液壓與氣動(dòng)7.1

1、第七章第七章 基本回路基本回路 定義：定義：由一定的液壓元件所構(gòu)成的用來(lái)完成由一定的液壓元件所構(gòu)成的用來(lái)完成特定功能的典型（簡(jiǎn)單）回路。特定功能的典型（簡(jiǎn)單）回路。按功用按功用分類(lèi)分類(lèi)：速度控制回路速度控制回路 壓力控制回路壓力控制回路 方向控制回路方向控制回路多缸順序動(dòng)作回路多缸順序動(dòng)作回路7.1 7.1 速度控制回路速度控制回路 功用功用：調(diào)節(jié)和變換執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)和變換執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度 分類(lèi)分類(lèi)：調(diào)速調(diào)速*、快速、換速回路等、快速、換速回路等 7.1.1 調(diào)速回路調(diào)速回路調(diào)速原理調(diào)速原理 調(diào)速方法調(diào)速方法 對(duì)調(diào)速回路的要求對(duì)調(diào)速回路的要求 調(diào)速回路調(diào)速原理調(diào)速回路調(diào)速原理 液壓缸

2、：液壓缸： v = q /A 液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)：n = q /Vm 由上兩式知：由上兩式知： 改變改變q 、 Vm、A，皆可改變，皆可改變v或或n， 一般一般A是不可改變的。是不可改變的。 液壓缸：改變液壓缸：改變q，即可改變，即可改變v 液壓馬達(dá)：既可改變液壓馬達(dá)：既可改變q，又可改變，又可改變Vm調(diào)速回路調(diào)速方法調(diào)速回路調(diào)速方法 節(jié)流調(diào)速節(jié)流調(diào)速改變改變q 容積調(diào)速容積調(diào)速改變泵和馬達(dá)的改變泵和馬達(dá)的V 容積節(jié)流調(diào)速容積節(jié)流調(diào)速既可改變既可改變q，又可改變，又可改變V 一一 節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路 1.組成：定量泵、流量閥、溢流閥、執(zhí)行元件等。組成：定量泵、流量閥、溢流閥、執(zhí)行元件等。

3、 2.工作原理：通過(guò)改變流量控制閥閥口的通流面積工作原理：通過(guò)改變流量控制閥閥口的通流面積來(lái)控制流進(jìn)或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)來(lái)控制流進(jìn)或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。動(dòng)速度。 3.分類(lèi)：分類(lèi)： 進(jìn)口節(jié)流調(diào)速進(jìn)口節(jié)流調(diào)速 按流量閥安裝位置不同按流量閥安裝位置不同 出口節(jié)流調(diào)速出口節(jié)流調(diào)速 旁路節(jié)流調(diào)速旁路節(jié)流調(diào)速 1.節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流閥節(jié)流閥 液壓缸液壓缸 qp 溢流閥溢流閥 油箱油箱動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路工作特性分析節(jié)流閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路工作特性分析 1） 速度負(fù)載特性 2） 最大承載能力 3) 功率和效率速度負(fù)載特性速度負(fù)載特

4、性液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度：液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度： v = q1/A = CAT (pP-F/A)/A 結(jié)論：結(jié)論：vAT 改變改變 AT ，即可改變，即可改變q1 改變改變v。A T 調(diào)調(diào)定，定，v隨隨F變化而變化。變化而變化。 AT = C F,v 速度負(fù)載特性軟，即速度負(fù)載特性軟，即輕載時(shí)剛性好輕載時(shí)剛性好 F = C AT越小，越小，v剛性越好，剛性越好， 即低速時(shí)剛性好。即低速時(shí)剛性好。速度負(fù)載特性結(jié)論速度負(fù)載特性結(jié)論速度速度V V隨負(fù)載隨負(fù)載F F變化的程度叫速度剛性變化的程度叫速度剛性 最大承載能力最大承載能力不論不論AT如何變化，其最大承載能力不變?nèi)绾巫兓渥畲蟪休d能力不變即：即：Fma

5、x = p P A故稱(chēng)為恒推力調(diào)速（或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）故稱(chēng)為恒推力調(diào)速（或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速） 功率和效率功率和效率1. 液壓泵的輸出功率液壓泵的輸出功率： PP= pPq P = 常數(shù)常數(shù) 2. 液壓缸的輸出功率液壓缸的輸出功率： P1=F v=F q1/A = p1q1 3. 回路的功率損失回路的功率損失： p = PP- P1 = pP q +p q1 （溢流損失）（節(jié)流損失（溢流損失）（節(jié)流損失）4. 回路的效率回路的效率： = p1/p P = Fv/pPqP = p1q1/pPqP 2.節(jié)流閥出口節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥出口節(jié)流調(diào)速回路 動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示1 1） 速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性液壓缸穩(wěn)定工

6、作時(shí)的受力平衡方程：液壓缸穩(wěn)定工作時(shí)的受力平衡方程：p p1 1A = F + pA = F + p2 2A A p p2 2 0 p 0 p1 1 = Pp = Pp故故 節(jié)流閥兩端的壓力差為節(jié)流閥兩端的壓力差為 p = pp = p2 2 =P p-F/A =P p-F/A經(jīng)節(jié)流閥限制流出液壓缸的流量為：經(jīng)節(jié)流閥限制流出液壓缸的流量為：q1 = CAq1 = CAT Tp p = CA = CAT T（Pp- F /APp- F /A）液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度：液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度： v = qv = q1 1/A = CA/A = CAT T(Pp-F/A)(Pp-F/A) 上式所得結(jié)果與進(jìn)油路節(jié)流

7、閥調(diào)速上式所得結(jié)果與進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路完全一樣回路完全一樣 上邊所得結(jié)論都適用于本回路上邊所得結(jié)論都適用于本回路相同處： v-F特性基本與進(jìn)油節(jié)流相似 上述結(jié)論都適用于此不同處：1）承受負(fù)值負(fù)載能力 回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓能承受負(fù)值負(fù)載，并v穩(wěn)定性，而進(jìn)油路則需在回油路上增加背壓閥方可承受。2）實(shí)現(xiàn)壓力控制的方便性進(jìn)油路調(diào)速中工作臺(tái)碰到死擋鐵后，活塞停止，缸進(jìn)油腔油壓上升至pS便于實(shí)現(xiàn)壓力（升壓）控制，而回油路調(diào)速在上述工況時(shí)，進(jìn)油腔壓力變化很小，無(wú)法控壓，而回油腔p0，可降壓發(fā)訊，但電路復(fù)雜。）最低穩(wěn)定速度若回路使用單桿缸，無(wú)桿腔進(jìn)油量大于有桿腔回油流量在缸徑、缸速相同的情況下，進(jìn)油節(jié)

8、流調(diào)速回路的流量閥開(kāi)口較大，低速時(shí)不易堵塞。故進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度為了提高回路的綜合性能，實(shí)踐中常采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路加背壓閥（用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧的單向閥串接于回油路），因而兼有兩回路的優(yōu)點(diǎn)。 3.節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路 動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示 溢流閥做安全閥溢流閥做安全閥pP取決于負(fù)載取決于負(fù)載pP = p1= F/A 缸缸 （ q1） q P min，qV不隨不隨 P而變化，所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥調(diào)速。而變化，所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥調(diào)速。2 雖解決了速度穩(wěn)定性問(wèn)題，但因既有雖解決了速度穩(wěn)定性問(wèn)題，但因既有P溢溢，又有，又有 P節(jié)

9、節(jié)，還有，還有P減減，所以，所以，P更大，一般用于更大，一般用于P 較小，但較小，但F變化較大而變化較大而v穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。 動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示二二 容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路效率低、發(fā)熱大，只適用于小節(jié)流調(diào)速回路效率低、發(fā)熱大，只適用于小 功率場(chǎng)合。功率場(chǎng)合。 而容積調(diào)速回路，因無(wú)節(jié)流損失或溢流損失而容積調(diào)速回路，因無(wú)節(jié)流損失或溢流損失 故效率高，發(fā)熱小，一般用于大功率場(chǎng)合。故效率高，發(fā)熱小，一般用于大功率場(chǎng)合。容積調(diào)速回路分類(lèi)容積調(diào)速回路分類(lèi)泵泵缸式缸式 按所用執(zhí)行元件不同按所用執(zhí)行元件不同 變變定定 泵泵馬達(dá)式馬達(dá)式 定定變變 變變變變 1.變量泵和定

10、量馬達(dá)容積調(diào)速回路變量泵和定量馬達(dá)容積調(diào)速回路防止回路過(guò)載防止回路過(guò)載調(diào)定油泵調(diào)定油泵1的的供油壓力供油壓力（恒轉(zhuǎn)矩）（恒轉(zhuǎn)矩） nM = qP/VM VM = 定值定值 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)qP即可改變即可改變nM 若不計(jì)損失，在調(diào)速范圍內(nèi)，若不計(jì)損失，在調(diào)速范圍內(nèi)， T = pPVM/2=C 稱(chēng)恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速稱(chēng)恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速補(bǔ)補(bǔ)償償泵泵馬馬達(dá)達(dá)5的的泄泄漏漏2.定量泵定量泵變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路（恒功率）（恒功率）nM = qP/VM qP = 定值定值 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)VM即可改即可改變變nM TM = pPVM/2PM = TM 2nM=C3.變量泵變量泵變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路變量馬

11、達(dá)式容積調(diào)速回路 分兩段調(diào)節(jié)分兩段調(diào)節(jié)第一段：先將第一段：先將VM調(diào)至最大并固定，然后將調(diào)至最大并固定，然后將VP由小由小大大, nM從從0 nM （變（變定）定）第二段：將第二段：將VP固定至最大，固定至最大， VM由大由大小，小， nM從從nMnMmax（定（定變）變） 調(diào)速范圍大，調(diào)速范圍大，可達(dá)可達(dá)100。變量泵變量泵變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路特點(diǎn)變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路特點(diǎn) nM低時(shí)低時(shí)TM大，大，nM高時(shí)高時(shí)TM小小 正好符合大部分機(jī)械要求正好符合大部分機(jī)械要求 故故 多用于機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、紡織機(jī)械、礦山機(jī)械多用于機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、紡織機(jī)械、礦山機(jī)械三三 容積節(jié)流調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路 容積調(diào)速

12、回路雖然效率高，發(fā)熱小，容積調(diào)速回路雖然效率高，發(fā)熱小， 但仍存在速度負(fù)載特性較軟的問(wèn)題但仍存在速度負(fù)載特性較軟的問(wèn)題 （主要由于泄漏所引起）（主要由于泄漏所引起）。 在低速、穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合在低速、穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合 （如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中），常采用容（如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中），常采用容 積節(jié)流調(diào)速回路。積節(jié)流調(diào)速回路。 容積節(jié)流調(diào)速回路特點(diǎn)容積節(jié)流調(diào)速回路特點(diǎn)1 .qP自動(dòng)與流量閥調(diào)節(jié)相吻合，無(wú)自動(dòng)與流量閥調(diào)節(jié)相吻合，無(wú)P溢溢，高高 2. 進(jìn)入執(zhí)行元件的進(jìn)入執(zhí)行元件的q與與F變化無(wú)關(guān)，且自動(dòng)補(bǔ)償變化無(wú)關(guān)，且自動(dòng)補(bǔ)償 泄漏，速度穩(wěn)定性好。泄漏，速度穩(wěn)定性好。 3 .因回路有節(jié)流損失，所以因回路有節(jié)流損失，所以 q1，pP，通過(guò)反饋，通過(guò)反饋，qpqP= q1 q P q1，pP，e,qPqP= q1 pmin = pP - p1= 調(diào)速閥正常工作