节流调速

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
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。
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
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。
( 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
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：
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
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
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
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 = ppLeabharlann pp A1 =F+ p2 A2
p2 =(ppA1 －F)/ A2
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）
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
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
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。
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。

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
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。
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
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：
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
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：
二、增速缸式快速运动回路