液壓系統(tǒng)中泵-缸式容積調(diào)速回路原理

      容積調(diào)速回路可通過(guò)改變變量泵或（和）變量液壓馬達(dá)的排量來(lái)對(duì)液壓馬達(dá)（或液壓缸）進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。這種調(diào)速回路無(wú)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(kāi)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(lèi)，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(kāi)式回路，圖B(b)為閉式回路（圖中只表示了單向運(yùn)動(dòng)，還可采用雙向變量泵來(lái)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(guò)載保護(hù)作用，平時(shí)不打開(kāi)，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(shí)對(duì)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(shí)，通過(guò)單向閥4給系統(tǒng)補(bǔ)油。單向閥4用來(lái)防止系統(tǒng)停機(jī)時(shí)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(kāi)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(duì)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(wú)級(jí)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(shí)，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。