液壓系統工作中泵-缸式容積調速迴路原理詳解

2020-11-24 騰訊網

液壓系統

容積調速迴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）進行無級調速。這種調速迴路無溢流損失和節流損失，所以效率高、發熱少，適用於高壓、大流量的大型工具機、工程機械和礦山機械等大功率設備的液壓系統。

容積調速迴路按油液循環方式的不同分為開式迴路和閉式迴路兩種。前者油液在油路的循環路線為：泵的出口一執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，且利於油中雜質的沉澱和氣體的逸出。但油箱尺寸較大，汙物容易侵入。而後者油液在油路的循環路線為：泵的出口執行元件泵的入口，即油液形成閉式循環。其特點是油箱尺寸小，結構緊湊，空氣和汙物不易侵入，但結構較複雜，油液散熱差，需要輔助泵向系統供油，以彌補洩漏和冷卻。

圖B

根據液壓泵和執行元件組合方式的不同，容積調速迴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-缸式容積調速迴路

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

性能特點

a．速度一負載特性 以圖B(a)所示開式迴路為例分析迴路的特性。若液壓缸的速度為v，泵的理論流量為qtp，洩漏係數為k1，則活塞速度為

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

根據式(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。由於變量泵的洩漏，使得活塞速度隨著負載的增加而明顯下降，因此這種調速迴路在低速下的承載能力很差。

圖A

b．要確定調速範圍應先確定迴路的最高速度和最低速度。由式(6)可以看出，這種調速迴路的最高速度決定於所選用變量泵的最大流量，而最低速度可以調得很低（理想的空載最低速度可為零），因此調速範圍較大。對於圖B(b)，如果採用雙向變量泵，則可不需要換向閥，由變量泵直接操縱執行元件換向，並在正反向之間實現連續的無級變速。

c．壓力特性在調速範圍內，液壓缸的最大推力Fmax為

Fmax=PsA1ηm (7)

式中 ps——安全閥3(圖B)的調定壓力；

A1——液壓缸的有效面積；

ηm——液壓缸的機械效率。

由式(7)可看出，當安全閥的調定壓力不變時，不考慮機械效率的變化，在調速範圍內液壓缸的最大推力也不變，所以這種調速迴路為恆推力調速迴路。而最大輸出功率P隨著速度（流量）的上升也線性增加。

本調速迴路在推土機、插床、拉床等功率較大的液壓系統中應用廣泛。

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