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he of in a is by to A of be to a by as by of or to of it to on to be on of of be of in of 1. o a of is to to or as by a of of by as in · · · · · · · 2. is to or at a a is to by is to to be in to is In be to at of on of or be as . it is to be to so by is to of is on by at be at by or at by of or of be of on is is of a in 3. of be in a a wo of to an is . Q, ; , p A or E R F) on be in to it be to be in a F/ F/wo in of a A is of on a as is of wo a be in ) of of on is of be by or by a is to at If of be in ) of to so at to to be to be of it is to be 4. he of is in to of at is it is in of be to be in of in it is in as by be a a to a by a is to to to be of to be so to on . of a is on is in CV in be is to is at CV so as to to to o at is on of by of to be to be If is to of an at or on to in 5. he of be by a of In be or in it be to to s to of a at to an is in to of a a of CV to of to of on on a a be to by at a be a is is in 05 0 a in is a of If be in at a on of at a is on of is as it so In of be as to of to a at is If of to as to be A a is to is if on or or a is as in 2. by at to on by by is as of or to in as to of by to to by of a to by or 3, is so is at as at is of as it be it be to at a is in to be by a as be a is a is a is by a of as a ??Q ?, is to of is of is to as of at of of to to in in a is on a as a It be is in to so a is to be 液壓回路設(shè)計(jì) 概要 具體應(yīng)用中選擇液壓元件的型號主要取決于滿足要求的性能和理想的價(jià)格。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者 有一定的自由 選用各種元件構(gòu)成不同的回路來實(shí)現(xiàn)制造商 或者使用者 所 要求的 特定 功能 。 這種自由使得概括回路設(shè)計(jì)有些困難 ,因此設(shè)計(jì)者必須能證明回路在已考慮的技術(shù)范圍內(nèi) ,本章描述了多種回路形式在一般液壓系統(tǒng)的應(yīng)用。 很大程度上 ,液壓回路的作用是控制流體按要求流向一個(gè)或幾個(gè)馬達(dá)。事實(shí)上有多種控制流體的方法 ,其中的一些直接以壓力作為控制參量 . 本章討論的回路包括 : · 方向控制和控制閥的構(gòu)造 · 恒壓速率控制 · 負(fù)載速率控制 · 變量泵的控制 · 液壓傳動 · 負(fù)載控制 · 綜合控制 由泵向液壓系統(tǒng)提供滿足最大需求的壓力和流量，供給一個(gè)或幾個(gè)執(zhí)行元件。單個(gè)輸出時(shí)，泵的壓力根據(jù)負(fù)載調(diào)整。所以對一些簡單系統(tǒng)按計(jì)算的需求提供流量的方法可以獲得最佳效率，多輸出時(shí)計(jì)算就較為困難。 系統(tǒng)壓力和流量低于最大需求量時(shí)，泵的類型（定量泵或變量泵）決定系統(tǒng)效率。這從下圖 1 可以看出 圖 1 壓力與流量 圖中顯而易見，定量柱塞泵系統(tǒng)，因?yàn)槎嘤嗟牧髁?必須返回到油箱，因此泵需要的能量大于供給負(fù)載的能量，無用功的大小取決于負(fù)載所需的壓力和泵的出口壓力的比，泵的出口壓力可以用安全閥調(diào)制最大或用其他類型的旁通閥調(diào)到較低的壓力。 變量柱塞泵就可以避免產(chǎn)生多余的流量，它的壓力可通過控制排量的方式調(diào)整，顯然它有可能達(dá)到比定量柱賽泵更高的效率。 這些控制方法需要設(shè)計(jì)特殊的回路結(jié)構(gòu)，前面章節(jié)已經(jīng)講過。 方向控制閥可以放在固定位置達(dá)到控制目的，但是多數(shù)類型經(jīng)常用在連續(xù)可變的模式，起到限流徑的作用。 位閥 二位四通閥控制流體進(jìn)出執(zhí)行元件的方向如圖 2，進(jìn) 入流量為 Q 時(shí)，活塞移動的速度等于 ； 返回時(shí) ， 無桿腔活塞面積， 有桿腔有效面積，所以 A, E 任何作用在活塞桿上的外力都有阻止活塞運(yùn)動的趨勢，為克服此力，應(yīng)進(jìn)行節(jié)流控制，在后面的章節(jié)將會介紹?？朔枇π枰膲毫Φ扔? ＝ F/ 或者 F/ 2 二位四通閥 當(dāng)執(zhí)行元件只有一端需要供壓時(shí)可以使用二位三通閥，典型的例子如起重機(jī)的升降機(jī)構(gòu)，如圖 3 所示，執(zhí)行元件在重力作用下下降。 圖 3 二位三通閥 位閥 三位閥第三個(gè)位置，中間位置有不同的構(gòu)造，下面介紹不同的中位機(jī)能。 中位關(guān)閉閥（圖 4） 中位關(guān)閉閥關(guān)閉所有的四個(gè)端口，這樣就阻止執(zhí)行元件在任何力的作用下移動，供壓端口也被關(guān)閉，因此需要對系統(tǒng)壓力進(jìn)行限制，可以通過對泵的適當(dāng)調(diào)整或通過安全閥控制。 圖 4 中位卸載閥（圖 5） 中位卸載閥關(guān)閉執(zhí)行元件端口，接通供壓端口和油箱端口，使供壓系統(tǒng)以較低壓力卸載，當(dāng)有其他壓力閥使用同一供壓源時(shí)，是不能使用中位卸載閥的，除非它們是串聯(lián)的。 圖 5 中位互通閥（圖 6） 中位互通閥的四個(gè)端口同時(shí)連通到回油箱 ，使得供壓系統(tǒng)和執(zhí)行元件都處在較低壓力下，讓執(zhí)行元件可以在任何外力作用下自由移動。 圖 6 當(dāng)需要關(guān)閉供壓端口時(shí)，結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 圖 7 在制造過程中單向閥的閥體和閥芯的徑向間隙可以精確的控制在 2 微米的范圍，即使在高壓下，泄漏也很小，但卻是必要的，有時(shí)執(zhí)行元件要長時(shí)間處在一個(gè)位置（例如起重機(jī)臂的移動），金屬對金屬的接觸需要它潤滑。 單向閥通常使用金屬對金屬接觸的結(jié)構(gòu)，在流體壓力作用下只在一個(gè)方向開啟，在液壓回路中使用，有時(shí)換向閥要求要在兩個(gè)方向都能開啟，液控單向閥可以實(shí)現(xiàn)這種功能，它有能 逆流開啟的控制壓力。 圖 8 所示的時(shí)典型的液控單向閥（ 通過作用在活塞上的控制壓力打開球形閥，使流體從端口 1 流向端口 2，普通的單向閥此時(shí)是關(guān)閉的?；钊烷y的作用面積比要通過計(jì)算選擇，使控制壓力能產(chǎn)生足夠的力克服端口 1 的壓力，打開球形閥。 圖 8 液控單向閥 液控單向閥的用處見圖 9 所示，外力作用在液壓缸的拉伸方向，換向閥處在中位時(shí)，控制壓力與回油箱連通，壓力較低，單向閥關(guān)閉。打開換向閥，以使液壓缸伸長，此時(shí)控制壓力接通到系統(tǒng)壓力，壓力升高。 圖 9 液控單向閥的應(yīng)用 當(dāng)控制壓力達(dá)到一定水平克 服有桿腔負(fù)載時(shí)，單向閥打開，液壓缸伸長。控制壓力和球形閥直徑的關(guān)系應(yīng)滿足：壓力作用有效面積能克服作用在有桿腔環(huán)狀面積上的壓力，使液控單向閥完全打開。如果從有桿腔進(jìn)入單向閥入口的壓力較大，或者換向閥限制了單向閥出口的壓力，使控制壓力不足以打開單向閥，可能會引起單向閥的震動。 5. 速度控制 有多種方法控制執(zhí)行元件的速度，原則上這些方法既可以控制執(zhí)行元件的直線速度，又可以控制角速度，但是有些情況可能需要廠商的指導(dǎo)說明書。 口節(jié)流調(diào)速 入口節(jié)流調(diào)速 用在對執(zhí)行元件入口流量的控制，使執(zhí)行元件克服阻滯運(yùn)動的負(fù) 載。 構(gòu)建簡單的入口節(jié)流控制虧回路，需要簡單的可調(diào)式節(jié)流閥，通過換向閥的控制，讓流體經(jīng)過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的活塞，液壓缸活塞需要的壓力 決于作用在活塞桿上的負(fù)載。使用定量柱塞泵提供恒定的流量，多余的流量經(jīng)溢流閥調(diào)定的壓力回到油箱，從而，讓使用壓力下降。 這個(gè)系統(tǒng)中，流量和執(zhí)行元件的速度變化可通過帶有壓力補(bǔ)償?shù)墓?jié)流閥控制，當(dāng)系統(tǒng)壓降大于其最小控制壓力（ 10～ 15 巴）時(shí)，這種節(jié)流閥能提供恒定的流量。 圖 10 所示的是一個(gè)單向調(diào)速的入口節(jié)流控制系統(tǒng)，如果運(yùn)行過程中負(fù)載變化頻繁，執(zhí)行元件的速度會隨著負(fù)載的變化而變化 。 例如，當(dāng)負(fù)載突然變小時(shí)，作用在活塞上的壓力隨之減小，但是這要取決于流量，流體的可壓縮性和負(fù)載的慣性，這時(shí)系統(tǒng)壓力大于所需的壓力，液壓缸會加速運(yùn)動，使壓力下降。形成新的系統(tǒng)壓力，最終減速并發(fā)生阻尼振動。 圖 10 入口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 有些情況下負(fù)載的慣性可能會引發(fā)氣穴現(xiàn)象和超壓。當(dāng)壓力突然降到很低時(shí)，流體吸收的空氣被釋放出來，壓力足夠低時(shí)，還會引起流體蒸發(fā)，這就是氣穴現(xiàn)象，伴有噪聲，最終對系統(tǒng)造成損傷。 單向閥產(chǎn)生背壓足以抑制氣穴現(xiàn)象，但是同時(shí)會使泵的壓力升高，系統(tǒng)效率下降還會影響流體的溫度。 口節(jié)流調(diào)速 當(dāng)負(fù)載或負(fù)載慣性過大時(shí)出口節(jié)流調(diào)速用來控制執(zhí)行元件的出口流量，出口流體經(jīng)過節(jié)流閥或調(diào)速閥的回路如圖 12 圖 12 出口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 這種流量控制方法通過控制執(zhí)行元件的出口壓力，使其符合：作用在活塞上的壓力（泵的壓力）能克服負(fù)載。由于負(fù)載變化時(shí)，總有壓力作用在與運(yùn)動相同的方向上（如拉力），避免了氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生。 然而這種系統(tǒng)會引起有桿腔壓力和活塞桿拉力激烈的變化，與入口節(jié)流控制相比，活塞和活塞桿密封必須能承受高壓，可能導(dǎo)致執(zhí)行元件的使用成本升高。 路節(jié)流調(diào)速 如圖 13 所示的 旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，多余的流量直接從系統(tǒng)流回油箱，因此系統(tǒng)壓力總是等于執(zhí)行元件所需壓力。 圖 13 旁路節(jié)流調(diào)速 因?yàn)楸脡毫^低，與入口節(jié)流調(diào)速和出口節(jié)流調(diào)速相比，旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)有較高的效率。但是它不能用在拉伸負(fù)載上，而且單泵供壓時(shí)，每次只能控制一個(gè)執(zhí)行元件，出口和入口節(jié)流調(diào)速可以同時(shí)控制多個(gè)執(zhí)行元件，如圖 14 所示 圖 14 控制若干執(zhí)行元件的入口節(jié)流調(diào)速 變量柱塞泵向入口與出口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)供壓時(shí)，可以提供一個(gè)恒定的壓力（有壓力補(bǔ)償作用），使系統(tǒng)功耗降低，這正是比定量泵的優(yōu)越之處?？梢酝ㄟ^計(jì)算它們的 效率來證明如下 入口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)效率， 具有壓力補(bǔ)償系統(tǒng)的效率 ??其中 Q?參考圖 1，泵的流量總是等于負(fù)載所需的流量，而且仍然能夠達(dá)到最大所需值，定量泵要想連續(xù)這樣的話，就需要溢流閥不斷控制進(jìn)入執(zhí)行元件的流量。 本節(jié)介紹的幾種流量控制方法都是基于連續(xù)工作的系統(tǒng)，如專用機(jī)床（如注塑機(jī)）上可能需要控制的地方預(yù)先布置好的，是點(diǎn)控。通常人們期望執(zhí)行元件的工作時(shí)間與整個(gè)運(yùn)行 周期中的關(guān)聯(lián)較小，以降低功率損失，這就需要考慮調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。