第八章 调速回路

第八章
调速回路
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前言
液压基本回路 指那些为了实现特定的功能而把某些液 压元件和管道按一定的方式组合起来的油路 结构。 液压系统 由一个或多个液压基本回路组成。
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§8-1 节流调速回路
工作原理
通过改变回路中流量控制元 件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流量，以 调节其运动速度。
特点：这种回路的调 速范围很小，一般只 有Rc≦3。不能用来 使马达反向。这种回 路在造纸、纺织等行 业的卷取装置中得到 了应用。
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3、变量泵 — 变量马达式调速回路
Байду номын сангаас
特点：这种回 路拓宽了调速 范围 ，即Rc = RPRM 。效率 较高，适用于 大功率场合。
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二 、 变 压 回式 路节 流 调 速
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(一)、回路的特点 1、回路的工作压力随负载而变； 2、节流阀调节排回油箱的流量，从而间接 地控制了流入缸中的流量； 3、此回路的溢流阀起安全保护作用。 (二)、回路的机械特性 变压式节流调速回路的液压泵的泄漏 对液压缸的工作速度有影响，泄漏的大 小又直接与回路的工作压力有关。即：
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(三)、回路的速度刚性
影响kv的因素 1、当AT不变时，F↑→ kv ↑ 2、当F不变时，AT↓(v↑) → kv ↑ 3、A1↑或φ↓或kl↓→ kv ↑
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(四)、回路的功率特性
∴ q1↑(v↑) →ηc ↑ 结论
变压式节流调速回路 的效率比定压式节流调速 回路的效率高。
1)、溢流损失：△P1=Pp △q 2)、节流损失：△ P2= △PT1 q1
3、效率
1)、当液压缸在恒载下工作时（F不变）：
影响因素：①、当q1∕qp↑(或△q↓) → ηc↑ ②、当p1∕pp↑(F↑) → ηc↑
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2)、当液压缸在变载下工作时： 当AT1不变时，若F↑↓→p1↑↓→q1 ↓↑
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式中：kl — 泵的泄漏系数 ∴
根据上式，按不同的AT值作图，可得 一组机械特性曲线。
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AT1<AT2<AT3
由图可知： 1、对于调速阀而言
AT1 AT3 AT2
F↑↓ → v 基本不变
2、对于节流阀而言
① 、当 AT不变时，F↑→ v↓↓
所以机械特性比定压式的“软”的多 ② 、当F到达某一数值时，v = 0 ③、回路的承载能力是变化的，即v↓(AT↑) → 承载能力↓
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二 、 变 压 式 回容 路积 节 流 调 速
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回路的特点
1、这种回路使用稳流量泵和节流阀； 2、节流阀控制着进入液压缸的流量q1，并使 变量泵输出流量qp自动和q1相适应； 当qp ﹥ q1时→泵的供油压力↑→泵内左，右 两个柱塞进一步压缩弹簧→e↓→泵的供油 量qp ↓→ qp ≈ q1 ； 当qp < q1时→泵的供油压力↓ →e ↑ →泵的 供油量qp ↑ → qp ≈ q1 ； 3、这种回路宜用在负载变化大，速度较低的 中，小功率的场合。
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当qp ﹤
q1时→泵的供油压力↓→变量泵 的流量↑→ qp≈q1； 4、调速阀的作用 使进入缸中的流量保持恒定； 使泵的供油压力，供油量基本上不变， 从而使泵和缸的流量匹配； 5、回路的速度刚性，运动平稳性，承载能 力和调速范围都和与它对应的节流调速 回路相同； 6、这种回路最适用于负载变化不大的中、 小功率场合。
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4、换向阀：变换工作位置时，辅助泵输出 的低压油一方面改变液动阀的工作位置， 并作用在变量泵定子的控制缸 a或b上， 使变量泵改变输油方向；另一方面又接 通变量泵的吸油路，补偿封闭油路中的 泄漏，并使吸油路保持一定压力以改善 变量泵吸油情况。 5、辅助泵：输出的多余油液经溢流阀流回 油箱。 6、变量泵：只在换向过程中通过单向阀直 接从油箱吸油。 注意：这种回路的工作特性和开式的完全 2014-7-14 36 相同。
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三类调速回路主要性能比较
调速回路 类型 节流调速回路
用节流阀调节 定压式 机械 特性 速度刚性 承载能力 差 好 大 低 大 变压式 很差 较差 小 较高 较小 低 大 用调速阀或溢流 节流阀调节 定压 式 变压式 好 好 大 较高 较小 容积调速 回路 容积节流调 速回路
二、泵—马达式容积调速回路
1、变量泵 — 定量马达式调速回路（恒转 矩调速回路） 特点：此回路的调速
范围较大，一般可达 Rc≈40。当回路中泵和 马达都能双向作用时， 马达可以实现平稳的反 向。这种回路在小型内 燃机车、液压起重机、 船用绞车等处的有关装 置上应用。
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2、定量泵 — 变量马达式调速回路（恒功 率调速回路）
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§8-4 三类调速回路的比较和选用
一、调速回路的比较 液压系统中的调速回路应能满足如下的一 些要求，这些要求是评比调速回路的依据。 1、能在规定的调速范围内调节执行元件的工作 速度。 2、在负载变化时，已调好的速度变化愈小愈好， 并应在允许的范围内变化。 3、具有驱动执行元件所需的力或转矩。 4、使功率损失尽可能小，效率尽可能高，发热 尽可能小。
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调速阀在进油路上
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调速阀在回油路上
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调速阀在分支油路上
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溢流节流阀在进油路上
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§8-2
容积调速回路
通过改变回路中变量泵或 工作原理 变量马达的排量来调节执行元件的 运动速度。 注意
液压泵和执行元件 都是定量元件时，不能 进行容积调速。
按工作中回路压力是否随负载变化分： 定压式节流调速回路 变压式节流调速回路
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一、定压式节流调速回路
定压式节流调速回路的一般形式如下：
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进口节流式
出口节流式
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进、出口节流式
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下面以“进口节流式”为主，进行讨 论
（一）、回路的特点：
1、液压泵的压力经溢流阀调定后,基本上 保持不变； 2、液压缸的输入流量由节流阀调节，定量 泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱 — 回路正常工作的必要条件。 (二)、回路的机械特性:(v — F 的关系) 1、关系式：当不考虑回路中各处摩擦力作 用时，则有下式成立：
1、辅助泵 2、溢流阀 3、换向阀 4、液动阀 5、单向阀 6、安全阀 7、变量泵 8、安全阀 9、单向阀
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一些元件在回路中的作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供应所需的 油液外，还可以改变输油方向，使液压 缸运动换向(换向过程比使用换向阀平稳， 但换向时间长)。 2、两个安全阀：用以限制回路每个方向的 最高压力。 3、两个单向阀：“补油—变向”辅助装置 供补偿回路中泄漏和液压缸两腔流量差 额之用。
一 、 定 压 式 回 容 路 积 节 流 调 速
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回路的特点 1、这种回路使用了限压式变量叶片泵和调 速阀； 2、活塞运动速度v由调速阀中节流阀的通 流截面积A T来控制； 3、变量泵输出的流量qp和进入缸中的流量 q1自相适应： 当qp ﹥ q1时→泵的供油压力↑→变量泵 的流量自动↓→ qp≈ q1；
式中：RT1 — 节流阀的调速范围 结论
定压式进口节流调速回路的 调速范围只受流量控制元件调 节范围的限制。
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（六）、回路中组成元件的泄漏 1、液压泵处的泄漏较大，但只影响通过溢 流阀的流量； 2、节流阀和液压缸的泄漏很小； 结论 泄漏对回路各项性能的影响不大
(七)、回路的优缺点 结构简单，价格低，效率低，只宜用 在负载变化不大、低速、小功率的场合。
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(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响的程度，它是回路对负载变化抗 衡能力的一种说明。
某处的斜率↓→kv↑→机械特性越硬→活塞 运动速度受负载变化的影响↓→活塞在负载下 的运动越平稳。
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影响kv的因素： 1、当AT1不变时，F↓→kv↑ 2、当F不变时，AT1↓→kv↑ 3、pp↑或A1↑或φ↓→ kv↑ (pp，A1，φ的变化受其它条件的限制)
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回路的特性
1、泵输出的油直接进入执行元件，不会发生节 流损失和溢流损失； 2、工作压力随负载变化，因此效率高，发热少。
回路的分类
1、按油液循环方式不同 ①、开式回路：泵从油箱吸油后输入执行元件,执 行元件排出的油直接回油箱。 ②、闭式回路：泵将油输入执行元件的吸油腔， 又从执行元件的回油腔处吸油。 2、按所用执行元件的不同 泵 — 缸式容积调速回路 泵 — 马达式容积调速回路
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一 、 泵 缸 式 开 式 容 积 调 速 回 路
一 、 泵 缸 式 容 积 调 速 回 路
( )
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1、变量泵
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2、安全阀
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1、回路特点 执行元件的运动速度由变量泵的排量来调 节； 回路中的最大工作压力由溢流阀限定。
2、机械特性 若不考虑液压泵以外元件和管边的 泄漏，则
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下面按不同的q 值作图，可得一组 机械特性曲线。
t
由图可知
qt1>qt2>qt3 qt1 qt2
qt3
1)、当qt调节好后， F↑→v↓(∵变量泵有泄 漏)； 2)、在低速下，当F增 大至某值时，v=0； 这时qt =泄漏量，即液 压泵向系统输入的 qp=0，所以这种回路 在低速下的承载能力 很差。