液压与气压传动第10周教案文档格式.docx

1、难点重点：三种调速回路的原理难点：三种调速回路课后作业课后回顾任课教师签名： 教研室主任审阅签名：一、节流阀1节流特性（1）流量特性 节流阀的流量特性取决于节流口的结构形式，节流口通常有三种基本形式：薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔，可用小孔的流量公式来q=KApm表示。（2）流量稳定性 当节流阀的通流截面积调定后，要求流量q能保持稳定不变，以使执行元件获得稳定的速度。实际上通过节流口的流量q还受其他因素的影响。 1）压差对流量的影响。节流阀两端压差p变化时,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。2）温度对流量的影响。油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也

2、会随之改变。3）节流口的堵塞。节流阀的节流口可能因油液中的杂质或由于油液氧化后析出的胶质、沥青等引起局部堵塞，严重时会完全堵塞而出现断流现象。2节流阀 图5-28所示为一种普通节流阀，这种节流阀的节流口为轴向三角槽式。阀的进出油口可互换,节流阀能正常工作的最小流量限定值称为节流阀的最小稳定流量。轴向三角槽式节流口的最小稳定流量为3050ml/min。它影响执行元件的最低速度值。 图528 节流阀二、调速阀调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。节流阀调节通过的流量，定差减压阀能自动保持节流阀前后的压力差为定值，使通过节流阀的流量不受负载变化的影响。图5-29所示为调速阀的工作原理图，调速

3、阀的进口压力p1由溢流阀调节，工作时基本保持恒定。压力油由P1进入调速阀后，先经过定差减压阀的阀口后压力降为p2，然后经节流阀流出，其压力为p3。节流阀前后的压力油分别作用在定差减压阀阀芯的两端。图529 调速阀工作原理若调速阀出口压力p3因负载增大而增大时，作用在减压阀右端的力随之增加，阀芯失去平衡而左移，于是开口增大，液阻减小，减压阀的减压作用减小，使p2也随之增加，直到阀芯在新的位置上得到平衡为止。因此，压力差基本保持不变。同理，当p3减小时，p2也随之减小，故压力差仍保持不变。由于定差减压阀的自动调节作用，使节流阀前后的压力差保持不变，从而保持了流量的稳定。 图530 调速阀和节流阀特

4、性比较调速阀和节流阀特性比较如图5-30所示。节流阀的流量随压差的变化较大，而调速阀在进出口压力差p大于一定数值后，流量保持基本恒定。三、速度控制回路速度控制回路是控制执行元件运动速度的回路，包括调速回路、快速运动回路、速度换接回路。1调速回路 液压缸的运动速度v由输入流量和液压缸的有效作用面积A决定，即v=q/A 从液压马达的工作原理可知，液压马达的转速nM由输入流量和液压马达的排量Vm决定，即nM=q/V m。 调速回路主要有以下三种方式： 1）节流调速回路 2）容积调速回路 3）容积节流调速回路（1）节流调速回路 能量损失大，效率低，发热大，故一般只用于小功率的场合。根据流量阀的位置的不

5、同，可分为进油路节流调速回路、回进油路节流调速回路和旁油路节流调速回路三种形式。1）进油节流调速回路:进油节流调速回路是将节流阀装在执行元件的进油路上，调速原理如图5-31所示,油路中有溢流损失，又有节流损失，功率损失大。图531 进油节流调速回路速度负载特性液压缸在稳定工作时，其受力平衡方程式为p1A=F+p2A式中 p1 、p2缸的进油压力和回油压力，由于回油腔通油箱，p2=0； F、A缸的负载和有效工作面积。p1=泵的供油压力pp由溢流阀调定为恒定，故节流阀两端的压力差为p=pp-p1=pp-经节流阀进入液压缸的流量为q1=KATpm=KAT（pp- ）mv= （5- 1）上式为本回路的

6、速度负载特性方程，故这种调速回路的速度负载特性较软。 当节流阀开口AT不变时，活塞的运动速度v随负载F的增加而降低，速度刚度较小。 当节流阀开口AT一定时，负载较小的区段曲线较平缓，速度刚度高，负载较大的区段曲线较陡，速度刚度较差。 在相同负载下工作时，当节流阀开口较小，活塞的速度v较低，曲线较平缓，速度刚度好；节流阀开口较大，活塞的速度v较高，曲线较陡，速度刚度差。最大承载能力 由图5-31b还可以见到Fmax=ppA （5-2）功率和效率 液压泵的输出功率为 Pp= ppqp=常量液压缸的输出功率为P1=Fv=F=p1q1 （5-3）回路的功率损失为-P=Pp-P1= ppqp -p1q1

7、= ppqy+pq1 （5-4）由上式可知，这种调速回路的功率损失由两部分组成，即溢流阀损失和节流损失。回路的效率为= （5-5）由于存在两部分功率损失，节流调速回路的效率较低。 2）回油节流调速回路: 回油节流调速回路是将节流阀装在执行元件的回油路上，如图5-32所示。用节流阀调节液压缸输出的流量，控制进入液压缸的流量。图532回油节流调速回路 回油节流调速回路由于液压缸的回油腔存在背压，因而能承受一定的负值负载，故其运动平稳性较好；回油节流调速回路，经过节流阀发热后的油液直接流回油箱冷却，对液压缸泄漏影响较小；在停车后，液压缸回油腔中的油液会由于泄漏而形成空隙，重新启动时由于 进油路上没有

8、节流阀控制流量度，会使活塞产生前冲。 图533旁路节流调速回路3）旁路节流调速回路:这种节流调速回路是将节流阀装在与液压缸并联的支路上，节流阀分流了油泵的流量，从而控制了进入液压缸的流量，即可实现调速。图5-33b为旁路节流调速回路的速度负载特性曲线，由图可知该回路的特点： 增大节流阀开度，活塞运动速度减小；当节流阀的开度不变时，负载增加活塞运动速度下降很快，其速度刚度比进、回油节流调速低。 在负载一定时，节流阀的开度越小，其速度刚度越高，能承受的最大负载就越大。 液压泵的工作压力随负载变化而变化，回路中只有节流损失而无溢流损失，因此这种回路的效率较高。 因液压缸的回油腔无背压力，所以其运动平

9、稳性较差，不能承受负值负载。（2）容积调速回路 根据油路的循环方式不同，容积调速回路分为开式和闭式回路两种。在开式回路中，泵从油箱吸油，执行元件的回油返回油箱。闭式回路中，液压泵的吸油口与执行元件的回油口直接连接，油液在系统内循环。根据液压泵和液压马达或液压缸组合方式不同，容积调速回路分三种形式：1）变量泵和定量液压马达的容积调速回路:图5-34a所示为变量泵和液压缸组成的容积调速回路，图5-34b所示为变量泵和定量液压马达组成的容积调速回路。这两种回路均采用改变变量泵1的输出流量qp来调速的。 图534变量泵和定量执行元件容积调速回路变量泵和定量马达容积调速回路这种回路特性如下：液压缸活塞的

10、运动速度 v=，液压马达的转速nm=，调节变量泵的排量，即改变了泵的流量 q便可调节活塞的运动速度或马达的转速，且调速范围大。液压马达的输出转矩TM= ，液压缸的推力F=ppA，液压马达（或液压缸）输出的最大转矩（或推力）不变，故这种调速为恒转矩（恒推力）调速。液压马达（或液压缸）输出的功率等于液压泵的输入功率，即PM=PP=ppVpnp=ppVMnm。因此马达的输出功率随转速nm呈线性变化。 2）定量泵和变量液压马达的容积调速回路:图5-35所示回路中，调节变量液压马达3排量Vm，便可改变其转速。 图535定量泵和变量液压马达调速回路这种回路的特性如下:根据 nm=可知，马达输出与排量VM成

11、反比，VM过小则马达的输出转矩将减小，故这种调速回路的调速范围较小。由液压马达的转矩公式TM=可知，若VM减小，nm增加，则TM下降。定量泵输出流量是不变的，泵的压力由安全阀2调定，则马达输出的最大功率是不变的，故这种调速为恒功率调速。图536变量泵和变量马达调速回路 3）变量泵和变量马达的容积调速回路:图5-36所示的回路中，这种调速回路是前面两种调速回路的组合，调速时将液压泵和液压马达的排量分阶段调节，即在低速阶段由qp调节（此时Vm保持在最大），在高速阶段由Vm调节（此时qp保持在最大），这样就扩大了调速范围。这种回路在低速段将马达的排量固定在最大值上，由小到大调节泵的排量来调速，其最大

12、输出转矩不变；在高速段将泵的排量固定在最大值上，由大到小调节马达的排量来调速。其最大输出功率不变。回路总的调速范围等于泵调速范围与马达调速范围的乘积，所以它适用于机床主运动等大功率的液压系统。其特性曲线如图5-36b所示。（3）容积节流调速回路 这种回路的特点是效率高，发热小，速度稳定性比容积调速好。图5-37所示为限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路,限压式变量泵的输出流量qp和液压缸所需流量qc相适应。若qpqc，则泵的出口压力上升，使泵的偏心量自动减小；若qpqc，则泵的出口压力会降低，使泵的偏心量自动增大，使qp增加，直至qp=qc。这种回路无溢流损失，系统发热小，速度刚性也比较

13、好。一般调速阀保持最小稳定压差p为0.5Mpa。图537 限压式变量泵和调速阀容积节流调速回路 2快速运动回路快速运动回路的功用在于使执行元件获得所需要的高速，以提高系统的工作效率，常见有以下几种。（1）液压缸差动连接快速回路 图5-38所示回路，阀3和阀4在左位工作时，液压缸差动连接快速运动；当3YA通电时，差动连接即被切断，液压缸回油经调速阀，实现工进；阀3切换至右位后，液压缸有杆腔进油，即快退。图538液压缸差动连接快速运动回路（2）双泵供油快速运动回路 图5-39所示回路，图中2为低压大流量泵，1为高压小流量泵。在快速时，泵1和泵2同时向液压系统供油；工进时，系统压力升高，液控顺序阀3

14、开启，使泵2卸荷，此时单向阀4关闭，由泵1单独向系统供油。图539双泵供油快速回路（3）蓄能器快速运动回路 图5-40所示回路中，系统短期需要大流量时，换向阀5处于左位或右位，由泵1和蓄能器4共同时向流压缸6供油；当系统停止工作时，换向阀5处在中间位置，这时泵便经单向阀3向蓄能器充液，蓄能器压力升高后，达到液控顺序阀2调定压力后，阀口打开，使泵卸荷。图540蓄能器快速运动回路 图541 快慢速转换回路3速度换接回路速度换接回路的功用是使液压执行元件在实现工作循环的过程中，进行速度转换，且具有较高的速度换接平稳性。（1）快速与慢速的换接回路 图5-41所示为用行程阀的快慢速转换回路。（2）两种慢速的转换回路 图5-42所示为用两个调速阀来实现不同的工进速度的换接回路。图539两种工进速度的换接回路