5_基本回路_1_速度控制回路

1、1基本回路基本回路 2 掌握液压基本回路所具有的功能、特点以及回路元件掌握液压基本回路所具有的功能、特点以及回路元件的组成；的组成；了解各种功能回路的实现方法、工作原理、控制方式了解各种功能回路的实现方法、工作原理、控制方式及其典型应用。及其典型应用。调压回路、卸荷回路、保压回路；调压回路、卸荷回路、保压回路；节流阀节流调速及各种调速回路的调速原理；节流阀节流调速及各种调速回路的调速原理；顺序动作、同步动作、多元件互不干扰等回路。顺序动作、同步动作、多元件互不干扰等回路。3 所谓基本回路所谓基本回路是指由若干液压（或气动）元件组成的是指由若干液压（或气动）元件组成的能完成特定功能的最简单的通路

2、结构。它是能完成特定功能的最简单的通路结构。它是连接元件连接元件和系统的桥梁和系统的桥梁，所有液（气）压系统都由基本回路单，所有液（气）压系统都由基本回路单元组成。元组成。了解一个基本回路的功能应该从该回路所在的系统去了解一个基本回路的功能应该从该回路所在的系统去进行分析。进行分析。从本质上看，基本回路主要包括从本质上看，基本回路主要包括压力控制回路压力控制回路、流量流量控制回路控制回路和和方向控制回路方向控制回路三种类型，其他回路一般都三种类型，其他回路一般都是从这三种回路中派生出来的。是从这三种回路中派生出来的。4 液压基本回路分为：液压基本回路分为： u速度控制回路速度控制回路u压力控制

3、回路压力控制回路u方向控制回路方向控制回路u多执行元件控制回路多执行元件控制回路5速度控制回路速度控制回路一、一、 ：采用定量泵和流量控制阀并改变通：采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。过流量阀流量。 ：采用改变变量泵或变量马达排量。：采用改变变量泵或变量马达排量。：同时用变量泵和流量阀：同时用变量泵和流量阀 。6不考虑液压油的压缩性和泄漏的不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下，液压缸的运动速度为：情况下，液压缸的运动速度为：Aqv 液压马达的转速为：液压马达的转速为：mVqn 式中式中: : q输入液压执行元件的流量；输入液压执行元件的流量；A液压缸的有效面积；液压缸的有效面积；Vm液

4、压马达的排量。液压马达的排量。实际中，用改变进入液实际中，用改变进入液压执行元件的流量或改压执行元件的流量或改变变量液压马达排量的变变量液压马达排量的方法来调速方法来调速 。 ：采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。：采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量。 ：采用改变变量泵或变量马达排量。：采用改变变量泵或变量马达排量。：同时用变量泵和流量阀：同时用变量泵和流量阀 。71. 1. 调速回路调速回路 通过改变回路中流量控制元件（节流阀或调速阀）通过改变回路中流量控制元件（节流阀或调速阀）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通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件

5、流出的流量，以调节其运动速度。流量，以调节其运动速度。 根据流量阀在根据流量阀在不同，分为：不同，分为：、和和。前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化，故又称为而变化，故又称为；而旁；而旁路节流调速回路中，由于回路的供油压力随负载的变化而变路节流调速回路中，由于回路的供油压力随负载的变化而变化，故又称为化，故又称为。8调速回路调速回路 进油节流调速回路进油节流调速回路a a）回路图）回路图 b b）速度负载特性）速度负载特性如如所示，所示，。液压泵输出的油液一部分经液压泵输出的油液一部分经节流阀进入液压缸工作腔，节流阀进入

6、液压缸工作腔，推动活塞运动，多余的油液推动活塞运动，多余的油液经溢流阀流回油箱。经溢流阀流回油箱。 是这种调速回路能够正是这种调速回路能够正常工作的常工作的。 由于溢流阀有由于溢流阀有，。调节。调节的的，即可调，即可调节通过节流阀的节通过节流阀的，从而，从而调节液压缸的调节液压缸的。 9缸在稳定工作时，其受力平衡方程式为缸在稳定工作时，其受力平衡方程式为 p1A1=F+p2A2因为液压泵的供油压力因为液压泵的供油压力pp为定为定值，故节流阀两端的压力差为值，故节流阀两端的压力差为式中式中 p1、p2分别为液压缸进油腔和回油腔的压力，由于回分别为液压缸进油腔和回油腔的压力，由于回 油腔通油箱，油

7、腔通油箱，p20； F液压缸的负载；液压缸的负载； A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积。分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积。所以所以11AFp 1p1pAFpppp 10经节流阀进入液压缸的流量为经节流阀进入液压缸的流量为mAFpKApKAq 1pTmT1式中式中 K常数；常数； AT节流阀的通流面积；节流阀的通流面积； m指数，指数，0.5m1。故液压缸的运动速度为故液压缸的运动速度为mAFpAKAAqv 111p1T式（式（6-36-3）即为）即为的的。由该式可知，。由该式可知，液压缸的运动速度液压缸的运动速度v和节流阀通流面积和节流阀通流面积A AT T成正比。调节成正比。

8、调节AT T可实现可实现，这种回路的调速范围较大（速比最高可达，这种回路的调速范围较大（速比最高可达100100）。当）。当AT T调定后，速调定后，速度随负载的增大而减小，故这种调速回路的度随负载的增大而减小，故这种调速回路的。 11若按式（若按式（6-3）选用不同的）选用不同的AT值作值作v-F坐标曲线图，可得一组曲线，坐标曲线图，可得一组曲线，即为该回路的即为该回路的，如，如所示。这组曲线表示所示。这组曲线表示液压缸运动速度随负载变化的规律，曲线越陡，说明负载变化对液压缸运动速度随负载变化的规律，曲线越陡，说明负载变化对速度的影响越大，即速度刚性越差。由式（速度的影响越大，即速度刚性越差

9、。由式（6-3）和）和还可还可看出，当看出，当AT一定时，重载区域比轻载区域的速度刚性差；在相同一定时，重载区域比轻载区域的速度刚性差；在相同负载条件下，负载条件下，AT大时，亦即速度高时速度刚性差。所以这种调速大时，亦即速度高时速度刚性差。所以这种调速回路回路。 由式（由式（6-3）可知，无论）可知，无论AT为何值，当为何值，当F=ppA1时，节流阀两时，节流阀两端压差端压差p为零，活塞运动也就停止，此时为零，活塞运动也就停止，此时。所以此。所以此F值即为该回路的值即为该回路的，即即Fmax=ppA1。mAFpAKAAqv 111p1T12 pppppcqpqpqpFvPP111 在在中，液

10、压泵的输出的功率为中，液压泵的输出的功率为pp=ppqp=常量；而液压缸的输出功率为常量；而液压缸的输出功率为由上式可知，这种调速回路的功率损失由两部分组成，即由上式可知，这种调速回路的功率损失由两部分组成，即Py=ppqy和和PT=pq1，故，故。 所以该回路的功率损失为所以该回路的功率损失为11111qpAqFFP 111111pqqpqppqqpqpqpPPPy ypppppp)()(式中式中 qy通过溢流阀的溢流量，通过溢流阀的溢流量，qy=qp-q1。13调速回路调速回路 回油节流调速回路回油节流调速回路所示为把所示为把，利用节流阀控，利用节流阀控制液压缸的排油量制液压缸的排油量q2

11、来实现速度来实现速度调节。由于进入液压缸的流量调节。由于进入液压缸的流量q1受到回油路上受到回油路上q2的限制。因此调的限制。因此调节节q2，也就调节了进油量，也就调节了进油量q1，定，定量泵输出的多余油液仍经溢流阀量泵输出的多余油液仍经溢流阀流回油箱，流回油箱，p。142221pT22AAFAApKAAqvm 比较式（比较式（6-56-5）和式（）和式（6-36-3）可以发现，）可以发现，若液压，若液压缸两腔有效面积相同（双出杆液压缸），那么两种节流调速缸两腔有效面积相同（双出杆液压缸），那么两种节流调速回路的速度负载特性和速度刚度就完全一样。因此对进油节回路的速度负载特性和速度刚度就完全一

12、样。因此对进油节流调速回路的一些分析完全适用于回油节流调速回路。流调速回路的一些分析完全适用于回油节流调速回路。类似于式（类似于式（6-3）的推导过程，由液压缸的力平衡方程（）的推导过程，由液压缸的力平衡方程（p20）和流量阀的流量方程和流量阀的流量方程(p=p2)，进而可得液压缸的速度负载特，进而可得液压缸的速度负载特性为：性为：15回油节流调速的最大承载能力与进油节流调速相同，即回油节流调速的最大承载能力与进油节流调速相同，即 ：Fmax=ppA1。 液压泵的输出功率与进油节流调速相同，即液压泵的输出功率与进油节流调速相同，即Pp=ppqp，且等于，且等于常数；液压缸的输出功率为常数；液压

13、缸的输出功率为P1=Fv=(ppA1-p2A2)v=ppq1-p2q2；该回路的功率损失为：该回路的功率损失为：22212211pqqpqpqqpqpqpqpPPP yppppppp)(式中，式中，ppqy为溢流损失功率，而为溢流损失功率，而pq2为节流损失功率。所以为节流损失功率。所以。16ppppppppcqpqAAppqpqpqpqpFv1122221 当使用同一个液压缸和同一个节流阀，且负载当使用同一个液压缸和同一个节流阀，且负载F和活塞运动速度和活塞运动速度v相同时，则式（相同时，则式（6-6）和式（）和式（6-4）是相同的，因此可以认为进、）是相同的，因此可以认为进、回油节流调速回

14、路的效率是相同的。回油节流调速回路的效率是相同的。但是，应当指出，在但是，应当指出，在中，液压缸工作腔和回油中，液压缸工作腔和回油腔的压力都比进油节流调速回路的高，特别是负载变化大，尤其腔的压力都比进油节流调速回路的高，特别是负载变化大，尤其是当是当F接近于零时，回油腔的背压有可能比液压泵的供油压力还接近于零时，回油腔的背压有可能比液压泵的供油压力还要高，这样会使节流功率损失大大提高，且加大泄漏，因而要高，这样会使节流功率损失大大提高，且加大泄漏，因而。17。回油节流调速回路的节流阀使液压缸回。回油节流调速回路的节流阀使液压缸回油腔形成一定的背压，在负值负载时，背压能阻止工作部件的前油腔形成一

15、定的背压，在负值负载时，背压能阻止工作部件的前冲，即能在负值负载下工作冲，即能在负值负载下工作；而进油节流调速由于回油腔没有背而进油节流调速由于回油腔没有背压力，因而不能在负值负载下工作。压力，因而不能在负值负载下工作。长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油。长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油箱，当液压泵重新向液压缸供油时，在回油节流调速回路中，由箱，当液压泵重新向液压缸供油时，在回油节流调速回路中，由于进油路上没有节流阀控制流量，即使回油路上节流阀关得很小，于进油路上没有节流阀控制流量，即使回油路上节流阀关得很小，也会使活塞前冲；而在进油节流调速回路中，由于进油路上有节也会使活塞前冲；而在进

16、油节流调速回路中，由于进油路上有节流阀控制流量，故活塞前冲很小，甚至没有前冲。流阀控制流量，故活塞前冲很小，甚至没有前冲。18。进油节流调速回路中，进油腔的压力。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化，当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升将随负载而变化，当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力变化来实现压力控制是很方到溢流阀的调定压力，利用这一压力变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才会随负载便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压变化，当工作部

17、件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。力变化来实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。在进油节流调速回路中，经过节流阀发热。在进油节流调速回路中，经过节流阀发热后的液压油直接进入液压缸的进油腔；而在回油节流调速回路中，后的液压油直接进入液压缸的进油腔；而在回油节流调速回路中，经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此，发热和泄漏对经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此，发热和泄漏对进油节流调速的影响均大于回油节流调速。进油节流调速的影响均大于回油节流调速。19为了提高回路的综合性能，一般常采用进油节流调速，并在为了提高回路的综合性能，一般常采

18、用进油节流调速，并在回油路上加背压阀的回路，使其兼备两者的优点。回油路上加背压阀的回路，使其兼备两者的优点。在回油节流调速回路中，由于回油路上节流阀小。在回油节流调速回路中，由于回油路上节流阀小孔对缸的运动有阻尼作用，同时空气也不易渗入，可获得更为稳孔对缸的运动有阻尼作用，同时空气也不易渗入，可获得更为稳定的运动。而在进油节流调速回路中，回油路的油液没有节流阀定的运动。而在进油节流调速回路中，回油路的油液没有节流阀阻尼作用，因此，运动平稳性稍差。阻尼作用，因此，运动平稳性稍差。但是，在使用单杆液压缸的但是，在使用单杆液压缸的场合，无杆腔的进油量大于有杆腔的回油量，故在缸径、缸速相场合，无杆腔的

19、进油量大于有杆腔的回油量，故在缸径、缸速相同的情况下，若节流阀的最小稳定流量相同，则进油节流调速回同的情况下，若节流阀的最小稳定流量相同，则进油节流调速回路能获得更低的稳定速度。路能获得更低的稳定速度。20调速回路调速回路 旁路节流调路回路旁路节流调路回路a a）回路图）回路图 b b）速度负载特性）速度负载特性采用节流阀的采用节流阀的。节流阀。节流阀调节液压泵溢回油箱的流调节液压泵溢回油箱的流量，从而控制了进入液压量，从而控制了进入液压缸的流量。缸的流量。由于溢流已由节流阀承担，由于溢流已由节流阀承担，故溢流阀实际上是故溢流阀实际上是，常态时关闭，过载时打开，常态时关闭，过载时打开，其调定压

20、力为最大工作压其调定压力为最大工作压力的力的1.11.2倍。倍。21按照按照的推导过程，可得到的推导过程，可得到的的方程。与前述不同之处主要是进入液压缸的流量方程。与前述不同之处主要是进入液压缸的流量q1为泵的流量为泵的流量qp与节流阀溢走的流量与节流阀溢走的流量qT之差。由于在回路中泵的工作压力随负载之差。由于在回路中泵的工作压力随负载而变化，正比于压力的泄漏量也是变量（前两回路中为常量），而变化，正比于压力的泄漏量也是变量（前两回路中为常量），对速度产生了附加影响，因而泵的流量中要计入泵的泄漏流量对速度产生了附加影响，因而泵的流量中要计入泵的泄漏流量qp,所以有：所以有：mmAFKAAFK

21、qpKAqqqqq 1T11tTptTp1)(式中式中 qt液压泵的理论流量；液压泵的理论流量； K1液压泵的泄漏系数；液压泵的泄漏系数； 其他符号意义同前。其他符号意义同前。22所以，液压缸的速度负载特性为所以，液压缸的速度负载特性为11T11t11AAFKAAFKqAqvm 式中式中: : qt液压泵的液压泵的；K1液压泵的液压泵的；其他符号意义同前其他符号意义同前 根据式（根据式（6-7），选取不同的），选取不同的AT值可作出一组值可作出一组，如图如图6-18b所示，由曲线可见，所示，由曲线可见，速度显著下降，即，速度显著下降，即；，负载越大，速度刚度越大；，负载越大，速度刚度越大；，A

22、T越小（即活塞运动速度越高），速度刚度越越小（即活塞运动速度越高），速度刚度越大。大。23由由可知，速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交，可知，速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交，其最大承载能力随其最大承载能力随AT的增大而减小，即的增大而减小，即。 旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失，液压泵的输旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失，液压泵的输出压力随负载而变化，即节流损失和输入功率随负载而变化，出压力随负载而变化，即节流损失和输入功率随负载而变化，所以所以。由于旁路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，由于旁路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故其应用比前两种回路少，

23、只用于高速、负载变化较小、对故其应用比前两种回路少，只用于高速、负载变化较小、对速度平稳性要求不高而要求功率损失较小的系统中。速度平稳性要求不高而要求功率损失较小的系统中。 24采用采用的节流调速回路的节流调速回路 使用节流阀的节流调速回路，速度负载特性都比较软，变载荷下使用节流阀的节流调速回路，速度负载特性都比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流调速阀来代替。由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流阀进出油口间的压差基本不变，因而使用调速阀后，阀

24、进出油口间的压差基本不变，因而使用调速阀后，。如如和和所示。所示。的承载能力亦不的承载能力亦不因活塞速度降低而减小，在负载增加时，液压泵的泄漏使活塞速因活塞速度降低而减小，在负载增加时，液压泵的泄漏使活塞速度有小量的降低。但所有性能上的改进都是以加大流量控制阀的度有小量的降低。但所有性能上的改进都是以加大流量控制阀的工作压差，也即增加液压泵的压力为代价的，工作压差，也即增加液压泵的压力为代价的，的工作压差的工作压差一般最小需一般最小需0.5MPa0.5MPa，则需则需1.0MPa1.0MPa左右。左右。252.2.调速回路调速回路容积调速回路是用容积调速回路是用来实现调速的。来实现调速的。 ：

25、没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适：没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。用于高速、大功率调速系统。 ：和和的结构较复杂，成本较高。的结构较复杂，成本较高。根据根据，容积调速回路分为，容积调速回路分为或或。 ：液压泵从油箱吸油，执行元件的回油直接回油箱。：液压泵从油箱吸油，执行元件的回油直接回油箱。 结构简单，油液在油箱中能得到充分冷却，但油箱体结构简单，油液在油箱中能得到充分冷却，但油箱体积较大，空气和脏物易进入回路。积较大，空气和脏物易进入回路。 ：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连。：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连。 结构紧凑，只

26、需很小的补油箱，空气和脏物不易进入结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和脏物不易进入回路，但油液的冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油。回路，但油液的冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油。补油泵的流量一般为主泵流量的补油泵的流量一般为主泵流量的10%15%10%15%，压力通常为，压力通常为0.31.0MPa0.31.0MPa左右。左右。 26和和容积调速回路容积调速回路 变量泵定量执行元件容积调速回路变量泵定量执行元件容积调速回路a a）变量泵）变量泵- -缸缸 b b）变量泵）变量泵- -定量马达定量马达11变量泵变量泵 22安全阀安全阀 33定量执行元件定量执行元件44补油泵补油泵

27、55溢流阀溢流阀27和和容积调速回路容积调速回路所示为所示为和和组成的组成的，其中，其中的执行元件为的执行元件为。的执行元件为的执行元件为，且是，且是。两图中的两图中的起安全起安全作用，用以防止系统过载。作用，用以防止系统过载。图图6-19b6-19b中，为了补充泵中，为了补充泵和马达的泄漏，增加了和马达的泄漏，增加了，同时置换部分已，同时置换部分已发热的油液，降低系统的发热的油液，降低系统的温升。温升。用来调节用来调节补油泵的压力。补油泵的压力。 变量泵定量执行元件容积调速回路变量泵定量执行元件容积调速回路a a）变量泵）变量泵- -缸缸 b b）变量泵）变量泵- -定量马达定量马达11变量

28、泵变量泵 22安全阀安全阀 33定量执行元件定量执行元件44补油泵补油泵 55溢流阀溢流阀改变变量泵的改变变量泵的排量即可调节活塞的运排量即可调节活塞的运动速度动速度v。若不考虑液压。若不考虑液压泵以外的元件和管道的泵以外的元件和管道的泄漏，这种回路的活塞泄漏，这种回路的活塞运动速度为运动速度为 ：28 变量泵定量执行元件容积调速回路变量泵定量执行元件容积调速回路a a）变量泵）变量泵- -缸缸 b b）变量泵）变量泵- -定量马达定量马达11变量泵变量泵 22安全阀安全阀 33定量执行元件定量执行元件44补油泵补油泵 55溢流阀溢流阀111t1pAAFkqAqv 式中式中: : qt变量泵的

29、变量泵的；k1变量泵的变量泵的；其他符号意义同前。其他符号意义同前。 29 变量泵定量执行元件调速特性变量泵定量执行元件调速特性a a）变量泵）变量泵- -缸缸 b b）变量泵）变量泵- -定量马达定量马达如图如图6-20a所示为图所示为图6-19a回路的回路的。由图可见，由于变量泵有泄。由图可见，由于变量泵有泄漏，活塞运动速度会随负载漏，活塞运动速度会随负载F的加大而减小。的加大而减小。F增大至某值时，在低速增大至某值时，在低速下会出现活塞停止运动的现象（图中下会出现活塞停止运动的现象（图中F点），这时点），这时。可见。可见。在图在图6-19b所示的所示的中，若不计损中，若不计损失，马达的转

30、速失，马达的转速nM=qp/VM。因液因液压马达排量为定值，故调节变量压马达排量为定值，故调节变量泵的流量泵的流量qp，即可对马达的转速，即可对马达的转速nM进行调节。当负载转矩恒定时，进行调节。当负载转矩恒定时，马达的输出转矩（马达的输出转矩（T=pMVM/2 ）和回路工作压力和回路工作压力p都恒定不变，马都恒定不变，马达的输出功率（达的输出功率（P=pMVMnM ）与）与转速转速nM成正比，故本回路的调速成正比，故本回路的调速方式又称为方式又称为。回路的调速特性见图回路的调速特性见图6-20b。30和和容积调速回路容积调速回路 定量泵变量马达容积调速回路定量泵变量马达容积调速回路a a）回

31、路图）回路图b b）调速特性）调速特性11定量泵定量泵22安全阀安全阀33变量马达变量马达44补油泵补油泵55溢流阀溢流阀此回路调速范此回路调速范围很小，且不围很小，且不能用来使马达能用来使马达实现平稳的反实现平稳的反向。所以向。所以。31和和容积调速回路容积调速回路 定量泵变量马达容积调速回路定量泵变量马达容积调速回路a a）回路图）回路图b b）调速特性）调速特性11定量泵定量泵22安全阀安全阀33变量马达变量马达44补油泵补油泵55溢流阀溢流阀图图6-21a所示所示。定量泵。定量泵1输出流量输出流量不变，改变变量马达不变，改变变量马达3的排量的排量VM就可以就可以改变液压马达的转速。改变

32、液压马达的转速。2是安全阀，是安全阀，4是补油泵，是补油泵，5为调节补油压力的溢流阀。为调节补油压力的溢流阀。在这种调速回路中，由于液压泵的转在这种调速回路中，由于液压泵的转速和排量为常值，当负载功率恒定时，速和排量为常值，当负载功率恒定时，马达输出功率马达输出功率PM和回路工作压力和回路工作压力p都恒都恒定不变，而马达的输出转矩与定不变，而马达的输出转矩与VM成正成正比，输出转速与比，输出转速与VM成反比。所以这种成反比。所以这种回路称为回路称为，其调速特，其调速特性如图性如图6-12b所示。所示。此回路调速范围很小，且不能此回路调速范围很小，且不能用来使马达实现平稳的反向。用来使马达实现平

33、稳的反向。所以所以。32和和容积调速回路容积调速回路 为采用为采用和和的的。 变量泵变量马达容积调速回路变量泵变量马达容积调速回路a a）回路图）回路图 b b）调速特性）调速特性11变量泵变量泵 22变量马达变量马达 33安全阀安全阀 44补油泵补油泵 55溢流阀溢流阀 6 6、7 7、8 8、99单向阀单向阀用于使用于使能双向补油，能双向补油，使使在两个方向都能在两个方向都能。这种调速。这种调速回路是上述两种调速回路的回路是上述两种调速回路的组合。由于泵和马达的排量组合。由于泵和马达的排量均可改变，故增大了调速范均可改变，故增大了调速范围，并扩大了液压马达输出围，并扩大了液压马达输出转矩和

34、功率的选择余地，其转矩和功率的选择余地，其如图如图6-22b6-22b所所示。示。 一般工作部件都在低速时要求有较大的转矩，因此，这种系一般工作部件都在低速时要求有较大的转矩，因此，这种系统在低速范围内调速时，先将液压马达的排量调得最大，使统在低速范围内调速时，先将液压马达的排量调得最大，使马达获得最大输出转矩，由小到大改变泵的排量，直至达到马达获得最大输出转矩，由小到大改变泵的排量，直至达到最大值，液压马达转速随之升高，输出功率线性增加，此时最大值，液压马达转速随之升高，输出功率线性增加，此时液压回路处于液压回路处于；若要进一步加大液压马达转；若要进一步加大液压马达转速，则可改变变量马达的排

35、量由大到小，此时输出转矩随之速，则可改变变量马达的排量由大到小，此时输出转矩随之降低，而泵则处于最大功率输出状态不变，这时液压回路处降低，而泵则处于最大功率输出状态不变，这时液压回路处于于。333.3.调速回路调速回路采用采用供油，用供油，用调节进入或流出液压缸的流量来调节其调节进入或流出液压缸的流量来调节其运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需流量相适应。需流量相适应。 ：没有溢流损失，效率较高，速度稳定性比容：没有溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。积调速回路好。 ：常用在速度范围大、中小功率的场合，例如：常用在速度范围大、中

36、小功率的场合，例如组合机床的进给系统等。组合机床的进给系统等。 34和和的调速回路的调速回路 所示为由所示为由和和组组成的成的。该回路由。该回路由供油，压力油供油，压力油经经进入进入工作腔，回油经工作腔，回油经返回油箱。返回油箱。 限压式变量泵和调速阀的限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路容积节流调速回路a a）回路图）回路图 b b）调速特性）调速特性11变量泵变量泵 22调速阀调速阀 33液压缸液压缸 44背压阀背压阀 55压力继电器压力继电器 66安全阀安全阀液压缸运动速度由调速液压缸运动速度由调速阀中的节流阀来控制。阀中的节流阀来控制。设泵的流量为设泵的流量为qp,则稳态则稳态工作时

37、工作时qp=q1。可是在关。可是在关小调速阀的一瞬间，小调速阀的一瞬间，q1减小，而此时液压泵的减小，而此时液压泵的输油量还未来得及改变，输油量还未来得及改变，于是于是qpq1，因回路中阀，因回路中阀6为为，没有溢流，没有溢流，故这时泵的出口压力升故这时泵的出口压力升高，因而限压式变量泵高，因而限压式变量泵输出流量自动减小，直输出流量自动减小，直至至qp=q1；反之亦然。；反之亦然。由此可见，调速阀不仅由此可见，调速阀不仅能保证进入液压缸的流能保证进入液压缸的流量稳定，而且可以使泵量稳定，而且可以使泵的流量自动地和液压缸的流量自动地和液压缸所需的流量相适应，因所需的流量相适应，因而也可使泵的供

38、油压力而也可使泵的供油压力基本恒定（该调速回路基本恒定（该调速回路也称定压式容积节流调也称定压式容积节流调速回路）。速回路）。 这种回路中这种回路中的调速阀也可装在回油的调速阀也可装在回油路上，它的承载能力、路上，它的承载能力、运动平稳性、速度刚性运动平稳性、速度刚性等与相应采用调速阀的等与相应采用调速阀的节流调速回路相同。节流调速回路相同。35 限压变量泵和调速阀的容积限压变量泵和调速阀的容积节流调速回路节流调速回路 b b）调速特性）调速特性 所示为这种回路的调速特性，由图可见，回路虽无溢流损所示为这种回路的调速特性，由图可见，回路虽无溢流损失，但仍有节流损失，其大小与液压缸工作腔压力失，

39、但仍有节流损失，其大小与液压缸工作腔压力p1有关。液压有关。液压缸工作腔压力的正常工作范围是：缸工作腔压力的正常工作范围是：)(ppppAAp 1122式中，式中，p为保持调速阀正常工为保持调速阀正常工作所需的压差，一般应作所需的压差，一般应0.5MPa以上；其他符号意义同前。以上；其他符号意义同前。36pppcpAAppqpqAApp122111221 在速度低、负载小的场合，这种调速回路的在速度低、负载小的场合，这种调速回路的。 当当p1=p1max时，回路中的节流损失为最小时，回路中的节流损失为最小（见（见）此时）此时泵的工作点为泵的工作点为a，液压缸的工作点为，液压缸的工作点为b；若；

40、若p1减小（减小（b点向左点向左移动），节流损失加大。这种移动），节流损失加大。这种为为式中没有考虑泵的式中没有考虑泵的，当限压式变量泵达到最高压力，当限压式变量泵达到最高压力时，其泄漏量为时，其泄漏量为8%左右。左右。泵的输出流量越小，泵的压力泵的输出流量越小，泵的压力pp就越高就越高；负载越小，则式（；负载越小，则式（6-10）中的压力）中的压力p1便越小。便越小。 37和和的调速回路的调速回路 差压式变量泵和节流差压式变量泵和节流阀的容积节流调速回路阀的容积节流调速回路11变量泵变量泵 22节流阀节流阀 33液压缸液压缸44背压阀背压阀 55安全阀安全阀所示为所示为和和组成的组成的，该回

41、，该回路的工作原理与上述回路基本相似。路的工作原理与上述回路基本相似。控制进入控制进入的流量的流量q1，并使并使输出流量输出流量qp自动和自动和q1相相适应。当适应。当qpq1时，泵的供油压力时，泵的供油压力上升，泵内左、右两个控制柱塞便上升，泵内左、右两个控制柱塞便进一步压缩弹簧，推动定子向右移进一步压缩弹簧，推动定子向右移动，减小泵的偏心，使泵的流量减动，减小泵的偏心，使泵的流量减小到小到qp=q1。反之亦然。反之亦然。38在这种调速回路中，作用在液压泵定子上力的平衡方程在这种调速回路中，作用在液压泵定子上力的平衡方程 ：AFpps1p 式中式中: : A、A1分别为控制缸无柱塞腔的面积和

42、柱塞的面积；分别为控制缸无柱塞腔的面积和柱塞的面积； pp、p1分别为液压泵供油压力和液压缸工作腔压力；分别为液压泵供油压力和液压缸工作腔压力； Fs控制缸中的弹簧力。控制缸中的弹簧力。由式（由式（6-11）可知，）可知，前后压差前后压差p=pp-p1基本上由作用在泵控制柱塞基本上由作用在泵控制柱塞上的弹簧力来确定。由于弹簧刚度小，工作中伸缩量也很小，所以上的弹簧力来确定。由于弹簧刚度小，工作中伸缩量也很小，所以Fs基基本恒定，则本恒定，则p也近似为常数。因此通过节流阀的流量就不会随负载而变也近似为常数。因此通过节流阀的流量就不会随负载而变化，这和化，这和的工作原理相似。的工作原理相似。 s1

43、1p1p)(FApAApAp 39：调速范围只受节流阀调节范围的限制；能补偿由负载变化：调速范围只受节流阀调节范围的限制；能补偿由负载变化引起的泵的泄漏变化；没有溢流损失，泵的供油压力随负载而变引起的泵的泄漏变化；没有溢流损失，泵的供油压力随负载而变化，回路中的功率损失也只有节流阀处压降化，回路中的功率损失也只有节流阀处压降p所造成的节流损失所造成的节流损失一项，因而它的一项，因而它的，且发热少。，且发热少。 pppqpqp 11pp11c 只要适当控制只要适当控制p(一般一般p0.3MPa)，就可以获得较高的效率。因，就可以获得较高的效率。因此，这种回路此，这种回路，如某些组合机床的进给系统

44、中。如某些组合机床的进给系统中。上述两种容积节流调速回路，由于液压泵的输出流量能与阀的调上述两种容积节流调速回路，由于液压泵的输出流量能与阀的调节流量自动匹配，因此是节流量自动匹配，因此是，节省能量消耗。，节省能量消耗。40二、二、回路回路 又称又称。：使液压执行元件获得所需的高速，缩短机械空程运动：使液压执行元件获得所需的高速，缩短机械空程运动时间，以时间，以。 几种常用的快速运动回路几种常用的快速运动回路 u1. 1. 液压缸差动连接回路液压缸差动连接回路 u2. 2. 采用蓄能器的快速运动回路采用蓄能器的快速运动回路 u3. 3. 双液压泵供油回路双液压泵供油回路u4. 4. 用增速缸的

45、快速运动回路用增速缸的快速运动回路 41 421. 液压缸液压缸 如如所示的回路是利用所示的回路是利用实现实现的回路。当的回路。当和和时，液压缸差时，液压缸差动连接作快进运动。当阀动连接作快进运动。当阀5电电磁铁通电，差动连接即被切磁铁通电，差动连接即被切断，液压缸回油经过断，液压缸回油经过，实现，实现。后，缸后，缸。 液压缸差动连接回路液压缸差动连接回路a a）回路图）回路图 b b）压力计算图）压力计算图11液压泵液压泵 22溢流阀溢流阀 33三位四通电磁换向阀三位四通电磁换向阀 44液压缸液压缸 55二位三通电磁换向阀二位三通电磁换向阀 66单向调速阀单向调速阀F这种连接方式，可在不增加

46、这种连接方式，可在不增加泵流量的情况下提高执行元泵流量的情况下提高执行元件的运动速度。但是，泵的件的运动速度。但是，泵的流量和有杆腔排出的流量合流量和有杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管路应按在一起流过的阀和管路应按合成流量来选择，否则会使合成流量来选择，否则会使压力损失增大，泵的供油压压力损失增大，泵的供油压力过高，致使泵的部分压力力过高，致使泵的部分压力油从溢流阀溢回油箱而达不油从溢流阀溢回油箱而达不到到的目的。的目的。43 液压缸差动连接回路液压缸差动连接回路a a）回路图）回路图 b b）压力计算图）压力计算图11液压泵液压泵 22溢流阀溢流阀 3 3 三位四通电磁换向阀三位四通电磁换

47、向阀 44液压缸液压缸55二位三通电磁换向阀二位三通电磁换向阀 66单向调速阀单向调速阀ic022pppAFpp 式中式中F 差动快进时的差动快进时的由上式可知，液压缸差动连接时其供油压力由上式可知，液压缸差动连接时其供油压力pp的计算与一般回路的计算与一般回路中压力损失的计算是不同的。中压力损失的计算是不同的。20ip1cip)()(ApppFAppp icpppAAApAAAAAFp 211021121若若A1=2A2，则有：则有：F44的快速运动回路的快速运动回路 是一种使用是一种使用来实现来实现快速运动的回路，其工作原理如快速运动的回路，其工作原理如下：当下：当处于中位时，处于中位时，

48、不动，不动，经经向向充油，使蓄能器储存充油，使蓄能器储存能量。当蓄能器压力升高到它的能量。当蓄能器压力升高到它的调定值时，调定值时，打开，液压打开，液压泵卸荷，由单向阀保持住蓄能器泵卸荷，由单向阀保持住蓄能器压力。当换向阀的左位或右位接压力。当换向阀的左位或右位接入回路时，泵和蓄能器同时向液入回路时，泵和蓄能器同时向液压缸供油，使它得到快速运动。压缸供油，使它得到快速运动。在这里，在这里，以保证泵的流，以保证泵的流量全部进入系统。量全部进入系统。 采用蓄能器的快速运动回路采用蓄能器的快速运动回路a a）回路图）回路图 b b）卸荷阀结构）卸荷阀结构11液压泵液压泵 22卸荷阀卸荷阀 33单向阀

49、单向阀 44蓄能器蓄能器 55换向阀换向阀 66液压缸液压缸 77柱塞柱塞88导阀导阀 99调节螺钉调节螺钉 1010导阀弹簧导阀弹簧 1111主阀弹簧主阀弹簧1212主阀主阀 1313中心孔中心孔 1414阻尼孔阻尼孔45的快速运动回路的快速运动回路 是一种使用是一种使用来实现来实现快速运动的回路，其工作原理如快速运动的回路，其工作原理如下：当下：当处于中位时，处于中位时，不动，不动，经经向向充油，使蓄能器储存充油，使蓄能器储存能量。当蓄能器压力升高到它的能量。当蓄能器压力升高到它的调定值时，调定值时，打开，液压打开，液压泵卸荷，由单向阀保持住蓄能器泵卸荷，由单向阀保持住蓄能器压力。当换向阀

50、的左位或右位接压力。当换向阀的左位或右位接入回路时，泵和蓄能器同时向液入回路时，泵和蓄能器同时向液压缸供油，使它得到快速运动。压缸供油，使它得到快速运动。在这里，在这里，以保证泵的流，以保证泵的流量全部进入系统。量全部进入系统。 采用蓄能器的快速运动回路采用蓄能器的快速运动回路a a）回路图）回路图 b b）卸荷阀结构）卸荷阀结构11液压泵液压泵 22卸荷阀卸荷阀 33单向阀单向阀 44蓄能器蓄能器 55换向阀换向阀 66液压缸液压缸 77柱塞柱塞88导阀导阀 99调节螺钉调节螺钉 1010导阀弹簧导阀弹簧 1111主阀弹簧主阀弹簧1212主阀主阀 1313中心孔中心孔 1414阻尼孔阻尼孔这

51、种回路中这种回路中的结构是专的结构是专门设计的（见门设计的（见），它），它与一般与一般不同。其不同。其除了受除了受的力和的力和b腔处液压力作用外，还要承受腔处液压力作用外，还要承受的推力。当蓄能器开始的推力。当蓄能器开始充油时，卸荷阀中的充油时，卸荷阀中的和和都处于关闭位置，都处于关闭位置，处的压力都等于泵压，柱处的压力都等于泵压，柱塞两端液压力平衡，对导阀不塞两端液压力平衡，对导阀不产生推力。产生推力。随着进入蓄能器油液的不断随着进入蓄能器油液的不断增多，油腔增多，油腔a和和b中的压力中的压力亦不断升高；当压力升高到亦不断升高；当压力升高到b腔的液压力能克服导阀弹腔的液压力能克服导阀弹簧力，

52、将导阀打开时，簧力，将导阀打开时，P口口处来的压力油便经处来的压力油便经、导阀阀口、导阀阀口、和和流回油箱。由流回油箱。由于阻尼孔的作用，于阻尼孔的作用，b腔压力腔压力小于泵压，这使主阀阀口打小于泵压，这使主阀阀口打开，泵开始卸荷。开，泵开始卸荷。此时此时b腔压力小于腔压力小于a腔压力。腔压力。柱塞便对导阀施加一额外的柱塞便对导阀施加一额外的推力，促使导阀和主阀的阀推力，促使导阀和主阀的阀口都开得更大，结果使口都开得更大，结果使b腔腔压力下降到零，柱塞处于其压力下降到零，柱塞处于其最上端位置。由于最上端位置。由于a腔的工腔的工作面积比作面积比b腔大，因此蓄能腔大，因此蓄能器中的压力即使因泄漏而

53、有器中的压力即使因泄漏而有所下降，卸荷阀仍能使泵处所下降，卸荷阀仍能使泵处于卸荷状态。蓄能器所能达于卸荷状态。蓄能器所能达到的最高压力由到的最高压力由调定。调定。46采用蓄能器的快速运动回路采用蓄能器的快速运动回路a a）回路图）回路图 b b）卸荷阀结构）卸荷阀结构11液压泵液压泵 22卸荷阀卸荷阀 33单向阀单向阀 44蓄能器蓄能器 55换向阀换向阀 66液压缸液压缸 77柱塞柱塞88导阀导阀 99调节螺钉调节螺钉 1010导阀弹簧导阀弹簧 1111主阀弹簧主阀弹簧 1212主阀主阀 1313中心孔中心孔 1414阻尼孔阻尼孔这种快速运动回这种快速运动回路路。但是系统。但是系统在其整个工作循在其整个工作循环内必须有足够环内必须有足够长的停歇时间，长的停歇时间，以使液压泵能对以使液压泵能对蓄能器充分地进蓄能器充分地进行充油。行充油。 47回路回路 双液压泵供油回路双液压泵供油回路11大流量泵大流量泵 22小流量泵小流量泵 33顺序阀顺序阀44单向阀单向阀 55溢流阀溢流阀图图6-27所示为所示为，图中，图中1为为，2为为，在快速运动时，泵，在快速运动时，泵1输出的油液输出的油液经经与泵与泵2输出的油液共同向系输出的油液共同向系统供油；工作行程时，系统压力升高，统供油；工作行程时，系统压力升高，打开液控打开液控使泵使泵1卸荷，由泵卸荷，由泵2单独