2.容積調(diào)速回路
容積調(diào)速回路可通過改變變量泵或(和)變量液壓馬達(dá)的排量來對液壓馬達(dá)(或液壓缸)進(jìn)行無級調(diào)速。這種調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失,所以效率高、發(fā)熱少,適用于高壓、大流量的大型機(jī)床、工程機(jī)械和礦山機(jī)械等大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)。
容積調(diào)速回路按油液循環(huán)方式的不同分為開式回路和閉式回路兩種。前者油液在油路的循環(huán)路線為:泵的出口一執(zhí)行元件一油箱一泵的入口。其特點(diǎn)是油液在油箱中得以較好冷卻,且利于油中雜質(zhì)的沉淀和氣體的逸出。但油箱尺寸較大,污物容易侵入。而后者油液在油路的循環(huán)路線為:泵的出口→執(zhí)行元件→泵的入口,即油液形成閉式循環(huán)。其特點(diǎn)是油箱尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊,空氣和污物不易侵入,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,油液散熱差,需要輔助泵向系統(tǒng)供油,以彌補(bǔ)泄漏和冷卻。
根據(jù)液壓泵和執(zhí)行元件組合方式的不同,容積調(diào)速回路有泵一缸式和泵一馬達(dá)式兩類,它們的組成及性能分析如下。
(1)泵-缸式容積調(diào)速回路
①油路組成及工作原理調(diào)速回路如圖B所示,其中圖B(a)為開式回路,圖B(b)為閉式回路(圖中只表示了單向運(yùn)動,還可采用雙向變量泵來使執(zhí)行元件換向)。改變變量泵1的排量就能達(dá)到調(diào)節(jié)活塞速度的目的。3為安全閥,起過載保護(hù)作用,平時不打開,回路的最大壓力由它限定。實(shí)際上,由于液壓缸兩腔有效面積不可能完全相等以及執(zhí)行元件的外泄漏等原因,閉式油路中還需及時對系統(tǒng)補(bǔ)油。5為補(bǔ)油油箱,當(dāng)油泵的吸油腔因缺油而使壓力下降到低于大氣壓力時,通過單向閥4給系統(tǒng)補(bǔ)油。單向閥4用來防止系統(tǒng)停機(jī)時油液倒流入油箱和空氣進(jìn)入系統(tǒng)。
②性能特點(diǎn)
a.速度一負(fù)載特性 以圖B(a)所示開式回路為例分析回路的特性。若液壓缸的速度為v,泵的理論流量為qtp,泄漏系數(shù)為k1,則活塞速度為
v=q1/A1=qp/A1= (7-18)
根據(jù)式(7-18)選取不同的qtp值作圖,可得一組平行曲線即速度一負(fù)載特性曲線,如圖C所示。由于變量泵的泄漏,使得活塞速度隨著負(fù)載的增加而明顯下降,因此這種調(diào)速回路在低速下的承載能力很差。
b.調(diào)速范圍要確定調(diào)逮范圍應(yīng)先確定回路的最高速度和最低速度。由式(7-18)可以看出,這種調(diào)速回路的最高速度決定于所選用變量泵的最大流量,而最低速度可以調(diào)得很低(理想的空載最低速度可為零),因此調(diào)速范圍較大。麗對于圖B(b),如果采用雙向變量泵,則可不需要換向閥,由變量泵直接操縱執(zhí)行元件換向,并在正反向之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)的無級變速。
c.力特性在調(diào)速范圍內(nèi),液壓缸的最大推力Fmax為
Fmax=PsA1ηm (7-19)
式中 ps——安全閥3(圖B)的調(diào)定壓力;
A1——液壓缸的有效面積;
ηm——液壓缸的機(jī)械效率。
由式(7-19)可看出,當(dāng)安全閥的調(diào)定壓力不變時,不考慮機(jī)械效率的變化,在調(diào)速范圍內(nèi)液壓缸的最大推力也不變,所以這種調(diào)速回路為恒推力調(diào)速回路。而最大輸出功率P隨著速度(流量qtp)的上升也線性增加。其輸出特性如圖D所示。
本調(diào)速回路在推土機(jī)、插床、拉床等功率較大的液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。