液压传动课题17速度控制回路

1、课题课题17 17 速度控制回路速度控制回路模块四模块四 液压控制阀和液压基本回路液压控制阀和液压基本回路 u 基本回路基本回路定义：定义：基本回路是由有关液压元件组成，并能完成某一特定功能的典型基本回路是由有关液压元件组成，并能完成某一特定功能的典型 （简单）油路结构。（简单）油路结构。分类（按功用分）：分类（按功用分）：方向控制回路，压力控制回路，速度控制回路，多方向控制回路，压力控制回路，速度控制回路，多缸工作控制回路。缸工作控制回路。u 速度控制回路速度控制回路功用：功用：速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。分类：分类：调速回

2、路、快速回路和速度换接回路。调速回路、快速回路和速度换接回路。课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四u调速原理：调速原理： 液压缸的运动速度液压缸的运动速度v=q/Av=q/A，由输入流量，由输入流量q q和缸的有效作用面积和缸的有效作用面积A A决定；液压马达的速决定；液压马达的速度度n nM M=q/Vm=q/Vm，由输入流量和马达的排量决定。要想调节速度或速度，可用改变输入液压，由输入流量和马达的排量决定。要想调节速度或速度，可用改变输入液压缸或马达的流量，或改变马达的排量的方法来实现。缸或马达的流量，或改变马达的排量的方法来实现。u调速方法：调速方法： （l l）节流

3、调速回路：用定置泵供油，采用流量控制阀调节执行元件的流量，以实现）节流调速回路：用定置泵供油，采用流量控制阀调节执行元件的流量，以实现速度调节。速度调节。 （2 2）容积调速回路：改变变量泵的供油流量和（或）改变变量马达的排量，以实现）容积调速回路：改变变量泵的供油流量和（或）改变变量马达的排量，以实现速度调节。速度调节。 （3 3）容积节流调速回路：采用变量泵和流量控制阀相配合的调速方法，又称联合调）容积节流调速回路：采用变量泵和流量控制阀相配合的调速方法，又称联合调速。速。u对调速回路的要求对调速回路的要求: : （l l）调速范围大；）调速范围大； （2 2）速度稳定性好；）速度稳定性好

4、； （3 3）效率高。）效率高。 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四（一）节流调速回路（一）节流调速回路1 1、概述、概述（1 1）组成）组成 定量泵定量泵 + + 流量阀流量阀 + + 溢流阀溢流阀 + + 执行元件等执行元件等 （2 2）工作原理）工作原理 通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。流量，以调节其运动速度。（3 3）分类）分类 1 1）按采用流量阀不同：节流阀节流调速，调速阀节流调速。）按采用流量阀不同：节流阀节流调速，调速阀节流调速。 2 2）按流量阀安

5、装位置不同：进油节流调速回路，回油节流调速回路，）按流量阀安装位置不同：进油节流调速回路，回油节流调速回路，旁油节流调速回路。旁油节流调速回路。 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四2 2、进口节流调速回路、进口节流调速回路（1 1）组成：定量泵、节流阀、溢流阀、执行元件等）组成：定量泵、节流阀、溢流阀、执行元件等（2 2）工作原理：）工作原理： 将节流阀串联在进入将节流阀串联在进入 液压缸的油路上，即串联液压缸的油路上，即串联 在泵和缸之间，调节在泵和缸之间，调节A AT T， 即可改变即可改变q q，从而改变速，从而改变速 度，且必须和溢流阀联合度，且必须和溢流阀联合

6、使用。使用。进口节流调速回路进口节流调速回路课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四（3 3）工作特性分析）工作特性分析 1 1）速度负载特性）速度负载特性 液压缸在稳定工作时，其受力平衡方程式：液压缸在稳定工作时，其受力平衡方程式： 式中式中p p1 1、p p2 2 压缸进出油腔压力；压缸进出油腔压力； F F 液压缸的负载；液压缸的负载； A A 液压缸有效工作面积。液压缸有效工作面积。 由于由于p p2 2可视为零，则有可视为零，则有 如液压泵的供油压力为如液压泵的供油压力为 节流阀进、出口压差：节流阀进、出口压差： 故进入液压缸的流量：故进入液压缸的流量： 式中式中

7、C C 系数，视为常数；系数，视为常数； 节流阀通流面积；节流阀通流面积； 节流阀指数。节流阀指数。 故液压缸速度：故液压缸速度： 此方程称速度负载特性方程此方程称速度负载特性方程FApAp21AFp 1PpAFppPAFPTTpCApCAqTAAFpAACAqvPT进口节流调速回路进口节流调速回路课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四 根据速度负载特性方程绘制的曲线图称为速度负载特性曲线图根据速度负载特性方程绘制的曲线图称为速度负载特性曲线图 速度刚性：速度刚性：速度随负载速度随负载F F变化的程度叫速度刚性。变化的程度叫速度刚性。 速度稳定性：速度稳定性：速度刚性越大，则

8、速度稳定性好。速度刚性越大，则速度稳定性好。 负载特性曲线图分析负载特性曲线图分析： 当节流阀通流面积不变时，负载增加，当节流阀通流面积不变时，负载增加， 速度就会下降。速度就会下降。 当节流阀通流面积一定时，重载区域比当节流阀通流面积一定时，重载区域比 轻载区域的，速度稳定性差。轻载区域的，速度稳定性差。 当负载相对稳定时，通流面积大时比当负载相对稳定时，通流面积大时比 通流面积小时的速度刚性小，速度稳定性差。通流面积小时的速度刚性小，速度稳定性差。 最大承载能力：从最大承载能力：从 可得：可得： 进口节流调速回路进口节流调速回路的速度负载特性曲性图的速度负载特性曲性图ApFPmaxAFpA

9、ACAqvPT课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四2 2）功率和效率）功率和效率 液压泵输出功率：液压泵输出功率： 液压缸输出功率：液压缸输出功率： 如液压泵的供油流量为：如液压泵的供油流量为： 溢流阀的溢油量为：溢流阀的溢油量为： 则回路的功率损失：则回路的功率损失： 回路功率损失包括两部分：溢流阀溢流功率损失回路功率损失包括两部分：溢流阀溢流功率损失+ +流量控制阀节流量控制阀节流功率损失。流功率损失。 效率：效率： 111qpP 1111pqqpqpqpPPPPPPPPqqPPPqpqpPP111课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四常数pPPqpP

10、（4 4）进口节流调速回路的应用）进口节流调速回路的应用 从分析速度负载特性曲线可知：进口从分析速度负载特性曲线可知：进口节流调速回路适用于节流调速回路适用于轻载轻载、低速低速、负载变、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。液压系统。 思考与提问：思考与提问： 当负载当负载F F一定时，流量控制阀开口面积一定时，流量控制阀开口面积A AT T的大小对回路的速度稳的大小对回路的速度稳定性有何影响？定性有何影响？进口节流调速回路进口节流调速回路的速度负载特性曲性图的速度负载特性曲性图课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四路路（1

11、1）特征）特征 将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节A AT T，可调节可调节q q2 2以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，pp = pY。回油节流调速回路回油节流调速回路课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四（2 2）比较）比较 相同处相同处 vFvF特性基本与进口节流相似特性基本与进口节流相似 上述结论都适用于此上述结论都适用于此 不同处不同处 1 1）承受负值负载能力）承受负值负载能力 回油路节流阀使缸有一定背压回油路节流阀使缸有一定背压 能承受负值负载，并

12、能承受负值负载，并v v稳定性，而进油路则需在回油路稳定性，而进油路则需在回油路 上增加背压阀方可承受，上增加背压阀方可承受，PP。 2 2）实现压力控制的方便性）实现压力控制的方便性 进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油 腔油压上升至腔油压上升至pY 便于实现压力（升压）控制而回油路调速在上述工况便于实现压力（升压）控制而回油路调速在上述工况 时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔p0p0，可，可 降压发讯，但电路复杂。降压发讯，但电路复杂。课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模

13、块模块四四 3 3）最低稳定速度）最低稳定速度 若回路使用单杆缸，无杆腔进油量大于有杆腔回油流量若回路使用单杆缸，无杆腔进油量大于有杆腔回油流量 在缸径、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口在缸径、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵塞。较大，低速时不易堵塞。 故进油节流调速回路能获得更低稳定速度，为了提高回路综故进油节流调速回路能获得更低稳定速度，为了提高回路综合性能，实践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀合性能，实践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向

14、阀串接于回油路），因而兼有两回路优点。而兼有两回路优点。课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四旁路节流调速回路旁路节流调速回路4 4、旁路节流调速回路、旁路节流调速回路（1 1）特征）特征 它是将节流阀安放在与执它是将节流阀安放在与执行元件并联的支路上，用它来行元件并联的支路上，用它来调节从支路流回油箱的流量，调节从支路流回油箱的流量，以控制进入液压缸的流量来达以控制进入液压缸的流量来达到调速的目的。到调速的目的。（2 2）油路）油路 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四 2 2）最大承载能力）最大承载能力 旁路节流调速回路的最大承载能力随开口面积旁路节流

15、调速回路的最大承载能力随开口面积A AT T的增大而减小，的增大而减小，即该回路低速时的承载能力很差，调速范围也小。同时最大承载能即该回路低速时的承载能力很差，调速范围也小。同时最大承载能力还受安全阀调定压力的限制。力还受安全阀调定压力的限制。 当负载恒定时，液压缸运动当负载恒定时，液压缸运动速度随节流阀开口面积速度随节流阀开口面积A AT T 的增的增大而减小，当节流阀开口面积大而减小，当节流阀开口面积A AT T调定后，液压缸运动速度随负载调定后，液压缸运动速度随负载的增大而减小。的增大而减小。（3 3）工作特性分析）工作特性分析 1 1）速度负载特性）速度负载特性11AAFCAqvmTP

16、旁油路节流调速速度负载特性曲线旁油路节流调速速度负载特性曲线 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四 3）功率和效率）功率和效率 pP随随F变化而变化，只有变化而变化，只有P节流损失，而无节流损失，而无P溢流损失。溢流损失。 旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流阀的溢流损失，故效率较旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流阀的溢流损失，故效率较高。高。 这种回路适用于这种回路适用于高速高速、重载重载且对速度平稳性要求不高的较大功率的且对速度平稳性要求不高的较大功率的液压系统。液压系统。 采用节流阀的节流调速回路，在负载变化时液压缸运行速度随节流阀采用节流阀的节流调速回路，在负载变

17、化时液压缸运行速度随节流阀进出口压差而变化，故速度平稳性差。如果用调速阀来代替节流阀，速进出口压差而变化，故速度平稳性差。如果用调速阀来代替节流阀，速度平稳性将大为改善，但功率损失将会增大。度平稳性将大为改善，但功率损失将会增大。 （4）应用）应用 因为速度负载特性、低速承载能力差。所以因为速度负载特性、低速承载能力差。所以 一般用于高速、重载、一般用于高速、重载、对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。

18、 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四5 5、采用调速阀的节流调速回路、采用调速阀的节流调速回路（1 1）按调速阀安装位置：进油路，回油路，旁油路）按调速阀安装位置：进油路，回油路，旁油路（2 2）特点）特点 1 1）在负载变化较大，）在负载变化较大，v v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流阀，当阀，当P P P minP min，q q不随不随P P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。调速。 2 2）虽解决了速度稳定性问题，但因既有）虽解决了速度稳定性问题，但因既有P P溢，又有溢，又有P

19、 P节，还有节，还有P P减，所以，减，所以，P P更大，一般用于更大，一般用于P P较小，但较小，但F F变化较大而变化较大而v v稳定性要求较高的稳定性要求较高的场合。场合。 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四（二）容积调速回路（二）容积调速回路1 1、概述、概述（1 1）特点）特点 容积调速回路是通过改变液压泵或液压马达的排量来实现调速容积调速回路是通过改变液压泵或液压马达的排量来实现调速的。其主要优点是功率损失小（没有溢流损失和节流损），系统效的。其主要优点是功率损失小（没有溢流损失和节流损），系统效率高，广泛应用于大功率液压系统中。率高，广泛应用于大功率液压系统

20、中。（2 2）分类）分类 1 1）变量泵和定量液压马达（或液压缸）容积调速回路）变量泵和定量液压马达（或液压缸）容积调速回路 2 2）定量泵和变量液压马达容积调速回路）定量泵和变量液压马达容积调速回路 3 3）变量泵和变量液压马达容积调速回路。）变量泵和变量液压马达容积调速回路。课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四2 2、变量泵和定量液压执行元件容积调速回路、变量泵和定量液压执行元件容积调速回路（1 1）组成）组成 变量泵变量泵 + +液压马达（或液压缸）液压马达（或液压缸）变量泵和定量液压执行元件容积调速回路变量泵和定量液压执行元件容积调速回路变量泵和定量马达的调速特性曲

21、线变量泵和定量马达的调速特性曲线 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四（2）工作特性）工作特性 1）nM=qP/VM VM=定值定值 调节调节qP即可改变即可改变nM 2 2、定量泵和变量马达容积调速回路、定量泵和变量马达容积调速回路（1 1）组成）组成定量泵和变量马达容积调速回路定量泵和变量马达容积调速回路课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四2 2）若不计损失，在调速范围内，）若不计损失，在调速范围内， T = pPVM/2=C 称恒转矩容积调速称恒转矩容积调速 在这种回路中，液压泵转速和液压马达排量都是恒量，改变液压泵排量就可在这种回路中，液压泵转速

22、和液压马达排量都是恒量，改变液压泵排量就可使液压马达转速和输出功率随成正比地变化。而马达的输出转矩是由负载决定的，使液压马达转速和输出功率随成正比地变化。而马达的输出转矩是由负载决定的，不因调速而发生变化，所以这种回路通常叫做恒转矩调速回路。这种调速回路的不因调速而发生变化，所以这种回路通常叫做恒转矩调速回路。这种调速回路的调速范围很大。调速范围很大。定量泵和变量马达的调速特性曲线定量泵和变量马达的调速特性曲线 （3）特点）特点 nM与与VM成反比成反比 TM与与VM成正比成正比 VM，nM，TM； VM，nM，TM， 以致带不动负载，以致带不动负载， 使马达使马达“自锁自锁” 。 故这种回路

23、很少单独使用故这种回路很少单独使用 课题课题1717 速度控制回路速度控制回路 模块模块四四第二段：将第二段：将VP固定至最大，固定至最大， VM由大由大小，小， nM从从nMnMmax（定（定变）变） 调速范围大，调速范围大，可达可达100。 （2）特点）特点 nM低时低时TM大，大，nM高时高时TM小小 正好符合大部分机械要求正好符合大部分机械要求 故故 多用于机床主运动、纺织机械、多用于机床主运动、纺织机械、矿山机械矿山机械4、变量泵和变量马达式容积调速回路、变量泵和变量马达式容积调速回路（1）工作原理）工作原理 分两段调节：分两段调节： 第一段：先将第一段：先将VM调至最大并固定，然后将调至最大并固定，然后将VP由小由小大大, nM从从