速阀调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。调节节流阀的开口面积，便可调节执行元件的运动速度。节流阀适用于一般的节流调速系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中，也可用于容积节流调速回路中。调速阀是由一个定差减压阀和一个可调节流阀串联组合而成。用定差减压阀来保证节流阀前后的压力差p不受负载变化的影响，从而使通过节流阀的流量保持稳定。液压与气动控制4图7-3减压式调速阀的作用原理和职能符号上述调速阀是先减压后节流的结构。也可以设计成先节流后减压的结构。两者的工作原理基本相同。其他常用的调速阀还有与单向阀组合成的单向调速阀和可减小温度变化对流量稳定性影响的温度补偿调速阀等。二、调速回路调速回路按改变流量的方法不同可分为三类：节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路。在不考虑泄漏的情况下，缸的运动速度υ由进入（或流出）缸的流量q和有效工作面积A决定，即：Aq马达的转速n由进入马达的流量q和马达的单转排量V决定：n=q/V由上述两式可知，改变流入（或流出）执行元件的流量q，或改变缸的有效工作面积A、马达的排量V，都可调节执行元件的运动速度。一般来说，改变缸的有效工作面积比较困难，所以，常常通过改变流量q或排量V来调节执行元件速度，并由此构成不同方式的调速回路。改变流量有两种办法，其一是在定量泵和流量阀组成的系统中用流量控制阀调节，其二是在变量泵或变量马达组成的系统中用变量泵或变量马达的排量调节。1．节流调速回路节流调速回路是由定量泵和流量阀组成的调速回路，它可以通过调节流量阀通流截面积的大小来控制流入或流出执行元件的流量，以此来调节执行元件的运动速度。节流调速回路有不同的分类方法。按流量阀在回路中位置的不同，可分为进口节流调速回路、出口节流调速回路和旁路节流调速回路；按流量阀的类型不同可分为普通节流阀节流调速回路和调速阀节流调速回路。常用的是进油节流调速与回油节流调速两种回路。液压与气动控制5图7-4节流调速回路（a）进油节流调速回路(b)回油节流调速回路（c）旁路节流调速回路1-液压泵；2-溢流阀；3-电磁换向阀；4-节流阀；5-液压缸①
进油节流调速回路如图7-4a所示，节流阀安装在液压缸的进油路上，液压泵输出的压力油经节流阀进入液压缸。调节节流阀开度的大小即可调节进入液压缸的流量从而调节液压缸的工作速度。液压泵的多余流量经溢流阀流回油箱。进油节流调速回路不能保证液压缸运动速度的平稳性；由于没有背压，当外载荷突然变小时可能产生突然快进，使运动更加不平稳。另外油液通过节流阀时要发热，进入液压缸的油温较高使泄漏增加。由此，进油节流调速溢流损失大、系统效率低，一般很少单独应用。②回油节流调速回路如图7-4b所示，节流阀安装在回油路上，限制液压缸的回油量从而限制了进入液压缸的流量。调节节流阀开度的大小同样可达到调节液压缸运动速度的目的。液压泵多余流量经溢流阀流回油箱。这种调速方法在工作过程中供油压力由溢流阀调定，基本上保持不变；比前述进油节油调速的效率高，液压系统发热小；但液压缸运动速度受外载荷变化的影响大，平稳性更差，一般仅用于系统功率较大，速度较高，运动稳定性要求低，且调速范围较小的场合。③旁路节流调速回路如图7-4c所示，旁路节流调速回路的节流阀安装在分支油路中和液压缸并联。液压泵输出的压力油分为两路，一路进入液压缸，另一路经节流阀回油箱。调节支路上节流阀的流量即可改变主油路进入液压缸的流量，从而达到调速的目的。这种调速比前述两种方法效率高，液压系统发热小，但液压缸运动速度受外载荷变化的影响大，平稳性更差，且调速范围小。这种调速回路—般也不单独应用，仅用于系统功率大，速度较高，运动稳定性要求较低，且调速范围较小的场合。④调速阀节流调速回路进口、出口和旁路节流阀调速回路当负载变化时，要引起节流阀前后工作压差的变化。对于开口量一定的节流阀来说，当工作压差变化时，通过其流量必然变化，这就导致了液压执行元件运动速度的变化。因此可以说，上述三种节流阀调速回路速度平稳性差的根本原因是采用了节流阀。用调速阀代替节流阀节流调速回路中的节流阀，便构成了进口、出口和旁路调速阀调速回路。因为只要调速阀的工作压差超过它的最小压差值（一般为0.4～0.5MPa），进、出口调速阀调速回路通过调速阀的流量便不随压差而变化，所以回路的速度-负载特性大大改善。2．容积调速回路如图7-5所示，容积调速是指靠改变液压泵或液压马达的排量来实现调速的。容积调速由于它不存在节流或溢流的能量损失，因此系统发热少、效率高、能量利用合理，在大功率的液压系统中获得更广泛应用。图7-5容积调速回路按照液压泵和液压马达组合方式的不同，容积式无级调速回路有变量泵-定量马达(缸)、定量泵-变量马达和变液压与气动控制6量泵-变量马达三种基本形式。①
量泵一定量马达(或缸)容积调速回路。图7-6为应用变量泵和定量马达(或缸)组成的容积调速回路，通过改变液压泵排量来调节液压马达(或缸)的运动速度。该回路效率高，马达(或缸)输出转矩(或推力)为恒值，调速范围较大。但元件泄漏对速度影响大，适用于功率大的场合。图7-6变量泵一定量马达(或缸)组成的调速1-变量泵；2-安全阀；3-单向阀；4-背压阀；5-换向阀；6-液压缸；7-液压马达②定量泵一变量马达容积调速回路。图7-7为采用定量泵和变量马达的调速回路。通过改变液压马达的排量来进行无级调速。回路最大压力由溢流阀调定。补油泵持续补油以补偿系统泄漏保持低压管路内的压力。该回路功率高，输出功率为恒值，但调速范围小，元件泄漏对速度影响大，适用于大功率的场合。图7-7定量泵—变量马达组成的容积调速图7-8变量泵和变量马达组成的调速回路1-补油泵；2-定量泵；3-安全阀1-补油泵；2-溢流阀；3、4、5、6-单向阀；4-变量马达；5-低压溢流阀7变量泵；8-变量马达；9-安全阀③变量泵一变量马达容积调速回路。如图7-8所示为采用变量泵和变量马达的调速回路，这种容积调速回路是上述两种容积调速回路的组合，具有上述两种调速回路的特点，其调速范围也进一步扩大。(3）容积节流调速回路用变量液压泵和节流阀（或调速阀）相配合进行调速的方法称为容积、节流复合调速，其同时具有节流调速和容积调速的优点，效率高、调速方便，工作稳定等特点。同时，采用调速阀，液压缸的运动速度基本不受负载变化的影响，即使在较低的运动速度下工作，运动也较稳定。这种调回路不宜用于负载变化大且大部分时间在低负载下工作的场合。目前，机械上的恒功率变量泵—手动换向阀—执行元件或限压式变量泵—调速阀—执行元件组成的调液压与气动控制7速回路，均是容积节流调速的具体应用。三、快速运动回路快速运动回路又称增速回路，其功用是使液压执行元件获得所需的高速，缩短机械空程运动时间，以提高系统的工作效率。实现快速运动的方法很多，下面主要介绍差动连接回路和双泵供油回路。1.液压缸差动连接回路图7-8所示回路是利用二位三通电磁换向阀实现液压缸差动连接的回路。在这种回路中，阀1处在右位，阀2处在左位时，液压缸差动连接作快速运动。该差动回路是利用差动液压缸的差动连接来实现的。当二位三通电磁换向阀处于右位时，液压缸呈差动连接，液压泵输出的油液和液压缸小腔返回的油液合流，进入液压缸的大腔，实现活塞的快速运动。当活塞两端有效面积比为2:1时，快进速度将是非差动连接时的2倍，既油泵供油量可减少一半。当阀2通电，差动连接被切断，液压缸回油到油箱，实现工进。阀1左位接入时，缸快退。液压缸的差动连接也可用P型中位机能的三位换向阀来实现。2.双泵供油回路图7-9所示为双泵供油快速运动回路。1为大流量泵，2为小流量泵，在快速运动时，泵1输出的油液经单向阀4与泵2输出的油液共同向系统供油；工作行程时，系统压力升高，打开图7-8液压缸差动连接回路图7-9双泵供油回路液控顺序阀3使泵1卸荷，由泵2单独向系统供油。系统的工作压力由溢流阀5调定。单向阀4在系统工进时关闭。这种双泵供油回路的优点是功率损耗少，系统效率高，因而应用较为普遍。3.采用蓄能器的快速运动回路图7-10蓄能器供油快速运动回路图7-10所示为用液压蓄能器辅助供油的快速回路。用液压蓄能器辅助供油快速回路中，采用液压蓄能器使液压缸快速运动。当换向阀处于左位或右位时，液压泵和液压蓄能器同时向液压缸供油，实现快速运动。当换向阀处于中位时，液压缸停止工作，液压泵经单向阀向液压蓄能器供油，随着液压蓄能器内油量的增加，液压蓄能器的压液压与气动控制8力升高到液控顺序阀的调定压力时，液压泵卸荷。这种回路适用于短时间内需要大流量的场合，并可用小流量的液压泵使液压缸获得较大的运动速度，需注意的是在液压缸的一个工作循环内，须有足够的停歇时间使液压蓄能器充液。四、速度换接回路速度换接回路主要是用于使执行元件在一个工作循环中．从一种速度变换到另一种速度对这种回路的要求是速度换接要平稳，即不允许在速度变换的过程中有前