第9章-流量控制回路分析课件

第9章流量控制回路2023/9/131第9章流量控制回路2023/8/119.1液压调速回路速度控制回路的功用是使执行元件获得能满足工作需求的运动速度。它包括调速回路、快速回路、速度换接回路等。一、调速回路液压系统的调速方法可分为节流调速、容积调速和容积节流调速三种形式。1）节流调速回路：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流出执行机构的流量来实现调速；2）容积调速回路：通过调节变量泵或变量马达的排量来调速；3）容积节流调速回路：利用改变变量泵排量和调节调速阀的流量配合工作来调节速度的回路。2023/9/1329.1液压调速回路速度控制回路的功用是使执行元件获得能满足工9.1液压调速回路9.1.1用节流阀实现的调速1）进油路节流调速回路

在执行元件的进油路上串接一流量阀。泵的供油压力由溢流阀调定，调节节流阀的开口，改变进入液压缸的流量，即可调节缸的速度。泵多余的流量经溢流阀回油箱，故无溢流阀则不能调速。（a)速度负载特性:缸在稳定工作时，活塞受力平衡方程式为：2023/9/1339.1液压调速回路9.1.1用节流阀实现的调速2023/8/9.1液压调速回路液压缸的速度为速度负载特性曲线表明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，即速度刚度越低。当节流阀通流面积不变时，轻载区域比重载区域的速度刚度高；在相同负载下工作时，节流阀通流面积小的比大的速度刚度高，即速度低时速度刚度高。

2023/9/1349.1液压调速回路液压缸的速度为2023/8/149.1液压调速回路（b）特点工作过程中泵的输出流量和供油压力不变。泵输出功率较大。低速轻载时，功率损失为溢流损失和节流损失。（油温升高）回油无背压，负载消失时，工作部件会产生前冲，不能承受负值负载。这种回路多用于轻载、低速负载变化不大和对速度稳定性要求不高的场合。2023/9/1359.1液压调速回路（b）特点2023/8/159.1液压调速回路2）回油路节流调速回路在执行元件的回油路上串接一个流量阀。如图所示，通过节流阀调节液压缸的回油流量，就能控制进入液压缸的流量，实现调速。2023/9/1369.1液压调速回路2）回油路节流调速回路2023/8/169.1液压调速回路进油路节流调速和回油路节流调速回路性能差别：（1）承受负值负载的能力（2）运动平稳性（3）油液发热对回路的影响（4）停车后的启动性能综上所述，进油路、回油路节流调速回路结构简单，价格低廉，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。实际应用中普遍采用进油路节流调速，并在回油路上加一背压阀以提高运动平稳性。2023/9/1379.1液压调速回路进油路节流调速和回油路节流调速回路性能差别9.1液压调速回路3）旁油路节流调速回路将流量阀安放在和执行元件并联的旁油路上，即构成旁油路节流调速回路。节流阀调节了泵溢回油箱的流量，从而控制了进入缸的流量。调节节流阀开口，即实现了调速。2023/9/1389.1液压调速回路3）旁油路节流调速回路2023/8/189.1液压调速回路溢流已由节流阀承担，溢流阀用作安全阀，常态时关闭，过载时打开，其调定压力为回路最大工作压力的1.1～1.2倍。液压泵的供油压力不再恒定，它与缸的工作压力相等，取决于负载。旁路节流调速只有节流损失，而无溢流损失，因而功率损失比前两种调速回路小，效率高。这种调速回路一般用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合。2023/9/1399.1液压调速回路溢流已由节流阀承担，溢流阀用作安全阀，常态9.1液压调速回路4）采用调速阀的节流调速回路节流阀节流调速回路，速度受负载变化的影响比较大，亦即速度负载特性比较软，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，节流调速回路的速度负载特性将得到改善。）由于调速阀中包含了减压阀和节流阀的损失，并且同样存在着溢流损失，故此回路的功率损失比节流阀调速回路还要大些。2023/9/13109.1液压调速回路4）采用调速阀的节流调速回路2023/89.1液压调速回路9.1.2用变量机构实现的调速容积调速回路是通过改变回路中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失)且其工作压力随负载变化，所以效率高、油的温度低，但低速稳定性较差，因此适用于高速、大功率系统。2023/9/13119.1液压调速回路9.1.2用变量机构实现的调速2023/89.1液压调速回路容积调速回路分类：按油路循环方式不同，分为：开式油路和闭式油路：（1）开式油路：通过油箱，冷却好，便于杂质沉淀，空气和杂质易进入。（2）闭环油路：结构紧凑（小泵补油），冷却条件差。2023/9/13129.1液压调速回路容积调速回路分类：2023/8/1129.1液压调速回路按照液压泵和液压马达的组合不同，分为：(a)变量泵—液压缸(b)变量泵—定量马达式(c)定量泵—变量马达式(d)变量泵—变量马达式2023/9/13139.1液压调速回路按照液压泵和液压马达的组合不同，分为：209.1液压调速回路容积调速回路的主要特点：2023/9/13149.1液压调速回路容积调速回路的主要特点：2023/8/119.1液压调速回路9.1.3用节流阀和变量机构共同实现的调速容积节流调速回路的工作原理是采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调定进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节液压缸的运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需的流量相适应。调速阀的作用：不仅使进入液压缸的流量恒定，而且还使泵的输出流量恒定，并与液压缸流量相匹配。2023/9/13159.1液压调速回路9.1.3用节流阀和变量机构共同实现的调速9.1液压调速回路此回路只有节流损失，无溢流损失。容积节流调速回路无溢流损失，效率较高，调速范围大，速度刚性好。适用于空载时需快速，承载时要稳定的中小功率的液压系统。2023/9/13169.1液压调速回路此回路只有节流损失，无溢流损失。2023/9.1液压调速回路9.1.4调速回路的比较和选用（1）性能比较2023/9/13179.1液压调速回路9.1.4调速回路的比较和选用2023/9.1液压调速回路（2）选用（a）执行机构的负载性质、运动速度、速度稳定性等要求负载小、工作中负载变化小→节流阀节流调速负载变化较大，要求低速稳定性能好→调速阀节流调速或容积节流调速负载变化大、运动速度高、油温升要求小→容积调速功率：＜3kW→节流调速

3kW～5kW→容积节流调速

＞5kW→容积调速2023/9/13189.1液压调速回路（2）选用2023/8/1189.1液压调速回路（b）工作环境要求处于温度较高的环境中，且要求整个液压装置体积小，重量轻→闭式回路容积调速（c）经济性要求节流调速回路：成本低，功率损失大，效率低容积调速回路：价钱高，效率高，功率损失小容积节流调速回路：介于上两者之间2023/9/13199.1液压调速回路（b）工作环境要求2023/8/1199.2气动调速回路气动调速回路主要指由节流阀、单向节流阀、节流排气阀等构成的气缸速度调节回路。9.2.1用单向节流阀实现的调速在气动系统的调速回路中，基本上都采用单向节流调速的形式，并选择出口调速形式，以保证调速质量。如图所示为双向节流调速回路，可实现双向不同速度的设置。2023/9/13209.2气动调速回路气动调速回路主要指由节流阀、单向节流阀、9.2气动调速回路9.2.2用排气节流阀实现的调速在二位五通换向阀的两个互不相通的排气口上连接排气节流阀，也相当于出口节流的双向节流调速回路。如图所示为采用排气节流阀的双向节流调速回路，其效果与单向节流阀的双向调速回路效果相同。2023/9/13219.2气动调速回路9.2.2用排气节流阀实现的调速20239.3液压快速运动回路快速运动回路：在不增加液压泵流量的前提下，提高执行元件运动速度的回路。9.3.1用液压缸差动连接实现快速运动这种回路结构简单，价格低廉，应用普遍，但液压缸的速度加快有限，有时仍不能满足快速运动的要求，常常要求和其它方法（如限压式变量泵）联合使用。2023/9/13229.3液压快速运动回路2023/8/1229.3液压快速运动回路9.3.2用蓄能器实现快速运动采用蓄能器的目的是可以用流量较小的液压泵。

蓄能器2023/9/13239.3液压快速运动回路9.3.2用蓄能器实现快速运动蓄能器9.3液压快速运动回路9.3.3用增速缸实现快速运动这种回路不需要增大泵的流量，就可获得很大的速度，常被用于液压机的系统中。2023/9/13249.3液压快速运动回路9.3.3用增速缸实现快速运动2029.3液压快速运动回路9.3.4用双泵供油实现快速运动这种回路功率利用合理，效率较高，缺点是回路较复杂，成本较高，常用在执行元件快进和工进速度相差较大的组合机床、注塑机等设备的液压系统中。2023/9/13259.3液压快速运动回路9.3.4用双泵供油实现快速运动这种回9.4气动快速运动回路9.4.1用双作用气缸差动连接实现快速运动气动回路中的双作用单出杆气缸与液压回路中的双作用单出杆液压缸结构和性能是基本相同的，因此其气动系统的快速运行也可以采用气缸的差动连接形式实现。2023/9/13269.4气动快速运动回路9.4.1用双作用气缸差动连接实现9.4气动快速运动回路9.4.2用快速排气阀实现气缸快速运动气缸的快速运行方式，还可以采用快速排出一侧的气体达到降低其压力作用，则相对增加了另一侧的压力，相当于减小了系统的阻力损失，使得气缸实现快速运行。2023/9/13279.4气动快速运动回路9.4.2用快速排气阀实现气缸快速9.5液压速度转换回路设备的工作部件在自动循环工作过程中，需要进行速度转换。常用速度换接回路有快速与慢速的换接回路和两种慢速的换接回路两种。9.5.1用换向阀实现速度转换2023/9/13289.5液压速度转换回路2023/8/1289.5液压速度转换回路9.5.2用调速阀实现速度转换

对于某些自动机床、注塑机等，需要在自动工作循环中变换两种以上的工作进给速度，这时需要采用两种(或多种)工作进给速度的换接回路。1.两个调速阀并联的速度换接回路2023/9/13299.5液压速度转换回路9.5.2用调速阀实现速度转换209.5液压速度转换回路2.两个调速阀串联的速度换接回路2023/9/13309.5液压速度转换回路2.两个调速阀串联的速度换接回路209.5液压速度转换回路9.5.3用比例阀实现速度转换在节流阀或调速阀的调速过程中，其速度的实现具有惟一性，不可能做到无极调速的控制过程，而用比例调速阀则可实现无级的调速过程。如图所示为先导式比例调速阀无极调速（多速度）的控制结构原理图，能够实现苛刻的速度控制。2023/9/13319.5液压速度转换回路9.5.3用比例阀实现速度转换209.6气动速度转换回路9.6.1双作用气缸慢进快退的速度转换回路气动速度转换回路与液压速度转换回路形式是相同的，一是通过对不同参数节流阀或单向节流阀的分时接入，二是利用快速排气阀的气体释放特性实现活塞的快速移动过程。双作用气缸慢进快退的速度转换回路是由快速排气阀实现的速度转换。2023/9/13329.6气动速度转换回路9.6.1双作用气缸慢进快退的速度9.6气动速度转换回路9.6.2双作用气缸运动中途的速度转换回路由于气动系统的单回路特点，即气动系统做功后的气体可直排大气，无回流过程，因此在气动速度转换回路中，可由气缸出口经二位二通电磁阀控制并通过节流排气阀直接排空。如图所示为双作用气缸运动中途的速度转换回路，可在气缸出口安装消声排气节流器。2023/9/13339.6气动速度转换回路9.6.2双作用气缸运动中途的速度转9.7液压同步回路使两个或两个以上的液压缸，在运动中保持相同位移或相同速度的回路称为同步回路。9.7.1用机械连接实现同步2023/