节流调速

v
分析v－F图及刚性定义知：
1）当AT不变时，F越小，kv越高； 2）当F不变时， AT越小（v低）， kv越高； 3）此外，增大pp、A1 、减小φ都可以提高kv。 由此可知：进口节流调速在低速时刚性好，在负载 变化时，负载小时刚性好。 应用：低速小负载系统，且不能承受负性负载。
（4）功率特性：
例2：解：电磁铁动作顺序表
快进 工进 快退 停止
1DT + + － －
2DT + － + －
3DT + － + －
§8—2
Q 缸： v A Qm 马达：nm qm
常用的调速回路有三种： 1、节流调速：
调速回路
由定量泵供油，由流量控制阀控制流入或流 出执行元件的流量来调节速度。
2、容积调速： 改变变量泵或变量马达的排量来调节速度。 3、容积节流调速：
二、增速缸式快速运动回路
特点： 在不增加泵流量的 情况下获得快速运动， 功率利用合理，但缸结 构复杂。 应用：
(动画)
多用于卧式和小 型立式压力机。
三、双泵供油快速运动回路
特点： 压力和功率损失 小，效率较高；但结 构稍复杂。 应用： 在机床中应 用广泛。
例1：如图所示的差动连接回路，泵流量q=10 L/min， 液压缸两腔面积A1=50cm2,A2=30cm2。摩擦阻力 R=2000N，换向阀的局部损失△p=0.2MPa，管路损 失均不计。1）由于要考虑元件的压力损失，试判断 所列举的差动液压缸受力平衡方程式中哪个正确，
可知，因节流口太大，节流阀不起节流作用，则 活塞实际速度应为：
v
Qp A1
200cm / min
流过节流阀的实际流量为：
Q vA2 5L / min
节流阀上的前后压差为：
Q 2 p ( ) 0.325MPa cAT 2
列活塞受力平衡方程，可得泵的实际工作压力为：
F pA2 pp 2.16MPa A1
在缸径相同时，由于A1 >A2 ，因而其刚性比 进口节流调速要稍差些。 但回油有了背压，所以运动平稳。 应用：同进口节流调速，但能承受负性负载。
与进油节流调速回路比较：
1）承受负值负载能力 2）运动平稳性 3）油液发热对回路的影响 4）启动性能
例3：图示进口节流调速回路，节流阀为薄壁孔型，流 量系数c=0.67，油密度 =900kg/m3，溢流阀 py= 1.2MPa , Q=20 l/min, A1=30cm2, F=2400N。试分析节 流阀从全开到逐渐关小过程中，活塞运动速度如何变 化及溢流阀的工作状况。
解：设该回路 能正常调速，即溢流阀常开，则有：
p p py
列活塞受力平衡方程：
p y A1 F pA2 p 0.8MPa
故流过节流阀的流量为：
Q cAT
2

p 7842 cm3 / min
Q v 312.68cm / min A2
验算：
Q缸 vA 1 15.68L / min Qp （不可能）
Qtp q p np qmnm
nm qpnp qm
调速的第一阶段： 同变量泵－定量马达 调速的第二阶段： 同定量马达－变量泵
调速的第一阶段：同变量泵－定量马达
N mo 2nmTtm const nm pq m Ttm const 2
调速的第二阶段： 同定量马达－变量泵
溢流阀处于关闭状态，做安全阀。
3、旁路节流调速
（1）流量关系：
Qp= Q1+ΔQT
（2）压力关系：
p1 = pp=F/ A1
Δp T ≈ p1
（3）速度—负载特性：
v
Q p QT A1

Q p cAT p1
A1 1 kv tg A1 F (Q p vA1 )
平衡回路 卸荷回路
压力控制
§8—1 快速运动回路
快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可 能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到 合理利用。 一、液压缸差动连接的快速运动回路
(动画） 特点： 不增加泵的流量而 使执行元件的速度提高， 较经济，应用广泛，但 增速值有限。 应用： 在不增加泵流量 的前提下，提高执行 元件快速移动的回路。
Fra Baidu bibliotek
Q1 cAT p cAT v ( p p p1 ) A1 A1 A1 cAT A1 F cAT p p A A 1 ( p p A1 F ) 1 1


由图可知：
1）AT一定时，F↗，v↘ 2）F一定，AT ↗, v ↗ 3） AT ↗, v越不稳定 4）重载区v极不稳定
在进口节流调速回路中：Np=N1+ΔN 泵的功率： Np = pp Qp=const 缸的功率：N1= p1 Q1 功率损失：ΔN = Np－N1= pp Qp－p1 Q1 = pp(Q1+ΔQ)－(pp－Δp) Q1 = ppΔQ+Δp Q1=ΔN1+ΔN2 ΔN1—溢流功率损失 ΔN2—节流功率损失 Np=N1+ΔN= N1+ΔN1+ΔN2
刚性：系统抵抗因负载变化而引起速度变化的程度 定义为： k 1 1 v v tg F
cAT 因：v 1 ( p p A1 F ) A1 1 1 则：k v tg cAT ( p p A1 F ) 1 1 A1 p p A1 F
Δp T ≈ p2
（3）、速度—负载特性：
Q2 =cATΔpφ =cATp2φ 因：p2 =(ppA1 －F)/ A2
Q2 cAT p2 cAT ( p p A1 F ) v 1 A2 A2 A2


p p A1 F 1 1 kv 1 tg cAT ( p p A1 F ) v 1 A2
第八章 液压基本回路
本章提要
本章主要介绍换向回路、锁紧回路、调压回路、减 压回路以外的液压基本回路，包括： 差动液压缸连接的快速运动回路 快速运动回路 双泵供油快速回路 进油路节流调速 节流调速回路 回油路节流调速 调速回路 旁路节流调速 定量泵-变量马达 容积调速回路 变量泵-定量马达 机械连接 变量泵-变量马达 同步回路 调速阀 串联液压缸、串联液压马达 顺序回路 行程控制
const qm
N mo N mi 2nmTtm pqm nm const pqm nm Ttm 2nm const nm
特点： 1、为恒功率输出； 2、调速范围很小，速比一般不超过3~ 4； 这种调速回路很少单独使用。
4、变量泵—变量马达的容积调速回路
不计损失的情况下：
p1Q1 p1Q1 Q1 c p pQ p p1Q p Q p Q p QT Qp cAT p1 1 Qp

效率高：当Qp选 定后，速度越高（ Q1大），效 率就越高。
三、 容积调速回路
容积调速主要有四种形式：
变量泵—液压缸的容积调速回路
变量泵—定量马达的容积调速回路
采用变量泵供油,由流量控制阀控制流入 或流出执行元件的流量来调节速度，同时 又使变量泵的输出流量与通过流量控制阀 的流量相适应。
调速回路根据油路的循环方式，可以分成： 开式系统和闭式系统。 开式系统：系统的主油路循环经过油箱。
1、油路：
2、特点：结构简单，散热性好，能帮助油 液分离空气，沉淀渣滓，但易受污染，油箱 尺寸大。
分析v－F图及刚性定义知： 1）当AT不变时，F越大，kv越高； 2）当F不变时， AT越小（v越高）， kv越高； 3）此外，增大A1 、减小φ和Qp 都可以提高kv。
由此可知：旁路节流调速在速度高、负载大时刚 性好。
应用：适用于重载、负载变化小和对速度稳定性 要求不高的场合。如：牛头刨床。
（4）效率：
为恒扭矩输出
const nm
特点：
1、为恒扭矩输出；
2、调速范围大，速比可达40；
3、起动性能好。 应用： 适用于大功率、恒扭矩和调速范围大，且对 起动性能要求较高的工况。
3、定量泵—变量马达的容积调速回路
不计损失的情况下：
Qtp q p np qmnm const
nm
qpnp qm
由于采用的节流元件与调速性能的不同，节流调速 又可分为：节流阀调速和调速阀调速
1、进口节流调速：
Qp=const pp=const
v1=Q1/A1
（1）流量关系：
Qp= Q1+ΔQ
（2）压力关系：
pp=Δp +p1
Δp= pp-p1= pp-F/A1
（3）速度—负载特性：
F Q1 cAT p cAT ( p p ) A1
闭式系统：系统的主油路循环不经过油箱。
1、油路：
2、特点：结构紧凑，油液直接循环密封 性好，功率较高，但散热性差，受污染后 不易清除。
在实际应用中：节流调速多采用开式系统 容积调速多采用闭式系统
一、采用节流阀的节流调速回路
节流调速回路
进 口 节 流 调 速
出 口 节 流 调 速
旁 路 节 流 调 速
解：
F p1 0.8MPa A1 p p p1 p
1）当 p p py 时，溢流阀处于关闭状态，泵流量 全部进入液压缸。节流阀不起调速作用，活塞速 度不变，但泵出口压力逐渐升高。 2）当 p p py 时，溢流阀开启分流，泵压恒定在 1.2MPa，此时节流阀开口变化，活塞速度随之变 化。
流量控制式同步回路
伺服控制式同步回路
一、液压缸机械联结的同步回路
二、采用调速阀控制并联缸的同步回路
N m pqm nm const pqm nm const Ttm 2nm nm
特点： 1、低速时为恒扭矩；高速时为恒功率； 2、调速范围大，速比可达100； 3、起动性能好。 应用： 适用于大功率、调速范围大的工况。
§8—3
同步回路
按照控制方式的不同，同步回路可分成：
容积控制式同步回路
（5）效率
不考虑损失时，执行元件的输入功率与液压泵 的输出功率之比即为调速回路的效率：
p1Q1 c p pQp
2、出口节流调速：
Q1 = Q2 ? 调节Q2 能否调速？
（1）流量关系：
Qp= Q1+ΔQ
（2）压力关系： p1 = pp
pp A1 =F+ p2 A2
p2 =(ppA1 －F)/ A2
( A) ( B) (C )
A1 p1 R pA2 A1 p1 R ( pB p) A2 A1 p1 R ( pB p) A2
2）计算差动连接时活塞运动速
度及泵的工作压力。
解：差动连接： p2 p1 p 受力平衡方程：
A1 p1 R A2 p2 R ( p1 p ) A2 2000 30 10 4 0.2 106 p1 1.3MPa 4 (50 30) 10 q v 5m / min A1 A2
不计损失的情况下：
Qtp q p np qmnm
nm q p np qm
q p const
不计损失的情况下，马达的输出功率=马达的输入功率：
N mo N mi 2nmTtm pqm nm
即： mTtm pQtm
N mo 2nmTtm
pqm Ttm const 2
定量泵—变量马达的容积调速回路
变量泵—变量马达的容积调速回路
1、变量泵—液压缸的容积调速回路
（1）变量泵—液压缸开式容积调速回路
通过改变变量 泵的输出流量来进 行调速。 工作时，变量 泵的输出流量全部 进入液压缸，推动 活塞运动，为了防 止超载，回路中设 了一个安全阀，以 限制最高压力。
2、变量泵—定量马达的容积调速回路
p p y p1 0.4 MPa Q cAT AT c 2

p 0.167cm2 p
Q 2

即当AT>0.167cm2时，溢流阀处于关闭状态，节 流阀不起调速作用。反之才起调速作用。
例4：图示出口节流调速回路，液压泵Qp=10 L/min , 液压缸无杆腔面积A1=50cm2，有杆腔面积A2=25cm2 溢流阀py=2.4MPa，负载F=10000N，节流阀（薄壁孔 型）通流面积AT=0.05cm2，设c=0.62, ＝ 900kg/m3 。 计算活塞运动速度及液压泵工作压力。