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1、液压调速回路第1页，共13页，编辑于2022年，星期日速度控制回路速度控制回路n速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题。问题。n1、调速回路、调速回路 调节执行元件运动速度的回路。调节执行元件运动速度的回路。n定量泵供油系统的节流调速回路定量泵供油系统的节流调速回路n变量泵（变量马达）的容积调速回路变量泵（变量马达）的容积调速回路n容积节流调速回路容积节流调速回路n2、快速回路、快速回路 使执行元件快速运动的回路。使执行元件快速运动的回路。n3、速度换接回路、速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。变换执行元件运动速度的回路。第2
2、页，共13页，编辑于2022年，星期日调速回路调速回路n液压缸的速度液压缸的速度 v=q/An液压马达的转速液压马达的转速 n=q/vm 调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元件调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元件输出的流量；或改变执行元件的几何参数。输出的流量；或改变执行元件的几何参数。n对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速节流调速回路；按流量控制节流调速回路；按流量控制阀安放位置的不同分：阀安放位置的不同分：进油节流调速回路进油节流调速回路n 回油节流调速回路回油节流调速回路n 旁路节流调速回路
3、旁路节流调速回路n对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速容积调速回路；容积调速回路；n变量泵变量泵定量马达闭式调速回路定量马达闭式调速回路n变量泵变量泵变量马达闭式调速回路变量马达闭式调速回路n同时调节泵的排量和流量控制阀来调速同时调节泵的排量和流量控制阀来调速容积节流调速回路。容积节流调速回路。n限压式变量泵和调速阀的调速回路限压式变量泵和调速阀的调速回路n差压式变量泵和节流阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路第3页，共13页，编辑于2022年，星期日定量泵节流调速回路定量泵节流调速回路n回路组成：定量泵，流
4、量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，回路组成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或安全作用。或安全作用。按流量控制阀安放位置的不同分：按流量控制阀安放位置的不同分：进油节流调速回路进油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压泵与液将流量控制阀串联在液压泵与液 压压缸之间。缸之间。n回油节流调速回路回油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。n旁路节流调速回路旁路节流调速回路 将流量控制阀安装在液压缸并联的支将流量控制阀安装在液
5、压缸并联的支路上。路上。n下面分析节流调速回路的速度负载特性、功率特性。分析时忽略油液压缩下面分析节流调速回路的速度负载特性、功率特性。分析时忽略油液压缩性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流口为薄壁小孔性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流口为薄壁小孔，节流口压力流量方程中，节流口压力流量方程中 m1/2。第4页，共13页，编辑于2022年，星期日进、回油节流调速回路进、回油节流调速回路nqp=q1+qnp1A1=Fnq1=KATp1/2 =KAT(pp-F/A1)1/2nV=q1/A1 =KAT(pp-F/A1)1/2/A1nqp=q1+qnppA1=p2A2+
6、Fnq2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2nV=q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2流量连续性方程流量连续性方程活塞受力平衡方程活塞受力平衡方程节流阀压力流量方程节流阀压力流量方程速度负载特性方程速度负载特性方程动画动画第5页，共13页，编辑于2022年，星期日n进回油节流调速回路的进回油节流调速回路的速度负载特性速度负载特性及及功率特性功率特性n调节节流阀通流面积调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，可无级调节液压缸活塞速度，v与与AT成正比。成正比。n当当AT一定时，速度随负载的增加而下降。当一定时，速度随负载的增加而下降。当v
7、=0时，最大承载能力时，最大承载能力Fmax=psA1。n速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率不速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率不同，常用速度刚性同，常用速度刚性 kv 来评价。来评价。Kv=-dF/dv=-1/tg=2(psA1-FL)/v 它表示负它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。载变化时回路阻抗速度变化的能力。液压缸液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性差。差。n回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路
8、效率。=(Pp-P)/Pp=pLqL/psqp 进回油节流调速进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低。当实际负载偏离回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低。当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。最佳设计负载时效率更低。n这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。定性要求不高的小功率场合。第6页，共13页，编辑于2022年，星期日n进、回油节流调速回路的不同之处进、回油节流调速回路的不同之处：n回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度回油节流调速回路回油腔有一
9、定背压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度比较平稳。比较平稳。n进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。n回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响小。小。n在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀
10、不易堵塞。堵塞。n回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。油管的安全、密封及寿命均有影响。n为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。油路上加背压阀。第7页，共13页，编辑于2022年，星期日旁路节流调速回路旁路节流调速回路n速度受负载变化的影响大，速度受负载变化的影响大，在小负载或低速时，曲线在小负载或低速时，曲线陡，回路的速度刚性差。陡，回路的速度刚性差。n在不同节流阀通流面积下
11、，在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能回路有不同的最大承载能力。力。AT越大，越大，Fmax越小，越小，回路的调速范围受到限制。回路的调速范围受到限制。n只有节流功率损失，无溢只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较流功率损失，回路效率较高。高。溢流阀关闭，起安全阀作用。溢流阀关闭，起安全阀作用。溢流阀关闭，起安全阀作用。溢流阀关闭，起安全阀作用。速度负载特性方程速度负载特性方程速度负载特性方程速度负载特性方程 V V=q q1 1/A A1 1=q q t t-p p(F F/A A1 1)-)-KAKAT T(F F/A A1 1)1/21/2/A A1 1第8页，共13页，
12、编辑于2022年，星期日改善节流调速负载特性的回路改善节流调速负载特性的回路n在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流阀前后压力差变化，通过节流阀的流量均变化，阀前后压力差变化，通过节流阀的流量均变化，故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀代故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。替节流阀，回路的负载特性将大为提高。n调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时，上。负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流由于定差减压阀的作用
13、，通过调速阀的流量基本稳定。量基本稳定。n旁路节流调速回路的最大承载能力不因旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小。增大而减小。n由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持作必须保持0.51MPa的压差，的压差，n旁通型调速阀只能用于进油节流调速旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。回路中。第9页，共13页，编辑于2022年，星期日容积调速回路容积调速回路n容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有容积调速回路通过改变液压泵和液压马达
14、的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。n变量泵变量泵定量马达闭式调速回路定量马达闭式调速回路 安全阀安全阀4防止回路过载，辅助泵防止回路过载，辅助泵1补补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以降充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以降低系统温升。低系统温升。泵的转速泵的转速 np 和马达排量和马达排量VM 视为常数，改变泵的排量视为常数，改变泵的排量Vp可使马达转速可使马达转速 nM 和输出和输出功率功率 PM 随
15、之成比例的变化。马达的输出转矩随之成比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的工作压力和回路的工作压力p 取决于负载取决于负载转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。回路的速度刚性受负载变化影回路的速度刚性受负载变化影响的原因响的原因 随着负载增加，随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。马达输出转速下降。回路的调速范围回路的调速范围 Re40。第10页，共13页，编辑于2022年，星期日 变量泵变量泵变量马达闭式调速回路变量马达闭式调速回路 回路中元件对称布置，变换
16、泵的供油回路中元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5 用于辅助泵用于辅助泵3 双向补油，单双向补油，单向阀向阀6、7 使溢流阀使溢流阀8 在两个方向都起过载保护作用。在两个方向都起过载保护作用。在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。马达能获
17、得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。由于泵和马达的排量都可由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范调，扩大了回路的调速范围，一般围，一般Re100。第11页，共13页，编辑于2022年，星期日容积节流调速回路容积节流调速回路n容积节流调速回路用压力补偿泵供
18、油，用流量控制阀调定进入或流出液容积节流调速回路用压力补偿泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。性比容积调速回路好。n限压式变量泵和调速阀、背限压式变量泵和调速阀、背压阀的调速回路压阀的调速回路n 曲线曲线ABC是限压式变量泵的压是限压式变量泵的压力流量特性，曲线力流量特性，曲线CDE是调速是调速阀在某一开度时的压差流量特阀在某一开
19、度时的压差流量特性，点性，点F是泵的工作点。这种回是泵的工作点。这种回路无溢流损失，但有节流损失，路无溢流损失，但有节流损失，其大小与液压缸的工作压力有关。其大小与液压缸的工作压力有关。n回路效率回路效率 p1q1/ppqp=p1/pp动画动画第12页，共13页，编辑于2022年，星期日 差压式变量泵和节流阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路这种回路不但变量泵的流量与节流阀确定的液压缸所需流量相适应，而且这种回路不但变量泵的流量与节流阀确定的液压缸所需流量相适应，而且泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减。泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减。由于节流阀两端的压差基本由作用由于节流阀两端的压差基本由作用在变量泵控制活塞上的弹簧力来在变量泵控制活塞上的弹簧力来确定，因此输入液压缸的流量不确定，因此输入液压缸的流量不受负载变化的影响。此外回路能受负载变化的影响。此外回路能补偿负载变化引起泵的泄漏变化，补偿负载变化引起泵的泄漏变化，故回路具有良好的稳速性能。故回路具有良好的稳速性能。回路效率回路效率 p1q1/ppqp p1/(p1+Ft/A0)式中式中A0、Ft为变量泵控制活塞的作用为变量泵控制活塞的作用面积和弹簧力。面积和弹簧力。第13页，共13页，编辑于2022年，星期日