【文章內容簡介】 調速范圍較大，要求恒扭矩輸出的場合，如大型機床的主運動或進給系統(tǒng)中。(2)定量泵和變量馬達容積調速回路。 定量泵與變量馬達容積調速回路如圖76所示。圖76(a)為開式回路：由定量泵變量馬達安全閥換向閥4組成；圖76(b)為閉式回路：2為定量泵和變量馬達，3為安全閥，4為低壓溢流閥，5為補油泵。此回路是由調節(jié)變量馬達的排量Vm來實現調速。①速度特性：在不考慮回路泄漏時，液壓馬達的轉速nm為：nm=qB/Vm式中qB為定量泵的輸出流量?？梢娮兞狂R達的轉速nm與其排量Vm成正比，當排量Vm最小時，馬達的轉速nm最高。其理論與實際的特性曲線如圖76(c)中虛、實線所示。由上述分析和調速特性可知：此種用調節(jié)變量馬達的排量的調速回路，如果用變量馬達來換向，在換向的瞬間要經過“高轉速—零轉速—反向高轉速”的突變過程，所以，不宜用變量馬達來實現平穩(wěn)換向。②轉矩與功率特性：液壓馬達的輸出轉矩：Tm=Vm(pBp0)/2π液壓馬達的輸出功率：Pm=nmTm=qB(pBp0)上式表明：馬達的輸出轉矩Tm與其排量Vm成正比；而馬達的輸出功率Pm與其排量Vm無關，若進油壓力pB與回油壓力p0不變時，Pm=C，故此種回路屬恒功率調速。其轉矩特性和功率特性見圖76(c)所示。圖76定量泵變量馬達容積調速回路(a)開式回路(b)閉式回路(c)工作特性綜上所述，定量泵變量馬達容積調速回路，由于不能用改變馬達的排量來實現平穩(wěn)換向，調速范圍比較小(一般為3～4)，因而較少單獨應用。(3)變量泵和變量馬達的容積調速回路。這種調速回路是上述兩種調速回路的組合，其調速特性也具有兩者之特點。圖77所示為其工作原理與調速特性，由雙向變量泵2和雙向變量馬達9等組成閉式容積調速回路。該回路的工作原理：調節(jié)變量泵2的排量VB和變量馬達9的排量Vm，都可調節(jié)馬達的轉速nm；補油泵1通過單向閥3和4向低壓腔補油，其補油壓力由溢流閥10來調節(jié)；安全閥5和6分別用以防止正反兩個方向的高壓過載。液控換向閥7和溢流閥8用于改善回路工作性能，當高、低壓油路壓差(pBp0)大于一定值時，液動滑閥7處于上位或下位，使低壓油路與溢流閥8接通，部分低壓熱油經8流回油箱。因此溢流閥8的調節(jié)壓力應比溢流閥10的調節(jié)壓力低些。為合理地利用變量泵和變量馬達調速中各自的優(yōu)點，克服其缺點，在實際應用時，一般采用分段調速的方法。圖77變量泵變量馬達的容積調速回路(a)工作原理 (b)調速特性第一階段將變量馬達的排量Vm調到最大值并使之恒定，然后調節(jié)變量泵的排量VB從最小逐漸加大到最大值，則馬達的轉速nm便從最小逐漸升高到相應的最大值(變量馬達的輸出轉矩Tm不變，輸出功率Pm逐漸加大)。這一階段相當于變量泵定量馬達的容積調速回路。第二階段將已調到最大值的變量泵的排量VB固定不變，然后調節(jié)變量馬達的排量Vm，之從最大逐漸調到最小，此時馬達的轉速nm便進一步逐漸升高到最高值(在此階段中，馬達的輸出轉矩Tm逐漸減小，而輸出功率Pm不變)。這一階段相當于定量泵變量馬達的容積調速回路。上述分段調速的特性曲線如圖77(b)所示。這樣，就可使馬達的換向平穩(wěn)，且第一階段為恒轉矩調速，第二階段為恒功率調速。這種容積調速回路的調速范圍是變量泵調節(jié)范圍和變量馬達調節(jié)范圍之乘積，所以其調速范圍大(可達100)，并且有較高的效率，它適用于大功率的場合，如礦山機械、起重機械以及大型機床的主運動液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調速回路的基本工作原理是采用壓力補償式變量泵供油、調速閥(或節(jié)流閥)調節(jié)進入液壓缸的流量并使泵的輸出流量自動地與液壓缸所需流量相適應。常用的容積節(jié)流調速回路有：限壓式變量泵與調速閥等組成的容積節(jié)流調速回路；變壓式變量泵與節(jié)流閥等組成的容積調速回路。圖78限壓式變量泵調速閥容積節(jié)流調速回路(a)調速原理圖(b)調速特性圖圖78所示為限壓式變量泵與調速閥組成的調速回路工作原理和工作特性圖。在圖示位置，活塞4快速向右運動，泵1按快速運動要求調節(jié)其輸出流量qmax，同時調節(jié)限壓式變量泵的壓力調節(jié)螺釘，使泵的限定壓力pC大于快速運動所需壓力〔圖78(b)中AB段〕。當換向閥3通電，泵輸出的壓力油經調速閥2進入缸4，其回油經背壓閥5回油箱。調節(jié)調速閥2的流量q1就可調節(jié)活塞的運動速度v，由于q1＜qB，壓力油迫使泵的出口與調速閥進口之間的油壓憋高，即泵的供油壓力升高，泵的流量便自動減小到qB≈q1為止。這種調速回路的運動穩(wěn)定性、速度負載特性、承載能力和調速范圍均與采用調速閥的節(jié)流調速回路相同。圖78(b)所示為其調速特性，由圖可知，此回路只有節(jié)流損失而無溢流損失。當不考慮回路中泵和管路的泄漏損失時，回路的效率為：ηc=〔p1p2(A2/A1)〕q1/pBq1=[p1p2(A2/A1)]/pB上式表明：泵的輸油壓力pB調得低一些，回路效率就可高一些，但為了保證調速閥的正常工作壓差，泵的壓力應比負載壓力p1至少大5105Pa。當此回路用于“死檔鐵停留”、壓力繼電器發(fā)訊實現快退時，泵的壓力還應調高些，以保證壓力繼電器可靠發(fā)訊，故此時的實際工作特性曲線如圖78(b)中AB′C′所示。此外，當pC不變時，負載越小，p1便越小，回路效率越低。綜上所述：限壓式變量泵與調速閥等組成的容積節(jié)流調速回路，具有效率較高、調速較穩(wěn)定、結構較簡單等優(yōu)點。目前已廣泛應用于負載變化不大的中、小功率組合機床的液壓系統(tǒng)中。(1)調速回路的比較。見表71。表71 調速回路的比較回路類主要性能節(jié)流調速回路容積調速回路容積節(jié)流調速回路用節(jié)流閥用調速閥限壓式穩(wěn)流式進回油旁路進回油旁路機械特性速度穩(wěn)定性較差差好較好好承載能力較好較差好較好好調速范圍較大小較大大較大功率特性效率低較高低較高最高較高高發(fā)熱大較小大較小最小較小小適用范圍小功率、輕載的中、低壓系統(tǒng)大功率、重載高速的中、高壓系統(tǒng)中、小功率的中壓系統(tǒng)(2)調速回路的選用。調速回路的選用主要考慮以下問題：①執(zhí)行機構的負載性質、運動速度、速度穩(wěn)定性等要求：負載小，且工作中負載變化也小的系統(tǒng)可采用節(jié)流閥節(jié)流調速；在工作中負載變化較大且要求低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，宜采用調速閥的節(jié)流調速或容積節(jié)流調速；負載大、運動速度高、油的溫升要求小的系統(tǒng)，宜采用容積調速回路。一般來說，功率在3kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調速；3～5kW范圍宜采用容積節(jié)流調速；功率在5kW以上的宜采用容積調速回路。圖79能實現差動連接工作進給回路②工作環(huán)境要求：處于溫度較高的環(huán)境下工作，且要求整個液壓裝置體積小、重量輕的情況，宜采用閉式回路的容積調速。③經濟性要求：節(jié)流調速回路的成本低，功率損失大，效率也低；容積調速回路因變量泵、變量馬達的結構較復雜，所以價錢高，但其效率高、功率損失?。欢莘e節(jié)流調速則介于兩者之間。所以需綜合分析選用哪種回路。二、快速運動回路為了提高生產效率，機床工作部件常常要求實現空行程(或空載)的快速運動。這時要求液壓系統(tǒng)流量大而壓力低。這和工作運動時一般需要的流量較小和壓力較高的情況正好相反。對快速運動回路的要求主要是在快速運動時，盡量減小需要液壓泵輸出的流量，或者在加大液壓泵的輸出流量后，但在工作運動時又不致于引起過多的能量消耗。以下介紹幾種機床上常用的快速運動回路。圖710 雙泵供油回路 這是在不增加液壓泵輸出流量的情況下，來提高工作部件運動速度的一種快速回路，其實質是改變了液壓缸的有效作用面積。圖79是用于快、慢速轉換的，其中快速運動采用差動連接的回路。當換向閥3左端的電磁鐵通電時，閥3左位進入系統(tǒng)，液壓泵1輸出的壓力油同缸右腔的油經3左位、5下位(此時外控順序閥7關閉)也進入缸4的左腔，進入液壓缸4的左腔，實現了差動連接，使活塞快速向右運動。當快速運動結束，工作部件上的擋鐵壓下機動換向閥5時，泵的壓力升高，閥7打開，液壓缸4右腔的回油只能經調速閥6流回油箱，這時是工作進給。當換向閥3右端的電磁鐵通電時，活塞向左快速退回(非差動連接)。采用差動連接的快速回路方法簡單，較經濟，但快、慢速度的換接不夠平穩(wěn)。必須注意，差動油路的換向閥和油管通道應按差動時的流量選擇，不然流動液阻過大，會使液壓泵的部分油從溢流閥流回油箱，速度減慢，甚至不起差動作用。 這種回路是利用低壓大流量泵和高壓小流量泵并聯(lián)為系統(tǒng)供油，回路見圖710。 圖中1為高壓小流量泵，用以實現工作進給運動。2為低壓大流量泵，用以實現快速運動。在快速運動時，液壓泵2輸出的油經單向閥4和液壓泵1輸出的油共同向系統(tǒng)供油。在工作進給時，系統(tǒng)壓力升高，打開液控順序閥(卸荷閥)3使液壓泵2卸荷，此時單向閥4關閉，由液壓泵1單獨向系統(tǒng)供油。溢流閥5控制液壓泵1的供油壓力是根據系統(tǒng)所需最大工作壓力來調節(jié)的，而卸荷閥3使液壓泵2在快速運動時供油，在工作進給時則卸荷，因此它的調整壓力應比快速運動時系統(tǒng)所需的壓力要高，但比溢流閥5的調整壓力低。雙泵供油回路功率利用合理、效率高，并且速度換接較平穩(wěn)，在快、慢速度相差較大的機床中應用很廣泛，缺點是要用一個雙聯(lián)泵，油路系統(tǒng)也稍復雜。三、速度換接回路速度換接回路用來實現運動速度的變換，即在原來設計或調節(jié)好的幾種運動速度中，從一種速度換成另一種速度。對這種回路的要求是速度換接要平穩(wěn)，即不允許在速度變換的過程中有前沖(速度突然增加)現象。下面介紹幾種回路的換接方法及特點。 圖711是用單向行程節(jié)流閥換接快速運動(簡稱快進)和工作進給運動(簡稱工進)的速度換接回路。在圖示位置液壓缸3右腔的回油可經行程閥4和換向閥2流回油箱，使活塞快速向右運動。當快速運動到達所需位置時，活塞上擋塊壓下行程閥4，將其通路關閉，這時液壓缸3右腔的回油就必須經過節(jié)流閥6流回油箱，活塞的運動轉換為工作進給運動(簡稱工進)。當操縱換向閥2使活塞換向后，壓力油可經換向閥2和單向閥5進入液壓缸3右腔，使活塞快速向左退回。在這種速度換接回路中，因為行程閥的通油路是由液壓缸活塞的行程控制閥芯移動而逐漸關閉的，所以換接時的位置精度高，沖出量小，運動速度的變換也比較平穩(wěn)。這種回路在機床液壓系統(tǒng)中應用較多，它的缺點是行程閥的安裝位置受一定限制(要由擋鐵壓下)，所以有時管路連接稍復雜。行程閥也可以用電磁換向閥來代替，這時電磁閥的安裝位置不受限制(擋鐵只需要壓下行程開關)，但其換接精度及速度變換的平穩(wěn)性較差。 圖711用行程節(jié)流閥的速度換接回路 圖712利用液壓缸自身結構的速度換接回路圖712是利用液壓缸本身的管路連接實現的速度換接回路。在圖示位置時，活塞快速向右移動，液壓缸右腔的回油經油路1和換向閥流回油箱。當活塞運動到將油路1封閉后，液壓缸右腔的回油須經節(jié)流閥3流回油箱，活塞則由快速運動變換為工作進給運動。這種速度換接回路方法簡單，換接較可靠，但速度換接的位置不能調整，工作行程也不能過長以免活塞過寬，所以僅適用于工作情況固定的場合。這種回路也常用作活塞運動到達端部時的緩沖制動