液压调速控制回路
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第八章液压基本回路(二)§4 速度控制回路在很多液压装置中,要求能够调节液动机的运动速度,这就需要控制液压系统的流量,或改变液动机的有效作用面积来实现调速。
一、节流调速回路在采用定量泵的液压系统中,利用节流阀或调速阀改变进入或流出液动机的流量来实现速度调节的方法称为节流调速。
采用节流调速,方法简单,工作可靠,成本低,但它的效率不高,容易产生温升。
1.进口节流调速回路(如下图)节流阀设置在液压泵和换向阀之间的压力管路上,无论换向阀如何换向,压力油总是通过节流之后才进入液压缸的。
它通过调整节流口的大小,控制压力油进入液压缸的流量,从而改变它的运动速度。
2.出口节流调速回路(如下图)节流阀设置在换向阀与油箱之间,无论怎样换向,回油总是经过节流阀流回油箱。
通过调整节流口的大小,控制液压缸回油的流量,从而改变它的运动速度。
3.傍路节流调速回路(如下图)节流阀设置在液压泵和油箱之间,液压泵输出的压力油的一部分经换向阀进入液压缸,另一部分经节流阀流回油箱,通过调整傍路节流阀开口的大小来控制进入液压缸压力油的流量,从而改变它的运动速度。
4.进出口同时节流调速回路(如下图)在换向阀前的压力管路和换向阀后的回油管路各设置一个节流阀同时进行节流调速。
5.双向节流调速回路(如下图)在单活塞杆液压缸的液压系统中,有时要求往复运动的速度都能独立调节,以满足工作的需要,此时可采用两个单向节流阀,分别设在液压缸的进出油管路上。
图(a)为双向进口节流调速回路。
当换向阀1处于图示位置时,压力油经换向阀1、节流阀2进入液压缸左腔,液压缸向右运动,右腔油液经单向阀5、换向阀1流回油箱。
换向阀切换到右端位置时,压力油经换向阀1、节流阀4进入液压缸右腔液压缸向左运动,左腔油液经单向阀3、换向阀1流回油箱。
图(b)为双向出口节流调速回路。
它的原理与双向进口节流调速回路基本相同,只是两个单向阀的方向恰好相反。
6.调速阀的桥式回路(如下图)调速阀的进出油口不能颠倒使用,当回路中必须往复流经调速阀时,可采用如图所示的桥式联接回路。
第八章液压基本回路(二)§4 速度控制回路在很多液压装置中,要求能够调节液动机的运动速度,这就需要控制液压系统的流量,或改变液动机的有效作用面积来实现调速。
一、节流调速回路在采用定量泵的液压系统中,利用节流阀或调速阀改变进入或流出液动机的流量来实现速度调节的方法称为节流调速。
采用节流调速,方法简单,工作可靠,成本低,但它的效率不高,容易产生温升。
1.进口节流调速回路(如下图)节流阀设置在液压泵和换向阀之间的压力管路上,无论换向阀如何换向,压力油总是通过节流之后才进入液压缸的。
它通过调整节流口的大小,控制压力油进入液压缸的流量,从而改变它的运动速度。
2.出口节流调速回路(如下图)节流阀设置在换向阀与油箱之间,无论怎样换向,回油总是经过节流阀流回油箱。
通过调整节流口的大小,控制液压缸回油的流量,从而改变它的运动速度。
3.傍路节流调速回路(如下图)节流阀设置在液压泵和油箱之间,液压泵输出的压力油的一部分经换向阀进入液压缸,另一部分经节流阀流回油箱,通过调整傍路节流阀开口的大小来控制进入液压缸压力油的流量,从而改变它的运动速度。
4.进出口同时节流调速回路(如下图)在换向阀前的压力管路和换向阀后的回油管路各设置一个节流阀同时进行节流调速。
5.双向节流调速回路(如下图)在单活塞杆液压缸的液压系统中,有时要求往复运动的速度都能独立调节,以满足工作的需要,此时可采用两个单向节流阀,分别设在液压缸的进出油管路上。
图(a)为双向进口节流调速回路。
当换向阀1处于图示位置时,压力油经换向阀1、节流阀2进入液压缸左腔,液压缸向右运动,右腔油液经单向阀5、换向阀1流回油箱。
换向阀切换到右端位置时,压力油经换向阀1、节流阀4进入液压缸右腔液压缸向左运动,左腔油液经单向阀3、换向阀1流回油箱。
图(b)为双向出口节流调速回路。
它的原理与双向进口节流调速回路基本相同,只是两个单向阀的方向恰好相反。
6.调速阀的桥式回路(如下图)调速阀的进出油口不能颠倒使用,当回路中必须往复流经调速阀时,可采用如图所示的桥式联接回路。
液压调速回路原理
液压调速回路的原理是基于液压功分配器的工作原理,通过控制液压系统中的流量和压力来实现调速控制。
液压调速回路通常由流量调速阀、压力调速阀、液压功分配器和液压执行元件等组成。
在工作时,流量调速阀通过控制液压系统中的流量来实现调速。
当调速阀开启时,液压系统中的流量增大,液压执行元件的运动速度也随之增加;当调速阀关闭时,液压系统中的流量减小,液压执行元件的运动速度也随之减小。
通过调整调速阀的开启程度,可以实现不同的调速效果。
压力调速阀则通过控制液压系统中的压力来实现调速。
当压力调速阀开启时,液压系统中的压力增大,液压执行元件的运动速度也随之增加;当压力调速阀关闭时,液压系统中的压力减小,液压执行元件的运动速度也随之减小。
通过调整压力调速阀的开启程度,可以实现不同的调速效果。
液压功分配器则负责将液压系统中的功率按需分配给不同的液压执行元件。
当系统中的液压执行元件负载增加时,液压功分配器会自动调整流量分配,确保每个液压执行元件获得适当的功率。
这样,在实际工作中,即使负载发生变化,液压调速回路也可以保持稳定的调速性能。
综上所述,液压调速回路通过控制液压系统中的流量和压力,以及通过液压功分配器的工作原理,实现了对液压执行元件的
调速控制。
这种调速回路具有调速精度高、负载适应能力强等优点,在许多工业领域中得到广泛应用。
液压传动系统中速度控制回路包括调节液压执行元件的速度的调速回路、使之获得快速运动的快速回路、快速运动和工作进给速度以及工作进给速度之间的速度换接回路。
一、调速回路调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求,在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下,液压缸的运动速度为液压马达的转速:由以上两式可知,改变输入液压执行元件的流量q或改变液压缸的有效面积A<或液压马达的排量VM)均可以达到改变速度的目的。
但改变液压缸工作面积的方法在实际中是不现实的,因此,只能用改变进入液压执行元件的流量或用改变变量液压马达排量的方法来调速。
为了改变进入液压执行元件的流量,可采用变量液压泵来供油,也可采用定量泵和流量控制阀,以改变通过流量阀流量的方法。
用定量泵和流量问阀来调速时,称为节流拥速;用改变变量泵或变量液压马达的排量调速时,称为容积调速;用变量泵和流量阀来达到调速目的时,则称为容积节流调速。
<-)节流调速回路节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件<节流阀和调速阀)通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量,以调节其运动速度。
根根流量阀在回路中的位置不同,分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。
前两种回路称为定压式节流调速回路,后一种因为回路的供油压力随负载的变化而变化又称为变压式节流调速回路。
1、进油节流调速回路<1)速度负载特性缸稳定工作时有式中,P1为进油腔压力;P2为出油腔压力,P2=0;F为液压缸的负载;A1为液压缸无杆腔面积;A2为液压缸有杆腔面积,AT为节流阀通流面积。
故节流阀两端的压差为节流阀进入液压缸的流量为液压缸的运动速度为这种回路的调速范围较大,当AT调定后,速度随负载的增大而减小,故负载特性软。
适用于低速轻载场合。
<2)最大承载能力<3)功率和效率在节流阀进油节流调速回路中,液压泵的输出功率为=常量,而液压缸的输出功率为,所以该回路的功率损失为式中,qy为通过溢流阀的溢流量,qy=qp-q1由上式可以看出,功率损失由两部分组成,即溢流损失功率和节流损失功率。
速度控制回路
液压系统的优点之一就是能方便地实现无级调速。
调速问题是机床液压系统的核心问题。
在液压系统中,执行元件的速度是由供给执行元件的液体流量和作用在执行元件(如工作缸活塞)上的有效工作面积来决定的。
由于执行元件的有效工作面积在系统运行过程中无法改变,因此,为了控制执行元件的运动速度,一般只能通过改变输入液压缸流量的办法来实现。
由于液压马达的每转排量是可以改变的,因此对变量马达来说,既可以用改变输入流量的办法来变量,也可以用改变液压马达每转排量的办法来变速。
改变输入执行元件流量来达到使执行元件改变运动速度也有两种办法:一种是采用定量泵,由节流元件来调节输入执行元件的流量;另一种是采用变量泵,靠调节泵的每转排量来调节对执行元件的输入流量。
前者称为节流调速,后者称为容积调速。
另外还有一种方法叫做容积节流调速,是用自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。
回油节流调速回路
将调速阀(或节流阀)串接在工作液压缸的回油路上,利用调速阀(或节流阀)控制工作液压缸的排油流量Q2来实现对工作液压缸活塞运动速度的调节。
由于对工作液压缸活塞运动速度进行控制的节流阀安装在液压缸的回油路上,所以称之为回油节流调速回路。
1.实验目的
1)学会使用节流阀、调速阀、溢流阀、二位四通电磁换向阀、液压缸等液压元器件来设计回油节流调速回路,加深对所学知识的理解与掌握。
2)培养使用各种液压元器件进行系统回路的安装、连接及调试等实践能力。
3)进一步理解调速阀的工作原理、基本结构和它在液压回路中的应用。
4)通过实验了解利用回油节流调速回路控制液压系统中执行元件运动速度的有效性及其这种回路的优、缺点。
5)掌握两种节流调速回路的调速性能、特点及不同之处,加深对采用节流阀与采用调速阀的节流调速回路性能的理解。
2.实验内容与实验原理
实验内容
设计利用节流阀或调速阀的回油节流调速回路,在液压传动实验台上安装、连接并调试使回路运行,利用实验数据(计算各种节流阀或调速阀通流面积所对应的活塞运动速度,或利用所记录的活塞运动速度反求与之相对应的节流阀或调速阀的通流面积)近似画出回油节流调速回路的速度-负载特性曲线。
实验原理
将调速阀串联在液压缸的回路上,即可构成回油节流调速回路。
根据流量连续性原理,调速阀安装在液压缸的回油路上也同样可以调节与控制进入液压缸的流量。
供油压力(液压泵的输出压力)由溢流阀调定,液压泵输出的多余(未进入工作液压缸的)油液经溢流阀的溢流口流回油箱。
由于溢流阀产生溢流,既可以使液压泵的出口压力ρ保持恒定ρ借助调速阀(或节流阀)控制工作液压缸的排油流量Q2来实现对工作液压缸活塞运动速度的调节。
由于进入液压缸的流量Q1受到回油路上排出流量Q2的限制,因此用调速阀来调节液压缸排油量Q2也就调节了进油量Q1 。
定量泵排除多余的油液经溢流阀流回油箱。
液压缸活塞的运动速度:
液压缸排出的流量等于通过调速阀的流量:
式中△p---调速阀两端的压差
工作液压缸排油腔的压力p2可由活塞(匀速运动时)受力平衡方程求得
可得
将上式微分可求得回油节流调速回路的速度刚度:
回油节流调速回路和进油节流调速回路的速度负载特性和刚度基本相同,如果采用两腔有效作用面积相等的双出杆液压杠,(由于A1=A2)那么两种调速回路的速度负载特性和刚度就完全一样。
由于回油路上有较大的背压力,在外界负载变化时可起缓冲作用,运动平稳性比前一种要好。
此外,回油节流调速回路中,经调速阀后发热的油液随即流回油箱,容易散热。
而进油节流调速回路经节流阀而发热的油液直接进入液压缸,回路热量增多,油液粘度下降,泄漏就增加。
综上所述,回油节流调速回路广泛用于功率不大,负载变化较大或运动平稳性要求较高的液压系统中。
如下图所示
回油节流调速回路
如下演示图是仿照YY-18型透明液压传动实验台所进行的模拟实验。
采用渐开线外啮合齿轮泵,调速阀,低压直动式溢流阀,双作用液压缸(双活塞杆液压缸),二位四通电磁换向阀,压力表Y60型,
3.实验方法与步骤
本实验在液压实验台上完成,此实验台采用了透明液压元件、组合插装式结构、活动管路接头、通用电气线路等,可方便地进行各种常用液压传动的控制、实验及测试。
方法
根据已学过的有关液压回路的基本知识,利用节流阀或调速阀、溢流阀等液压元器件设计回油节流调速回路,在液压传动实验台上实现所设计回路的安装、连接及调试,进行系统的运行,调节节流阀或调速阀通流面积,即控制节流口的大小以调节回路中工作液压缸活塞的运动速度,利用速度传感器检测工作液压缸活塞的运动速度(根据节流阀或调速阀通流面积调节旋钮的调节量推算该通流面积的大小),利用上述实验数据和计算结果,绘制本回油节流调速回路的速度-负载特性曲线。
步骤
(1)设计利用节流阀或调速阀的回油节流调速回路。
(2)检查实验台上搭建的液压回路是否正确,各接管连接部分是否插接牢固,确定无误则接通电源,将换向阀插座与二位四通电磁换向阀进行连接,启动电气控制面板上的开关。
(3)旋转液压泵开关,调节液压泵的转速使压力表达到预定压力,将回路中的节流阀或调速阀调节旋钮调至较小位置(使通流面积尽可能小)进行该回路实验的予运行。
(4)缓慢调节节流阀或调速阀调节旋钮,以使节流口逐渐增大(其调节量以速度传感器的测速精度相适应),测定并记录工作液压缸活塞的运动速度以及调节量。
(5)利用所记录的实验数据,通过计算和整理绘制进油节流调速回路的速度----负载特性曲线。
(6)进行实验分析,并完成实验报告。