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液壓的基本回路詳解(推薦給機械人員)

 庭前春雪 2019-01-14

速度控制回路是研究液壓系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)和變換問題,常用的速度控制回路有調(diào)速回路、快速回路、速度換接回路等,本節(jié)中分別對上述三種回路進行介紹。

調(diào)速回路

調(diào)速回路的基本原理 從液壓馬達的工作原理可知,液壓馬達的轉(zhuǎn)速nM由輸入流量和液壓馬達的排量Vm決定,即nM=q/V m,液壓缸的運動速度v由輸入流量和液壓缸的有效作用面積A決定,即v=q/A。

通過上面的關(guān)系可以知道,要想調(diào)節(jié)液壓馬達的轉(zhuǎn)速nM或液壓缸的運動速度v,可通過改變輸入流量q、改變液壓馬達的排量V m和改變缸的有效作用面積A等方法來實現(xiàn)。由于液壓缸的有效面積A是定值,只有改變流量q的大小來調(diào)速,而改變輸入流量q,可以通過采用流量閥或變量泵來實現(xiàn),改變液壓馬達的排量V m,可通過采用變量液壓馬達來實現(xiàn),因此,調(diào)速回路主要有以下三種方式:

1)節(jié)流調(diào)速回路:由定量泵供油,用流量閥調(diào)節(jié)進入或流出執(zhí)行機構(gòu)的流量來實現(xiàn)調(diào)速;

2)容積調(diào)速回路:用調(diào)節(jié)變量泵或變量馬達的排量來調(diào)速;

3)容積節(jié)流調(diào)速回路:用限壓變量泵供油,由流量閥調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)的流量,并使變量泵的流量與調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)流量相適應(yīng)來實現(xiàn)調(diào)速。此外還可采用幾個定量泵并聯(lián),按不同速度需要,啟動一個泵或幾個泵供油實現(xiàn)分級調(diào)速。

節(jié)流調(diào)速回路


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圖7—1

節(jié)流調(diào)速原理。 節(jié)流調(diào)速回路是通過調(diào)節(jié)流量閥的通流截面積大小來改變進行執(zhí)行機構(gòu)的流量,從而實現(xiàn)運動速度的調(diào)節(jié)。

如圖7—1所示,如果調(diào)節(jié)回路里只有節(jié)流閥,則液壓泵輸出的油液全部經(jīng)節(jié)流閥流進液壓缸。改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小,只能改變油液流經(jīng)節(jié)流閥速度的大小,而總的流量不會改變,在這種情況下節(jié)流閥不能起調(diào)節(jié)流量的作用,液壓缸的速度不會改變。

(1)進油節(jié)流調(diào)速回路

進油調(diào)速回路是將節(jié)流閥裝在執(zhí)行機構(gòu)的進油路上,起調(diào)速原理如圖7-2(a)所示.

液壓的基本回路詳解(推薦給機械人員)

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圖7—2(a)進油節(jié)流調(diào)速回路

A. A. 回路的特點

因為是定量泵供油,流量恒定,溢流閥調(diào)定壓力為pt,泵的供油壓力p0,進入液壓缸的流量q1由節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開口面積a確定,壓力作用在活塞A1上,克服負載F,推動活塞以速度v=q1/A1向右運動。因為定量泵供油, q1小于qB ,所以p0=溢流閥調(diào)定供油壓力pt=const

活塞受力平衡方程:

p1 A1= F +p2 A2

進入油缸的流量

q1=Ka▽pm

▽p= pb-F/A1

q1=Ka (pb-F/A1)m

B. B. 進油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負載特性方程為

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(7-1)

式中:k為與節(jié)流口形式、液流狀態(tài)、油液性質(zhì)等有關(guān)的節(jié)流閥的系數(shù);a為節(jié)流口的通流面積;m為節(jié)流閥口指數(shù)(薄壁小孔,m=0.5)。由式(7-1)可知,當(dāng)F

增大,a一定時,速度v減小。

C.進油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負載特性曲線


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圖7-2(c)速度負載特性

D.進油節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點是:液壓缸回油腔和回油管中壓力較低,當(dāng)采用單桿活塞桿液壓缸,使油液進入無桿腔中,其有效工作面積較大,可以得到較大的推力和較低的運動速度,這種回路多用于要求沖擊小、負載變動小的液壓系統(tǒng)中。

E.回路效率

η=FV/qBp0

qBp0= p0q1+p0qY

= p1q1+▽p q1 +p0qY 如圖:


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p1q1= FV 有用功率

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▽p q1節(jié)流損失

pbqY——溢流損失

所以在20%左右

(2) 回油節(jié)流調(diào)速回路

回油節(jié)流調(diào)速回路將節(jié)流閥安裝在液壓缸的回油路上,其調(diào)速原理如圖7-2(b)所示。

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圖7-2(b)回油節(jié)

A.回路的特點

因為是定量泵供油,流量恒定,溢流閥調(diào)定壓力為pt,泵的供油壓力p0,進入液壓缸的流量q1,液壓缸輸出的流量q2,q2由節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開口面積a確定,壓力p1作用在活塞A1上,壓力p作用在活塞A上,推動活塞以速度v=q1/A1向右運動,克服負載F做功。

因v=q/A=q/A

q1=qA/A

q1小于qB, 所以p0=溢流閥調(diào)定供油壓力pt=const=p1

活塞受力平衡方程:

p1 A1= F +p2 A2

p2 =(p1 A1 –F)/ A2

F=0時 p2 =p1 A1 / A2>p1

q=Ka▽pm

▽p=p= (p1A1-F)/ A

q=Ka[(p1A1-F)/ A]m

B. 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負載特性方程為:

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(7—2)

式中:k為與節(jié)流口形式、液流狀態(tài)、油液性質(zhì)等有關(guān)的節(jié)流閥的系數(shù);a為節(jié)流口的通流面積;m為節(jié)流閥口指數(shù)(薄壁小孔,m=0.5)。由式(7-1)可知,當(dāng)F增大,a一定時,速度v減小。

C. C. 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負載特性曲線如圖7—2c


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圖7-2(c)速度負載特性

D. D. 回油節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點:

節(jié)流閥在回油路上可以產(chǎn)生背壓,相對進油調(diào)速而言,運動比較平穩(wěn),常用于負載變化較大,要求運動平穩(wěn)的液壓系統(tǒng)中。而且在a一定時,速度v隨負載F增加而減小。

E.回路效率

η=FV/qBpb

qBpb= pbq1+pbqY

= q1(F+A p)/A+▽p q1 +pbqY

=vF+q+py   如圖:


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p1q1= FV 有用功率

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=▽p q2_______節(jié)流損失

pbqY——溢流損失

所以在20%左右

如圖7—2(a)、(b)所示,將節(jié)流閥串聯(lián)在回路中,節(jié)流閥和溢流閥相當(dāng)于并聯(lián)的兩個液阻,定量泵輸出的流量q B不變,經(jīng)節(jié)流閥流入液壓缸的流量q 1和經(jīng)溢流閥流回油箱的流量

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q的大小,由節(jié)流閥和溢流閥液阻的相對大小決定。節(jié)流閥通過改變節(jié)流口的通流截面,可以在較大范圍內(nèi)改變其液阻,從而改變進入液壓缸的流量,調(diào)節(jié)液壓缸的速度。

(3) 旁路節(jié)流調(diào)速回路

這種回路由定量泵、安全閥、液壓缸和節(jié)流閥組成,節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的旁油路上,其調(diào)速原理如圖7-3所示。


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圖7—3旁路節(jié)流調(diào)速回路

定油泵輸出的流量q B,一部分(q1 進入液壓缸,一部分(q2)通過節(jié)流閥流回油箱。溢流閥在這里起安全作用,回路正常工作時,溢流閥不打開,當(dāng)供油壓力超過正常工作壓力時,溢流閥才打開,以防過載。溢流閥的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于回路正常工作壓力,在這種回路中,缸的進油壓力p1等于泵的供油壓力p B,溢流閥的調(diào)節(jié)壓力一般為缸克服最大負載所需的工作壓力的p1max1.1~1.3倍.

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