第八章 调速回路

1、2021-11-261第八章第八章 调速回路调速回路2021-11-262液压基本回路液压基本回路 指那些为了实现特定的功能而把某些液压元件和管道按一定的方式组合起来的油路结构。 液压系统液压系统 由一个或多个液压基本回路组成。前前 言言2021-11-2638-1 8-1 节流调速回路节流调速回路 通过改变回路中流量控制元 件通流截面积的大小来控制流入 执行元件或自执行元件流出的流量，以调节其运动速度。 按工作中回路压力是否随负载变化分：v定压式节流调速回路v变压式节流调速回路工作原理工作原理2021-11-264一、定压式节流调速回路一、定压式节流调速回路 定压式节流调速回路的一般形式如下

2、：进口节流式出口节流式2021-11-265进、出口节流式2021-11-266下面以下面以“进口节流式进口节流式”为主，进行讨为主，进行讨论论（一）、回路的特点：（一）、回路的特点：1、液压泵的压力经溢流阀调定后,基本上保持不变；2、液压缸的输入流量由节流阀调节，定量泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱 回路正常工作的必要条件。(二二)、回路的机械特性、回路的机械特性:(v F 的关系的关系)1、关系式：、关系式：当不考虑回路中各处摩擦力作用时，则有下式成立：2021-11-267整理(1)，(2)，(3)式，可得：2021-11-2682、机械特性曲线、机械特性曲线2021-11-269由图可

3、知：当溢流阀的调整压力pp和节流阀的通流截面积AT1调定之后 F v 不变、F v、当F=A1pp时，v = 0 即活塞停止运动；、定压式节流调速回路的承载能力是不受AT1的变化影响的。2021-11-2610(三三)、回路速度刚性：、回路速度刚性：活塞运动速度受负载影响的程度，它是回路对负载变化抗衡能力的一种说明。 某处的斜率kv机械特性越硬活塞运动速度受负载变化的影响活塞在负载下的运动越平稳。2021-11-2611 影响影响kv的因素：的因素：1、当AT1不变时，Fkv2、当F不变时，AT1kv3、pp或A1或 kv(pp，A1，的变化受其它条件的限制)2021-11-2612(四四)、

4、回路的功率特性：、回路的功率特性：以其自身的功率损失（不包括泵、缸、管道的功率损失），功率损失分配情况和效率来表达的。1、功率损失：、功率损失： 定压式进口节流调速回路的输入功率PP（即定量泵的输出功率）、输出功率P1和功率损失P分别为：2021-11-26132、功率损失分配、功率损失分配 回路的功率损失包括两部分：P1=Pp q P2= PT1 q13、效率、效率影响因素：、当q1qp(或q) c 、当p1pp(F) c2021-11-2614 当A AT1T1不变时，若Fp1q1 P1= p1q1 当p1= 0 或 p1= pp 时，P1= 0 因此，当p1在0 pp之间变化时，P1有一

5、最大值，即：2021-11-2615 整个回路的功率损失很大，回 路的效率很低。结论2021-11-2616（五）、回路的调速范围（五）、回路的调速范围Rc：以其所驱动的液压缸在某个负载下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比表示。式中：RT1 节流阀的调速范围 定压式进口节流调速回路的调速范围只受流量控制元件调节范围的限制。结论2021-11-2617（六）、回路中组成元件的泄漏（六）、回路中组成元件的泄漏1、液压泵处的泄漏较大，但只影响通过溢流阀的流量；2、节流阀和液压缸的泄漏很小；结论(七七)、回路的优缺点、回路的优缺点 结构简单，价格低，效率低，只宜用在负载变化不大、低速、小功率的场

6、合。泄漏对回路各项性能的影响不大2021-11-2618二、变压式节流调速二、变压式节流调速回路回路2021-11-2619(一一)、回路的特点、回路的特点1、回路的工作压力随负载而变；2、节流阀调节排回油箱的流量，从而间接地控制了流入缸中的流量；3、此回路的溢流阀起安全保护作用。(二二)、回路的机械特性、回路的机械特性 变压式节流调速回路的液压泵的泄漏对液压缸的工作速度有影响，泄漏的大小又直接与回路的工作压力有关。即：2021-11-2620式中：kl 泵的泄漏系数 根据上式，按不同的AT值作图，可得一组机械特性曲线。2021-11-2621 由图可知：由图可知：1、对于调速阀而言、对于调速

7、阀而言 F v 基本不变2、对于节流阀而言、对于节流阀而言 、当 AT不变时，F v 所以机械特性比定压式的“软”的多 、当F到达某一数值时，v = 0、回路的承载能力是变化的，即v(AT) 承载能力AT1AT2AT3AT1AT2qt2qt3由图可知Fv(变量泵有泄漏)；承载能力很差2021-11-26333、回路的速度刚性、回路的速度刚性k kv 影响 kv 的因素：4、回路的调速范围、回路的调速范围式中：Rp 变量泵的调节范围； qtmax 变量泵的最大理论流量。2021-11-2634(二二)、泵、泵 缸式闭式容积调速回路缸式闭式容积调速回路1、辅助泵2、溢流阀3、换向阀4、液动阀5、单

8、向阀6、安全阀7、变量泵8、安全阀9、单向阀2021-11-26351、双向变量泵：、双向变量泵：除了给液压缸供应所需的油液外，还可以改变输油方向，使液压缸运动换向(换向过程比使用换向阀平稳，但换向时间长)。2、两个安全阀：、两个安全阀：用以限制回路每个方向的最高压力。3、两个单向阀：、两个单向阀：“补油变向”辅助装置供补偿回路中泄漏和液压缸两腔流量差额之用。一些元件在回路中的作用2021-11-26364、换向阀：、换向阀：变换工作位置时，辅助泵输出的低压油一方面改变液动阀的工作位置，并作用在变量泵定子的控制缸 a a或b b上，使变量泵改变输油方向；另一方面又接通变量泵的吸油路，补偿封闭油

9、路中的泄漏，并使吸油路保持一定压力以改善变量泵吸油情况。5、辅助泵：、辅助泵：输出的多余油液经溢流阀流回油箱。6、变量泵：、变量泵：只在换向过程中通过单向阀直接从油箱吸油。注意：这种回路的工作特性和开式的完全相同。2021-11-2637二、泵二、泵马达式容积调速回路马达式容积调速回路1、变量泵、变量泵 定量马达式调速回路定量马达式调速回路（恒转（恒转矩调速回路）矩调速回路）特点：此回路的调速范围较大，一般可达Rc40。当回路中泵和马达都能双向作用时，马达可以实现平稳的反向。这种回路在小型内燃机车、液压起重机、船用绞车等处的有关装置上应用。2021-11-26382、定量泵、定量泵 变量马达式

10、调速回路变量马达式调速回路（恒功（恒功率调速回路）率调速回路）特点：这种回路的调速范围很小，一般只有Rc3。不能用来使马达反向。这种回路在造纸、纺织等行业的卷取装置中得到了应用。2021-11-26393、变量泵、变量泵 变量马达式调速回路变量马达式调速回路特点：这种回路拓宽了调速范围 ，即Rc = RPRM 。效率较高，适用于大功率场合。2021-11-26408-4 8-4 容积节流调速回路容积节流调速回路 采用压力补偿型变量 泵供油，用流量控制元件确定进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节活塞的运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需的流量相适应。 工作原理工作原理 没有溢流损失，效

11、率较高 ，速度稳定性比单纯的容积调速回路好。回路的优缺点2021-11-2641一、定压式容积节流调速一、定压式容积节流调速回路回路2021-11-26421、这种回路使用了限压式变量叶片泵和调速阀；2、活塞运动速度v由调速阀中节流阀的通流截面积A T来控制；3、变量泵输出的流量qp和进入缸中的流量q1自相适应：v当qp q1时泵的供油压力变量泵的流量自动 qp q1；回路的特点2021-11-2643v当qp q1时泵的供油压力变量泵的流量 qpq1；4、调速阀的作用v使进入缸中的流量保持恒定；v使泵的供油压力，供油量基本上不变，从而使泵和缸的流量匹配；5、回路的速度刚性，运动平稳性，承载能

12、力和调速范围都和与它对应的节流调速回路相同；6、这种回路最适用于负载变化不大的中、小功率场合。2021-11-2644二、变压式容积节流调速二、变压式容积节流调速回路回路2021-11-26451、这种回路使用稳流量泵和节流阀；2、节流阀控制着进入液压缸的流量q1，并使变量泵输出流量qp自动和q1相适应；v当qp q1时泵的供油压力泵内左，右两个柱塞进一步压缩弹簧e泵的供油量qp qp q1 ；v当qp 、溢流阀最小调定压力pY 是多少（调压偏差不计）？2、负载F=0时，泵的工作压力是多少？3、液压缸可能达到的最高工作压力是多少？ 2021-11-2650FpYppA1A2p1p22021-1

13、1-2651解：1） pYA1= p2A2 + F= pminA2+Fmax pY = （ pminA2 ）A1+ FmaxA 50 30000 = 0.5106 + = 3.25MPa 100 100 10-4 2) F=0时，液压泵的压力不变，仍为 pp= 3.25MPa 3) F=0时，液压缸的工作压力最高，即 pYA1= p2max A2 p2max= pYA1/A2= 3.25 100/50=6.5MPa2021-11-26528-2、能否实现“夹紧缸先夹紧工件，进给缸再移动”的要求（夹紧缸的速度须能调节）?为什么？该怎么办？pxpYpp2021-11-2653答：1）不能实现。 2

14、） 因为节流阀的存在要求部分油液通过溢流阀，所以pp= pY；而pxpY ，顺序阀必然打开，两缸同时动作。 3）改进办法是将内控顺序阀改为液控顺序阀。2021-11-2654pxpYpp2021-11-26558-3、附图所示的进口节流调速系统中，液压缸大小腔面积各为A1=100cm2，A2=50cm2，Fmax=25000N1、如果节流阀的压降在Fmax时为30105Pa，问液压泵的工作压力pp和溢流阀的调整压力各为多少？2、若溢流阀按上述要求调好后，负载从Fmax=25000N降到15000N时，液压泵工作压力和活塞的运动速度各有什么变化？ pYppA1A2p1F2021-11-2656解

15、：1） p1 A1 = F p1=F/A1=25000/10010-4 = 25 105MPa pp=p1+p节=(25+30)105= 55 105MPa pY = pp = 55 105 MPa 2) 液压泵工作压力不变； 活塞运动速度增大。2021-11-26578-4、附图中，如变量泵的转速n=1000r/min，排量V=40mL/r，泵的容积效率v=0.9，机械效率m=0.9,液压泵的工作压力pp=60105Pa，进 油 路 和 回 油 路 压 力 损 失 p进= p回=10105Pa ，液压缸大腔面积A1=100cm2，小腔面积A2=50cm2，液压缸的容积效率v= 0.98，机械效率m= 0.95，试求： 1、液压泵电机驱动功率？ 2、活塞推力？ 3、液压缸输出功率？ 4、系统的效率？ 2021-11-2658p进p回2021-11-2659解：1） P出p= n V pp vp =100040 10-6 60 105 0.9/60 = 3600 w P电= P