汽车机械基础教案 电子演示文稿 第10章 速度控制回路_图文

发布于:2021-05-12 00:59:24

第十章 速度控制回路及其主要元件
第一节 速度控制回路
一、节流调速回路 二、容积调速回路

第二节 速度控制回路的主要元件
一、节流调速原理和常见节流口形式 二、节流阀 三、调速阀

第一节 速度控制回路

速度控制回路是控制和调节液压执行元件运动速度的
单元回路。按照调速方式不同,液压传动系统速度调节的 基本方法可归纳为节流调速和容积调速两大类。 一、节流调速回路 利用节流的方法,即改变通流载面积大小的方法调节 进入执行元件的流量,达到改变执行元件运动速度的目的 叫节流调速。这种调速方法适合于定量泵和定量执行元件 所组成的液压系统。 (一)节流阀调速 根据节流阀在回路中装设的位置不同,节流调速回路 分为进油节流、回油节流和旁路节流三种类型回路。

1.进油节流调速回路

如图10-1a所示,节流阀装在液压缸进油路上,流入到液压缸 的流量由节流阀通流截面积大小调节,液压泵输出的多余油液经 溢流阀流回油箱。由于泵的流量总是大于执行元件所需的流量, 因此,溢流阀处于常开状态,泵的出口压力恒定。而油缸进口处 的压力随负载变化而变化。故液压缸的运动速度随外载荷而变化。 这种回路效率低,油液容易发热,速度调节的稳定性差。不能承 受负值载荷。

2.回油节流调速回路 如图10-1b所示,节流阀安装在液压缸的回油路上,调节油 缸回油量以限*土坷纯刂苹钊囊贫俣取R貉垢椎慕谘 力由溢流阀调定压力决定,与载荷无关。回油节流调速回路的主 要优点是节流阀在回油路,因而产生较大的背压使运动比较*稳。 故可以承受负值载荷,且动作*稳。当液压系统低速轻载工作时, 能量损耗相当大,且损耗的能量又转化为热量使系统油温升高。 因此,在高压大流量液压系统中很少使用。

3.旁路节流调速回路 如图10-1c所示,节流阀安装在分支油路中和液压缸并联。泵 输出的油液分成两路,一路进入液压缸,另一路经节流阀流回油 箱,回路中的溢流阀只起过载保护作用。在调速过程中,泵的出 口压力基本等于负载压力,因而效率较高。存在的主要问题是节 流口的流量受载荷变化影响大,速度稳定性最差。这种回路仅用 于系统功率较大,速度较高,运动稳定性要求低,且调速范围较 小的场合。

(二)换向阀调速回路 交通工程机械液压系统一般很少使用专门的节流阀调速,而是利用 控制换向阀的阀口开度来实现节流调速和采取调节内燃机油门的方法来 改变速度。 图10-2所示为手动换向“M”型机能三位换向阀控制的进油节流兼回 油节流调速回路。按图示方向阀芯相对阀体正向右移,泵的卸荷通道已 被切断,同时打开阀口f1和f2,将泵供 给的压力油从阀口f1引入缸的左腔, 而将缸右腔的油经阀口f1引回油箱。

只要适当控制阀芯位置,便可调节阀
口f1和f2的通流面积S1和S2的大小, 其实质就是进油节流和回油节流两种

基本形式的综合应用。

二、容积调速回路 节流调速回路的主要缺点是效率低,发热大,故只适 应于小功率液压系统中。故在大功率系统中,多采用容积 调速回路。所谓容积调速回路是指依靠改变液压泵或液压 马达(也可以是液压缸)排量的方法来调节执行元件速度 的回路,称为容积调速回路。按照液压泵和液压马达组合 方式的不同,容积调速回路有三种基本形式。

图10-3a所示为变量泵调速回路。液压泵输出的液压油全 部进入液压马达,通过改变液压泵的排量来调节液压马达 (或缸)的运动速度。溢流阀只在系统过载时才打开,在系 统中起安全保护作用。该回路效率高,调速范围较大,元件 泄漏对速度影响大,适应于大功率场合。 图10-3b所示为变量液压马达调速回路。定量泵输出的压 力油流量不变,靠改变液压马达的排量进行调速。溢流阀起 安全保护作用。该回路功率高,输出功率为恒值,但调速范 围小,元件泄漏对速度影响大,适用于大功率的场合。 图10-3c所示为变量泵-变量马达调速回路。它是上述两 种容积调速回路的组合,具有上述两种调速回路的特点,调 速范围较大。

第二节 速度控制回路的主要元件 在液压系统中,速度控制回路的主要元件为流量控制

阀、变量泵、变量马达等。变量泵及变量马达在前面已介
绍,本节重点介绍流量控制阀。 流量控制阀是利用改变液流的通流截面来控制系统工 作流量,以改变执行机构运动速度的液压控制元件,简称 为流量阀。常用的流量控制阀有节流阀、调速阀等。

一、节流调速原理和常见节流口形式 由流体力学得知,液体流经小孔时,其流量与前后压差之间 的关系式为: q=KA△pm (10-1)

式中 K——与节流口几何形状及液体性质有关的节流系数; A——节流口的通流面积; △p——节流口前、后压力差; m——由节流口形状(即由孔径与孔长的相对尺寸)决 定的指数(0.5≤m≤1)。对薄壁孔(d≥2L), m=0.5,对细长孔(4d≤L),m=1,介于二者之 间的小孔,0.5<m<1。 由上式可知,改变通流面积A和改变节流口前后压力差△p都 可以调节流经节流口的流量。所以只要改变流量阀的通流截面, 就可以改变通过流量阀的流量,这种可以调节改变大小的通流截 面,称为节流口。

节流口的形式很多,图10-4所示为常见节流阀的节流口的形式。 图10-4a是针状式节流口,阀口长容易堵塞,但加工方便,仅用于要求 不太高的地方。图10-4b是偏心缝隙式,它的优点是容易制造,但小流 量时容易堵塞,适用于流量较大的场合。图10-4c是轴向缝隙式,它是 在圆柱形阀芯上,开若干个轴向斜槽,槽的截面形状可以是矩形或三 角形。图10-4d是周向缝隙式,在空心阀芯上开周向槽。这两种形式的 流量特性和避免堵塞现象都比较好,所以应用广泛。图10-4e、f为节 流阀的图形符号。

二、节流阀 图10-5所示为L型节流阀结构原理图和图形符号。油液从进 油口 p1 进入,经阀芯下端的轴向三角形节流槽,从出油口 p2 流 出。拧动阀上方的调节螺钉,就可以使阀芯轴向移动从而改变 节流口开口面积,使通过的流量 得到调节。由式(2-4-1)可得

到如下两点:其一,在节流口 不变的情况下,由于负载的变 化会引起节流阀前后压力差△p 的变化,从而引起阀的流量的 变化;其二,指数m小的节流口, 压力差△p对流量Q影响较小。 故在节流阀中多采用薄壁小孔 作为节流口。

三、调速阀 调速阀是由定差减压阀与节流阀串联组成。图10-6所示为调 速阀的工作原理。调速阀进油压力为p1,经减压阀的开口流至节 流阀入口处压力为p2,经过节流阀,至出口处,压力为p3。设减 压阀滑阀芯端面积为A,则作用于滑阀右端面的力为Ap2,作用于 滑阀左端的力为Ap3+F弹(弹簧作用力)。当减压阀处于*衡时, 若不计摩擦力,则得

Ap2=Ap3+F弹 (10-2) 即 p2-p3=F弹/A≈定值 (10-3) 当工作外载F增加使p3升高时,则减压阀芯右移,则p2增大, 从而保证△p=p2-p3基本为一定值。当工作外负载F减小使p3降低 时,则减压阀芯左移,则p2减小,从而保持仍基本为一定值。因
此调速阀工作时,通过节流阀口的流量*似恒定。




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