液壓傳動(dòng)節(jié)流調(diào)速回路

液壓傳動(dòng)課件節(jié)流調(diào)速回路第一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)速方法概述

液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。液壓缸的速度為：

液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:

式中

q—輸入液壓缸或液壓馬達(dá)的流量；

A—液壓缸的有效面積（相當(dāng)于排量）；

VM—液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。第二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過(guò)改變流入流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)改變排量來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于液壓缸來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來(lái)調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來(lái)調(diào)速。對(duì)變量馬達(dá)來(lái)說(shuō)，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。第三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日定量泵節(jié)流調(diào)速回路回路組成：定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥等），溢流閥，執(zhí)行元件。其中流量控制閥起流量調(diào)節(jié)作用，溢流閥起壓力補(bǔ)償或安全作用。按流量控制閥安放位置的不同分：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路將流量控制閥串聯(lián)在液壓泵與液壓缸之間?；赜凸?jié)流調(diào)速回路將流量控制閥串聯(lián)在液壓缸與油箱之間。旁路節(jié)流調(diào)速回路將流量控制閥安裝在液壓缸并聯(lián)的支路上。下面分析節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性、功率特性。分析時(shí)忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí)行元件的機(jī)械摩擦等。設(shè)節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中m＝1/2。第四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路qp=q1+Δqp1A1=Fq1=KATΔp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2V=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1qp=q1+ΔqppA1=p2A2+Fq2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2V=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2流量連續(xù)性方程活塞受力平衡方程節(jié)流閥壓力流量方程速度負(fù)載特性方程第五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)回油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性及功率特性調(diào)節(jié)節(jié)流閥通流面積AT可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)液壓缸活塞速度，v與AT成正比。當(dāng)AT一定時(shí)，速度隨負(fù)載的增加而下降。當(dāng)v=0時(shí)，最大承載能力Fmax=psA1。速度隨負(fù)載變化而變化的程度，表現(xiàn)為速度負(fù)載特性曲線的斜率不同，常用速度剛性kv來(lái)評(píng)價(jià)。Kv=-dF/dv=-1/tgθ=2(psA1-FL)/v它表示負(fù)載變化時(shí)回路阻抗速度變化的能力。液壓缸在高速和大負(fù)載時(shí)，速度受負(fù)載變化的影響大，即回路的速度剛性差。回路的輸出功率與回路的輸入功率之比定義成回路效率。η=(Pp-ΔP)/Pp=pLqL/psqp進(jìn)回油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失，又有節(jié)流損失，回路效率較低。當(dāng)實(shí)際負(fù)載偏離最佳設(shè)計(jì)負(fù)載時(shí)效率更低。這種回路適用于低速、小負(fù)載、負(fù)載變化不大和對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場(chǎng)合。第六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路的不同之處：回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負(fù)值負(fù)載，且運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)。進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實(shí)現(xiàn)壓力控制。工作部件運(yùn)動(dòng)碰到死擋鐵后，液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，可控制下一步動(dòng)作?；赜凸?jié)流調(diào)速回路中，油液經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后回油箱冷卻，對(duì)系統(tǒng)泄漏影響小。在組成元件相同的條件下，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路在同樣的低速時(shí)節(jié)流閥不易堵塞。回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔壓力較高，特別是負(fù)載接近零時(shí)，壓力更高，這對(duì)回油管的安全、密封及壽命均有影響。為了提高回路的綜合性能，一般采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背壓閥。第七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日旁路節(jié)流調(diào)速回路速度受負(fù)載變化的影響大，在小負(fù)載或低速時(shí)，曲線陡，回路的速度剛性差。在不同節(jié)流閥通流面積下，回路有不同的最大承載能力。AT越大，F(xiàn)max越小，回路的調(diào)速范圍受到限制。只有節(jié)流功率損失，無(wú)溢流功率損失，回路效率較高。

溢流閥關(guān)閉，起安全閥作用。速度負(fù)載特性方程

V=q1/A1=〔qt-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A1第八頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日改善節(jié)流調(diào)速負(fù)載特性的回路在節(jié)流閥調(diào)速回路中，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，因節(jié)流閥前后壓力差變化，通過(guò)節(jié)流閥的流量均變化，故回路的速度負(fù)載特性比較差。若用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，回路的負(fù)載特性將大為提高。調(diào)速閥可以裝在回路的進(jìn)油、回油或旁路上。負(fù)載變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時(shí)，由于定差減壓閥的作用，通過(guò)調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定。旁路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載能力不因AT增大而減小。由于增加了定差減壓閥的壓力損失，回路功率損失較節(jié)流閥調(diào)速回路大。調(diào)速閥正常工作必須保持0.5～1MPa的壓差，旁通型調(diào)速閥只能用于進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中。第九頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。第十頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路

進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并保持定值。注意節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間第十一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

（1）速度負(fù)載特性

當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度為：

活塞受力方程為：缸的流量方程為：

=p2—液壓缸回油腔壓力，p20。F—外負(fù)載力；

式中：

=第十二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日于是式中C—與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；AT—節(jié)流閥的開(kāi)口面積；—節(jié)流閥前后的壓強(qiáng)差，m—為節(jié)流閥的指數(shù)；當(dāng)為薄壁孔口時(shí)，m=0.5。第十三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日式為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),FL為橫坐標(biāo)，將式按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。第十四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線

第十五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日（2）功率特性上圖中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為：

回路的功率損失為：

==而缸的輸出功率為：

第十六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日式中—溢流閥的溢流量,。

進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失和節(jié)流功率損失第十七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日回油路節(jié)流調(diào)速回路

回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，第十八頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較

(1)承受負(fù)值負(fù)載的能力回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載

(2)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好。

(3)油液發(fā)熱對(duì)回路的影響

進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會(huì)使缸的內(nèi)外泄漏增加；

(4)啟動(dòng)性能回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動(dòng)時(shí)背壓不能立即建立，會(huì)引起瞬間工作機(jī)構(gòu)的前沖現(xiàn)象。進(jìn)油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場(chǎng)合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。第十九頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

旁油路節(jié)流調(diào)速回路旁油路節(jié)流調(diào)速回路

節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負(fù)載。

第二十頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日（1）速度負(fù)載特性考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的輸出流量qp應(yīng)計(jì)入泵的泄漏量隨壓力的變化,采用與前述相同的分析方法可得速度表達(dá)式為：

式中

qpt—泵的理論流量；

k—泵的泄漏系數(shù)，其余符號(hào)意義同前。

(8.8)第二十一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日（2）功率特性

回路的輸入功率回路的輸出功率回路的功率損失回路效率

旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無(wú)溢流損失，功率損失較小。

注意:節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性比較差。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來(lái)代替。用于功率較大且對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合第二十二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日壓力適應(yīng)回路

溢流閥不僅用來(lái)將多余的油液排回油箱，而且作為節(jié)流閥的壓力補(bǔ)償閥，保證在負(fù)載變化時(shí)，節(jié)流閥進(jìn)、出口壓差為一常數(shù)。回油路節(jié)流調(diào)速回路第二十三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日節(jié)流閥壓差：閥芯上力的平衡方程式為：一般取彈簧因補(bǔ)償負(fù)載波動(dòng)而引起的閥芯位移量也很小，因此可認(rèn)為第二十四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日（1）負(fù)載特性進(jìn)入液壓缸的流量即液壓缸的速度不僅與節(jié)流閥開(kāi)度有關(guān)，而與負(fù)載或負(fù)載壓力變化無(wú)關(guān)，即回路的速度剛性在理論上為無(wú)窮大。（2）調(diào)節(jié)特性液壓缸速度正比于節(jié)流閥的通流面積。第二十五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日液壓泵的工作壓力能自動(dòng)跟隨負(fù)載F或負(fù)載壓力的增減而增減，并且始終比負(fù)載壓力大一恒定值，即:因而，稱這種回路為壓力適應(yīng)回路。第二十六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日比例方向閥的壓力適應(yīng)回路1-道流閥2-壓力閥3-節(jié)流閥4-比例方向閥第二十七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日節(jié)流閥3是用來(lái)調(diào)節(jié)液壓泵壓力相應(yīng)升高或降低快慢的，防止壓力沖擊。壓力閥2限制了回路所能達(dá)到的最高工作壓力，防止回路過(guò)載，起安全保護(hù)作用。第二十八頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日回路效率：液壓泵的輸出功率：液壓缸的輸入功率：回路效率：第二十九頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日功率適應(yīng)回路

第三十頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日功率適應(yīng)回路，由以下四個(gè)基本元件組成：1、比例方向閥2、功率適應(yīng)閥3、液壓泵4、液壓缸第三十一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日（1）負(fù)載特性負(fù)載流量即液壓缸工作速度，不會(huì)因負(fù)載的變化而變化，即回路的速度剛性在理論上是無(wú)窮大。（2）調(diào)節(jié)特性液壓缸的工作速度V隨a（比例方向閥閥口通流面積）的增減而線性的增減。（3）功率特性液壓泵的輸出功率：第三十二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日液壓缸的輸入功率：回路效率：第三十三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日功率適應(yīng)回路基本特征：不論負(fù)載如何變化，也不論比例方向閥通流面積如何調(diào)節(jié)，液壓泵的輸出流量始終保持與比例方向閥所能通過(guò)的負(fù)載流量相等；液壓泵的輸出壓力始終比負(fù)載壓力大一恒定值，因而液壓泵的輸出功率始終與負(fù)載所需功率適應(yīng)。第三十四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日功率適應(yīng)回路應(yīng)用實(shí)例第三十五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日節(jié)流調(diào)