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        第8章 液壓基本回路-2
             8.2 速度控制回路

        速度控制回路有調速回路、快速運動回路和速度換接回路三大類。

        對任何液壓傳動系統來說,調速回路都是它的核心。這種回路可通過事先調整或工作中自動調節來改變執行元件的運動速度,但是它的主要功能卻是在傳遞動力(功率)。

        調速回路的調速特性、機械特性和功率特性基本決定了其所在液壓系統的性質。

        調速回路分類:

        按其使系統執行元件調速方式不同,分成無級變速型調速回路,和有級變速型調速回路兩類。

        無級變速型調速回路又包含:節流調速回路、容積調速回路和容積節流調速回路三小類。

          8.2.1 節流調速回路

       1、原理:是通過改變回路中流量控制元件(節流閥和調速閥)通流截面積的大小來控制流入執行元件或自執行元件流出的流量,以調節其運動速度。

       2、分類:根據流量閥在回路中位置不同,分為進油節流調速、回油節流調速和旁路節流調速回路。

       3、進油節流調速

        特點:這種回路使用定量泵并且必須并聯一個溢流閥,這些回路中壓力經溢流閥調定后,基本保持恒定,回路中液壓缸的輸入流量由節流閥調節,而定量泵輸出的多余油液經溢流閥排回油箱,這是此類回路能正常工作的必要條件。

           

       (1)速度負載特性:是指所驅動的液壓缸的速度和外負載之間的關系。

         對上圖中的液壓缸來說:

            

         聯立以上3式,得:

          

         式中:--液壓泵出口處壓力;--液壓缸進口處壓力;

               --節流閥通流截面積。K、m—節流閥的系數、指數。

        特點:

        圖中曲線越陡,說明剛性越差

        所以此回路在輕載、低速時速度剛度高,但功率損失大,效率低。

       (2)最大承載力:當節流閥壓差Δp為0時,活塞停止,此時,

           

       (3)回路功率和效率

         泵輸出功率:

        輸入液壓缸的功率:

        功率損失:

            

                 

                 

        功率損失分為2部分:

       一部分是溢流損失:

       一部分是節流損失:

       回路效率:

        由于存在兩種功率損失,回路效率較低。

       4、回油節流調速

              

       (1)速度負載特性:

        對上圖的液壓缸來說:

           

        回油節流調速和進油節流調速的速度負載特性和速度剛性基本相同。

       (2)最大承載力:和進油節流調速的相同:

              

       (3)功率和效率(和進油節流調速相同)

          泵輸出功率:

         輸入液壓缸的功率:

         功率損失:

             

                  

        功率損失分為2部分:

        一部分是溢流損失:

        一部分是節流損失:

        回路效率:

        由于存在兩種功率損失,回路效率較低,比進油節流調速還低。

       5、進、回油路節流調速回路比較

        進、回油路節流調速回路在速度負載特性、承載能力和效率等方面性能是相同的,差別如下:

       (1)、承受負值負載能力

        所謂負值負載就是負載作用力方向和執行元件運動方向相同。進油路節流調速回路不能承受負值負載。如果要使其承受負值負載,就得在回油路上加背壓閥,使執行元件在承受負值負載時,其進油腔內的壓力不致下降到零,以免液體“拉斷”。

       (2) 停車后的起動性能

        回油路節流調速回路中,若停車時間較長,液壓缸回油腔中要漏掉部分油液,形成空隙。重新啟動時,液壓泵全部流量進入液壓缸,使活塞以較快的速度前沖一段距離,直到消除回油腔中的空隙并形成背壓為止。這種啟動時的前沖現象可能損壞機件。而在進油路節流調速回路中,有節流閥調節,前沖很小。

       (3) 實現壓力控制的方便性

        進油路節流調速回路中,進油腔壓力隨負載而變化,利用此變化,方便實現壓力控制;

        而回油路節流調速回路中,一般不能這樣控制。

       (4) 油液發熱對泄漏的影響

         回油路節流調速回路中,油液流經節流閥時產生能量損失并且發熱,然后回油箱,通過油箱散熱冷卻后再重新進入泵和液壓缸;而在進油路節流調速回路中,經節流閥后發熱的油液直接進入液壓缸,對液壓缸泄漏影響較大,從而影響速度的穩定性。

       (5) 運動平穩

         在回油路節流調速回路中,液壓缸回油腔的背壓與運動速度的平方成正比,是一種阻尼力。阻尼力不但有限速作用,且對運動部件的振動有抑制作用,有利于提高執行元件的運動平穩性。因此,就低速平穩性而言,回油路調速優于進油路調速,回油路節流調速的最低穩定速度較進油路調速低。

        一般用進油路調速,并在回油路上加背壓閥。

        6. 旁油路節流調速回路

           

       (1)速度-外負載的關系

            

        該回路常用于高速重載的場合。

       (2)功率特性

        泵輸出功率:

        輸入液壓缸的功率:

        功率損失:

           

        即功率損失只有節流損失,故比進、回油節流閥調速回路的功率損失小。

         總之,旁油路節流調速回路宜用負載變化不大,運動平穩性要求不高;速度較高,負載較大的場合,即功率較大的場合,但不能承受“負方”向的載荷。

       7、節流調速回路工作性能的改進

        使用普通節流閥的調速回路,機械特性都較軟,即負載變化時對速度有影響,改進的措施可采用調速閥或旁通型節流閥,如下圖所示,它們都能使節流閥處的工作壓差在負載變化時基本不變。

          

                                                                  [編著:曾保國]

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