流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n

流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2024/3/24流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n

1.1簡述液壓變量泵及變量馬達能在變量控制裝置的作用下能夠根據(jù)工作的需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整輸出特性，如：恒流控制、恒壓控制、恒速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制、恒功率控制、功率匹配控制等。采用變量泵實現(xiàn)容積控制。使用變量泵進行位置和速度控制時，能量損耗最小。正確地使用和調(diào)節(jié)泵的流量，可使其只排出滿足負載運動速度需要的流量，而使用定量泵時只有部分流量供給負載，其余的流量需要旁通至油箱。為了在不增加管路阻力的條件下提高液壓馬達的速度，也有必要為減少液壓馬達的排量而采用變量馬達。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.2三大類泵的變量調(diào)節(jié)流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n表1-1三大類泵的主要應(yīng)用現(xiàn)狀流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.3容積調(diào)節(jié)液壓變量泵（馬達）的基本工作原理

容積泵的基本工作原理：形成若干個密封的工作腔，當密封工作腔的容積從小向大變化時，形成部分真空、吸油；當密封工作腔的容積從大向小變化時，進行壓油（排油）。容積液壓馬達的基本工作原理：形成若干個密封的工作腔，進油時，密封工作腔的容積從小向大變化；排油時，密封工作腔的容積從大向小變化，其輸出是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。容積式液壓泵正常工作的必備條件是：具有密封容積（密封工作腔）；密封容積能交替變化；具有配流裝置。其作用是保證密封容積在吸油過程中與油箱相通，同時關(guān)閉供油通路；壓油時與供油管路相通，而與油箱切斷；吸油過程中油箱必須與大氣相通。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.4單作用葉片泵工作原理圖1-1單作用葉片泵工作原理1—轉(zhuǎn)子2—定子3—葉片流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.4單作用葉片泵工作原理定子的內(nèi)表面是圓柱面，轉(zhuǎn)子和定子中心之間存在著偏心，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及葉片根部油壓力作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是，兩相鄰葉片、配流盤、定子和轉(zhuǎn)子便形成了一個密封的工作腔。當轉(zhuǎn)子按圖1-4所示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)的葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產(chǎn)生真空，油液通過吸油口5、配流油盤上的吸油窗口進入密封工作腔；而在左側(cè)，葉片往里縮進，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液排往配流油盤的排油窗口，經(jīng)排油口1被輸送到系統(tǒng)中去。要實現(xiàn)變量，只要改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距的大小，實際上就是改變了泵的工作容積，從而形成了變量葉片泵。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.5流量控制系統(tǒng)的分類(1)閥控(節(jié)流調(diào)速)系統(tǒng)定量泵與各種控制閥配合進行調(diào)速控制。其特點是響應(yīng)快，可進行微小流量調(diào)節(jié)，但能量損失大，效率低，多用于小功率場合。(2)泵控(容積調(diào)速)系統(tǒng)由各種變量泵與相關(guān)變量控制閥配合進行調(diào)速控制，其特點是能量損失小，效率高，并能實現(xiàn)多種功能的復(fù)合控制，如恒壓、恒流、p+q+P（P—功率）等；盡管響應(yīng)速度較慢，但已能滿足大部分工業(yè)應(yīng)用的要求。(3)變轉(zhuǎn)速控制通過改變變頻電動機的轉(zhuǎn)速，來改變定量泵的輸出流量。與常規(guī)的閥控、泵控系統(tǒng)相比，其基本特點是，既有泵控系統(tǒng)節(jié)能的特色，又接近閥控系統(tǒng)的快速性。目前，主要是受到定量泵可能的最低轉(zhuǎn)速(小流量區(qū))和最高可能轉(zhuǎn)速(大流量區(qū))的限制，以及大功率變頻器可靠性與經(jīng)濟性的制約。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.6容積調(diào)節(jié)變量泵的分類

按外部操縱方式手動，機動，電動，液動，電液控制屬于外加信號控制變量按調(diào)節(jié)方式排量，壓力（恒壓），流量（恒流），恒功率，各種復(fù)合控制泵的基本參數(shù)按一定規(guī)律自動實現(xiàn)變化按適應(yīng)性控制功率匹配，負載敏感，負載適應(yīng)包括與負載的適應(yīng)，與原動機的適應(yīng)流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.7典型的液壓變量泵（馬達）的變量調(diào)節(jié)方式開式回路還是閉式回路液壓式或機械式直動式或先導(dǎo)式定位和可調(diào)式開環(huán)(無反饋式)機械—手動式電氣—機械式流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n1.7典型的液壓變量泵（馬達）的變量調(diào)節(jié)方式機械—液壓式電氣—液壓式液壓—液壓式閉環(huán)(有反饋式)液壓—機械式液壓—電氣式流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n

2.1液壓橋路和泵源閥控系統(tǒng)的理論半橋的基本類型：液壓半橋是一個實用意義較大的橋路，從工程實用出發(fā)，可將液壓半橋歸納為三種基本類型。A型：是輸入與輸出均為可變液阻，且受同一輸入控制信號的差動聯(lián)控；B型：是輸入為固定液阻，輸出為受輸入信號控制的可變液阻；C型：是與B型相反，輸入為可變液阻，輸出為固定液阻。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2.2三種液壓半橋流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n

2.2三種液壓半橋

流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2.3三種基本液壓半橋的結(jié)構(gòu)流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2.2三種液壓半橋的特性曲線流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2.3.3種液壓半橋構(gòu)成的基本原則先導(dǎo)液橋是由液阻構(gòu)成的無源網(wǎng)絡(luò)，需要外部壓力源(來自主控制級或外部油源)供油。(1)兩個液阻中，至少有一個可變液阻(液阻可看成是多個液阻并串聯(lián)后的當量液阻)；(2)可變液阻的變化必須受先導(dǎo)輸入控制信號的控制，輸入控制信號可以是手動、電液比例、電動、液動和機動等多種方式；(3)先導(dǎo)半橋的輸出控制信號從兩個液阻之間引出；(4)液壓半橋可以并聯(lián)；(5)液壓半橋可以是多級的，前一級半橋的輸出往往就是次級液橋的輸入。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2.4滑閥式液壓放大器流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n2.5直接位置反饋比例排量調(diào)節(jié)機構(gòu)流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1比例控制排量調(diào)節(jié)泵3.1.1直接控制—直接位置反饋式排量調(diào)節(jié)(1)穩(wěn)態(tài)時變量活塞和先導(dǎo)閥芯的位移相等；(2)變量活塞的響應(yīng)速度，取決于先導(dǎo)閥的輸出流量；(3)先導(dǎo)閥芯的通流面積是（y-x）的函數(shù)，所以總是在開口量很小的情況下跟蹤（如圖3-1所示，y為先導(dǎo)閥芯位移，x為變量活塞位移）；(4)先導(dǎo)閥口零位附近的流量增益和壓力增益，決定這種方式的響應(yīng)性能。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.1位移直接反饋型流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.1位移力反饋型先導(dǎo)級的位移輸入由比例電磁鐵給出，先導(dǎo)級的力平衡方程決定閥口開度，先導(dǎo)閥口流量的積分決定變量活塞的位移，此位移通過反饋彈簧使先導(dǎo)閥口關(guān)閉，使變量活塞定位在一個新的位置上。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.1A4V泵的雙向變量調(diào)節(jié)先導(dǎo)液壓控制（HD）、手動液壓伺服控制（HW）、凸輪液壓伺服控制（HK）和電液比例控制（EL）流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.2DG控制

這種控制方式是籍助于連接控制口X的外部切換控制壓力，使泵可以被設(shè)定到最大斜盤傾角，這種變量方式只能在最大排量Vgmax和和最小排量Vgmin之間切換泵的排量。在X口的切換壓力pst=0MPa對應(yīng)最大排量輸出Vgmax，在X口的切換壓力pst≥5MPa則對應(yīng)最小排量Vgmin輸出。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.3HD控制流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.3HD控制這種控制裝置由一臺控制閥和變量控制缸組成。用先導(dǎo)控制壓力來控制泵的排量，在X1孔口接先導(dǎo)控制壓力，泵的排量與先導(dǎo)壓力成正比。其控制原理是典型的三通閥控缸直接位置反饋原理?？刂朴涂赬1的壓力作用在控制閥閥芯的左腔，推動閥芯向右移動，控制閥左位工作，來自系統(tǒng)的壓力油經(jīng)閥口進入控制缸的右腔推動變量活塞桿左移，使泵的排量增大，隨著變量缸活塞桿的左移，與活塞桿連接的反饋桿使控制閥的彈簧壓縮，彈簧力增加，推動滑閥閥芯右移使控制閥口開度減少，直到與驅(qū)動力平衡，閥口關(guān)閉，泵的排量因此確定在一個與控制壓力成比例的位置。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.3HDG控制流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.3HDG控制HD.G控制的工作原理是，當泵的出口壓力未達到遠程溢流閥的設(shè)定值時，泵的排量隨控制壓力成比例變化。當泵的出口壓力達到遠程溢流閥的設(shè)定值時，溢流閥卸荷，排量控制缸右端相當于接通油箱，控制缸右腔壓力降低，壓力油推動控制缸使泵降到最小排量。此時泵保持恒壓狀態(tài)，即恒定在遠程溢流閥設(shè)定的壓力下。遠程溢流閥（1）可實現(xiàn)泵輸出壓力的遠程遙控，改變遠程溢流閥的壓力調(diào)節(jié)旋鈕可改變設(shè)定系統(tǒng)壓力值，泵的輸出壓力不會超過遠程溢流閥的壓力設(shè)定值。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.4CY泵伺服變量控制機構(gòu)

流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.4CY泵伺服變量控制機構(gòu)

泵輸出的壓力油由通道經(jīng)單向閥a進入變量機構(gòu)殼體的下腔d，液壓力作用在變量活塞4的下端。當與伺服閥閥芯1相連結(jié)的拉桿不動時，變量活塞4的上腔g處于封閉狀態(tài)，變量活塞不動，斜盤3在某一相應(yīng)的位置上。當使拉桿向下移動時，推動閥芯1一起向下移動，d腔的壓力油經(jīng)通道e進入上腔g。由于變量活塞上端的有效面積大于下端的有效面積，向下的液壓力大于向上的液壓力，故變量活塞4也隨之向下移動，直到將通道e的油口封閉為止。變量活塞的移動量等于拉桿的位移量、當變量活塞向下移動時，通過軸銷帶動斜盤3擺動，斜盤傾斜角增加，泵的輸出流入隨之增加；當拉桿帶動伺服閥閥芯向上運動時，閥芯將通道f打開，上腔g通過卸壓通道接通油箱，變量活塞向上移動，直到閥芯將卸壓通道關(guān)閉為止。它的移動量也等于拉桿的移動量。這時斜盤也被帶動作相應(yīng)的擺動，使傾斜角減小，泵的流量也隨之相應(yīng)地減小。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.15EP控制流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.15EP控制輸入的電流所產(chǎn)生的電磁力使比例閥產(chǎn)生一個與輸入電流成正比的開度，這樣就有液壓油通過打開的閥口進入變量活塞的無桿腔，變量活塞產(chǎn)生位移，使泵的排量增加，活塞位移通過反饋桿又作用在比例滑閥右側(cè)的閥芯彈簧上，使彈簧被壓縮，所產(chǎn)生的彈性力與滑閥比例電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力相互平衡，閥口關(guān)閉，這樣滑閥閥芯在新的位置平衡，此位置對應(yīng)泵的一個排量值。隨著控制電流的增加，泵的排量增加。輸入電流與泵的排量成比例。流體機械調(diào)節(jié)與控制技術(shù)n3.1.6位移力反饋排量調(diào)節(jié)