傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)

1、傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的作用和分類(lèi)調(diào)速器發(fā)出的轉(zhuǎn)速變化信號(hào)很小，不可能直接操縱配汽機(jī)構(gòu)，中間要經(jīng)過(guò)多級(jí)信號(hào)放大和轉(zhuǎn)移，一般采用電子或液壓元件，多采用液壓式。主要包括：滑閥（錯(cuò)油門(mén)）、油動(dòng)機(jī)、反饋機(jī)構(gòu)。 錯(cuò)油門(mén)（滑閥） 作用：控制油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油方向和油量大小。 分類(lèi)： 斷流式：滑閥的凸肩切斷通往油動(dòng)機(jī)油口， 只有在變動(dòng)過(guò)程中才開(kāi)啟。 節(jié)流式：油口有一定的開(kāi)度， 工況不同，對(duì)應(yīng)的油口開(kāi)度不同。 第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日油動(dòng)機(jī)作用：放大功率以操縱調(diào)速汽閥，改變形式后作為中間放大環(huán)節(jié)。 分類(lèi)：1、往復(fù)式

2、： 斷流式滑閥控制：雙側(cè)進(jìn)油、單側(cè)進(jìn)油 節(jié)流式滑閥控制：?jiǎn)蝹?cè)進(jìn)油、隨動(dòng)滑閥2、旋轉(zhuǎn)式 雙側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī) 單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)：提升力：用于衡量油動(dòng)機(jī)提升力大小。油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)：用于衡量油動(dòng)機(jī)動(dòng)作的快慢，開(kāi)關(guān)要求迅速，特別是關(guān)閥。 （600MW機(jī)組高壓主汽閥關(guān)閥時(shí)間0.42s）第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日一、斷流式滑閥雙側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日1、油動(dòng)機(jī) （1）提升力 下部油壓為 ，上部油壓為 ，這時(shí)上下 油壓差最大，活塞受 到的油壓作用力最大， 稱為最大提升力。 考慮油口有流動(dòng)阻力，油動(dòng)機(jī)的提升力 特點(diǎn)

3、： 雙側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)的提升力只與活塞作用面積和上下的壓力差有關(guān)，而與油動(dòng)機(jī)活塞的位置無(wú)關(guān)。第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日（2）油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)定義 在滑閥油口a、b全開(kāi)時(shí)，開(kāi)度為最大 ，油動(dòng)機(jī)活塞在最大進(jìn)油量 條件下，走完整個(gè)工作行程 所需要的時(shí)間，也就是以最大的進(jìn)油量，充滿油動(dòng)機(jī)時(shí)活塞走完全程所需要的時(shí)間。 計(jì)算公式：分析：i）油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)：衡量油動(dòng)機(jī)動(dòng)作快慢的指標(biāo)，一般 0.10.3s 上升油動(dòng)機(jī)移動(dòng)速度下降機(jī)組的調(diào)節(jié)性較差，不能快速適應(yīng)外界負(fù)荷變化，在甩負(fù)荷時(shí)，容易引起超速 ?；钊娣e第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日ii）減少油

4、動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)的措施減小活塞作用面積 影響提升力 減小活塞行程 受調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)啟大小的規(guī)定加大滑閥油口寬度 受滑閥強(qiáng)度限制增大滑閥最大行程 增大進(jìn)油壓力 首先有利于減小 ，同時(shí)有利于增大提升力。 第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日目前液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) 1.22.0MPa，太高怕漏油造成失火，但機(jī)組容量增大以后，需要的提升力增大，為防止引起火災(zāi)，把潤(rùn)滑油和調(diào)節(jié)油分開(kāi)。 潤(rùn)滑油 為了保證軸承潤(rùn)滑，對(duì)油質(zhì)有要求，采用透平油，壓力可低于1MPa。北侖1#機(jī)組，壓力1.57MPa相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)30號(hào)透平油，著火點(diǎn)汽機(jī)轉(zhuǎn)速下降滑閥下移壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)下部活塞上移汽門(mén)開(kāi)大汽輪機(jī)功率增大反之，

5、滑閥上移油動(dòng)機(jī)下側(cè)與排油管相通活塞在彈簧力作用下下移汽門(mén)關(guān)小汽輪機(jī)功率減小 px2、斷流式單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日（3）優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：關(guān)閉汽閥靠彈簧力，即使油管破裂，依靠彈簧力能關(guān)閉閥門(mén)，防止事故擴(kuò)大；汽機(jī)汽門(mén)開(kāi)啟時(shí)可慢一點(diǎn)，關(guān)閉時(shí)要快，單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)加負(fù)荷靠油壓，減負(fù)荷時(shí)靠彈簧，不需要油泵供油，所以主油泵耗油少。 缺點(diǎn)： 開(kāi)啟閥門(mén)的有效提升力等于油壓向上作用力與彈簧向下作用力之差，提升力的大小與油動(dòng)機(jī)的位置有關(guān) 。為保證汽門(mén)有較大的關(guān)閉速度，要求彈簧力很大單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)尺寸要比雙側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)大 。油動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)間常數(shù)大自定位能力差：容易受到

6、油壓波動(dòng)的干擾 。第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日3、斷流式滑閥 斷流，就是滑閥處于居中位置，靠凸肩切斷通往油動(dòng)機(jī)的進(jìn)出口油口, 要斷流，凸肩高度應(yīng)大于油口高度，1、2、3、4 為“蓋度” 。 當(dāng)滑閥向上移動(dòng)距離超過(guò)1（3）進(jìn)油，超過(guò)4（2）泄油。 1(3)進(jìn)油蓋度; 2(4)出油蓋度; 4（2）油口A關(guān)小 增大油動(dòng)機(jī)活塞上移z調(diào)節(jié)汽閥上升 汽機(jī)功率增大 第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日（二）帶壓力變換器的中間放大機(jī)構(gòu) 應(yīng)用于北重徑向鉆孔泵系統(tǒng)，是節(jié)流式滑閥與斷流式滑閥的組合應(yīng)用1、結(jié)構(gòu)（1）徑向鉆孔泵（2）壓力變換器節(jié)流滑閥，靠

7、凸肩控制油口開(kāi)度 轉(zhuǎn)速n增大脈沖泵油壓p1增大滑閥上移油口 減小px增大 節(jié)流式滑閥p1脈沖泵一次油壓轉(zhuǎn)換成控制油壓px的變化第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日（3）單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī) 作用力的平衡（彈簧力，油壓px作用力） px增大活塞上移，把油壓變化轉(zhuǎn)換成活塞位移。 圖中（1）（3）組成了節(jié)流式滑閥與單側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，作為系統(tǒng)的一級(jí)放大 。（4）斷流式滑閥（5）雙側(cè)進(jìn)油油動(dòng)機(jī) 以上是第二級(jí)放大，功率放大（6）反饋油口（7）控制油路第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日1、動(dòng)作原理（1）在平衡狀態(tài)下， ，n一定（2） 下降n上升脈沖泵油壓

8、 上升壓力變換器滑閥上移 減小 增大油動(dòng)機(jī)1z增大斷流式滑閥z增大壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)下室油動(dòng)機(jī)活塞上移關(guān)小調(diào)速汽門(mén) 下降（3）油動(dòng)機(jī)活塞上移（反饋）反饋油口上升 減小油動(dòng)機(jī)z減小斷流式滑閥z減小滑閥居中。第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日1、說(shuō)明（1）控制油壓 與排油口 開(kāi)度與反饋油口 開(kāi)度間的關(guān)系如下 ： 由固定節(jié)流孔 流入油量 排出油量 由于調(diào)節(jié)結(jié)束，斷流式滑閥一定要居中 不變。 令 常數(shù)第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日 轉(zhuǎn)速變化時(shí)， 改變 ， 相應(yīng)改變 ，具體見(jiàn)公式推導(dǎo)P354 控制油壓 優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。選擇合理的px使同一位移下

9、引起的控制油壓變化最大 ，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)作迅速 。對(duì)k求導(dǎo)得 k1 在 變動(dòng)時(shí)， 變化最大 。 可以采用液壓聯(lián)系，取消杠桿，因而布置方便，且動(dòng)作靈敏，不易損壞節(jié)流式油動(dòng)機(jī) 。第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日5、靜態(tài)特性 是指各個(gè)穩(wěn)定工況下傳動(dòng)放大系統(tǒng)輸入量x與輸出量m之間的關(guān)系，可以根據(jù)油口 、 的流量變化特點(diǎn)來(lái)求 。流過(guò) 流量變化量流過(guò)油口 流量變化量設(shè) ， 常數(shù) 壓力變換器活塞位移 油動(dòng)機(jī)活塞位移 第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日（三）差動(dòng)活塞a1a2a3pb1、結(jié)構(gòu)：外殼滑閥：左側(cè)閥芯面積大，油壓有效作用面積小右側(cè)閥芯面積小，

10、油壓有效作用面積大噴油嘴： 直徑為d，間隙為y0，通流面積第20頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日2、動(dòng)作原理差動(dòng)活塞與高速?gòu)椥哉{(diào)速器配套使用。在穩(wěn)定工況下，擋油板位置 一定，噴油嘴與擋油板的間隙一定，油壓 、 一定，有 ，差動(dòng)活塞穩(wěn)定不動(dòng)。若轉(zhuǎn)速變化： n增大擋油板右移y增大 增大，排油量增大 減小， ，滑閥右移y減小 減小，排油量減小 增大 當(dāng)y 時(shí)， 成立，差動(dòng)活塞停止運(yùn)動(dòng)。 第21頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日穩(wěn)定工況下，y 擋油板位移量差動(dòng)活塞移動(dòng)量 即yx 差動(dòng)活塞隨調(diào)速塊一起移動(dòng)，又稱隨動(dòng)活塞。由油壓差（ ）形成的活塞移動(dòng)作用力

11、放大了調(diào)速塊移動(dòng)的作用力。3、為了提高活塞動(dòng)作的靈敏度，應(yīng)合理選擇活塞前后的壓力比，面積比。 通常 ，則 另外縮小節(jié)流孔a1的直徑也可提高靈敏度。第22頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日4、差動(dòng)活塞的時(shí)間常數(shù)（1）定義：在噴油嘴最大出油條件下，滑閥走完最大行程所需的時(shí)間。 （2）公式： 第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日（四）碟閥放大器（P355） 應(yīng)用于上海汽輪機(jī)生產(chǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，碟閥放大器與旋轉(zhuǎn)阻尼配套使用。 （P356圖6.2.15(a)） 1、結(jié)構(gòu) 碟閥放大器由一端鉸鏈支承的平衡杠桿，主同步器彈簧，輔同步器彈簧，一次油壓波紋管，二次油

12、壓碟閥組成。pbb波紋管K1 Z1K2 Z2一次油壓pp第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日2、工作原理平衡杠桿受到四個(gè)力： 兩個(gè)彈簧作用力; 一次油壓通入波紋管(面積b)向上作用力; 二次油壓靠碟閥建立，高壓油由節(jié)流針閥流入碟閥，由間隙溢出。間隙s大，泄油量增加，二次油壓p2降低，通過(guò)碟閥面積向上的作用力減小。第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日穩(wěn)定工況下，四個(gè)力達(dá)到平衡：當(dāng)轉(zhuǎn)速變化，一次油壓增加 ，使碟閥移動(dòng)，間隙s發(fā)生變化，使二次油壓變化 ，改變二次油壓作用力。新的平衡： （1）為放大比，其大小取決于a、b、l1 、l2 ，靠波紋管

13、的作用面積b比碟閥a大，波紋管的力臂比碟閥的力臂長(zhǎng)來(lái)達(dá)到放大油壓的目的。一般放大倍數(shù) （2）為負(fù)說(shuō)明一次油壓與二次油壓的變化方向相反。第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日電液調(diào)節(jié)油動(dòng)機(jī)電液調(diào)節(jié)油動(dòng)機(jī)是數(shù)字電液控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將電子控制器產(chǎn)生的調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛣?dòng)機(jī)活塞的行程，由電液轉(zhuǎn)換器（電液伺服器）、油動(dòng)機(jī)、快速卸載閥、線性位移差動(dòng)變送器等組成。第27頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日三、反饋機(jī)構(gòu)反饋機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，討論機(jī)械反饋和液壓反饋機(jī)構(gòu)。 第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日1、機(jī)

14、械反饋旋轉(zhuǎn)阻尼調(diào)速系統(tǒng)采用杠桿彈簧機(jī)械反饋從旋轉(zhuǎn)阻尼來(lái)的一次油壓p1經(jīng)蝶閥放大器放大后成為二次油壓p2，作用于繼動(dòng)器的活塞上。在穩(wěn)定工況下，斷流式滑閥處居中位置，作用在繼動(dòng)器上的壓力p2與彈簧的作用力相平衡。（2）工作原理n增大p1增大p2減小繼動(dòng)器活塞上移碟閥間隙增大p3減小滑閥上移壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)上部油動(dòng)機(jī)下移關(guān)小汽門(mén)汽機(jī)功率減小關(guān)小汽門(mén)杠桿下移繼動(dòng)器活塞下移p3增大滑閥下移。調(diào)節(jié)終了，滑閥居中，繼動(dòng)器的位置也不變，p3不變，反饋是通過(guò)杠桿、彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日p2對(duì)繼動(dòng)器作用力的變化彈簧作用力變化根據(jù)比例關(guān)系 二次油壓的改變和油動(dòng)

15、機(jī)位移之間的關(guān)系，即為整個(gè)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的特性，通過(guò)改變彈簧的剛度或反饋杠桿比例，可以改變傳遞特性。 第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日2液壓反饋機(jī)構(gòu) (P362)即油口反饋，通過(guò)改變反饋油口的開(kāi)度，來(lái)使整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定工作。高速?gòu)椥哉{(diào)速器（P363圖6.2.25）和脈沖泵的調(diào)節(jié)系統(tǒng)（P353圖6.2.12）是液壓反饋機(jī)構(gòu)。兩者的區(qū)別在于前者改變進(jìn)油窗口面積，而后者改變的是排油口面積，結(jié)果都是使控制油壓px恢復(fù)到原穩(wěn)定值。第31頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日控制油壓px不變，排油面積不變。an+am=常數(shù) anam0即 當(dāng)轉(zhuǎn)速升高脈沖油壓增大壓力變換器滑閥上移an關(guān)小px增大油動(dòng)機(jī)上移am反饋油口增大負(fù)荷變小改變油口寬度bn、bm可以改變傳動(dòng)放大特性。第32頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日3全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)阻尼調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖第33頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日液壓反饋第34頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，16點(diǎn)18分，星期日四傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性靜態(tài)特性是指在各個(gè)穩(wěn)定工況下，傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的輸入量p2（油壓）或x（位移）與輸出量：油動(dòng)機(jī)活塞位移m