第七章液压传动回路(续)

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（2）出口节流阀式节流调速回路速度负载特性同进口 (3) 功率特性
Pp p p q p 常量 A2 A1 有效功率P p p p2）q1 p p （ p2）q2 1 （ A1 A2 功率损失P p p q pT 2 q2 A2 A1 （p p pT 2）q1 （p p p T 2 ）q2 P A1 A2 1 ci Pp ppqp ppqp pT 2 p2
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• 泵 — 缸式闭式容积调速回路
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。
调速阀在分支油路上
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三、容积调速回路
• 容积调速回路采用变量泵或变量液压马达，用改变 变量泵或变量液压马达的排量来实现调速。 • 该种调速方法，液压泵的油液始终全部进入执行元 件中，与节流调速相比，既没有节流损失，也没有 溢流损失，回路效率仅取决于液压泵和执行元件的 效率，回路效率高，这是容积调速回路最突出的特 点。当然，由于容积调速回路需采用结构复杂、成 本较高的变量泵或变量液压马达，使制造、维修的 费用增大，但该回路效率高，节省动力，故近些年 来容积调速回路得到了广泛的应用。
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2.变压式容积节流调速回路
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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(2) 速度-负载特性
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：
式中：kl — 泵的泄漏系数
∴
q1 q p qT v A1 A1
F F qt kl ( ) KAT ( ) A1 A1 A1
根据上式，按不同的AT值作图，可得一 组速度-负载特性曲线。
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第四节 速度控制回路
• 一、概述 • 调速原理和调速回路的分类 • 1.调速原理:在不考虑油液压缩性和泄漏的情 况下，液压缸的运动速度为 液压 q 马达的转速为 A
n
q VM
v
• 2.常用的调速回路：节流调速、容积调速和容 积节流调速。
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二、节流式调速回路
节流调速：在定量泵系统中，通过改变回路中流量 控制元件通流截面面积的大小来控制输入或流出 执行元件的流量，从而实现调速的一种方法。 分为三种：根据流量控制阀在回路中安装位置的不 同可分为进口节流调速回路、出口节流调速回路 和旁路节流调速回路。 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
q1↑(v↑) →ηc i↑
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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。
（4）、回路的调速范围
由上式可知：
1、Rc不只取决于RT，而且还和其它参数有关； 2、式中RT不是节流阀可能的调速范围（因为AT加 大到某值时v=0，再增加AT也不会起调速作用）。
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4、调速阀式节流调速回路
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•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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(3)、功率特性
Pp p p q p p1q p P p1q1 p1vA1 1 P Pp P p1qT p1 (q p vA1 ) 1 KAT p p P p1q1 q1 1 ci 1 Pp ppqp qp qt kl p p

结论
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结论 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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2.出口节流阀式节流调速回路
(1)回路的结构和调速原理
q1 q2 v A1 A2 q2 KAT 2 pT pT p2 p1 p p p p A1 F p2 A2 q2 KAT 2 v 1 ( p p A1 F ) A2 A2
影响因素：①、当q1∕qp↑(或△q↓) → ηc↑ ②、当p1∕pp↑(F↑) → ηc↑
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结论
整个回路的功率损失很大，回 路的效率很低。
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（4）回路的调速特性 调速范围Rc：以其所驱动的液压缸在某个 负载下可能得到的最大工作速度和最小 工作速度之比表示。
式中：RT1 — 节流阀的调速范围 定压式进口节流调速回路的 结论 调速范围只受流量控制元件调节 范围的限制。
2、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 33 应用。
2、定量泵 — 变量马达式调速回路（恒功 率调速回路） 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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由图可知： ① 、当 AT不变时， F↑→ v↓↓
AT1<AT2<AT3
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↓
AT3 AT2
AT1
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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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１.进口节流阀式节流调速回路 (属于定压式)
(1)回路的结构和调速原理
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（2）进口节流阀式节流调速回路速度-负载特性
由图可知：当溢流阀的调整压力pp和节流阀的通流截面积
AT1调定之后 ①、F↑↓ →v↓↑ ②、当F=A1 pp时， v = 0 即活塞停止 运动； ③、定压式节流 调速回路的承载 能力是不受AT1的 变化影响的。
泵的流量↑→ qp≈q1；
• 当qp > q1时→泵的油压力↑→变量 泵的流量自动↓→ qp≈ q1；
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(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) 这种回路最适用于中、小功率场合。
使用节流阀的节流调速回路，机械 特性都比较软，变载下的运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺点，回路中的 流量控制元件可以改用调速阀。
上述这些性能上的改进都是以加大 整个流量控制阀的工作压差为代价的 （一般工作压差最少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
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调速阀在进油路上
调速阀在回油路上
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(3)、回路的功率特性 以其自身的功率损失（不包括泵、缸、管道 的功率损失），功率损失分配情况和效率来表达 的。 定压式进口节流调速回路的输入功率PP（即定 量泵的输出功率）、输出功率P1和功率损失△P 分别为：
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• 功率损失分配 回路的功率损失包括两部分：
1)、溢流损失：△P1=Pp △ q 2)、节流损失：△ P2= △ PT1 q1 • 效率 1)、当液压缸在恒载下工作时（F不变）：
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3、变量泵 — 变量马达式调速回路
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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四、容积节流调速回路
采用压力补偿型变量 工作原理 泵供油，用流量控制元件 确定进入液压缸或由液压缸流出的流量 来调节活塞的运动速度，并使变量泵的 输油量自动地与液压缸所需的流量相适 应。
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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 相同。 32
没有溢流损失，效率 较高 ，速度稳定性比单纯 的容积调速回路好。
回路 的 优缺 点
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1.定压式容积节流调速回路 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
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三类调速回路主要性能比较
调速回路 类型
用节流阀调节 定压式 速度刚性 差 变压式 很差
节流调速回路
用调速阀或溢 流节流阀调节 定压 式 变压式 好
容积调速 回路 变量泵— 液压缸式
容积节流 调速回路 定压 式 变 压 式