流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4

流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)42024/3/11流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A10DFR型復(fù)合變量泵流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A10DFR型復(fù)合變量泵外形圖流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A10DFR型控制閥組流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4DFR柱塞流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4配流盤(pán)流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4滑靴流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4缸體流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4缸體流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4

3.6.1MA型手動(dòng)變排量控制這種變量控制方式是通過(guò)手輪對(duì)泵進(jìn)行無(wú)級(jí)排量調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。這種類(lèi)型的變量泵一般在控制機(jī)構(gòu)內(nèi)部必須具有行程限位、行程角的限位、零位對(duì)中等功能。MA手動(dòng)控制原理和調(diào)節(jié)位移與排量之間的無(wú)量綱曲線見(jiàn)圖3-74，這種控制方式在過(guò)零點(diǎn)之后泵可以換向輸出流量。下面以BoschRexroth公司生產(chǎn)的A4VG系列斜盤(pán)式軸向柱塞變量泵為例，對(duì)其各種控制方式及其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究與分析，以期對(duì)于靜液壓系統(tǒng)閉式回路的開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新提供借鑒，并可為設(shè)計(jì)師在泵的選型方面提供參考。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.1MA型手動(dòng)變排量控制流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.1MA型手動(dòng)變排量控制

圖3-74MA手動(dòng)控制職能原理圖和其特性曲線a）控制原理圖b）輸出特性的無(wú)量綱曲線A、B—壓力油口MA、MB—測(cè)量油口E—輔助油口K2、K3—泵殼體沖洗油口R（L）—注油孔和排放孔U—泵殼體沖洗油口流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A4CSG500EP型流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A4CSG500EPG型流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A4CSG500EPD型流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4A4CSG500EPD型流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4

3.4.12LRN型功率控制+液壓行程控制

流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4FEATURES

流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.3HD型與先導(dǎo)控制壓力相關(guān)的液壓控制

圖3-76HD液壓控制職能原理圖A、B—壓力油口MA、MB—測(cè)量油口G—供油壓力口X1、X2—控制壓力口Y1，Y2—遙控口T1—漏油灌油口T2—漏油泄油口R—排氣口S—吸油口Fe—補(bǔ)油泵測(cè)壓口PS—輔助油口1—主泵2—控制閥3—反饋杠桿4—安全閥5—輔助泵6—溢流閥7—變量活塞流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4

3.6.3HD型與先導(dǎo)控制壓力相關(guān)的液壓控制圖3-77HD液壓控制特性曲線流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.3HD型與先導(dǎo)控制壓力相關(guān)的液壓控制

HD液壓控制方式泵的排量大小取決于先導(dǎo)控制壓力pst，即油口Y1和Y2的壓差，油口Y1和Y2各對(duì)應(yīng)一個(gè)液流方向。當(dāng)先導(dǎo)控制壓力作用在控制閥2閥芯上時(shí)，會(huì)推動(dòng)閥芯向左或向右移動(dòng)，打開(kāi)閥口，先導(dǎo)控制壓力與控制閥2的彈簧力實(shí)現(xiàn)平衡時(shí)，閥口開(kāi)度的大小被確定。來(lái)自輔助泵5的壓力油進(jìn)入變量活塞推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)向左或右運(yùn)動(dòng)。由于變量活塞7上連接有反饋杠桿3直接與控制閥2的閥套連接，形成了直接位置負(fù)反饋，隨著變量活塞的移動(dòng)又使打開(kāi)的閥口趨于關(guān)閉，此時(shí)排量被確定為某一個(gè)定值。排量的大小正比于先導(dǎo)壓力。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.4HW液壓控制、手動(dòng)伺服

圖3-78HW控制職能原理和特性曲線a）控制原理圖b）輸出特性的無(wú)量綱曲線流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.4HW液壓控制、手動(dòng)伺服該控制方式取決于控制桿的操作方向，屬于三通閥控制差動(dòng)缸的原理，機(jī)械凸輪負(fù)反饋控制反饋彈簧的變形實(shí)現(xiàn)變量缸的定位，因而斜盤(pán)和排量可無(wú)級(jí)變量。每個(gè)控制手柄的操作方向?qū)?yīng)一個(gè)相應(yīng)的液流方向。HW控制手柄的偏轉(zhuǎn)角度限制須由外裝的位移信號(hào)元件設(shè)定。當(dāng)HW控制閥上的控制手柄處于零位時(shí)，零位開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，當(dāng)控制手柄偏轉(zhuǎn)離開(kāi)中位時(shí)，觸點(diǎn)斷開(kāi)。此零位開(kāi)關(guān)在傳動(dòng)中可起到安全保護(hù)作用，在某一工作狀況下（例如起動(dòng)柴油機(jī)時(shí)）確保泵在零位。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.5HM1/2/3型液壓排量控制圖3-79HM1/2/3液壓排量控制流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.5HM1/2/3型液壓排量控制這種控制方式對(duì)泵的排量可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，取決于油口X1和X2中的控制體積。主要的應(yīng)用有：①2點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)正負(fù)最大排量和零排量控制；②用于伺服控制或比例控制的基本控制設(shè)備。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）

有些沒(méi)備的原動(dòng)機(jī)不僅驅(qū)動(dòng)多臺(tái)泵，同時(shí)也帶動(dòng)某些機(jī)械傳動(dòng)裝置。例如大型輪式裝載機(jī)，車(chē)輪的最大負(fù)載功率加上液壓驅(qū)動(dòng)功率，很容易超過(guò)原動(dòng)機(jī)的最大輸出功率。這種情況下使用轉(zhuǎn)矩相加是不合適的，因?yàn)闆](méi)有一種能從傳動(dòng)裝置中檢測(cè)出轉(zhuǎn)矩信號(hào)的合適辦法。但原動(dòng)機(jī)有這樣一種性能，當(dāng)它接近最大功率時(shí)，轉(zhuǎn)速就開(kāi)始下降，這種情況為使用速度敏感控制創(chuàng)造了條件。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，速度敏感控制器使液壓泵減小排量直至卸載，原動(dòng)機(jī)的大部甚至全部功率用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行走。當(dāng)爬坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的阻力增大，(定量)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩上升，使液壓泵壓力跟隨升高。由此造成發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增大，而迫使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。此時(shí)，速度敏感控制器可使泵減小排量，相應(yīng)降低車(chē)輪轉(zhuǎn)速。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）DA控制是一種與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或自動(dòng)行駛速度有關(guān)的控制系統(tǒng)。該控制方式內(nèi)置的DA控制閥芯產(chǎn)生一個(gè)與泵（發(fā)動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速成比例的先導(dǎo)壓力。該先導(dǎo)壓力通過(guò)一個(gè)三位四通電磁換向閥傳至泵的排量控制缸上。泵的排量在兩個(gè)方向均可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，并同時(shí)受泵驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的排油壓力的影響。液流方向（即機(jī)器向前或向后）由電磁鐵a或b控制。泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速升高，DA閥產(chǎn)生的先導(dǎo)壓力也會(huì)增加，從而使泵的流量和壓力增加。根據(jù)所選擇泵的工作特性，系統(tǒng)壓力（即機(jī)器負(fù)載）升高使泵回?cái)[至較小的排量。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）

DA控制的目的就是針對(duì)使用內(nèi)燃機(jī)的行走機(jī)械液壓系統(tǒng)。它既考慮到內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增大而增大這一因素，又考慮到當(dāng)載荷接近最大轉(zhuǎn)矩限值時(shí)可能發(fā)生失速的問(wèn)題。因此，可或多或少地將內(nèi)燃機(jī)的功率換算成當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。通過(guò)液壓部分的相關(guān)調(diào)節(jié)，達(dá)到了最優(yōu)的車(chē)輛控制功能。主泵的同軸上還安裝著一臺(tái)輔泵，其作用是：1)向閉式油路低壓側(cè)補(bǔ)油。2)供給主泵變量調(diào)節(jié)用液壓油。3)測(cè)量變量泵(柴油機(jī))轉(zhuǎn)速。輔泵輸出流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，根據(jù)輔泵流量就可算出發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）圖3-80DA控制職能原理圖流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）圖3-81DA閥結(jié)構(gòu)原理圖流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）內(nèi)置的DA閥，又稱(chēng)速度敏感控制器，其結(jié)構(gòu)原理如圖3-81所示。實(shí)質(zhì)上它是以Δp=p1－p2為控制輸入信號(hào)的一個(gè)比較特殊的三通減壓閥，進(jìn)油壓力為孔板3后的壓力p2，輸出信號(hào)為p3。D與d之間的環(huán)形面積，就是輸出壓力p3的反饋?zhàn)饔妹娣e。DA閥能將原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化轉(zhuǎn)換成變量泵的變量控制油壓的變化，從而改變變量泵的排量，實(shí)現(xiàn)恒動(dòng)率(恒轉(zhuǎn)矩)控制。速度敏感控制器的速度信號(hào)，可以很方便地用測(cè)量原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的另一臺(tái)定量泵（輔助泵）的流量獲得。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）定量泵（輔助泵）輸出與原動(dòng)機(jī)(例如柴油機(jī))轉(zhuǎn)速成正比的流量，在控制器孔板(液阻)3上形成壓差Δp=p1－p2，此壓差影響孔板閥芯組件1l的平衡位置，以使控制閥口4打開(kāi)，控制油經(jīng)變量泵先導(dǎo)閥流向變量控制缸?？刂朴凸苈分械膲毫3作用在的孔板閥芯組件的環(huán)形面積上(輸出的反饋力)，方向從左向右，與孔板3前后壓差所產(chǎn)生的從右向左的輸入力平衡，從而決定孔板閥芯組件1l的平衡位置。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，重新關(guān)閉閥口4。當(dāng)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，孔板3上的壓差變小，控制閥口8打開(kāi)，變量缸中的油壓降低，直至作用在孔板閥芯組件11上的力重新平衡，閥口8重新關(guān)閉。通過(guò)速度敏感控制器的作用，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和變量控制油壓p與泵的變量?jī)A角形成了比例關(guān)系。即原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，使變量控制油壓按比例下降，進(jìn)而泵的排量也按比例下降；反之亦然。改變彈簧5的預(yù)壓縮量，就可改變限轉(zhuǎn)矩特性曲線。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）在行駛過(guò)程中，如果行駛驅(qū)動(dòng)阻力增加（如上坡或障礙)，則泵輸出壓力增加，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩增大，泵變量液壓缸回位力增大，泵擺角變小，主機(jī)速度下降。如果泵輸出功率大于柴油機(jī)提供的功率，那么柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降，泵控制壓力減小，泵擺角減小，主機(jī)降速直到此液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩一致。反之，如果行駛驅(qū)動(dòng)力降低(如下坡)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩降低，泵輸出壓力降低，泵開(kāi)始相反過(guò)程，使得車(chē)輛加速。由于采用了全調(diào)節(jié)裝置，使主機(jī)行走液壓系統(tǒng)具有制動(dòng)性能。通過(guò)使操縱開(kāi)關(guān)回中位或踩下微動(dòng)閥調(diào)節(jié)踏板，均使行走液壓系統(tǒng)進(jìn)行靜壓制動(dòng)。雖然這種方法代替不了必需的車(chē)輛制動(dòng)器，但和制動(dòng)器配合使用，可減小制動(dòng)器的磨損，延長(zhǎng)使用壽命。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.6與轉(zhuǎn)速有關(guān)的DA控制（速度敏感控制）上面的介紹表明，速度敏感控制器可用于原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)、輸出功率超過(guò)原動(dòng)機(jī)最大功率的大容量液壓傳動(dòng)裝置。在這種類(lèi)型的裝置中，速度敏感控制器的功能與恒轉(zhuǎn)矩或總功率控制器件的功能相同，它可將泵在某一工作壓力下的輸出流量限制在原動(dòng)機(jī)的最大功率范圍內(nèi)。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.7DG型液壓直接控制

該控制方式為液壓直接控制，其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式如圖3-82所示。通過(guò)在油口X1或X2直接在行程缸上施加液壓控制壓力來(lái)調(diào)節(jié)泵的排量，液壓控制壓力產(chǎn)生的作用力與變量控制缸的定位彈簧相平衡使控制缸輸出一定的位移，此位移確定了對(duì)應(yīng)泵排量值。這樣，斜盤(pán)亦即泵的排量可在0至最大排量之間調(diào)節(jié)。變量泵每個(gè)液流方向分配一個(gè)控制油口（X1或X2）。在排量最大時(shí)所需的先導(dǎo)壓力取決于工作壓力和轉(zhuǎn)速。另外，在使用DG液壓直接控制方式時(shí)，只有從油口PS供油，才能使用壓力切斷閥和DA控制閥。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.7DG型液壓直接控制圖3-82DG直控式標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.8EP型帶比例電磁鐵的電氣控制該控制方式的泵見(jiàn)圖3-83，它帶有比例電磁鐵，其控制過(guò)程取決于兩個(gè)比例電磁鐵（ａ和ｂ）上的預(yù)選電流Ｉ，泵變量缸通過(guò)EP控制裝置獲得控制壓力驅(qū)動(dòng)變量缸運(yùn)動(dòng)。這樣，斜盤(pán)亦即排量可無(wú)級(jí)可調(diào)。每個(gè)比例電磁鐵對(duì)應(yīng)一個(gè)液流方向。如果泵同時(shí)裝有一個(gè)DA控制閥，則可對(duì)行走驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行自動(dòng)控制。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.8EP型帶比例電磁鐵的電氣控制圖3-83EP電氣控制標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.4泵控液壓馬達(dá)的數(shù)學(xué)模型

p

m流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4一、基本方程變量泵的流量方程為：V0

——一個(gè)腔室的總?cè)莘e變量泵的排量為：其增量方程的拉氏變換為：液壓馬達(dá)高壓腔的流量連續(xù)性方程為：其增量方程的拉氏變換為：液壓馬達(dá)和負(fù)載的力矩平衡方程為：其增量方程的拉氏變換為：流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)4流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)41）液壓固有頻率較低只有一個(gè)控制管道，1/√2液壓泵的工作腔容積大2）阻尼比較小，但較恒定。Ct<Kce，總是欠阻尼，但基本恒定。設(shè)置旁路泄漏通道或內(nèi)部壓力反饋以獲得滿(mǎn)意的阻尼比3）增益Kqp/Dm和靜態(tài)速度剛度Dm2/Ct比較恒定。4）動(dòng)態(tài)剛度不好，但靜態(tài)剛度很好（Ct較?。┤?、泵控液壓馬達(dá)與閥控液壓馬達(dá)的比較流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.9EZ型帶開(kāi)關(guān)電磁鐵的電氣兩點(diǎn)控制

圖3-84EZ兩點(diǎn)電氣控制標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.9EZ型帶開(kāi)關(guān)電磁鐵的電氣兩點(diǎn)控制EZ型電氣控制方式帶有開(kāi)關(guān)電磁鐵，通過(guò)使開(kāi)關(guān)電磁鐵ａ或ｂ通電或斷電，可由EZ控制裝置為泵的變量缸供油。這樣，斜盤(pán)亦即排量可在０與最大值兩點(diǎn)調(diào)節(jié)。每個(gè)電磁鐵對(duì)應(yīng)一個(gè)液流方向。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.10EO1/2型比例液壓控制

EO型比例液壓控制也屬于液壓排量控制，其使用比例閥有助于與斜盤(pán)傾角的電反饋一起進(jìn)行無(wú)級(jí)變量控制，其控制原理見(jiàn)圖3-85a。EO1/2控制是依靠一個(gè)嵌入式直接驅(qū)動(dòng)的比例方向閥，泵的排量正比于輸入電信號(hào)指令值，實(shí)際泵的斜盤(pán)擺角的反饋信號(hào)（排量）由位移傳感器檢測(cè)并被反饋到輸入端，組成閉環(huán)位置控制系統(tǒng)用于控制泵的排量。其輸出特性曲線見(jiàn)3-85b。最大的斜盤(pán)擺角可以在中心的兩邊，在最大排量Vgmax和50%最大排量之間用止位螺釘調(diào)節(jié)?？刂聘椎膶?duì)中彈簧是標(biāo)準(zhǔn)的，它被用于設(shè)定和調(diào)整在無(wú)壓狀態(tài)下的零位位置。電放大器采用的型號(hào)是VT5035-1X。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.10EO1/2型比例液壓控制圖3-85液壓排量控制控制職能原理圖和其特性曲線a）控制原理圖b）輸出特性的無(wú)量綱曲線流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.11HS型液壓排量控制使用伺服閥有助于實(shí)現(xiàn)斜盤(pán)傾角的電反饋進(jìn)行無(wú)級(jí)變量控制。HS控制用電液伺服閥調(diào)節(jié)變量缸使泵的排量正比于給定電信號(hào)值，實(shí)際泵的斜盤(pán)擺角的反饋（泵的排量）由一臺(tái)嵌入式的位移傳感器來(lái)完成。變量缸中的對(duì)中彈簧是標(biāo)準(zhǔn)的，它被用于設(shè)定和調(diào)節(jié)無(wú)壓力下的零位位置。為了保護(hù)伺服閥，泵上提供了一個(gè)疊加式?jīng)_洗板，在沖洗完之后沖洗板必須移走，而伺服閥應(yīng)當(dāng)直接用螺釘安裝在底板上。HS3P控制配備有附帶的壓力傳感器，可進(jìn)行附加的可電動(dòng)調(diào)節(jié)的壓力控制和功率控制。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.11HS型液壓排量控制

a）b）圖3-86液壓伺服閥排量控制控制職能原理圖和其特性曲線a）控制原理圖b）輸出特性的無(wú)量綱曲線流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.12DS1型速度控制（二級(jí)受控）速度控制DS1用來(lái)控制二次元件（液壓馬達(dá)），以便此液壓馬達(dá)可以提供足夠的轉(zhuǎn)矩來(lái)維持所需的速度。連接到具有恒定壓力的系統(tǒng)，此轉(zhuǎn)矩與排量成比例，從而也與擺動(dòng)角成比例。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以調(diào)節(jié)一個(gè)接在定壓網(wǎng)絡(luò)中的變量液壓馬達(dá)的排量，來(lái)調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)軸上的轉(zhuǎn)矩，從而控制整個(gè)系統(tǒng)的功率流，達(dá)到調(diào)速和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的目的，也就是說(shuō)，液壓馬達(dá)軸的轉(zhuǎn)向以及軸上能量的流動(dòng)方向及大?。▊鲃?dòng)系統(tǒng)向負(fù)載提供能量為主動(dòng)工況，從負(fù)載吸收能量為制動(dòng)工況），在容積傳動(dòng)系統(tǒng)中主要是通過(guò)改變泵的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，而二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是通過(guò)改變液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.12DS1型速度控制（二級(jí)受控）圖3-88二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.12DS1型速度控制（二級(jí)受控）二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)是對(duì)將液壓能與機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的液壓元件所進(jìn)行的調(diào)節(jié)。如果把靜液傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能的元件(液壓泵)稱(chēng)為一次元件或初級(jí)元件(PrimaryElement),則可把液壓能和機(jī)械能可以互相轉(zhuǎn)換的元件(液壓馬達(dá)/泵)稱(chēng)為二次元件或次級(jí)元件(SecondaryElement)。在靜液傳動(dòng)系統(tǒng)中可以把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的液壓元件是液壓缸和液壓馬達(dá),液壓缸的工作面積是不可調(diào)節(jié)的,所以二次元件主要是指液壓馬達(dá)。同時(shí),為了使二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)能量回收,所需要的二次元件是可逆的靜液傳動(dòng)元件。因此,對(duì)這類(lèi)靜液傳動(dòng)元件可稱(chēng)為液壓馬達(dá)/泵。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.12DS1型速度控制（二級(jí)受控）但是,為了使許多不具備雙向無(wú)級(jí)變量能力的液壓馬達(dá)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓缸也能在二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的恒壓網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行,目前出現(xiàn)了一種“液壓變壓器(hy2draulictransformer)”,它類(lèi)似于電力變壓器用來(lái)匹配用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)壓力和流量的不同需求,從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的功率匹配。一般來(lái)說(shuō),大多數(shù)二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是以壓力耦聯(lián)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。目前對(duì)二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究的出發(fā)點(diǎn)是對(duì)傳動(dòng)過(guò)程進(jìn)行能量的回收、能量的重新利用,并從宏觀的角度對(duì)靜液傳動(dòng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的配置以及改善其靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的控制特性。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.6.12DS1型速度控制（二級(jí)受控）二次調(diào)節(jié)閉環(huán)控制是一種閉環(huán)控制靜液傳動(dòng)方案。當(dāng)一臺(tái)液壓馬達(dá)/泵由具有恒定工作壓力的網(wǎng)絡(luò)無(wú)節(jié)流地驅(qū)動(dòng)時(shí),所希望的是液壓馬達(dá)/泵轉(zhuǎn)速由閉環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)此所需要的轉(zhuǎn)矩則在保持工作壓力不變的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)/泵的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于能量回收與重新利用而提出的二次調(diào)節(jié)概念,對(duì)改善靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的效率非常有效。這種調(diào)節(jié)技術(shù)不但能實(shí)現(xiàn)功率適應(yīng),而且還可以對(duì)工作機(jī)構(gòu)的制動(dòng)動(dòng)能和重力勢(shì)能進(jìn)行回收與重新利用。同時(shí),在恒壓網(wǎng)絡(luò)開(kāi)式回路上可以連接多個(gè)互不相關(guān)的負(fù)載,在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的二次元件上直接來(lái)控制其轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率。二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)在控制與功能上的特點(diǎn)為解決靜液傳動(dòng)技術(shù)中目前尚未解決的某些傳動(dòng)問(wèn)題和替代有關(guān)傳動(dòng)技術(shù)提供了有利的條件。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)41二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的組成二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的組成如圖1所示,它主要由二次元件1、變量控制油缸2、電液伺服(比例)閥3等組成。恒壓油源部分由恒壓變量泵4和液壓蓄能器5組成。由于恒壓油源部分的動(dòng)態(tài)特性較好,所以在對(duì)二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究時(shí),可以不考慮油源部分的動(dòng)態(tài)性能對(duì)系統(tǒng)輸出的影響,并且可認(rèn)為恒壓網(wǎng)絡(luò)中的壓力基本保持恒定不變。這樣不僅能簡(jiǎn)化研究的復(fù)雜性,同時(shí)也能保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)41二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1二次元件;2變量控制油缸;3電液伺服(比例)閥;4恒壓變量泵;5液壓蓄能器圖1二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組成流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)42二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理輸出端的可逆式二次元件2的排量由變量油缸3進(jìn)行控制,變量油缸的流量通過(guò)二次元件的測(cè)速泵4產(chǎn)生。隨著二次元件轉(zhuǎn)速的變化,測(cè)速泵產(chǎn)生一定容量的先導(dǎo)控制流量,并在節(jié)流閥5上造成一個(gè)與二次元件的轉(zhuǎn)速成比例的壓力差,在壓差的作用下,變量油缸向左或向右移動(dòng),改變二次元件的斜盤(pán)傾角,進(jìn)而改變二次元件的排量,排量的變化將引起扭矩的變化,直至變量缸的兩端達(dá)到力平衡為止。這一平衡狀態(tài)可產(chǎn)生于二次元件的任何設(shè)定轉(zhuǎn)速,通過(guò)改變節(jié)流閥的閥口面積,可以使二次元件的轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)地變化。當(dāng)外負(fù)載扭矩ML發(fā)生變化時(shí),將引起二次元件轉(zhuǎn)速n2的變化,而轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地引起二次元件排量V2的變化,直到恢復(fù)節(jié)流閥所設(shè)定的二次元件轉(zhuǎn)速為止。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)42二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理如果將圖2中的節(jié)流閥控制變量液壓缸改為用電液伺服閥控制,通過(guò)改變電液伺服(比例)閥的控制信號(hào),同樣可以使二次元件的轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)變化,并且更加方便。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)42二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理1油箱;2二次元件;3變量液壓缸;4測(cè)速泵;5節(jié)流閥圖2二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理圖流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)42二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)中的二次元件(液壓馬達(dá)/泵)對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速變化的反應(yīng),最終是通過(guò)改變液壓馬達(dá)/泵的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種調(diào)節(jié)是在輸出區(qū)的液壓馬達(dá)/泵上進(jìn)行,調(diào)節(jié)功能通過(guò)液壓馬達(dá)/泵自身的閉環(huán)反饋控制來(lái)實(shí)現(xiàn),而不改變系統(tǒng)的工作壓力。為了實(shí)現(xiàn)能量回收的目的,二次元件能工作在四個(gè)象限內(nèi),既有“泵”工況,也有“馬達(dá)”工況。當(dāng)二次元件工作于泵工況時(shí),向系統(tǒng)回饋能量。這里可以改變能量的形式或不改變能量的形式來(lái)存儲(chǔ)能量,這部分能量既可由蓄能器儲(chǔ)存,也可以立即提供給其它用戶(hù)。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)相比:(1)具有較高的控制質(zhì)量;(2)能在四個(gè)象限中工作,可以回收能量;(3)可不轉(zhuǎn)變能量形式來(lái)進(jìn)行能量的存儲(chǔ);(4)一次元件和二次元件可以分開(kāi)相當(dāng)大的距離安裝,可以用一個(gè)泵站給數(shù)個(gè)液壓動(dòng)力元件提供油源;(5)可用液壓蓄能器加速,其加速功率可以是裝機(jī)功率的幾倍,且系統(tǒng)中無(wú)壓力峰值;(6)可減少冷卻費(fèi)用;(7)由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)功率的減小,可以大大地降低設(shè)備的制造成本;(8)大大地提高了系統(tǒng)效率。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與電傳動(dòng)相比:閉環(huán)控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)快;(2)高功率密度、重量輕、安裝空間小;(3)安裝功率小。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)44二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)液壓抽油機(jī)液壓回路流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)44二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用在液壓缸4下降的過(guò)程中,靠鉆桿和抽油泵的重力勢(shì)能來(lái)驅(qū)動(dòng)作為二次元件液壓馬達(dá)8,電動(dòng)機(jī)7和二次元件8驅(qū)動(dòng)作為液壓泵的二次元件1,二次元件1再將壓力油壓入液壓蓄能器3中,以備在液壓缸4的上升過(guò)程中使用;在液壓缸4下降到終點(diǎn)時(shí),由行程開(kāi)關(guān)6控制二次元件8的擺角過(guò)零點(diǎn),而轉(zhuǎn)成液壓泵工作,利用換向閥2將二次元件1擺過(guò)零點(diǎn)轉(zhuǎn)成液壓馬達(dá)。由作為二次元件液壓馬達(dá)1和電動(dòng)機(jī)7共同驅(qū)動(dòng)作為液壓泵工作的二次元件8輸出液壓油來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓缸4帶動(dòng)石油泵抽油,因此,系統(tǒng)的裝機(jī)功率可以減小,從而達(dá)到節(jié)能目的。采用了二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)的液壓抽油機(jī)可具有較高的充填率、較高的循環(huán)頻率并使鉆桿和抽油泵的壽命很長(zhǎng)。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)44二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用12發(fā)動(dòng)機(jī);22一次元件;32液壓蓄能器;42二次元件;52汽車(chē)后橋圖5二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)在公共汽車(chē)驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)44二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用位能回收如液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)起重機(jī)械。由于卷?yè)P(yáng)機(jī)械中有位能變化,采用二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)可以回收其位能。它可用于液壓抽油機(jī)、起重機(jī)械和礦井提升機(jī)械、纜索機(jī)械的索道傳動(dòng),船用甲板機(jī)械等;(2)慣性能回收如液壓驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)械和實(shí)驗(yàn)裝置。應(yīng)用二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)可對(duì)擺動(dòng)機(jī)械在頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的慣性能,進(jìn)行回收和再利用;(3)群控節(jié)能如群控作業(yè)機(jī)械。對(duì)多臺(tái)周期性工作設(shè)備共用一個(gè)動(dòng)力源,這樣既節(jié)省費(fèi)用又節(jié)約了能源。二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能量的回收和重新利用,其主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.5.4壓力流量功率復(fù)合控制變量泵的壓力切斷和正負(fù)流量控制圖3-73帶壓力切斷、液控變量的恒功率控制泵a）負(fù)流量控制b）正流量控制流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.5.4壓力流量功率復(fù)合控制變量泵的壓力切斷和正負(fù)流量控制1）恒功率功能參見(jiàn)圖3-73，恒功率控制部分與前面的講述相似，閥①為恒功率閥，其恒功率關(guān)系式為pAa=Fb（p為泵的出口壓力；A為通壓力油的反饋桿底部面積；a是變量缸位移；F是功率輸入信號(hào)；b是拐臂長(zhǎng)度）。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.5.4壓力流量功率復(fù)合控制變量泵的壓力切斷和正負(fù)流量控制2）壓力切斷功能圖3-73a中閥②為壓力切斷閥，主要功能是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)，并消除過(guò)載時(shí)的溢流損失。與系統(tǒng)安全閥類(lèi)似，它的調(diào)定值一般比系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力高l0％左右。由于故障或其他原因，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到或超過(guò)切斷閥的調(diào)定值時(shí)，閥開(kāi)啟，泵排油口的壓力油經(jīng)過(guò)P—A流道進(jìn)入變量缸敏感腔(大腔)，即大小腔都接入泵出口壓力油，但由于變量缸大小腔面積比大致為2：l，泵立即將排量降到零位附近，只輸出補(bǔ)償內(nèi)部泄漏維持壓力所需的小流量。需要注意的是，壓力切斷功能不能等同于恒壓調(diào)節(jié)泵功能。而壓力切斷功能，是一種保護(hù)性功能，只要泵的壓力達(dá)到切斷壓力，泵很快就將流量降到零位附近，不會(huì)根據(jù)負(fù)載的需要，停留在最大流量與最小流量之間的任意點(diǎn)運(yùn)行。流體機(jī)械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)43.5.4壓力流量功率復(fù)合控制