速度控制回路

第6章
液压基本回路
图6-11
液压缸差动连接回路
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液压基本回路
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液压基本回路
双泵供油的快速回路 如图 6-12所示。图中 1为低压大流量 泵，2 为高压小流量泵。当系统 工作在空载快速状态时，由于系 统工作压力低，溢流阀5 和顺序 阀3 都处于关闭状态，此时大泵 1的流量经单向阀4和小泵2 的流 量汇合于一体共同向系统供油,以 满足快速运动的需要；当系统转 入工进状态时，系统的压力升高， 顺序阀3 打开，单向阀4 关闭， 低压大流量泵1 经顺序阀 3 卸荷， 系统只有泵2 供油，实现工作进 给。这种回路由于工进时泵1 卸 荷，减少动力消耗，因此效率高， 功率损失小，故应用较广。但结 构较复杂，成本高。
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液压基本回路
⑴进口节流调速回路如图6-1a所示。该回路是把流量阀安装 在液压缸进口油路上，调节流量阀阀口的大小，便可以控制进入 液压缸的流量，节流调速回路如图6-1b所示。该回路是把流量阀 安装在液压缸出口从而达到调速的目的，来自定量泵多余的流量 经溢流阀返回油箱，泵始终是在溢流阀的设定压力下工作。 ⑵出口油路上，调节流量阀阀口的大小，便可以控制流出液 压缸的流量，也就是控制了进入液压缸的流量，从而达到调速的 目的。来自泵的供油流量中，除了液压缸所需流量外，多余的流 量经过溢流阀返回油箱。所以，出口节流调速和进口节流调速回 路一样，泵始终是在溢流阀的设定压力下工作。出口节流调速回 路是调节从执行元件流出的流量，所以不仅适合于正值负载而且 也适合于负值负载，同时还能用于微速控制的场合。但是回路效 率低。执行元件进口侧压力为溢流阀的设定压力。执行元件出口 压力（背压）随负载的变化而变化，如果负载很小或为负值负载 时，执行元件出口压力有时比泵的输出压力还要高应给予重视。
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液压基本回路
该回路由限压式变量泵1，调速阀2和液压缸等元件组 成。对单杆缸而言，为获得更低的稳定速度，调速阀装在 进油路上，调节调速阀节流口的大小，便可改变进入液压 缸的流量，实现液压缸工作速度的调节。空载时，泵以最 大流量进入液压缸使其快进。进入工进时，电磁阀3 通电， 左位进入工作状态，使其所在油路断开，使泵输出的压力 油经过调速阀2 进入液压缸，液压缸的运动速度由调速阀 来控制。变量泵的输出流量qp和缸所需的流量q1能自适应。 若qpq1时，泵的出油口压力便上升，由限压式变量泵的 工作原理可知，通过压力反馈作用，使泵的流量自动减小， 直到 qp=q1为止；反之，若qp q1 时，泵的出口压力便下 降，通过压力反馈作用，又会使泵的流量自动增大到 qp=q1为止。工进结束后，压力继电器5发出讯号，使阀3 和换向阀4换向，调速阀再次被短接，液压缸实现快退。 限压式容积节流调速回路特性曲线如图6-10所示。
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•2
速度控制回路
速度控制回路的功用是用来控制执行元件的运动速度。它包括调 速回路和速度变换回路。
2.1 调速回路
调速回路的功用是调节执行元件的运动速度。 液压缸的速度：υ ＝q / A 液压马达的转度：n＝q / VM 执行元件的速度公式可知，改变输入液压执行元件的流量 q、或液 压执行元件的尺寸（液压缸的面积A或液压马达的排量VM），都可以调节 液压执行元件的速度。 对液压缸来讲，在工作中改变面积比较困难，因此只能通过改变输 入流量来调节速度；对于液压马达，既可以通过改变输入流量又可以通 过改变其排量来实现调速。 按此方式调速回路可分为节流调速、容积调速和容积节流调速三类。
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⑶旁路节流调速回路如图6-1c所示。该回路是把流量阀安装在与执 行元件并联的支路上，用流量阀调节流回油箱的流量，从而调节进入液 压缸的流量，达到节流调速的目的。回路中的溢流阀作为安全阀使用， 起过载保护作用。正常工作时溢流阀关闭，泵输出油压随负载变化，回 路效率高。一般泵输出油压低于溢流阀的设定压力，而且流量控制阀也 可选用较小容量的阀。但是泵的供油流量发生变化时，执行元件的速度 受影响。由于无背压，不宜用在负值负载的场合，旁路节流调速回路可 用于负载变化较小而且速度较高的场合。 上述三种节流调速回路，均可用节流阀代替调速阀组成进口、出口 和旁路节流调速回路。在用节流阀组成的调速回路中，当负载变化时， 速度的稳定性会受到影响，故速度负载特性较差，一般用于负载变化不 大的液压系统中。所谓的速度负载特性就是指速度随负载的变化关系， 将这种变化关系用线图来表示，就称为速度负载特性曲线。由于节流阀 与调速阀相比，在结构组成上少了减压阀，因而功率损失比调速阀要低。 三种节流调速回路的速度负载特性如图6-2和6-3所示。
• 图6-13 行程阀速度换接回路
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这种回路能实现快进、工进、快退和停止的工作循环。 图示状态下，换向阀1左位、行程阀下位进入工作状态， 泵的流量经阀1全部进入液压缸左腔，回油通过行程阀2 流回油箱，缸快速进给；当活塞所连接的行程挡块压下行 程阀2时，阀2的上位工作，液压缸右腔的回油须经调速阀 3 才能流回油箱，这时液压缸就由快速进给转换为慢速工 进。当换向阀1右位工作时，压力油经单向阀4进入液压缸 右腔，活塞快速退回。这种回路的速度换接比较平稳，但 行程阀的安装不能任意布置，必须安装在运动部件附近， 有时管路连接较长且较为复杂。
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• 2.2 速度变换回路
速度变换回路的功用是使执行元件从一种速度变换 到另一种速度。 1.快速运动回路 快速运动回路是指执行元件获得 尽可能大的快进速度，以提高生产率或充分利用功率。 液压缸差动连接的快速回路如图6-11 所示，当换 向阀1和换向阀2 都在左位工作时，液压缸右腔回油和 泵的供油汇合在一起进入左腔，形成差动连接，液压缸 快速右行；当阀1左位、阀2右位工作时，差动连接即被 解除，液压缸右腔回油经阀1 回油箱，液压缸转为慢速 右行；阀1和阀2都在右位工作时，液压缸向左返回。这 种回路结构简单，应用较广，但液压缸的速度增加有限， 常和其他方法联合使用。
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图6-8 变量泵-变量马达的容积调速回路
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3.容积节流调速回路 容 积节流调速回路是利用变量泵 和调速阀的组合来调节执行元 件的速度。其特点是变量泵的 供油量能自动接受流量阀调节 并与之吻合，无溢流损失，效 率高。同时，变量泵的泄漏由 于压力反馈作用而得到补偿， 进入执行元件的流量由调速阀 控制，故速度稳定性比容积式 调速好。因此适用于要求速度 稳定、效率高的液压系统。下 面以机床上常采用的限压式变 量流调速 回路如图6-9所示，
图6-12 所示为双泵供油快速回路
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2.速度换接回路 速度换接回路的功用 是使执行元件实现运 动速度的切换。可以 使执行元件从快速空 行程转换成低速工作 进给，或从第一种工 进速度转换成第二种 更慢的工进速度等。 在速度转换的回路中， 要求速度的换接平稳， 不能出现冲击现象。 用行程阀实现的 快慢速换接回路如图 6-13所示，
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如图6-10所示为该回路的调速特性曲线
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图中曲线a是限压式变量叶片泵的流量-压力特性曲 线，曲线b是回路中调速阀在某一开口AT下的压差-流 量特性曲线，二曲线的交点D即为回路的工作点。调解 调速阀的开口量 AT使曲线b上下移动，回路的工作状 态便相应改变，D点的位置随之变换。但当AT与泵的工 作曲线调定后，D点即为一固定点，泵的压力pp和进入 缸的流量qv1即为定值，它不受负载变化的影响，故此 回路的速度负载特性很好，速度稳定性很高。若负载 变化且较多时间在轻载下工作时，缸的压力P1因负载 减小而下降为较小值，如图6-10中的曲线b便左移，调 速阀两端压降Δ p增大，造成较大的节流损失；再加变 量泵本身泄漏较大，特别是在低速情况下，此时泵的 供油流量qvp＝qv1很小，而对应的压力pp很大，泄漏增 加，泄漏量在qv中的比重增大，使系统的效率严重下 降。所以该回路不宜用于低速、变载，且轻载时间较 长的场合。
载特性曲线如图 6-5所示。由于变量泵泄漏较大，且随压
力直线上升，因而该种调速方法速度负载特性较差，且低 速承载能力较差。这种回路多用在推土机、升降机、插床、
拉床等大功率系统中。
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• 图6-4 泵-缸式容积调速回路
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如图 6-6所示为变量泵－定量 马达组成的闭式容积调速回路。 这种回路是通过改变变量泵的 输出流量来实现调速的。工作时溢 流阀 5关闭，起安全阀作用，并且 回路最大工作压力由安全阀调定， 辅助泵 1持续补油以保持变量泵的 吸油口有一较低的压力且由溢流阀 ２调定，这样可以避免空气侵入和 产生气穴现象，改善泵的吸油性能。 辅助泵 1的流量为变量泵最大输出 流量的 10%15%。这种调速回路的 特点是效率较高，输出转矩为恒定 值，调速范围较大，但价格较贵， 元件泄漏对速度有很大影响。可应 用于小型内燃机车、液压起重机、 船用绞车等有关装置中。
按着液压泵和液压马达(或液压缸)的组合形式，容积调 速回路可分为三种基本形式：变量泵-定量马达 (或液压缸) 组成的容积调速回路；定量泵-变量马达组成的容积调速回 路；变量泵-变量马达组成的容积调速回路。 ⑴变量泵－定量马达（液压缸）组成的容积调速回路 如图6-4所示为变量泵-液压缸组成的开式容积调速回 路。该回路由变量泵1、溢流阀2和液压缸组成，其速度负
图6- 6 变量泵－定量马达容积调速回路
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⑵定量泵－变量马达 组成的容积调速回路 如图 6-7 所示。由于泵 4 的输出流量为定值，故 调节变量马达 6的排量， 便可对马达的转速进行 调节。该回路效率高， 输出功率为恒值。但调 速范围小，过小地调节 马达的排量，输出转矩 T 将降至很小，以致带不 动负载，造成马达自锁 现象，故这种调速回路 很少单独使用。