十堰 职业技 学术院学 报
9
99 1
年第
2
第
期2卷 1第 2
期容
积节 流 速 调回 路 的节能分析
于
摘 要、
、
哲
本文计 算 分 析 确 定 了 限 压 式 变量 泵和 差 式压 童 泵 输 变出
,
功 率
最 大 值 和节 能效率 最 大 的值 压力 点 ;提 出 并 使 了这两 种 泵 所 组 的 成
积 容流 调 节速 回路 实泵 现 和回 路 共同 工作在 最佳节 能工况 的 匹配 则和原调
整
方
法。
关 词
键
变量泵
最
大 率功点
大最效率 点
节能
匹
配
调整
O
前言
。
限 压式 变量 泵 和 差压 式 变 量 泵所 组 成的容 积 节流 调 回速路 在 压 传液动 领 的域 用 应是 很 泛 的广 这两 回种 路在 提 高 回路 能 量利 用 效率 方 面 已有 比 成较熟 的 路 和 思 法 方变量
,
。
泵在 工 作中 最大 输出 功率 对 应 压的力 点 有 关 资料上仅 大 概 的 有 示图( 可 能 是 实 验 所 )得。
。,
,
并无理 论 的上 析分计算 及 确 定 节能 的 高 效率压 力 点 的 定确 更 未 见 任到何 信息 果 如 两方这面 能 研 究 得出 明 确的结 论 对 于在 这两 种 容 积节 调 流速回 路 中 挖 油 泵掘 的节 能 潜力 指有 导 意 义 于对 泵油和 回路 组所 成 的系 的 统全面 节能也 提 可 调 供整和 匹 配 方 面 的 依 据 ,
,
,。
1力
。限压
式 变量 泵 最 大 输出 功 压 率力点 的 确 定已 经
知 道限 压 式变 量 泵的 供 油 曲 线 由平 段 和 斜段组 成P`
为截,止压 一 定 时 斜 段 斜 的率决定 变 于 泵量的 弹 簧度系 数 K刚 P 也 决 定于 KK 越 大 P
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P
。
,
。,
。
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`
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,
。
,
。
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,
,
:
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。 ,
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;
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: 收稿日期
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27
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:
;
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:
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:
:
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二
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:
;
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:
;
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、
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P
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,
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,(
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一
2
18 (1
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、
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。
油
泵 输 功率 出实际 曲
图
1
变量泵 际实 输出 率功曲线
一
十 堰 业技职术 学院学报
1
99
年9
第。
2
期
第
1
2卷
第
期2
2
情线 由 平段 和 斜 输 段 功出 率数 曲 线学上 的 两 分 部 成 油 泵组 输 出功 率 最的大 在值( 1) ( 、) 况下d实 在 P 点际; 在 ( 3) 情况 下实际 在 点P,
,
。
、
、 以由上 分 可析 看 出 以限 压 式变 量 输 出泵 功 的率最 大 值 在 转 压 力 折点 其 及以右 P
。,
2 一1、 2 P时 若 P 一 弹 簧 刚定度 K 越 大最 大 输 出 率点 功 向 越右 移动
,
,,
限。 压 变 量式 泵 佳最节 能 工作 点确 定限 压
式 变 量 泵工 作在 平 段 效的 率公式为
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:
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:
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;
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,T ,一R
了
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~
;
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T
:
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(
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,
.
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,
。,
解
出 P 值此 值 就 平 是段效 率 数学 曲 线 林上~值 的 力压
结合
图
2
,
分析
Pd
。 即
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,
左边
。
限
压式 变 量 斜 泵段效 率公式 为I
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其 达式表 为
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积节流 调 速 回路 的 能 节 分析
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限有
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点所 以
在以上 参 数给 定时 可 在计 算 机上 解出 P值 此 值 就 是斜 效段率
。。
,
,
数
学 曲 最线大 值 压力 如 点 3 图在 止截压力P 点 泵输油 流出 量 出输功 率 均 零 油 为 打泵的 论 流 量 等理 于泄 漏量 所 油以泵 需 输 人仍 转 矩输人 功 率 即 泵油 输 功人率 数学 最大 值 压 力点 在输 功出率数 学 大最 值力压点 边右 结 ,合 3图 析 ( )分 式 可 知输 出功率 数 学 最大 值点 对 应 的效率 线曲导 数 为 负 说 明 段斜 率 数效 学曲 线 最 大值的 出现 在 出 功输
率,。
。
,
、
。
。
,
,。
:
。
,
,
3
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量
泵 斜 段 率效 数学 曲
线
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图
女
,4
。
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、P一
合
P
。、
P
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。
P
。
、P
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告
P
。
三 情种 分 况析并 限作 式 变 压量 泵 段平 率效,
,
两
曲 线 在P、 点 相交 限 压 式 变量泵 工作 效 率实 际 曲线 、 由 平段效 率 学数 曲线左边 部 分 曲 段 线 斜和段 效率 数学 曲线右 边 部 分 曲线 段组 合 而 成 P在 b b ; 时P泵 的 最 大 率效压 力 点 就在转 折 压 P 上 力 P在
数
学曲 线和 斜 段效 率 数学 线曲
。
告
。
。
,
合。
·
,
点
在 转 折 压 力P 、 右 也就 是斜 段效 率数 学 曲线最 大值 压力 点
,
且
K
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右a
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,
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。
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况 将
,
P
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入 代 平 段或 斜 效率 数段 学表达 式 可 求均 :出
,
一
在
P
告
P
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30
一
十
职 堰业 术 技学 院 报
学19
99
年第
2期
第
12
卷
第2
期
时 斜 段
率效数 学 表 式达的 最值 就 是泵
的,
a
值h 3
二
。
限压
式容 积 节流调 速 路 的回节 能 使
限用压式 变 泵量 和调 阀所 速 成 组的 积容 节流 调 速回 路 用途 是 比 广 较泛 在 的 使
用,
。中既 要 使回路 效率 高 又要 油使泵 效率高 必 须 行进 适当 的 调整 和 匹配 才 能 使 整 系个 工 统 作 最 佳 在 节 能状 态 ,如 图 5 示 在所 杆无压腔力 P 一定 缸 速 度 ( 进油油 流 ) 量一 定 调时速 阀 前 维 持大应于 P: (+ 0 )5 M P a压 力 整调调 速 阀开 度 调使速 阀过 流 量 满 足缸 这 时 速 速调 过阀流 量 曲 a 在线 座标 系 中 一 定 量变 泵 油供 曲线的 平 段 位 置 通 调过 泵 的 最大 排 量使 泵的 最 大 供油 量 等 于 进快 时 缸 的、 油 流 需量 定而 通 调过 P 使斜 平 移段 到 ,P 一P~ 0 SM P a 即 可 此 时路回 效率 最
, ,
。
,
,
P
b一
P
。
P
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,
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,
.
。
,
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,
,
。
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.
,
。
佳 最后
维 持P 值不 将弹 簧变 刚度K 尽调量小 使 段 斜 率斜变 大 (P 变小 ); 这 时必 须 同 使 弹 时簧预 压 量缩X 变 大 使
,。
,,
朴
(2
)
图
4
,
。
,。
,
P、
增 大
右 至
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P,。
P`
,
尽, 量靠 近 共同 工作压
, ,
二
点
管不哪 种 情 况由 于 整调 后 作 工 力压靠 近转 折压 力 门 点 和 P~ 、 又 点 力在转 折压
力 点 或 上靠 近 转 折压力 所点以 油 泵 工 作 效率 便很 高 油 缸 速 也度 很稳 定满 足求要。 。
,
,
。
差
压 容 式 积节 流调 速 回路 节 能 的简要 分
析4 差 式压 变 泵供 油 量量差 q
(3) 量 变泵实 际 工 作 效 率曲
线随
定 子
左右 压
△
P( △P 一 P p一P ;) 供的 曲线油 与 限压
式变 量
泵 供油量 q 泵随后 压力 的P 油 曲线 供形 式 相 同 同 用样 的 方 计 法算分 析即 得 出 差可 压式 变量泵 转折 差 压P、 △ △)P 时。
,
:
。
,
输 出
功 率 最 大值 和 工作效 最率 值大均 在 转 _ 1 一
~一一 △ b b~ ~… 一司一 P 上; △P
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离
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,
P△
b
也
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5 限 压 变 式量 泵和 调整 阀 的 速 特性 曲调线
远
。
兼顾 回 路 节 能各等 方 因面 节素 阀流
,
容 节积 流调 回速路 节的 能分
前析后 压 某值 差合宜
△P
。,
应选
在,
0 2
~
0.
.
3M
aP范
,
围 先 首节 调流开度阀同 调 时 △P、 ( 值 斜 左 段右平 移 使) 流 阀 节 前 后 差压维
持选在定值 并 使节 阀流过 流量 满足缸 速 要 然求 后维在持 已 调 定 节 的 阀 流过流
。
,
,
和 量压差 的前 提下 减小 油 泵弹簧 刚 度 系、 K 数 同时增大 弹 簧 预压 缩量 X使 △P,
,
。
,
量尽 靠
近,
△P
p
。
这
时 油 泵效率 和 输 出率
功△ Pb
,
最大
在值 转 压 差
折上
或 很靠近。
△Pp
。
样这油 泵 节 工 作效能 率 输和出 功 率会高且 缸 油速 度 等其它 要求 也 到 满 得
足,
△p △p图
6
、
,
△p
△P
o.
差 式 变压量 和泵 流 节阀 的调速 特 曲性
线考 文参献 1
章 宏 等《甲 金属切 削机 床 液 【〕 压 传动 》 江 苏 科 学 技 出术 社
,版 ,
198
5
版
年
.
2
许福 玲 【〕等 《 压液与 气 压 动传 》机 工业械 出版 社
,
, 199
。
6年版
.
〔
j 3 何存 等 《 兴 液压 件元》 机 械 工 业出 版
社
,4
,
,
1
981
版
年,
「〕
陈 伯时 《 等电机 与 拖 动 》 中央 广 电 播 大出 社
版1 9 38
年
版
。
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十堰 职业技 学术院学 报
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期2卷 1第 2
期容
积节 流 速 调回 路 的节能分析
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摘 要、
、
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本文计 算 分 析 确 定 了 限 压 式 变量 泵和 差 式压 童 泵 输 变出
,
功 率
最 大 值 和节 能效率 最 大 的值 压力 点 ;提 出 并 使 了这两 种 泵 所 组 的 成
积 容流 调 节速 回路 实泵 现 和回 路 共同 工作在 最佳节 能工况 的 匹配 则和原调
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关 词
键
变量泵
最
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前言
。
限 压式 变量 泵 和 差压 式 变 量 泵所 组 成的容 积 节流 调 回速路 在 压 传液动 领 的域 用 应是 很 泛 的广 这两 回种 路在 提 高 回路 能 量利 用 效率 方 面 已有 比 成较熟 的 路 和 思 法 方变量
,
。
泵在 工 作中 最大 输出 功率 对 应 压的力 点 有 关 资料上仅 大 概 的 有 示图( 可 能 是 实 验 所 )得。
。,
,
并无理 论 的上 析分计算 及 确 定 节能 的 高 效率压 力 点 的 定确 更 未 见 任到何 信息 果 如 两方这面 能 研 究 得出 明 确的结 论 对 于在 这两 种 容 积节 调 流速回 路 中 挖 油 泵掘 的节 能 潜力 指有 导 意 义 于对 泵油和 回路 组所 成 的系 的 统全面 节能也 提 可 调 供整和 匹 配 方 面 的 依 据 ,
,
,。
1力
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式 变量 泵 最 大 输出 功 压 率力点 的 确 定已 经
知 道限 压 式变 量 泵的 供 油 曲 线 由平 段 和 斜段组 成P`
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析 m 油。e 泵 最 大偏心 距
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定 子D内径 油泵
:
;;
:P油泵
口出力
压
: 段输 出斜率功
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P ,
。
。
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兀
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P 一
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二
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一竺
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且 、,
干
圣 些夔 乒竺r
、
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K,PK
Z
(
为二次
抛
线物 )P 一 时。 油泵 维仅 泄 漏持此 时 泵 后压 力 为0
`:
2兀 D B n
阮O
Pd
二 。-
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,
二
二
:
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一
P
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大( 应 称 学 最 数大值 )此 时泵后 压
,
一
KZ 一
P
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,
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P
; U一 日T
。
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:
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2
兀 D B
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B上以公 式 中e
:
:
K +
2 兀 D BnA 、P A K +,K 士 2 D二B n Ay f ) ,二
二
A
二
变 量
油泵某 工 作态状 偏时心距 : ; 变 量 油 泵 柱塞 受压 力 液 面积
:
;
`P
变 量 泵油供油 曲 的 转折 线压力
:
;
一O
I
Po
P
、
。P
P
。
一
P
A
,
定 子 内 承壁受 液 压 的 投 力影面
(
1
.)
积
;
f:
F
fPA)
,K
, :
支 承 定子的 块 移滑动摩擦 系数 ; f支承 滑 块 移 动的摩 擦 阻 力 ; (F :
P P
o
’
o油 泵
的 弹簧度 系数
。刚
;
其
它参 意数 义 同前
d 较比P 和 P
二
,可 以 到得
,
P
d
b
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~。
P
o
P、
P
。
坑万
P : 进 一 一分 析 步可以 看 当出
告
,
p
。
时
,
p
d
在就
系
P
、数
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上
如图,
1( ,)1
;
当
p
`
合
>,
p`弹 簧刚 度;
·
d
、较 小) 时P 在 P边左 如图 1 ( 2)
当
b
P
合
,
,
P
(
。
弹簧冈
”度 系 数K 较大,
时。
d
在
右边P 图如 1 ( )3在 以 上 种三 情 下 况 平 和 段段 斜输 出功 率 、 学数 线曲 都应在 P点相 交 ( 具 有 同 相输 出 功
,(
)3
率 如图)
一
2
18 (1
)、
( )2
、
(3)
。
油
泵 输 功率 出实际 曲
图
1
变量泵 际实 输出 率功曲线
一
十 堰 业技职术 学院学报
1
99
年9
第。
2
期
第
1
2卷
第
期2
2
情线 由 平段 和 斜 输 段 功出 率数 曲 线学上 的 两 分 部 成 油 泵组 输 出功 率 最的大 在值( 1) ( 、) 况下d实 在 P 点际; 在 ( 3) 情况 下实际 在 点P,
,
。
、
、 以由上 分 可析 看 出 以限 压 式变 量 输 出泵 功 的率最 大 值 在 转 压 力 折点 其 及以右 P
。,
2 一1、 2 P时 若 P 一 弹 簧 刚定度 K 越 大最 大 输 出 率点 功 向 越右 移动
,
,,
限。 压 变 量式 泵 佳最节 能 工作 点确 定限 压
式 变 量 泵工 作在 平 段 效的 率公式为
刀
:
P气~
P(V
乙7t
n
一
K Pz ) +R 了F )一
,
~ 百二 n (
2
:
翼
m) ( V 2=冗 De B
a二
上以公 式 中
:
R变 量泵 擦摩 矩转 数 系
T:I
;
; 变 量 摩泵 擦矩 (转
,T ,一R
了
)了,
~
;
变 介量 泵理 论 矩
T
:
。转
(
Th一
)云;
Z
P
V
变量泵 转 总矩 ;( ~ T 它其参 意数义 前同
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(
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,
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,二
范围
,
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时 , 有 大 最
值,
K】
。R,
即
33 K
,R
2
n
R
.
了以 为下 知 未 数 的左 函 右数有 一交 点
,
.
以所在 以 上 参数各 给 定时 可以 在 算计机 上
,
。,
解
出 P 值此 值 就 平 是段效 率 数学 曲 线 林上~值 的 力压
结合
图
2
,
分析
Pd
。 即
`:
_
1
一
一二 二二
尸
dP
:
.
_二
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,P
d
r
一
,言d
厂
尸、
Z(P I)
)
可
知
,
平 段 : 输出功 数 率学曲 最 大线 值 的 力 点压对 应的 段 效平 数 率学曲 线的 斜率 为 负说 明 平段效 率 学 数曲线最 值 大的 力 点压 在均输 出功 数率学 曲 线 大最 值 压力 稍点
,
左边
。
限
压式 变 量 斜 泵段效 率公式 为I
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:
-刀
t
G十 2
7
nR
了
丫
,一
2
:图
量变 泵平 段效 率数 曲学
G线 为油 泵的理论 功 率
其 达式表 为
一
2
9
一容
积节流 调 速 回路 的 能 节 分析
G 一
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一
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。二。
R+
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K
、以
厄了 为未 数 知的左 右函 数 在 第 1象
限有
一交
点所 以
在以上 参 数给 定时 可 在计 算 机上 解出 P值 此 值 就 是斜 效段率
。。
,
,
数
学 曲 最线大 值 压力 如 点 3 图在 止截压力P 点 泵输油 流出 量 出输功 率 均 零 油 为 打泵的 论 流 量 等理 于泄 漏量 所 油以泵 需 输 人仍 转 矩输人 功 率 即 泵油 输 功人率 数学 最大 值 压 力点 在输 功出率数 学 大最 值力压点 边右 结 ,合 3图 析 ( )分 式 可 知输 出功率 数 学 最大 值点 对 应 的效率 线曲导 数 为 负 说 明 段斜 率 数效 学曲 线 最 大值的 出现 在 出 功输
率,。
。
,
、
。
。
,
,。
:
。
,
,
3
图变
量
泵 斜 段 率效 数学 曲
线
学 最 大数 稍 左值边 口
图
女
,4
。
按
、P一
合
P
。、
P
b省
。
P
。
、P
>b
告
P
。
三 情种 分 况析并 限作 式 变 压量 泵 段平 率效,
,
两
曲 线 在P、 点 相交 限 压 式 变量泵 工作 效 率实 际 曲线 、 由 平段效 率 学数 曲线左边 部 分 曲 段 线 斜和段 效率 数学 曲线右 边 部 分 曲线 段组 合 而 成 P在 b b ; 时P泵 的 最 大 率效压 力 点 就在转 折 压 P 上 力 P在
数
学曲 线和 斜 段效 率 数学 线曲
。
告
。
。
,
合。
·
,
点
在 转 折 压 力P 、 右 也就 是斜 段效 率数 学 曲线最 大值 压力 点
,
且
K
值大 此点 越 越向
右a
m
,
移在
P
`
妻
告
P
。
情
况 将
,
P
b
入 代 平 段或 斜 效率 数段 学表达 式 可 求均 :出
,
一
在
P
告
P
c一
30
一
十
职 堰业 术 技学 院 报
学19
99
年第
2期
第
12
卷
第2
期
时 斜 段
率效数 学 表 式达的 最值 就 是泵
的,
a
值h 3
二
。
限压
式容 积 节流调 速 路 的回节 能 使
限用压式 变 泵量 和调 阀所 速 成 组的 积容 节流 调 速回 路 用途 是 比 广 较泛 在 的 使
用,
。中既 要 使回路 效率 高 又要 油使泵 效率高 必 须 行进 适当 的 调整 和 匹配 才 能 使 整 系个 工 统 作 最 佳 在 节 能状 态 ,如 图 5 示 在所 杆无压腔力 P 一定 缸 速 度 ( 进油油 流 ) 量一 定 调时速 阀 前 维 持大应于 P: (+ 0 )5 M P a压 力 整调调 速 阀开 度 调使速 阀过 流 量 满 足缸 这 时 速 速调 过阀流 量 曲 a 在线 座标 系 中 一 定 量变 泵 油供 曲线的 平 段 位 置 通 调过 泵 的 最大 排 量使 泵的 最 大 供油 量 等 于 进快 时 缸 的、 油 流 需量 定而 通 调过 P 使斜 平 移段 到 ,P 一P~ 0 SM P a 即 可 此 时路回 效率 最
, ,
。
,
,
P
b一
P
。
P
.,
,
(
ji
,
.
。
,
。。
,
,
。
,p
.
,
。
佳 最后
维 持P 值不 将弹 簧变 刚度K 尽调量小 使 段 斜 率斜变 大 (P 变小 ); 这 时必 须 同 使 弹 时簧预 压 量缩X 变 大 使
,。
,,
朴
(2
)
图
4
,
。
,。
,
P、
增 大
右 至
移
P,。
P`
,
尽, 量靠 近 共同 工作压
, ,
二
点
管不哪 种 情 况由 于 整调 后 作 工 力压靠 近转 折压 力 门 点 和 P~ 、 又 点 力在转 折压
力 点 或 上靠 近 转 折压力 所点以 油 泵 工 作 效率 便很 高 油 缸 速 也度 很稳 定满 足求要。 。
,
,
。
差
压 容 式 积节 流调 速 回路 节 能 的简要 分
析4 差 式压 变 泵供 油 量量差 q
(3) 量 变泵实 际 工 作 效 率曲
线随
定 子
左右 压
△
P( △P 一 P p一P ;) 供的 曲线油 与 限压
式变 量
泵 供油量 q 泵随后 压力 的P 油 曲线 供形 式 相 同 同 用样 的 方 计 法算分 析即 得 出 差可 压式 变量泵 转折 差 压P、 △ △)P 时。
,
:
。
,
输 出
功 率 最 大值 和 工作效 最率 值大均 在 转 _ 1 一
~一一 △ b b~ ~… 一司一 P 上; △P
_
,且
,
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,
’
’
“
,
“
一
“”
心
刁一`
,
△c P
离
P、
越 远 两个 最 △值离 开
,
P△
b
也
越图
5 限 压 变 式量 泵和 调整 阀 的 速 特性 曲调线
远
。
兼顾 回 路 节 能各等 方 因面 节素 阀流
,
容 节积 流调 回速路 节的 能分
前析后 压 某值 差合宜
△P
。,
应选
在,
0 2
~
0.
.
3M
aP范
,
围 先 首节 调流开度阀同 调 时 △P、 ( 值 斜 左 段右平 移 使) 流 阀 节 前 后 差压维
持选在定值 并 使节 阀流过 流量 满足缸 速 要 然求 后维在持 已 调 定 节 的 阀 流过流
。
,
,
和 量压差 的前 提下 减小 油 泵弹簧 刚 度 系、 K 数 同时增大 弹 簧 预压 缩量 X使 △P,
,
。
,
量尽 靠
近,
△P
p
。
这
时 油 泵效率 和 输 出率
功△ Pb
,
最大
在值 转 压 差
折上
或 很靠近。
△Pp
。
样这油 泵 节 工 作效能 率 输和出 功 率会高且 缸 油速 度 等其它 要求 也 到 满 得
足,
△p △p图
6
、
,
△p
△P
o.
差 式 变压量 和泵 流 节阀 的调速 特 曲性
线考 文参献 1
章 宏 等《甲 金属切 削机 床 液 【〕 压 传动 》 江 苏 科 学 技 出术 社
,版 ,
198
5
版
年
.
2
许福 玲 【〕等 《 压液与 气 压 动传 》机 工业械 出版 社
,
, 199
。
6年版
.
〔
j 3 何存 等 《 兴 液压 件元》 机 械 工 业出 版
社
,4
,
,
1
981
版
年,
「〕
陈 伯时 《 等电机 与 拖 动 》 中央 广 电 播 大出 社
版1 9 38
年
版
。
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