你當(dāng)前的位置：主頁>>液壓與氣動>>技術(shù)論文資料 一種新型的節(jié)能低熱耗液壓調(diào)速回路
             一種新型的節(jié)能低熱耗液壓調(diào)速回路
                  羅靜   柳雪春   云飛
  摘要: 該液壓調(diào)速回路針對小流量(15 L/min以下)場合,創(chuàng)造性地采用了蓄能器的蓄能緩沖作用,避免了縫隙溢流產(chǎn)生的溫升,并且能將電動機(jī)空轉(zhuǎn)時的能耗儲存起來,達(dá)到節(jié)能的目的,是一種實(shí)用新型的液壓調(diào)速回路。
  1、引言
　　 在許多液壓系統(tǒng)中都會遇到這樣的工藝要求:為了提高效率,空行程時需快速移動;加壓時需慢速加壓,因此經(jīng)常需要用到調(diào)速回路。傳統(tǒng)的調(diào)速回路主要有:節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速用于小流量的定量泵調(diào)速系統(tǒng)中。其用途有2種:第1種是整個行程調(diào)速,這時采用主進(jìn)油口節(jié)流,溢流閥溢流,如圖1(a)。第2種是分段節(jié)流,這時是空程不節(jié)流,加壓低速時節(jié)流,如圖1(b)。容積調(diào)速就是通過改變泵的每轉(zhuǎn)排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件速度的一種調(diào)速方法。它不需要節(jié)流和溢流,所以能量利用比較合理,效率高而發(fā)熱少,在大功率工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)中廣泛使用。
         
    1.1 節(jié)流調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)
　節(jié)流調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用維護(hù)方便,所以在機(jī)床的小流量的液壓系統(tǒng)中應(yīng)用很廣。其缺點(diǎn)是:調(diào)速穩(wěn)定性差、系統(tǒng)效率低。液體經(jīng)過節(jié)流閥時有節(jié)流損失,多余的油液通過溢流閥回油箱,有溢流損失。損失的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?使油液發(fā)熱,當(dāng)油液溫升過高時,就會影響機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作性能,并縮短油液的使用期限。因此這種調(diào)速方法多用在功率不大的場合。
　　 1.2 容積調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)
　容積調(diào)速基本回路的優(yōu)點(diǎn)是:調(diào)速穩(wěn)定性好,系統(tǒng)效率高,發(fā)熱少,沒有溢流損失和節(jié)流損失。適用于功率較大并需要有一定調(diào)速范圍的系統(tǒng)中。其缺點(diǎn)是:變量泵或采用雙流量泵的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,設(shè)備投資費(fèi)用較高。
     1.3 課題的由來
　　 為避免節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速的缺點(diǎn),在流量較大的液壓系統(tǒng)中可以采用分段調(diào)速的方法,如在流量大于36L/min(經(jīng)驗(yàn)值)的場合,要求調(diào)速范圍較大時,為了減小節(jié)流調(diào)速時的能量損失和容積調(diào)速時的變量泵容量,一般采用多泵供油的分段調(diào)速回路,如圖2為高低壓雙泵快速回路。即采用2個或3個流量不同的液壓泵組合成供油系統(tǒng)。系統(tǒng)空行程時,因外載荷較小,卸荷閥3關(guān)閉,低壓大流量泵2和高壓小流量泵1同時向液壓缸供油,實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給。加壓時,高壓小流量泵工作,低壓大流量泵卸載,如果工藝需要加壓和保壓時間較長,可以通過壓力繼電器或行程開關(guān)等控制大流量泵停機(jī),來減少空載的時間,從而減少功率損失,達(dá)到節(jié)能的目的。工作時根據(jù)所需流量的大小,液壓泵通過組合進(jìn)行供油,以滿足不同調(diào)速要求。同時如果油路上采用節(jié)流調(diào)速可獲得連續(xù)的無級調(diào)速。這樣可擴(kuò)大調(diào)速范圍,減少能量損失。
            
   對于流量較小的場合,如流量在15L/min以下的場合,再采用這種調(diào)速方式經(jīng)濟(jì)性就差了,針對這樣的情況,我們設(shè)計(jì)了一種既避免節(jié)流調(diào)速因縫隙溢流帶來的油液發(fā)熱的問題,且積蓄了電動機(jī)空載時的能量,是一種新型節(jié)能實(shí)用的液壓調(diào)速回路,可以適合許多小流量需實(shí)現(xiàn)調(diào)速的場合。
   2、新型節(jié)能低熱耗節(jié)流調(diào)速回路的工作原理
　　 現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中常常遇到流量在15L/min以下,且有如下工藝要求的回路:快速上升→慢速加壓→保壓→快速下降。對于這樣的工藝要求,一般采用節(jié)流閥與溢流閥配合的節(jié)流調(diào)速,其優(yōu)缺點(diǎn)前面已加以闡述。本此設(shè)計(jì)的新型節(jié)流調(diào)速回路可節(jié)能,且能避免溢流閥溢流帶來的油溫升高的情況。其工作原理如圖3所示。
              
   當(dāng)起動液壓泵后,1DT、2DT、4DT同時通電,實(shí)現(xiàn)快速供油,線路如下:
  
   回油：液壓缸9上腔油液→電磁閥7→油箱。
   此時液壓泵和蓄能器同時供液,流量增加,液壓缸快速上升(注:蓄能器要有足夠大的預(yù)壓力,使蓄能器供給液壓缸快速上升完畢后, 蓄能器壓力不能低于工作壓力,以避免系統(tǒng)加不上高壓),當(dāng)快速上升完成后,碰到行程開關(guān),或接觸到被加工物體, 壓力升高,由壓力繼電器控制, 轉(zhuǎn)入低速加壓工進(jìn)階段,此時1DT斷電,2DT、4DT通電。
  
    回油：液壓缸9上腔油液經(jīng)電磁閥7回油箱。
   從上述流程可以看出,進(jìn)入液壓缸的油被節(jié)流閥6節(jié)流,速度變慢同時液壓泵抽出的油有部分進(jìn)入蓄能器,達(dá)到節(jié)流儲能的作用。 隨著壓力的升高,當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力表8設(shè)定的壓力時, 2DT斷電, 液壓泵抽出的油全部進(jìn)入蓄能器,此時系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。 由于慢速工進(jìn)行程較短,流量很小,保壓時流量僅為泄漏量,因此在這2個階段油路中不會造成油溫升高。當(dāng)蓄能器的壓力達(dá)到壓力表12的設(shè)定壓力時,4DT斷電,5DT通電,液壓泵抽出的油全部經(jīng)過電磁閥13回油箱,電動機(jī)處于空載狀態(tài), 此時,系統(tǒng)處于壓力表8設(shè)定的壓力,保壓時間由時間繼電器控制,經(jīng)過保壓設(shè)定的時間后,液壓缸快速下降,此時1DT、3DT和4DT通電,其流程為:
   
    回油：液壓缸9下腔油液經(jīng)電磁閥7回油箱。
  快速下降時,液壓泵與蓄能器同時供液,快速退回到最大行程時,碰到行程開關(guān)后,1DT、3DT斷電,4DT通電,液壓泵抽出的油全部進(jìn)入蓄能器,當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到壓力表12設(shè)定的壓力時,4DT斷電,5DT通電,液壓泵打出的油全部回油箱,電機(jī)處于空載狀態(tài),其動作表歸納如表1。如不需連續(xù)工作,此時可根據(jù)回路需要控制電機(jī)停止。
       
   至此,整個加壓過程就在蓄能器供油和儲油的過程中完成,既完成了節(jié)流調(diào)速的功能,又避免了溢流閥的縫隙溢流帶來的油溫升高,而且電機(jī)空載時,液壓泵抽出的油用于給蓄能器補(bǔ)液,節(jié)約了能源。
  3、結(jié)論
　　 本次設(shè)計(jì)的新型節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)用于小流量需調(diào)速的場合,既避免了節(jié)流調(diào)速由于縫隙溢流帶來的油液溫度升高的情況,延長了液壓系統(tǒng)的壽命,又降低了低流量時采用容積調(diào)速回路的成本�；芈分袆�(chuàng)造性地采用了蓄能器蓄能緩沖作用,是一種非常實(shí)用的新型液壓調(diào)速回路。
　　 參考文獻(xiàn):
　　 [1] 姚春東,等.液壓傳動實(shí)用技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.
　　 [2] 周士昌.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.
　　 作者簡介:羅靜(1967年),女,重慶市人,副教授,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動等方面的教學(xué)與科研工作。 
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