液壓學習:液壓系統(tǒng)工作中泵-缸式容積調(diào)速回路原理詳解

行業(yè)動態(tài) ????|???? 2019-12-20
摘要:容積調(diào)速回路可通過改變變量泵或變量液壓馬達的排量來對液壓馬達(或液壓缸)進行無級調(diào)速。這種調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失,所以效率高、發(fā)熱少,適用于高壓、大流量的大型機床、工程機械和礦山機械等大功率設備的液壓系統(tǒng)。

  

  液壓系統(tǒng)

  容積調(diào)速回路可通過改變變量泵或變量液壓馬達的排量來對液壓馬達(或液壓缸)進行無級調(diào)速。這種調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失,所以效率高、發(fā)熱少,適用于高壓、大流量的大型機床、工程機械和礦山機械等大功率設備的液壓系統(tǒng)。

  容積調(diào)速回路按油液循環(huán)方式的不同分為開式回路和閉式回路兩種。前者油液在油路的循環(huán)路線為:泵的出口一執(zhí)行元件一油箱一泵的入口。其特點是油液在油箱中得以較好冷卻,且利于油中雜質(zhì)的沉淀和氣體的逸出。但油箱尺寸較大,污物容易侵入。而后者油液在油路的循環(huán)路線為:泵的出口→執(zhí)行元件→泵的入口,即油液形成閉式循環(huán)。其特點是油箱尺寸小,結構緊湊,空氣和污物不易侵入,但結構較復雜,油液散熱差,需要輔助泵向系統(tǒng)供油,以彌補泄漏和冷卻。

  圖B

  根據(jù)液壓泵和執(zhí)行元件組合方式的不同,容積調(diào)速回路有泵一缸式和泵一馬達式兩類,它們的組成及性能分析如下。

  (1)泵-缸式容積調(diào)速回路

 ?、儆吐方M成及工作原理調(diào)速回路如圖B所示,其中圖B(a)為開式回路,圖B(b)為閉式回路(圖中只表示了單向運動,還可采用雙向變量泵來使執(zhí)行元件換向)。改變變量泵1的排量就能達到調(diào)節(jié)活塞速度的目的。3為安全閥,起過載保護作用,平時不打開,回路的最大壓力由它限定。實際上,由于液壓缸兩腔有效面積不可能完全相等以及執(zhí)行元件的外泄漏等原因,閉式油路中還需及時對系統(tǒng)補油。5為補油油箱,當油泵的吸油腔因缺油而使壓力下降到低于大氣壓力時,通過單向閥4給系統(tǒng)補油。單向閥4用來防止系統(tǒng)停機時油液倒流入油箱和空氣進入系統(tǒng)。

  ②性能特點

  a.速度一負載特性 以圖B(a)所示開式回路為例分析回路的特性。若液壓缸的速度為v,泵的理論流量為qtp,泄漏系數(shù)為k1,則活塞速度為

  v=q1/A1=qp/A1= (6)

  根據(jù)式(6)選取不同的qtp值作圖,可得一組平行曲線即速度一負載特性曲線,如圖A所示。由于變量泵的泄漏,使得活塞速度隨著負載的增加而明顯下降,因此這種調(diào)速回路在低速下的承載能力很差。

  圖A

  b.要確定調(diào)速范圍應先確定回路的最高速度和最低速度。由式(6)可以看出,這種調(diào)速回路的最高速度決定于所選用變量泵的最大流量,而最低速度可以調(diào)得很低(理想的空載最低速度可為零),因此調(diào)速范圍較大。對于圖B(b),如果采用雙向變量泵,則可不需要換向閥,由變量泵直接操縱執(zhí)行元件換向,并在正反向之間實現(xiàn)連續(xù)的無級變速。

  c.壓力特性在調(diào)速范圍內(nèi),液壓缸的最大推力Fmax為

  Fmax=PsA1ηm (7)

  式中 ps——安全閥3(圖B)的調(diào)定壓力;

  A1——液壓缸的有效面積;

  ηm——液壓缸的機械效率。

  由式(7)可看出,當安全閥的調(diào)定壓力不變時,不考慮機械效率的變化,在調(diào)速范圍內(nèi)液壓缸的最大推力也不變,所以這種調(diào)速回路為恒推力調(diào)速回路。而最大輸出功率P隨著速度(流量qtp)的上升也線性增加。

  本調(diào)速回路在推土機、插床、拉床等功率較大的液壓系統(tǒng)中應用廣泛。

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