机械设计手册:单行本·液压传动(第六版)
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2.1 调速回路

根据液压系统的工作压力、流量、功率的大小及系统对温升、工作平稳性等要求,选择调速回路。调速回路主要通过节流调速、容积调速及两者兼有的联合调速方法实现。

2.1.1 节流调速回路

节流调速系统装置简单,并能获得较大的调速范围,但系统中节流损失大,效率低,容易引起油液发热,因此节流调速回路只适用于小功率(一般为2~5kW)及中低压(一般在6.5MPa以下)场合,或系统功率较大但节流工作时间短的情况。

根据节流元件安放在油路上的位置不同,分为进口节流调速、出口节流调速、旁路节流调速及双向节流调速。节流调速回路,无论采用进口、出口或旁路节流调速,都是通过改变节流口的大小来控制进入执行元件的流量,这样就要产生能量损失。旁路节流回路,外载荷的压力就是泵的工作压力,外载荷变化,泵输出功率也变化,所以旁路节流调速回路的效率高于进口、出口节流调速回路,但旁路节流调速回路因为低速不稳定,其调速比也就比较小。出口节流调速由于在回油路上有节流背压,工作平稳,在负的载荷下仍可工作,而进口和旁路节流调速背压为零,工作稳定性差。

表21-3-8 节流调速回路

2.1.2 容积调速回路

液压传动系统中,为了达到液压泵输出流量与负载元件流量相一致而无溢流损失的目的,往往采取改变液压泵或改变液压马达(同时改变)的有效工作容积进行调速。这种调速回路称为容积调速回路。这类回路无节流和溢流能量损失,所以系统不易发热,效率较高,在功率较大的液压传动系统中得到广泛应用,但液压装置要求制造精度高,结构较复杂,造价较高。

容积调速回路有变量泵-定量马达(或液压缸)、定量泵-变量马达、变量泵-变量马达回路。若按油路的循环形式可分为开式调速回路和闭式调速回路。在变量泵-定量马达的液压回路中,用变量泵调速,变量机构可通过零点实现换向。因此,多采用闭式回路。在定量泵-变量马达的液压回路中,用变量马达调速。液压马达在排量很小时不能正常运转,变量机构不能通过零点。为此,只能采用开式回路。在变量泵-变量马达回路中,可用变量泵换向和调速,以变量马达作为辅助调速,多数采用闭式回路。

大功率的变量泵和变量马达或调节性能要求较高时,则采用手动伺服或电动伺服调节。在变量泵-定量马达、定量泵-变量马达回路中,可分别采用恒功率变量泵和恒功率变量马达实现恒功率调节。

变量泵-定量马达、液压缸容积调速回路,随着载荷的增加,使工作部件产生进给速度不稳定状况。因此,这类回路,只适用于载荷变化不大的液压系统中。当载荷变化较大、速度稳定性要求又高时,可采用容积节流调速回路。

表21-3-9 容积调速回路

2.1.3 容积节流调速回路

容积节流调速回路,是由调速阀或节流阀与变量泵配合进行调速的回路。在容积调速的液压回路中,存在着与节流调速回路相类似的弱点,即执行元件(液压缸或液压马达)的速度随载荷的变化而变化。但采用变量泵与节流阀或调速阀相配合,就可以提高其速度的稳定性,从而适用于对速度稳定性要求较高的场合。

表21-3-10 容积节流调速回路

2.1.4 节能调速回路

节流调速回路效率较低,大量的能量转为热能,促使液压系统油液发热。本节介绍的压力适应回路、流量适应回路、功率适应回路等效率较高的节能回路,可作为回路设计时的参考。

表21-3-11 节能调速回路