第七章基本回路第一节

1、第七章 基本回路 7、1 速度控制回路 目的任务目的任务重点难点重点难点提问作业提问作业目的任务目的任务了解速度控制回路的分类、组成、特点 掌握速度控制回路的功用、工作原理重点难点重点难点 节流阀节流调速原理 变变调速回路 增速回路 换速回路 提问作业提问作业 74 第七章 基本回路定义定义分类分类基本回路定义基本回路定义由有关液压元件组成，并能完成某一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。特定功能的典型（简单）油路结构。 基本回路分类基本回路分类 方向控制回路方向控制回路 压力控制回路压力控制回路 按功用分按功用分 速度控制回路速度控制回路 多缸工作控制回路多缸工作

2、控制回路7、1 速度控制回路速度控制回路 功用功用 分类分类速度控制回路功用速度控制回路功用改变执行元件的运动速度 速度控制回路分类速度控制回路分类调速调速*、换速、增速回路等、换速、增速回路等 7、1、1 调速回路调速回路调速原理调速原理 调速方法调速方法 对调速回路的要求对调速回路的要求 调速回路调速原理调速回路调速原理 液压缸：液压缸： v = q /A 液压马达：液压马达：n = q /Vm 由上两式知：由上两式知： 改变改变q 、 Vm、A，皆可改变，皆可改变v或或n， 一般一般A是不可改变的。是不可改变的。 液压缸：改变液压缸：改变q，即可改变，即可改变v 液压马达：既可改变液压马

3、达：既可改变q，又可改变，又可改变Vm调速回路调速方法调速回路调速方法 节流调速节流调速改变改变q 容积调速容积调速改变泵和马达的改变泵和马达的V 容积节流调速容积节流调速既可改变既可改变q，又可改变，又可改变V对调速回路的要求对调速回路的要求调速范围大调速范围大速度稳定性好速度稳定性好效率高效率高 一一 节流调速回路节流调速回路 组成组成工作原理工作原理分类分类节流调速回路组成节流调速回路组成定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等。定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等。 节流调速回路工作原理节流调速回路工作原理通过改变流量控制阀阀口的通流面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

4、流积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。量，以调节其运动速度。 节流调速回路分类节流调速回路分类 节流阀节流调速节流阀节流调速 按采用流量阀不同按采用流量阀不同 调速阀节流调速调速阀节流调速 进油路进油路 按流量阀安装位置不同按流量阀安装位置不同 回油路回油路 旁油路旁油路 节流阀进口节流调速回路节流阀进口节流调速回路特征特征油路油路工作特性分析工作特性分析节流阀进口节流调速回路特征节流阀进口节流调速回路特征将节流阀串联在进入液压缸的油将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调路上，即串联在泵和缸之间，调节节A节节，即可改变，即可改变q，从而改变速，从而改变速度，且

5、必须和溢流阀联合使用。度，且必须和溢流阀联合使用。 节流阀进口节流调速回路油路节流阀进口节流调速回路油路 节流阀节流阀 液压缸液压缸 qp 溢流阀溢流阀 油箱油箱 动画演示动画演示节流阀进口节流调速回路工作特性分析节流阀进口节流调速回路工作特性分析 1） 速度负载特性 2） 最大承载能力 3) 功率和效率速度负载特性速度负载特性液压缸稳定工作时的受力平衡方程液压缸稳定工作时的受力平衡方程 结论结论 液压缸稳定工作时的受力平衡方程液压缸稳定工作时的受力平衡方程 p1A = F + p2A p2T pp = pS = C p2 = 0 p1 = F/A 故故 节流阀两端的压力差为节流阀两端的压力差

6、为 p = pP-p1 = pP-F/A 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： q1 = CATp = CAT（PP- F /A） 液压缸的运动速度液压缸的运动速度v = q1/A = CAT (pP-F/A)/A 结论：结论：vAT 改变改变 AT ，即可改变，即可改变 q1 改变改变v。A T 调定，调定，v随随F 变化而变化。变化而变化。速度负载特性结论速度负载特性结论 AT = C,F,v 速度负载特性软，即轻载时刚性好速度负载特性软，即轻载时刚性好 F = C,AT越小，越小，v刚性越好，刚性越好， 即低速时刚性好。即低速时刚性好。 最大承载能力最大承载能力PP

7、= pS = C， 不论不论AT如何变化，其最大承载能力如何变化，其最大承载能力 不变即不变即Fmax = p P AT 故故 称为恒推力调速（或恒转矩调速）称为恒推力调速（或恒转矩调速） 功率和效率功率和效率液压泵的输出功率液压泵的输出功率液压缸的输出功率液压缸的输出功率回路的功率损失回路的功率损失 溢流损失溢流损失 节流损失节流损失回路的效率回路的效率液压泵的输出功率液压泵的输出功率PP = pPq P = 常数常数 液压缸的输出功率液压缸的输出功率P1 = F v = F q1/A = p1q1 回路的功率损失回路的功率损失p = pP- p1 = pPqP- p1q1 = pP（q1

8、+ q）- (pP-p) q1 = pP q +p q1 q = qP- q1 溢流损失溢流损失pY = pP q 节流损失节流损失pT = p q1 回路的效率回路的效率= p1/p P = Fv/pPqP = p1q1/pPqP 存在两部分功率损失存在两部分功率损失 这种调速回路效率较低这种调速回路效率较低 故故 进油路节流调速回路适用于轻载、进油路节流调速回路适用于轻载、 低速、负载变化不大和速度稳定低速、负载变化不大和速度稳定 性要求不高的小功率液压系统。性要求不高的小功率液压系统。 如磨床液压系统如磨床液压系统 节流阀出口节流调速回路节流阀出口节流调速回路 特征特征 相同处相同处 比

9、较比较 不同处不同处 节流阀出口节流调速回路特征节流阀出口节流调速回路特征将节流阀串联在液将节流阀串联在液压缸的回油路上，压缸的回油路上，即串联在缸和油箱即串联在缸和油箱之间，调节之间，调节AT，可，可调节调节q2以改变速度，以改变速度，仍应和溢流阀联合仍应和溢流阀联合使用，使用，pP = pS。动画演示动画演示与进口节流调速回路相同处与进口节流调速回路相同处 vF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 与进口节流调速回路不同处与进口节流调速回路不同处 1） 承受负值负载能力 2） 实现压力控制的方便性 3） 最低稳定速度 承受负值负载能力承受负值负

10、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，并能承受负值负载，并v稳定性，稳定性， 而进油路则需在回油路上增加背而进油路则需在回油路上增加背 压阀方可承受，压阀方可承受，P。 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，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活塞停止，缸进油腔油压上升至pS 便于实现压力（升压）控制而回油路便于实现压力（升压）控制而回油路 调调 速在上述工况时，进油腔压力变速在上述工况时，进油腔压力变化化 很小，无法控压，而回油腔很小，无法控压，而回油腔p0， 可降压发讯，但电路复杂。可降压

11、发讯，但电路复杂。 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。口较大，低速时不易堵塞。故故 进油节流调速回路能获得更低稳定速度，为了提高回路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（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀路加背压阀（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀 串接于回油

12、路），因而兼有两回路优点。串接于回油路），因而兼有两回路优点。 节流阀旁路节流调速回路节流阀旁路节流调速回路 特征特征油路油路工作特性分析工作特性分析应用应用 节流阀旁路节流调速回路特征节流阀旁路节流调速回路特征将节流阀装在与执行元将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与件并联的支路上，即与缸并联，溢流阀做安全缸并联，溢流阀做安全阀，阀，pP取决于负载，取决于负载， pP = p1=p = F/A动画演示动画演示 节流阀旁路节流调速回路油路节流阀旁路节流调速回路油路 缸（缸（q1） q 节流阀节流阀 T 节流阀旁路节流调速回路工作特性分析节流阀旁路节流调速回路工作特性分析 （1） 速度负载特性

13、速度负载特性（2） 最大承载能力最大承载能力 （3） 功率和效率功率和效率节流阀旁路节流调速回路速度负载特性节流阀旁路节流调速回路速度负载特性 重复进油路节流调速回路的推导步骤，可得本回路的速度负重复进油路节流调速回路的推导步骤，可得本回路的速度负载特性方程，但应考虑泵的泄漏量影响。载特性方程，但应考虑泵的泄漏量影响。 q1= qP- qT = (qtP- qP)- qT = (qtP- kLpP)-CATp = qtp-kL(F /A)-CAT(F/A) 故故 液压缸的工作速度为：液压缸的工作速度为： v = q1/A = qtp-kL(F /A)-CAT(F/A)/A结论：结论： AT=C

14、，F，v,F，v，即，即vF特性更软特性更软 F=C,AT，v; ATv，即速度随，即速度随AT而变化而变化节流阀旁路节流调速回路最大承载能力节流阀旁路节流调速回路最大承载能力 AT，阻力，阻力，Fmax，即低速承载能力小，即低速承载能力小， AT至一定值时，即使至一定值时，即使F很小，很小，qp 节节 T, V=0，所以，所以Fmax既与既与AT有关，又受安全阀调有关，又受安全阀调 定压力的限制。定压力的限制。 节流阀旁路节流调速回路功率和效率节流阀旁路节流调速回路功率和效率 pP随随F变化而变化，变化而变化， 只有只有P节节，而无，而无P溢溢 高，发热少。高，发热少。 节流阀旁路节流调速回

15、路应用节流阀旁路节流调速回路应用 vF特性较软，低速承载能力差。特性较软，低速承载能力差。 一般用于高速、重载、对速度平一般用于高速、重载、对速度平 稳性要求很低的较大功率场合，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、液压系统、大型拉床液压系统、 龙门刨床液压系统等。龙门刨床液压系统等。采用调速阀的节流调速回路采用调速阀的节流调速回路按调速阀安装位置按调速阀安装位置特点特点按调速阀安装位置按调速阀安装位置 *进油路进油路 P min，qV不随不随 P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。而变化，所以速度刚性明

16、显优于节流阀调速。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溢溢，又有，又有 P节节，还有，还有P减减，所以，所以，P更大，一般用于更大，一般用于P 较小，但较小，但F变化较大而变化较大而v稳定性要求较高的场合。稳定性要求较高的场合。 二二 容积调速回路容积调速回路 特点特点分类分类 容积调速回路特点容积调速回路特点节流调速回路效率低、发热大，只适用于小节流调速回路效率低、发热大，只适用于小 功率场合。功率场合。 而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失 故效率高，发热小，一般用于大功率场合。故效率高，发热小，一般用于大功率场合。

17、容积调速回路分类容积调速回路分类 开式开式按油路循环方式按油路循环方式 闭式闭式 泵泵缸式缸式 按所用执行元件不同按所用执行元件不同 变变定定 泵泵马达式马达式 定定变变 变变变变 变量泵和定量马达容积调速回路变量泵和定量马达容积调速回路（恒转矩）（恒转矩） 组成组成 工作特性工作特性变量泵和定量马达容积调速回路组成变量泵和定量马达容积调速回路组成 动画演示动画演示变量泵和定量马达容积调速回路工作特性变量泵和定量马达容积调速回路工作特性 nM = qP/VM VM = 定值定值 调节调节qP即可改变即可改变nM 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

18、称恒转矩容积调速恒转矩容积调速定量泵定量泵变量马达式容积调速回路变量马达式容积调速回路（恒功率（恒功率 工作特性工作特性 特点特点定量泵定量泵变量马达式容积调速回路工作特性变量马达式容积调速回路工作特性 nM = qP/VM qP = 定值定值 调节调节VM即可改变即可改变nM 定量泵定量泵变量马达式容积调速回路特点变量马达式容积调速回路特点 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” 。 故故 这种回路很少单独使用这种回路很少单独使用变量泵变量泵变量马达式容积调速回路变量马达式容积调速

19、回路 工作原理工作原理特点特点动画演示动画演示变量泵变量泵变量马达式容积调速回路工作原理变量马达式容积调速回路工作原理 第一段：先将第一段：先将VM调至最大并固定，调至最大并固定， 然后将然后将VP由小由小大大, 分两段调节分两段调节 nM从从0 nM （变（变定）定） 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。 变量泵变量泵变量马达式容积调速回路特点变量马达式容积调速回路特点 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

20、运动、纺织机械、矿山机械多用于机床主运动、纺织机械、矿山机械三三 容积节流调速回路容积节流调速回路 容积调速回路虽然效率高，发热小，容积调速回路虽然效率高，发热小， 但仍存在速度负载特性较软的问题但仍存在速度负载特性较软的问题 （主要由于泄漏所引起）（主要由于泄漏所引起）。 在低速、稳定性要求较高的场合在低速、稳定性要求较高的场合 （如机床进给系统中），常采用容（如机床进给系统中），常采用容 积节流调速回路。积节流调速回路。 容积节流调速回路特点容积节流调速回路特点1 qP自动与流量阀调节相吻合，无自动与流量阀调节相吻合，无P溢溢，高高 2 进入执行元件的进入执行元件的q与与F变化无关，且自动

21、补偿变化无关，且自动补偿 泄漏，速度稳定性好。泄漏，速度稳定性好。 3 因回路有节流损失，所以因回路有节流损失，所以 q1，pP，通过反馈，通过反馈，qpqP= q1 v=c q P q1，pP，e,qPqP= q1 0、5Mpa(中低压中低压) pmin = pP - p1= 调速阀正常工作，调速阀正常工作，P最小最小 过大，过大，P大易发热大易发热 1 Mpa（高压）（高压） 若若P q1时，时，pP，定子右移，定子右移，e，qP qP q1时，时，pP，定子左移，定子左移，e，qP 直至直至qP = q1，v=c。差压式变量泵和节流阀调速回路特点差压式变量泵和节流阀调速回路特点虽用了节流

22、阀，但具有调速阀的性能，即虽用了节流阀，但具有调速阀的性能，即q1不受负载变化影响不受负载变化影响 定子受力平衡方程定子受力平衡方程 pPA1+pP(A2-A1)=p1A2+FS p = pP-p1=FS/A2=c 又又 pP随负载变化而变化，随负载变化而变化，p1也变化，也变化， 称变压式容积节流调速回路，且称变压式容积节流调速回路，且qP小小高高 因采用了固定阻尼孔，可防止定子因移动过快因采用了固定阻尼孔，可防止定子因移动过快 而发生振动。而发生振动。 差压式变量泵和节流阀调速回路应用差压式变量泵和节流阀调速回路应用适用于负载变化大、速度适用于负载变化大、速度较低的中小功率系统。较低的中小功率系统。 7、1、2 快速回路快速回路功用功用分类分类 快速回路功用快速回路功用使执行元件获得必要的高速，使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。以提高效率，充分利用功率。 快速回路快速回路分类分类 双泵供油增速双泵供油增速 蓄能器供油增速蓄能器供油增速 变量泵供油增速变量泵供油增速 液压缸差动连接增速液压缸差动连接增速* 一一 液压缸差动连接快速回路液压缸差动连接快速回路组成组成工作原理工作原理特点特点液压缸差动连接快速回路组成液压缸差动连接快速回路组成动画演示动画演示液压缸差动连接快速回路工作原理液压缸差动连接快速回路工作原理电