液压与气动技术 课件 模块四 课题17

课题17速度控制回路模块四液压控制阀和液压基本回路基本回路定义：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（简单）油路结构。分类（按功用分）：方向控制回路，压力控制回路，速度控制回路，多缸工作控制回路。速度控制回路功用：速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。分类：调速回路、快速回路和速度换接回路。课题17

速度控制回路模块四课题17速度控制回路一、调速回路调速原理：

液压缸的运动速度v=q/A，由输入流量q和缸的有效作用面积A决定；液压马达的速度nM=q/Vm，由输入流量和马达的排量决定。要想调节速度或速度，可用改变输入液压缸或马达的流量，或改变马达的排量的方法来实现。调速方法：

（l）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。（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，以实现速度调节。（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，又称联合调速。对调速回路的要求:

（l）调速范围大；（2）速度稳定性好；（3）效率高。课题17

速度控制回路模块四（一）节流调速回路1、概述（1）组成定量泵+流量阀+溢流阀+执行元件等（2）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流量，以调节其运动速度。（3）分类1）按采用流量阀不同：节流阀节流调速，调速阀节流调速。2）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。课题17

速度控制回路模块四2、进口节流调速回路（1）组成：定量泵、节流阀、溢流阀、执行元件等（2）工作原理：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，调节AT，

即可改变q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用。进口节流调速回路课题17

速度控制回路模块四（3）工作特性分析1）速度负载特性液压缸在稳定工作时，其受力平衡方程式：式中p1、p2压缸进出油腔压力；

F—液压缸的负载；

A—液压缸有效工作面积。由于p2可视为零，则有如液压泵的供油压力为节流阀进、出口压差：故进入液压缸的流量：

式中C—系数，视为常数；

—节流阀通流面积；—节流阀指数。故液压缸速度：此方程称速度负载特性方程进口节流调速回路课题17

速度控制回路模块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

速度刚性：速度随负载F变化的程度叫速度刚性。

速度稳定性：速度刚性越大，则速度稳定性好。

负载特性曲线图分析：①当节流阀通流面积不变时，负载增加，速度就会下降。②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。③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。

④最大承载能力：从可得：进口节流调速回路的速度负载特性曲性图课题17

速度控制回路模块四2）功率和效率液压泵输出功率：液压缸输出功率：如液压泵的供油流量为：溢流阀的溢油量为：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+流量控制阀节流功率损失。效率：

课题17

速度控制回路模块四（4）进口节流调速回路的应用从分析速度负载特性曲线可知：进口节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。思考与提问：当负载F一定时，流量控制阀开口面积AT的大小对回路的速度稳定性有何影响？进口节流调速回路的速度负载特性曲性图课题17

速度控制回路模块四3、回油节流调速回路（1）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AT，可调节q2以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，pp=pY。回油节流调速回路课题17

速度控制回路模块四（2）比较

相同处∵v—F特性基本与进口节流相似∴上述结论都适用于此不同处

1）承受负值负载能力∵回油路节流阀使缸有一定背压∴能承受负值负载，并↑v稳定性，而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受，△P↑。2）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时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔p↓0，可降压发讯，但电路复杂。课题17

速度控制回路模块四3）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∴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。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（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因而兼有两回路优点。课题17

速度控制回路模块四旁路节流调速回路4、旁路节流调速回路（1）特征它是将节流阀安放在与执行元件并联的支路上，用它来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到调速的目的。（2）油路课题17

速度控制回路模块四2）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AT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。同时最大承载能力还受安全阀调定压力的限制。当负载恒定时，液压缸运动速度随节流阀开口面积AT的增大而减小，当节流阀开口面积AT调定后，液压缸运动速度随负载的增大而减小。（3）工作特性分析

1）速度负载特性旁油路节流调速速度负载特性曲线课题17

速度控制回路模块四

3）功率和效率

pP随F变化而变化，只有△P节流损失，而无△P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，故效率较高。这种回路适用于高速、重载且对速度平稳性要求不高的较大功率的液压系统。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。

（4）应用

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、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。课题17

速度控制回路模块四5、采用调速阀的节流调速回路（1）按调速阀安装位置：进油路，回油路，旁油路（2）特点1）在负载变化较大，v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流阀，当△P>△Pmin，q不随△P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。2）虽解决了速度稳定性问题，但因既有△P溢，又有△P节，还有△P减，所以，△P更大，一般用于P较小，但F变化较大而v稳定性要求较高的场合。课题17

速度控制回路模块四（二）容积调速回路1、概述（1）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。（2）分类

1）变量泵和定量液压马达（或液压缸）容积调速回路

2）定量泵和变量液压马达容积调速回路3）变量泵和变量液压马达容积调速回路。课题17

速度控制回路模块四2、变量泵和定量液压执行元件容积调速回路（1）组成变量泵+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马达的调速特性曲线课题17

速度控制回路模块四（2）工作特性1）nM=qP/VM

∵VM=定值∴调节qP即可改变nM

2、定量泵和变量马达容积调速回路（1）组成定量泵和变量马达容积调速回路课题17

速度控制回路模块四2）若不计损失，在调速范围内，

T=pPVM/2π=C∴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。这种调速回路的调速范围很大。定量泵和变量马达的调速特性曲线（3）特点

∵nM与VM成反比

TM与VM成正比∴VM↑，nM↓，TM↑；

VM↓，nM↑，TM↓，以致带不动负载，使马达“自锁”。故这种回路很少单独使用课题17

速度控制回路模块四第二段：将VP固定至最大，VM由大→小，nM从nM’↑nMmax（定—变）∴调速范围大，λ可达100。

（2）特点∵nM低时TM大，nM高时TM小∴正好符合大部分机械要求故多用于机床主运动、纺织机械、矿山机械4、变量泵和变量马达式容积调速回路（1）工作原理分两段调节：第一段：先将VM调至最大并固定，然后将VP由小→大,nM从0↑nM’（变—定）变量泵和变量马达式容积调速回路课题17

速度控制回路模块四（三）容积节流调速回路∵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（主要由于泄漏所引起）。∴在低速、稳定性要求较高的场合（如机床进给系统中），常采用容积节流调速回路。容积节流调速回路特点：

（1）qP自动与流量阀调节相吻合，无△P溢，η高。

（2）进入执行元件的q与F变化无关，且自动补偿泄漏，速度稳定性好。

（3）因回路有节流损失，所以η<η容。

（4）便于实现快进—工进—快退工作循环。课题17

速度控制回路模块四限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路1、组成如右图所示2、工作原理联合调速，v由调速阀调定，qP与q1自动适应。

qP

>q1，使pP↑，通过反馈，qp↓，qP=q1

qP<q1，使pP↓，通过反馈，qP↑，qP=q13、特点∵本回路的pP为一定值限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路∴称定压式容积节流调速回路又∵若负载变化大时，节流损失大，低速工作时，泄漏量大，系统效率降低。∴用于低速、轻载时间较长且变载的场合时，效率很低。故本回路多用于机床进给系统中。课题17

速度控制回路模块四二、快速回路功用使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。分类双泵供油增速蓄能器供油增速变量泵供油增速液压缸差动连接增速

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速度控制回路模块四1、双泵供油快速回路（1）组成如图所示（2）工作原理

动画演示

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速度控制回路模块四2、液压缸差动连接快速回路

（1）组成如图所示

（2）工作原理

动画演示

电磁铁动作顺序

1YA2YA3YA快进+--工进+-+快退-++原位停止---（3）特点

实质是通过减小A以增大v，简单易行，应用广泛，但因差动时部分q增大，管道及阀均应大规格。课题17

速度控制回路模块四3、增速缸快速回路（1）组成如图所示（2）工作原理

动画演示课题17

速度控制回路模块四4、蓄能器的快速回路（1）组成如图所示（2）工作原理

动画演示课题17

速度控制回路模块四三、速度换接回路功用完成系统中执行元件依次实现几种速度的换接。实质上是一种分级（或有级）调速回路，但速度是根据需要事先调好，这是和调速回路的不同之处。分类快速与慢速的换接两种慢速的换接

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速度控制回路模块四1、快速与慢速的换接回路

（1）速度换接方