流體傳動(dòng)與控制基礎(chǔ)（第3版）課件：液壓基本回路 2

流體傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)（

液壓基本回路2）7.2.2容積調(diào)速及功率損失分析n

容積調(diào)速是通過改變液壓泵、液壓馬達(dá)的排量或液壓泵轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。由于容積調(diào)速?zèng)]有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，系統(tǒng)發(fā)熱少，主要用于大功率液壓系統(tǒng)調(diào)速。變量泵—液壓缸容積調(diào)速回路n

調(diào)速基本原理n

變量泵流量n

液壓缸速度思考題：溢流閥的作用是什么？n

調(diào)節(jié)泵排量即調(diào)節(jié)泵輸出流量，即調(diào)節(jié)液壓缸速度【案例1】變量泵—液壓缸容積調(diào)速應(yīng)用變量泵—液壓馬達(dá)容積調(diào)速回路n

調(diào)速基本原理n

變量泵流量n

液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速n

調(diào)節(jié)泵排量即調(diào)節(jié)泵輸出流量，即調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速開式回路n

液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油流回油箱，這就是開式回路。n

開式回路油液能得到較好的冷卻，但油箱體積較大。閉式回路n

液壓泵吸油口與執(zhí)行元件回油路連通，油液封閉回路循環(huán)，即閉式回路。n

閉式回路結(jié)構(gòu)緊湊，但油液散熱條件差。為補(bǔ)充回路泄漏，并進(jìn)行換油冷卻，用輔助液壓泵將小油箱冷油輸入回路。變量泵定量馬達(dá)變量泵—定量馬達(dá)容積調(diào)速回路定量馬達(dá)變量泵補(bǔ)油泵n

液壓泵角速度和馬達(dá)排量為常數(shù)，馬達(dá)角速度為8變量泵—定量馬達(dá)(液壓缸)回路功率n

若不考慮液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩?fù)p失，則n

因此，液壓馬達(dá)輸出功率為定量馬達(dá)變量泵馬達(dá)排量不變，當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，馬達(dá)壓差不變，所以馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩恒定。變量泵—定量馬達(dá)輸出特性曲線定量馬達(dá)變量泵10采用容積調(diào)速的混泥土攪拌輸送車定量馬達(dá)變量泵混泥土攪拌輸送車的容積調(diào)速系統(tǒng)原理變量泵馬達(dá)補(bǔ)油泵安全閥n

補(bǔ)油泵靠單向的作用總是向低壓管路補(bǔ)油n

改變泵的旋轉(zhuǎn)方向則泵的吸油、排油對(duì)換，即改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)向混泥土攪拌輸送車的容積調(diào)速系統(tǒng)原理定量馬達(dá)變量泵割草機(jī)液壓系統(tǒng)定量馬達(dá)變量泵變量泵排量的調(diào)節(jié)n

改變變量泵的排量，常規(guī)的方案是通過手動(dòng)調(diào)節(jié)。這種控制方式自動(dòng)化程度低。n

為了提高提高自動(dòng)化程度，減少對(duì)車輛行走性能的影響，可采用電比例控制變量泵。手動(dòng)變量泵比例變量泵比例變量泵、控制放大器比例閥比例變量泵控制放大器16比例變量泵及其在行走機(jī)械上的應(yīng)用雙向馬達(dá)減速機(jī)比例變量泵行走機(jī)械靜液傳動(dòng)裝置17比例變量泵及其在行走機(jī)械上的應(yīng)用變量泵—定量馬達(dá)(液壓缸)回路特點(diǎn)n

改變液壓泵排量或轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸出流量。n

調(diào)速過程不存在節(jié)流和溢流功率損失。n

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，則系統(tǒng)工作壓力也增大，這將使液壓泵和馬達(dá)泄漏增加，造成馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低。定量泵—變量馬達(dá)調(diào)速回路變量馬達(dá)定量泵n

變量馬達(dá)排量可調(diào)節(jié)n

調(diào)節(jié)馬達(dá)排量即調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速20定量泵—變量馬達(dá)調(diào)速的特性曲線負(fù)載不變時(shí)，馬達(dá)壓差不變，當(dāng)馬達(dá)排量減小時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速升高、轉(zhuǎn)矩減小，馬達(dá)輸出功率恒定。定量泵—變量馬達(dá)調(diào)速特點(diǎn)n

在各種轉(zhuǎn)速下輸出功率保持不變。n

其缺點(diǎn)是調(diào)速范圍小，而且當(dāng)馬達(dá)排量減小到一定值時(shí)，馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不足以克服負(fù)載，馬達(dá)便停止轉(zhuǎn)動(dòng)。n

這種調(diào)速方式往往不單獨(dú)使用。22變量泵—變量馬達(dá)容積調(diào)速回路雙向變量泵雙向變量馬達(dá)23變量泵—變量馬達(dá)容積調(diào)速的特性曲線低速段：變量馬達(dá)排量最大，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩大，變量泵調(diào)速；高速段：泵變量達(dá)到最大，變量馬達(dá)調(diào)速，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩減??；這種回路調(diào)速范圍寬。24變量泵—變量馬達(dá)調(diào)速回路的特點(diǎn)n

由于液壓泵的排量和馬達(dá)的排量都可調(diào)，因此擴(kuò)大了馬達(dá)的調(diào)速范圍。n

當(dāng)改變液壓泵的旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，泵的進(jìn)、出油路互換，馬達(dá)隨之反轉(zhuǎn)。25變量泵—變量馬達(dá)液壓行走驅(qū)動(dòng)應(yīng)用變量馬達(dá)雙向變量泵變量馬達(dá)變量泵—變量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用27Hydraulichybridtechnologybus容積調(diào)速回路功率損失分析(1)n

液壓泵的功率損失n

液壓泵機(jī)械功率損失n

液壓泵容積功率損失n

液壓馬達(dá)的功率損失n

液壓馬達(dá)的機(jī)械功率損失n

液壓馬達(dá)的容積功率損失容積調(diào)速回路功率損失分析(2)【案例2】容積調(diào)速回路應(yīng)用n

艦炮液壓系統(tǒng)nnn揚(yáng)彈系統(tǒng)供彈輸彈引信測(cè)合n

容積調(diào)速優(yōu)點(diǎn)nnn功率損失少液壓驅(qū)動(dòng)功率大、體積小調(diào)速方便【案例3】容積調(diào)速回路應(yīng)用n

坦克轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)采用雙向變量泵和定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速系統(tǒng)，獲得無級(jí)變化的轉(zhuǎn)向半徑，大大提高坦克的轉(zhuǎn)向性能。n

容積調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)nnn功率損失少液壓驅(qū)動(dòng)功率大、體積小調(diào)速方便例7.4

變量泵－定量馬達(dá)調(diào)速例7.5

變量泵－變量馬達(dá)容積調(diào)速容積調(diào)速回路的速度負(fù)載特性n

容積調(diào)速回路，液壓泵工作壓力由負(fù)載決定，隨著負(fù)載增大，工作壓力隨之增大，液壓泵和執(zhí)行元件泄漏也增大，執(zhí)行元件速度隨負(fù)載增大而下降。357.2.3容積節(jié)流調(diào)速回路n

容積調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小的優(yōu)點(diǎn)，但是，隨負(fù)載增大，泄漏增大，將影響執(zhí)行元件的速度穩(wěn)定性。n

在某些應(yīng)用場(chǎng)合，為減少功率損失，并滿足速度穩(wěn)定性要求，常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。容積節(jié)流調(diào)速回路的特點(diǎn)n

容積節(jié)流調(diào)速回路是用壓力補(bǔ)償變量泵作為液壓源，用流量控制閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。n

沒有溢流閥的溢流能量損失。n

其速度穩(wěn)定性較一般容積調(diào)速回路好。壓力補(bǔ)償變量泵變量泵－液壓缸容積節(jié)流調(diào)速回路n

比例流量閥調(diào)節(jié)液壓缸速度n

系統(tǒng)最大流量由變量泵控制n

兩種方式配合減少溢流損失比例流量閥調(diào)速原理壓力補(bǔ)償變量泵分級(jí)容積節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速原理比例流量閥n

比例流量閥調(diào)節(jié)液壓缸速度n

負(fù)載小、低壓，雙泵供油壓力補(bǔ)償變量泵定量泵n

負(fù)載大、高壓，變量泵供油，定量泵卸荷調(diào)速回路選用與經(jīng)濟(jì)因素n

進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路n

有溢流和節(jié)流功率損失，能耗大，需要冷卻系統(tǒng)，成本高n

適合小功率調(diào)速回路n

旁路節(jié)流調(diào)速回路n

有節(jié)流閥功率損失，適合大功率開式調(diào)速回路n

容積調(diào)速回路n

沒有節(jié)流和溢流功率損失，適合大功率閉式調(diào)速回路n

負(fù)載變化影響大，速度剛性差，需要采用變量泵，成本高n

容積節(jié)流調(diào)速n

速度剛性好，無溢流功率損失，需要采用變量泵，成本高7.3

快速運(yùn)動(dòng)和速度換接回路n

快速運(yùn)動(dòng)回路是使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功率。一般采用差動(dòng)缸、雙泵供油和蓄能器來實(shí)現(xiàn)。41液壓缸差動(dòng)連接回路換向閥4處于左位，換向閥5處于右位，油缸快速伸出閥4處于右位，閥5處于左位，則液壓缸縮回【案例4】液壓缸差動(dòng)連接回路應(yīng)用n

雙作用液壓打樁錘在打樁過程中，錘芯除了重力的自由落體運(yùn)動(dòng)，還通過液壓缸對(duì)錘芯做功，使錘芯以大于自由落體的加速度向下運(yùn)動(dòng)；采用液壓缸無桿腔和有桿腔連通形成差動(dòng)回路以及液壓油源、蓄能器輔助供油方式，從而提高錘芯的沖擊速度。蓄能器快速運(yùn)動(dòng)回路n

負(fù)載小、低壓時(shí)，蓄能器和液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，流量大，速度快。n

負(fù)載大、高壓時(shí)，蓄能器充液蓄能，液壓泵向系統(tǒng)供油，流量小，速度慢。雙泵供油回路n

負(fù)載小、低壓，雙泵供油n

負(fù)載大、高壓，高壓泵供油，低壓泵卸荷低壓泵高壓泵45速度換接回路n

速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度。n

實(shí)現(xiàn)這種功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。46用行程閥的速度換接回路n

液壓缸伸出，行程閥不起作用時(shí)，液壓缸回油沒有節(jié)流，速度快。行程閥液壓缸伸出，行程閥起作用時(shí)，液壓缸回油路節(jié)流閥起作用，速度降低.節(jié)流閥nn

液壓缸縮回時(shí)，節(jié)流閥不起作用用兩種調(diào)速閥的速度換接回路調(diào)速閥串聯(lián)調(diào)速閥并聯(lián)思考題：比較調(diào)速閥并聯(lián)、串聯(lián)，系統(tǒng)功率損失大小？7.4

多缸動(dòng)作控制回路n

在某些液壓系統(tǒng)的應(yīng)用中，有時(shí)往往需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的執(zhí)行元件進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)或順序動(dòng)作。n

同步運(yùn)動(dòng)一般可用同步回路來完成，而順序動(dòng)作可用順序動(dòng)作回路來實(shí)現(xiàn)。49同步回路n

同步回路是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)中以相同的位移或相同的速度運(yùn)動(dòng)。n

由于外負(fù)載不相等，且受泄漏、摩擦阻力及制造誤差等因素影響，要實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件精確的同步是很困難的。用調(diào)速閥的同步回路n

兩個(gè)液壓缸伸出，分別由單向調(diào)速閥控制速度。n

液壓缸縮回，單向調(diào)速閥不起作用。單向調(diào)速閥1單向調(diào)速閥251液壓缸剛性連接的同步回路剛性連接n

兩個(gè)液壓缸伸出由單向調(diào)調(diào)速閥控制速度，剛性連接保證兩缸同步。單向調(diào)速閥n

液壓缸縮回，單向調(diào)速閥不起作用。用同步閥的同步回路n

兩個(gè)液壓缸伸出由同步閥，即分流集流閥的分流作用保證同步同步閥n

兩個(gè)液壓缸縮回，分流集流閥的集流作用保證同步【案例5】雙液壓缸同步回路n

某軋機(jī)換輥，采用雙液壓缸剛性連接驅(qū)動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)控制。n

每個(gè)液壓缸各自獨(dú)立采用單向調(diào)速閥控制伸縮運(yùn)動(dòng)同步。n

實(shí)際工作過程中，雙缸很難同步原因：兩個(gè)液壓缸加工精度有差異、密封件產(chǎn)生的摩擦力不均勻，手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)速閥難以把握等。不同步將產(chǎn)生什么后果呢？用比例調(diào)速閥的同步回路n

兩個(gè)液壓缸伸出由比例流量閥調(diào)節(jié)來保證同步單向調(diào)速閥n

兩個(gè)液壓缸縮回，單向調(diào)速閥和單向比例流量閥不起作用單向比例流量閥55順序動(dòng)作回路n

順序動(dòng)作回路是液壓系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的執(zhí)行元件，按照一定的順序依次動(dòng)作的液壓基本回路，如機(jī)床加工過程的定位、夾緊和切削加工，轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位和定位等。56單向順序閥的順序回路n

兩個(gè)液壓缸順序動(dòng)作靠單向順序閥的