液压基础培训讲.ppt

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1、液压基础培训讲解,1,主要课程,液压传动基础知识液压元件介绍液压基本回路节流调速与容积调速,本教程供有一定基础知识的专业人士使用,2,液压传动,液压传动以液体为工作介质，利用液 体压力传递和控制能量的传动,3,液压传动的工作原理,压力相等：p1=p2 F1/A1=F2/A2，或：F1/F2=A1/A2,帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液体压强等值地传递到液体内各处”,液压传动之,4,液压传动的工作原理,压力相等：p1=p2 F1/A1=F2/A2，或：F1/F2=A1/A2,容积相等：W1=W2 A1L1=A2L2 或 L1/L2=A2/A1,同样时间段t内：v1/v2=A2/A1,v1=L1/

2、t,v2=L2/t,液压传动之,5,液压传动的发展史,第一阶段：液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生，已有200多年的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下，发展缓 慢，几乎停滞。,液压传动之,6,液压传动的发展史,第二阶段：上世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压元件，并首先应用于机床。,液压传动之,7,液压传动的发展史,第三阶段：上世纪50、60、70年代，工艺水平有了很大提高，液压也迅速发展，渗透到国民经济的各个领域：从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有流体传动与控制技术,液压传动之,8,应用举例

3、,如：火炮跟踪、飞机和导弹的动、炮塔稳定、海底石油探测平台固定、煤矿矿井支承、矿山用的风钻、火车的刹车装置、液压装载、起重、挖掘、轧钢机组、数控机床、多工位组合机床、全自动液压车床、液压机械手等。,液压传动之,9,液压传动的发展之国内篇,我国液压技术从上世纪60年代开始发展较快，新产品研制开发和先进国家不差上下，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上去，制造比较困难，材料性能不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发展。,液压传动之,10,液压传动的发展趋势,目前，流体传动技术正在向着高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方

4、向发展，向着用计算机控制的机电一体化方向发展。总之：流体技术+电气控制计算机控制结合,液压传动之,11,最简单的液压传动装置,12,液压传动的组成,动力装置液压泵。将原动机输入的机械能转换为液体或气体的压力能，作为系统供油能源或气源装置。执行装置 液压缸（或马达）。将流体压力能转换为机械能，而对负载作功控制调节装置各种液压控制阀。用以控制流体的方向、压力和流量，以保证执行元件完成预期的工作任务。辅助装置油箱、油管、滤油器、压力表、冷却器、分水滤水器、油雾器、消声器、管件、管接头和各种信号转换器等，创造必要条件，保证系统正常工作。工作介质 液压油或压缩空气，作为传递运动和动力的载体。,液压传动之

5、,13,液压传动的优点,力大无穷单位质量输出功率大，容易获得大的力和力矩。一个小小的千斤顶可以顶起一俩载重汽车；操纵控制方便，易于实现无级调速而且调速范围大,可以达100：1至2000：1；可以简便地与电控部分组成电液一体的传动、控制，实现自动控制。,液压传动之,14,液压传动的缺点,泄漏內泄和外泄，不易保持严格的传动比，造成污染对温度变化敏感温度的变化引起粘度变化，并影响其工作性能,液压传动之,15,工作介质,液体是液压传动的工作介质。最常用的是石油型工作介质，石油型工作介质：普通液压油、抗磨液压油、低温液压油、高粘度指数液压油、机械油和其它专用液压油。此外，还有乳化型工作介质和合成型工作介

6、质。液压油除了作为能量传递的工作介质外，还兼有润滑和冷却的作用。工作介质的性质：密度单位体积液体的质量，=m/v kg/m3=880kg/m 3左右压缩性体积随压强的变化而变化，但变化不大，通常忽略，矿物油型液压油体积变化规律为：随压力的增大而体积减小。粘性液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性。或:液体流动流层之间产生内摩擦力的性质.,液压传动之,16,工作介质,牛顿液体内摩擦定律液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。粘性衡量粘性大小的物理量动力粘度:在单位速度梯度下流动时单位面积上产

7、生的内摩擦力。用表示，单位帕.秒(Pa.s)运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值，=/（m2/S）在液压传动中习惯用运动粘度表示液体的粘度。液压传动工作介质的粘度等级是以40时运动粘度的中心值来划分的。单位1m2/S=104St（斯）=106 CSt（厘斯）老牌号20号液压油，指这种油在50 时的平均运动粘度为20 cst。新牌号LHL32号液压油，指这种油在 40时的平均运动粘度为32cst。,液压传动之,17,工作介质,其它性质液压传动工作介质的还有其它一些性质，如稳定性（热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性等）、抗泡沫性、抗乳化行、防锈性、润滑性以及相容性（对所接触的金属、密封

8、材料、涂料等作用程度）等，都对它的选择和使用有重要影响。液压传动对工作介质的要求不同的工作机械、不同的工况对工作介质的要求有很大的不同。为了很好地传递运动和动力，液压传动工作介质应具备如下性能：,液压传动之,18,工作介质选择,工作介质应具备如下性能：（1）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材 料有良好的相容性。（5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和 燃点高，流动点和凝固点低。（凝点 油液完全失去其流动性的最高温度）（8）对人体

9、无害，对环境污染小，成本低，价格便宜 总之：粘度是第一位的,液压传动之,19,流体动力学（选修）,理想液体、稳定流动1 理想液体：假设既无粘性又没压缩性的液体2 稳定流动：流动液体中任一点的F、V和 都不随时间而变化流动。,液压传动之,20,流线、流管和流束,1 流线某一瞬时液流中各处质点运动状态的一 条条曲线 2 流束通过某截面上所有各点作出的流线集合 构成流束 3 过流断面流束中所有与流线正交的截面（垂直于液流流向的横断面）,液压传动之流体动力学（选修）,21,流量和平均流速,流量：液体单位时间内流过某一过流断面液体体积 Q 单位为l/min平均流速过流断面上各点均匀分布假想流速 Q=vA

10、=A udAv=Q/A,液压传动之流体动力学（选修）,22,应用举例,A v v=Q/A Q=0 v=0Q Q v Q v 结论：液压缸的运动速度取决于进入液压 缸的流量，并且随着流量的变化而 变化。,液压传动之流体动力学（选修）,液压缸的运动速度,23,流体动力学,连续性原理理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此单位时间内流入液体的质量应恒 等于流出液体的质量。,液压传动之,连续性方程质量守恒定律在流体力学中的应用,24,连续性方程 m1=m2 1u1dA1dt=2 u2dA2dt 若忽略液体可压缩性 1=2=u1dA1=u2dA2A u1dA

11、1=A u2dA2 则 v1A1=v 2A2 或 Q=vA=常数 结论：液体在管道中流动时，流过各个断面的流 量是相等的，因而流速和过流断面成反比。,连续性方程,液压传动之流体动力学（选修）,25,伯努利方程 能量守恒定律在流体力学中的应用,能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流 动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总 能量应该相等。或：外力对物体所做的功应该等 于该物体机械能的变化量。,液压传动之流体动力学（选修）,26,理想液体伯努利方程,1 外力对液体所做的功W=p1A1v1dt-p2A2v2dt=(p1-p2)V 2 机械能的变化量 位能的变化量：Ep=mgh=g V(z2-z

12、1)动能的变化量：Ek=mv2/2=V(v22-v21)/2 根据能量守恒定律，则有：W=Ep+Ek(p1-p2)V=g V(z2-z1)+V(v22-v21)/2 整理后得单位重量理想液体伯努利方程为：p1+g Z1+v12/2=p2+g Z2+v22/2 或 p/g+Z+v2/2g=C（c为常数）,液压传动之流体动力学（选修）,27,理想液体伯努利方程的物理意义,在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量之间可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。,液压传动之流体动力学（选修）,28,动量方程 动量定理在流体力学中的应用,动

13、量定理：作用在物体上的外力等于物体单位时 间内动量的变化量。即 F=d（mv）/dt 考虑动量修正问题，则有：F=q(2v2-1v1)层流=1.33紊流=1,液压传动之流体动力学（选修）,29,动量方程,X向动量方程：Fx=q(2v 2x-1v1x)X向稳态液动力：Fx=-Fx=q(1v1x-2v2x)结论：作用在滑阀阀芯上的稳态液动力总 是力图使阀口关闭。,液压传动之流体动力学（选修）,30,管路中液体的压力损失,实际液体具有粘性 流动中必有阻力，为克服阻力，须消 耗能量，造成能 量损失(即压力损失）分类：沿程压力损失、局部压力损失层 流：液体的流动是分层的，层与层之 间互不干扰。紊流（紊流

14、（湍流）：液体流动不分层，做混杂紊乱流动。,液压传动之流体动力学（选修）,31,管路中的压力损失,沿程压力损失（粘性损失）：液体沿等径直管流动时，由于液体的 粘性摩擦和质 点的相互扰动作用，而产生的压力损失。沿程压力损失原因内摩擦因粘性，液体分子间摩擦 外摩擦液体与管壁间局部压力损失：液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口 滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而产生的损失称为局部损失。局部压力损失原因：碰撞、旋涡（突变管、弯 管)产生附加摩擦附加摩擦 只有紊流时才有，是由于分子作横向运动时产生的 摩擦，即速度分布规律改变，造成液体 的附加摩擦。pf=p=128lq/

15、(d2）结论：液流沿圆管作层流运动时，其沿程压力损失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成反比pv=v2/2,液压传动之流体动力学（选修）,32,泵,动力元件泵动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。,液压动力元件介绍泵,液压泵的工作原理：是依靠密封容积变化来实现泵的吸油、泵油。,33,泵的性能参数,1.压力工作压力：液压泵实际工作时输出的压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路的压力损失，而泵的流量无关。额

16、定压力：液压泵在正常工作条件下，按照试验标准规定连续运转的最高压力称为泵的额定压力。最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验规定，允许泵短暂运行的最高压力值，称为泵的最高允许压力。2.排量和流量排量V：液压泵每运转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得出的排出液体的体积叫泵的排量。流量*，流量：泵在单位时间内排出的液体的体积。理论流量、实际流量。3.功率和效率（1）液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分：.容积损失容积损失是指液压泵在流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于理论流量（原因：泄漏）；.机械损失是指液压泵在扭矩上的损失。,液压动力元件介绍泵,34,泵的性能参数,（2）液

17、压泵的功率.输入功率i是指液压泵主轴上的机械功率。iTi.输出功率液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中实际吸压油口间的压差和输出流量的乘积，即.液压泵的总效率液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与输入功率的比值，即=P/ivm,液压动力元件介绍泵,35,泵的分类,液压泵按照其结构形式分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵按照其变量形式分为：变量泵和定量泵按照压力级别分为：低压泵、中高压泵、超高压泵等,液压动力元件介绍泵,36,泵的噪声,液压泵产生噪声的原因：（1）泵的流量脉动和压力脉动，造成泵构件的振动；（2）泵的工作腔从吸油腔突入和压油腔相通，或从压油腔突然和吸油腔相通时，产生的流量和压力突变，对

18、噪音的影响甚大；（3）空穴现象当泵的吸油腔的压力小于油液所在温度下的空分离压时，溶解在油液中的空气要析出变成气泡，这种带有气泡的油液进入高压腔时，气泡被击破，形成局部的高频压力冲击，从而引起噪声；（4）泵内流道具有截面突然扩大和收缩、急拐弯，通到截面过小儿导致液体紊流、漩涡、喷流，使噪声加大；（5）由于机械原因，入转动部分不平衡、轴承不良、泵轴的弯曲等机械振动引起的机械噪声。,液压动力元件介绍泵,37,降低泵噪声的措施,方法：（1）消除液压泵内部油压的急剧变化；（2）为吸收液压泵的流量及压力脉动，可以在液压泵的出口装置消声器；（3）給泵加装减震器；（4）压油管的一段使用高压软管，对泵的管路的连

19、接进行隔振；（5）防止泵产生空穴现象，可以采用直径比较大的吸油管，减小管道局部阻力，采用大容量的吸油过滤器，防止油液中混入空气，合理设计液压泵，提高零部件的刚度。,液压动力元件介绍泵,38,马达,马达：习惯上指输出旋转运动的液压执行元件，将液压泵提供的液压能转变为机械能的机械装置。马达和泵的相似性及区别：马达和泵在结构上具有相似性：密闭而又可以周期变化的容积和相应的配有机构。区别：马达可以正反转因而内部结构对称；马达的转速范围要求足够大，对最低稳定转速有一定的要求；马达部要求自吸能力，但是需要一定的初始密封性（这样才能提供必要的起动转矩）。因此，马达和泵在结构上相似但是不能可逆工作。马达的分类

20、：按照结构形式分为：齿轮式、叶片式柱塞式按照转速分为：低速马达和高速马达,液压执行元件介绍马达,液压执行元件,39,马达,马达的工作原理：,液压执行元件介绍马达,径向柱塞马达工作原理,40,马达的基本参数和性能,1.马达的排量、排量和扭矩的关系：马达在工作过程中输出的扭矩的大小是由负载的转矩决定的。但是推动同样大小的负载，工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力，所以说工作容腔的大小是马达工作能力的重要标志。马达的输出功率：t马达的输出扭矩：t V/(2）V：马达的排量2.马达的机械效率和启动机械效率：由于马达内部不可避免的存在各种摩擦，所以实际输出扭矩T要比理论扭矩小些，即T=Vm

21、/(2）m马达的机械效率马达启动扭矩：在同样压力下，马达由静止到开始转动的启动状态的输出扭矩要比运转中的扭矩小。启动扭矩降低的原因是静止状态下的摩擦系数最大，在摩擦表面出现相对滑动后摩擦系数明显减小。对马达来说，更为主要的是静止状态润滑油膜被挤掉，基本上变成干摩擦。一旦马达开始运转，随着润滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，并随滑动速度的增大和油膜变厚而减少。,液压执行元件介绍马达,41,马达的基本参数和性能,马达的启动性能：液压马达的启动性能用启动机械效率用m0表示其表达为：m0T0/Tt m0=0.60.9带载启动的马达启动性能很重要。3.马达的转速和低速稳定性马达的转速取决于马达的供油量q和

22、马达本省的排量V。由于马达的存在内部泄漏，所以：n=qV/V v 马达的容积效率一般来说，低速大扭矩马达的低速启动性能比高速马达好（关键是泄漏相对马达的排量来说影响较小。,液压执行元件介绍马达,42,油缸,油缸：将液压泵提供的液压能转换为机械能的转换装置，将泵的压力能转换为液压油缸的直线运动（包含摆动）。功用：将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动或旋转运动。,液压执行元件介绍油缸,43,液压缸,液压缸分类：,活塞式,柱塞式,伸缩式,摆动式,单活塞杆式,双活塞杆式,液压执行元件介绍油缸,44,单活塞杆液压缸,有杆腔进油：力小速度快,差动连接,往返行程推力相等,双活塞杆液

23、压缸,无杆腔进油：力大速度慢,液压执行元件介绍油缸,45,柱塞式液压缸,特点：单作用式液压缸，只能实现单独方向的运动；适于做长行程液压缸；工作时柱塞总受压，必须有足够的刚度；垂直使用更有利。,柱塞式液压缸结构示意图1-缸体；2-柱塞；3-导向套；4-密封,柱塞上有效作用力,柱塞运动速度为,式中d柱塞直径；,液压执行元件介绍油缸,46,伸缩式液压缸,工作时行程相当长，不工作时体积缩小起推力很大，随行程逐渐深长，推力逐渐随之减小,液压执行元件介绍油缸,47,摆动液压缸,实现往复摆动，能直接输出扭矩，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。适用于半回转式（小于360）机械的回转机构。,单叶片式

24、摆动液压缸 1-缸体；2-定子块；3-输出轴；4-叶片,双叶片式摆动液压缸1-缸体；2-定子块；3-输出轴；4-叶片,摆动角度一般不超过300 转速较高，转矩较小,摆动角度不超过150 转速相对较慢，输出转矩更大。,液压执行元件介绍油缸,48,阀,在液压系统中，除需要液压泵供油和液压执行元件来驱动工作装置外，还要配备一定数量的液压控制阀来对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行干预的控制，以满足负载的工作要求。因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。,液压控制元件介绍阀,49,阀的分类,液压控制阀：控制液流的方向、压力和流量的元件分类：方向控制阀：单向阀、换向阀、

25、截止阀、压力开关压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀流量控制阀：节流阀、调速阀、分流阀、集流阀,液压控制元件介绍阀,50,液压基本回路,随着工业现代化技术的发展，机械设备的液压传动系统为完成各种不同的控制功能有不同的组成形式，有些液压传动系统甚至很复杂。但是无论何种机械设备的液压传动系统，都是由一些液压基本回路组成。所谓基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元件和管道的组合。例如用来液压泵供油压力的调压回路，改变液压执行元件工作速度的调速回路等都是常见的液压基本回路，所谓全局为局部之总和，因而熟悉和掌握液压基本回路的功能，有助于更好地分析、使用各种液压传动系统。,液压基本回路,51,

26、典型方向控制回路,起停回路,换向回路,液压基本回路之,52,锁紧回路,液压基本回路之,53,压力阀和压力控制回路,溢流阀和调压阀减压阀和减压回路顺序阀和顺序回路平衡阀和平衡回路压力继电器卸荷回路,液压基本回路之,54,溢流阀主要作用有两个：定量泵节流调速系统中，用来保持液压泵出口压力恒定，并将液压泵多余的油液溢流回油箱。这时溢流阀起定压溢流作用；在系统中起安全作用，作为安全阀使用。,溢流阀和调压阀,液压基本回路之,55,2、作安全阀用在容积调速中起限压安全作用，此时阀是常闭的。只有当系统压力超过溢流阀调整压力时，阀才打开.,1.作溢流阀用 用在定量泵节流调速系统中，工作过程中阀是常开的,液压基

27、本回路之,溢流阀,56,溢流阀作背压阀用,将溢流阀装在回油路上，调节溢流阀的调压弹簧即能调节背压力的大小。,液压基本回路之,57,减压阀和减压回路,液压基本回路之,58,顺序阀是以压力为控制信号，在一定的控制压力作用下能自动接通或断开某一油路的压力阀。,顺序阀和顺序回路,直控顺序阀,外控顺序阀,单向顺序阀,液压基本回路之,59,顺序回路,液压基本回路之,60,平衡阀和平衡回路,为了防止立式液压缸及其联在一起的工作部件因自重而下滑，常采用平衡回路。防止因“负负载”产生的失控现象,液压基本回路之,61,压力继电器,压力继电器是将液压系统中的压力信号转换为电信号的转换装置。其作用是，根据液压系统压力

28、的变化，通过压力继电器内的微动开关，自动接通或切断有关电路，以实现顺序动作或安全保护等。,液压基本回路之,62,其它液压控制阀,电液伺服阀电液比例阀电液数字阀叠加阀插装阀,液压基本回路之,63,节流调速与容积调速,64,调速方法概述节流阀节流调速回路其它流量阀同步回路,流量阀和节流调速回路,节流调速与容积之,65,液压系统的调速方法可分以下几种：1、节流调速：用定量泵供油，采用节流元件调节输入执行元件的流量来实现调速；2、容积调速：通过改变变量泵或变量液压马达的排量来实现调速；3、容积节流调速：用变量泵及节流元件联合进行调速。,节流调速与容积之,66,一般液压传动机构都需要调节执行元件运动速度

29、。液压系统中，执行元件液压缸或马达。在不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压缸的运动速度为 v=Q/A 液压马达的转速为 n=Q/qm式中Q-输入执行元件的流量；A-液压缸的有效面积；qm-液压马达的排量。液压缸：一般用改变流量Q的办法变速。液压马达：既可用改变输入流量也可用改变马达排量的方法来变速。,调速方法概述,节流调速与容积之,67,节流阀是借助改变阀口通流面积或通道长度来改变阻力的可变液阻。在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作用，因此节流阀可以调速。,节流阀,流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流阀等，其中以节流阀最为简单。,节流调速与容积之,68,根据节流阀在油路中的位置的不同

30、，调速回路有以下三种基本形式：（1）进油路节流调速:节流阀串联在进入液压缸的油路上。（2）回油路节流调速:节流阀串联在液压缸的回油路上。（3）旁油路节流调速:节流阀装在与执行元件并联的支路上。,采用节流阀的节流调速回路,节流调速与容积之,69,（1）进油路节流调速回路,1.速度负载特性,从图中可看出，活塞运动速度v=Q1/A1 根据连续性方程，进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量，而通过节流阀的流量可由节流阀的流量特性方程决定。即Q1=Ka(p1)1/2=Ka(pp-p1)1/2 式中 pp-液压泵出口压力；p1-液压缸无杆腔压力。K节流阀流量系数；a节流阀通流面积。,节流调速与容积之,70,

31、当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的力平衡方程为：p1A1=p2A2+F式中 F负载力；p2液压缸回油腔压力。,Q1=K.a(pp-F/A1)1/2v=Q1/A1=（K.a/A1).(pp-F/A1)1/2,节流调速与容积之,71,从图中可看出，其它条件不变时，速度v与节流阀通流面积a成正比。由于薄壁小孔节流阀最小稳定流量很小，故能得到较低的稳定速度。节流阀通流面积a一定时,随着负载F 的增加，节流阀两端压差 减小，活塞运动速度按抛物线规律下降。,通常用速度刚度表示负载变化对速度的影响程度。（1）节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度越大。（2）负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越

32、大。（3）增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。,节流调速与容积之,72,2.最大承载能力,在pp已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变化，其最大承载能力不变，即Fmax=pp.A1。故称这种调速方式为恒推力调速或恒扭矩调速（对液压马达）。,3.功率特性,液压泵输出的功率为：Np=pp.Qp=常数液压缸输出有效功率为:N1=F.v=p1.Q1功率损失：N=Np-N1=ppQp-p1Q1=pp(Q1+Q2)-p1Q1=ppQ2+(pp-p1)Q1 式中 Q2溢流的溢流量；p1节流阀的压力损失。,由于两种损失的存在，调速回路效率较低，特别是当负载小，速度低时效率更低。,节流调速与

33、容积之,73,（2）回油路节流调速,节流阀串联在液压缸的回油路上，用节流阀来调节液压缸排油量Q2，也就调节了进油量Q1。定量 泵多余的油液经溢流阀流回油箱。,特性：进油路节流调速和回油路节流调速的速度负载特性、刚度、最大承载能力、功率特性基本相同。（如果A1=A2，则完全相同）,节流调速与容积之,74,差别如下:1.承受负值负载能力不同 负值负载：负载作用力方向和执行元件运动方向相同。进油路节流调速回路不能承受负值负载，若要使其承受负值负载，须在回油路上加背压阀。,2.低速平稳性有差异 回油路节流调速中，液压缸回油腔的背压是一种阻尼力，有限速作用，且对运动部件的振动有抑制作用，有利于提高执行元

34、件的运动平稳性。,节流调速与容积之,75,3.回油腔压力 回油路节流调速:回油腔压力较高，特别是在负负载时，回油腔压力有可能比进油腔压力还要高，这会使密封摩擦力增加，降低密封件寿命，并使泄漏增加，效率降低。,4.油液发热对泄漏的影响 回油路节流调速中，油液流经节流阀时能量损失且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸；而进油路节流调速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影响较大，影响速度的稳定性。,5.起动时前冲 回油路节流调速中，若停车时间较长，液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一段距离，直

35、到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种现象可能损坏机件。,节流调速与容积之,76,（3）旁油路节流调速回路,节流阀装在与液压缸并联的支路上，调节通过旁路节流阀流量Q，就能调节进入液压缸的流量Q1，也就调节了活塞运动速度。这里溢流阀作安全阀用，其调定压力应大于克服最大负载所需的压力。正常工作时溢流阀处于关闭状态。,节流调速与容积之,77,1.速度负载特性,活塞的运动速度为：v=Q1/A1=(Qp-Q2)/A1通过节流阀的流量为：Q2=K.a(p)1/2=K.a(pp)1/2=K.a(p1)1/2=K.a(F/A1)可得速度负载特性方程：v=Qp-K.a(F/A1)1/2/A1,（1）节流阀通流

36、面积一定而负载增加时，速度显著下降。负载越大，速度刚度越大。（3）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。可知，旁油路节流调速回路在高速重载时，速度刚度较高，这与前两种调速回路恰好相反。,节流调速与容积之,78,3.功率特性,2.最大承载能力,旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随着节流阀面积a的增大而减小。当Fmax=(Qp/Ka)2A1时,液压缸的速度为零，这时泵的全部流量Qp都经节流阀回油箱。继续增大节流阀通流面积已不起调节作用，只是使系统压力降低，其最大承载能力也随之下降。因此这种调速回路在低速时承载能力低，调速范围也小。,液压泵输出功率:Np=ppQp液压缸输出功率：N1=F

37、v=p1A1v=p1Q1故功率损失为：N=Np-N1=p1Qp-p1Q1=p1Q2回油效率=N1/Np 只有流量损失而无压力损失，故比前两种调速回路功率损失小，效率高。结论：旁油路节流调速回路速度负载特性较差，一般用于功率较大且对速度稳定要求不高的场合。,节流调速与容积之,79,同步阀根据用途不同，可分为：（1）分流阀：将压力油按一定流量比率分配给两个液压缸和液压马达，而不管它们的载荷怎样变化。（2）集流阀：将压力不同的两个分支管路的流量按一定的比率汇集起来。（3）分流集流阀：兼有分流阀和集流阀机能。,同步阀,其它流量阀,节流调速与容积之,80,如图所示的液压系统，两个一样大小的液压缸，由一个

38、泵供油，共同顶升重物。由于重物的位置不在中间，使两个缸受力不相等。在这种情况下，要求两液压缸同速运行，就需要应用同步阀。图中中间机构是分流集流阀。,节流调速与容积之,81,容 积 调 速,节流调速与容积之,82,通过改变泵或（和）马达的排量来调节执行元件(液压马达或液压缸）速度的回路。目的：大功率系统容积调速回路有：变量泵和定量执行元件 定量泵和变量液压马达 变量泵和变量液压马达开式系统和闭式系统,3.2 容积调速,节流调速与容积之,83,容积调速的原理,节流调速与容积之,84,容积调速的原理,节流调速与容积之,85,容积调速的原理,节流调速与容积之,86,容积调速的原理,节流调速与容积之,8

39、7,容积调速的原理,补油泵：补油，散热，提供信号油,安全阀,安全阀,冲洗阀：换掉部分热油,补油泵溢流阀,节流调速与容积之,88,参数调节原理,变量泵变量马达:转速 nm=np*qp/qm 转速范围大；转速变化可根据需要设计；扭矩 Tm=p*qm/2转速与扭矩的关系,节流调速与容积之,89,变量泵/定量执行元件 容积调速回路,（1）速度特性：执行元件的速度nm或vm与泵排量qp的关系。不考虑回路容积效率时，执行元件的速度为：,nm=npqp/qm 或 vm=npqp/A由上式知：马达的转速与变量泵的排量成正比，是一条通过原点的直线。,节流调速与容积之,90,（2）转矩和功率特性：执行元件输出扭矩

40、Tm和输出功率Nm与泵排量qp之间的关系。不考虑回路损失时，马达的输出扭矩Tm为：Tm=qm(pp-p0)或 F=A(pp-p0)可知：当泵的输油压力和吸油路压力不变时，马达的输出扭矩是恒定的，而与变量泵的调节参数无关。故称为恒扭矩（推力）调速。,执行元件的输出功率为：Nm=(Np-N0)=(pp-p0).npqp或Nm=nmTm=qpnpTm/qm表明:执行元件的输出功率与变量泵排量成线性关系。,节流调速与容积之,91,主要工作特性：（1）速度特性变量马达的转速：nm=Qp/qm 其中Qp=C。可见变量马达的转速nm与其排量qm成反比。排量qm最小时马达转速最高。,定量泵/变量马达 容积调速

41、回路,（2）液压马达的输出扭矩Tm和输出功率Nm输出转矩 Tm=qm(pp-p0)输出功率 Nm=nmTm=Qp(pp-p0)上式表明，马达的扭矩Tm与排量qm成正比；输出功率Nm与qm 无关，当进油路压力pp和回油路压力p0不变时，为恒功率调节。,节流调速与容积之,92,回路的工作特性：马达输出转速 nm=Qp/qm=qpnp/qm马达输出转矩 Tm=qm(pp-pq)马达输出功率 Nm=nmTm=qpnp(pp-p0),由于此回路中既可用变量泵调速，又可用变量马达调速，因此要合理利用上述两种调速回路的优点，克服其缺点，以达到既扩大调速范围，又换向平稳，一 般采用分段调速的方法。,变量泵/变

42、量马达 容积调速回路,节流调速与容积之,93,三种调速回路特性的比较,节流调速与容积之,94,调速回路的选择调速回路的选择主要考虑以下问题：（1）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压性要求。据统计，功率在2kW以下的液压系统宜采用节流调速；功率在35 kW以上时，宜采用容积调速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，采用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载变化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。（2）工作条件的要求。高温环境时，应选择效率高、发热较小的容积调速或容积节流调速，必要时可采用冷却措施。对行走机构如工程机械，为减轻重量其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、发热小的容积调速回路。（3）经济性要求。节流调速回路虽有成本较低的优点，但功率消耗大、效率低。有时从整个系统所用元件的数量和节省功率的观点分析还不如采用容积节流调速或容积调速更经济。,节流调速与容积之,95,谢谢！,96,