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节流调速回路

时间:2015-02-07 13:29来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
节流调速的基本原理是:调节回路中节流元件的液阻大小,配置分流支路,控制进入执行元件的流量,达到调速的目的。 节流阀、溢流阀等是节流调速的主要元件。当溢流阀工作压力调定,液体通过时的液阻基本恒定,用作分流元件时组成定压式调速回路;液体流经节流
节流调速的基本原理是:调节回路中节流元件的液阻大小,配置分流支路,控制进入执行元件的流量,达到调速的目的。
节流阀、溢流阀等是节流调速的主要元件。当溢流阀工作压力调定,液体通过时的液阻基本恒定,用作分流元件时组成定压式调速回路;液体流经节流阀的流量与压力降有关,用作分流元件时组成变压式节流调速回路。
采用节流元件和溢流阀调速过程中要产生能量损失。采用溢流阀分流时,其功率损失;通过节流阀的压力损失,功率损失。由此可知,节流调速的效率较低,工作时油液易发热,但结构简单,成本低,使用维护方便,是小功率液压系统常用的一种调速方法。
节流调速按节流元件安装的位置不同,分为进油路节流调速回路,回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路。
(1)进油路节流阀节流调速
节流调速回路一般采用定量泵供油。基本特征为:节流元件安装在执行元件的进油路上,即串联在定量泵和执行元件之间,采用溢流阀作为分流元件,如图1所示,图中节流元件是节流阀。溢流阀从开启压力到调定压力,变化较小,有定压的作用。在调速时,溢流阀一般处于溢流状态,调节节流阀开口大小,改变进入液压缸的流量达到调节液压缸活塞运动速度的目的。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
由于采用溢流阀作为分流元件,故为定压式调速回路,在调速过程中,泵的输出压力基本保持常量。忽略油温变化、液体的压缩性、油管阻力损失和系统泄漏诸因素,通过节流阀进入液压缸的流量为:


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对图示双杆液压缸,由活塞的力平衡方程,可求出液压缸的进油口压力为

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                   (2)

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不计管道压力损失时,p2≈0,则

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由式(7—1)和式(7—3)两式,可求出

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                  (4)

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活塞运动的速度为

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               (5)

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式中A—液压缸进、回油腔有效作用面积;Ax—节流阀开口面积;
F—外负载,包括液压缸摩擦力;
Pp、p1、p2—分别为泵的输出压力和液压缸进、回油压力;
式(5)称为节流阀进油路节流调速的速度负载特性公式。图2为速度负载特性曲线,图中纵坐标为活塞运动速度υ,横坐标为负载F。

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图1进油路节流调速回路      图2进(回)油路节流阀调速 速度负载特性曲线 自动控制网www.eadianqi.com版权所有



该回路有如下特性:
(1)当负载不变时,节流阀开口面积增大,液阻值变小,溢流阀的溢流量减小,使活塞运动速度增大;反之,则活塞运动速度减小。通过改变主油路节流阀阻值的大小,达到调节运动速度的目的。
(2)溢流阀调定压力为,最大承载能力为一定值。压力愈高,承载能力愈大。
(3)对工作速度有稳定性要求的设备,希望调定的速度受负载的影响较小,该性能一般采用速度刚性来衡量。速度刚性的定义为 自动控制网www.eadianqi.com版权所有


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速度刚性反映了负载变化对速度产生影响的能力。速度刚性愈大,速度稳定性愈好。
(2回油路节流阀节流调速
回油路节流阀节流调速回路,也是采用溢流阀作分流元件,但节流阀安装在执行元件的回油路上。图3是双杆液压缸回油路节流阀节流调速回路。进、回油路节流调速有相同的速度负载特性、功率和效率特性。
两种回路有以下不同之处:
(1)进油路节流调速起动冲击小。系统不工作时,执行元件由于泄漏产生空腔,重新起动时,回油路节流调速中进油路无阻力,而回油路有阻力,导致活塞突然向前运动,产生冲击;而进油路节流调速回路中,进油路的节流阀对进入液压缸的液体产生阻力,可减缓冲击。
(2)回油路节流调速,可承受一定的负方向载荷(即负值负载)。因回油路有背压,当负载减小,速度增加时,背压增大,故可使运动变化平缓,对双杆液压缸,可获得较低的稳定速度;对单杆液压缸,若进油路为无杆腔,因相同速度下进油腔所需流量大,可获得较低的最小稳定速度。如果要获得较低的稳定速度,结构允许时,最好把有杆腔作为回油腔采用回油路节流调速。 本文来自www.eadianqi.com



图3回油路节流阀调速回路      自动控制网www.eadianqi.com版权所有

        
(3)旁油路节流阀节流调速   
旁油路节流调速,其特征是采用节流元件分流,主油路中无节流元件。图4是节流阀旁油路节流调速回路,图中分流元件是节流阀,溢流阀起安全阀作用,在调速时是关闭的。液压泵输出的压力取决于负载,负载变化将引起泵出口压力变化,故为变压式节流调速。在该回路中,液压泵输出流量qp分成两部分,一部分是进入执行元件的流量q,另一部分是通过节流阀流回油箱的流量q1,即 本文来自www.eadianqi.com


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经节流阀泄回油箱的流量:

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                   (8) 本文来自www.eadianqi.com


由活塞的力平衡方程,忽略管道压力损失时,得

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联解以上三式,得

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                (9)

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液压缸活塞的运动速度 自动控制网www.eadianqi.com版权所有


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上式为旁油路节流阀调速回路速度负载特性公式。图5是旁油路节流阀调速的速度负载特性曲线。
该调速回路有如下特点:
(1)负载不变时,愈大,节流阀液阻值愈小,因节流阀两端压差不变,流量必然增加,使进入液压缸的流量减小。改变节流阀的开口面积,即可改变液压缸活塞杆的运动速度,实现调速的目的。
(2)负载为零时,该回路有最大速度,为一定值。
(3)负载不变,愈小,速度稳定性愈好;固定时,负载愈大,速度稳定性愈好。速度稳定性和承载能力比进、回油路调速差。
(4)该调速回路仅有节流阀功率损失,且泵的输出压力随负载变化。
该回路的调速效率比进回油路节流调速效率高。适用于调速范围窄,速度稳定性要求不高,载荷较稳定,系统压力稍高的场合。
(4)采用调速阀的节流调速回路 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
采用节流阀节流调速的回路,共同的不足之处是速度刚性差,无法满足许多设备的要求。若将调速回路中的节流阀换成调速阀,可以大大改善调速性能。用调速阀代替前述各回路中的节流阀,也可组成进油路、回油路和旁油路节流调速回路。采用调速阀组成的调速回路,速度刚性比节流阀调速回路好得多。对旁油路,因液压泵泄漏的影响,速度刚性稍差,但比节流阀调速回路好得多。旁油路也有泵输出压力随负载变化,效率较高的特点。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有



图4旁油路节流阀调速回路        图5旁油路节流阀调速速负载特性曲线

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