[电液比例容积控制课件0813.ppt

东北大学机械工程与自动化学院液压与气动研究所 液压比例控制系统 液压比例控制系统 第四章 电液比例容积控制 4．1 容积泵的基本控制方法 4．2 比例排量变量泵和变量马达 4．3 电液比例压力调节型变量泵 4．4 电液比例流量调节型变量泵 4．5 电液比例压力和流量调节型变量泵 4．6 二次调节 4．1 容积泵的基本控制方法 　　 液压泵和液压马达都是液压系统中不可缺少的能源转换元件，为了节能的需要发展了变量泵和变量马达。但由于通常的手动变量泵和马达只能适应一两种设定的工况，不能或很难适应在负载状态下进行连续比例变量或调压。在这些场合下会导致能量损失或性能下降，尤其是在大功率及控制复杂、要求高的场合更是如此。而比例式和伺服式容积控制的变量泵和马达能适应各种场合的要求，能够在工作状态下使液压参数作快速而频繁的变化，从而使节能效果和控制水平大大提高。更重要的是采用了比例容积控制以后，可以通过电气技术进行各种补偿、校正、协调和适应控制，从而获得最大限度的性能提高和节能效果。 　 比例变量泵和马达按其控制方式可分为比例排量、比例压力、比例流量和比例功率控制四大类。这四种类型都是在其相应的手动控制的基础上发展起来的，所以有必要先来考察一下变量泵的各种控制方式。 在液压控制系统中，节流控制，或称流阻控制是实现各种控制功能的基本手段。它具有结构简单、成本低廉、容易调节及控制精度高等优点，但会产生压力降并导致能耗。对节流调速控制系统的功率损失研究表明，该系统的主要能量损失由两部分组成：即节流损失和溢流损失。上述能量损耗的原因究其本质有两个：流量不适应——过多的流量输入系统；压力不适应——供油压力大于工作压力，以补偿节流压降。解决这一问题的办法是采用容积调速控制。为此，设计出了各种变量泵，变量机构及控制策略。 4.1.1 流量适应控制 由于节流调速系统既有节流损失，又存在溢流损失，用数学式可表示为 ΔP＝Δp×Ql + pp×ΔQ 式中：ΔP——液压回路总损失。 流量适应控制是指泵供给系统的流量自动地与系统的需要相适应，它完全消除溢流损失。这种流量供给系统由于消除了过剩的流量，没有溢流损失，提高了效率。流量适应控制的基本办法是采用变量泵。以下是几种较常见的流量适应拄制变量泵。 （1）限压式变量泵 下图所示为限压式变量泵，它的出口接有调速阀，构成了容积节流调速回路。该泵的工作原理是利用输出压力与参比弹簧反力的合力来推动定子移动，使偏心距改变，即排量改变，并使排量总在与反馈压力相应的平衡位置上。其输出的流量特性曲线 l 以及调速阀流量特性曲线 2 如图所示。最大输出流量Qmax可由限制定子的最大偏心距来给定。泵的工作点由曲线 1与曲线 2 的交点确定，在轻载时处于接近水平的一段上(拐点c之前) ，重载时处在斜线段上。图中斜线段的斜率由参比弹簧刚度决定。 （2）流量敏感型变量泵 流量敏感变量泵的工作原理如下图所示。它与限压式变量泵的区别仅仅是它以流量检测信号代替了压力直接反馈信号。当没有过剩流量时，流过液阻 R 的流量为零，控制压力 Po 也为零。这时泵的输出流量最大，作定量泵供油。当有过剩流量流过时，流量信号转为压力信号Po ，然后和弹簧反力比较来确定偏心距。适当选择液阻 R 可以把控制压力限制在低压范围，从而使弹簧的刚度减小。由于过剩的流量先经过溢流阀，而溢流阀的微小变动就能引起调节作用，故这种流量敏感型变量泵同时具有恒压泵的特性。其压力——流量特性曲线如图所示，显然这种泵的拐点压力及最大压力均由溢流阀的手调机构调节确定。 （3）恒压变量泵 恒压变量泵是指当流量作适应调节时压力变动十分微小的变量泵。 从前两节的分析中可知，要获得恒压的性质，必须要尽量采用弱刚度的弹簧来作参比对象。正加先导式溢流阀一样，用压差来与弹簧力平衡，其恒压性能就较直动式的好得多。恒压变量泵也是利用这一原理来获得压力浮动很小的恒压性能的。 下图给出了这种泵的工作原理和性能曲线。在恒压变量泵中设置两个控制腔，利用两端的压力差来推动变量机构作恢复平衡位置的运动，这样弹簧刚度就可以较小。只要求弹簧能够克服摩擦力，使泵在无压时能处于最大排量的状态即可。 恒压变量泵原理图及其特性曲线1—调压弹簧 2—三通减压阀 3—变量机构 泵的工作原理是：当输出压力比减压阀2的调定压力小时，减压阀全开不起减压作用。这时，变量机构 3 液压力平衡，在复位弹簧作用下处在排量最大位置。当泵的输出压力等于或超过调定压力时，减压阀阀芯向左移动，使供油压力和变量机构下腔部分与油箱接通