调速回路
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三种调速回路的工作原理
三种调速回路的工作原理控制电机转速一直是电气控制的重要领域之一，而调速回路则是实现此目标的关键因素之一。
在控制电机的转速时，可以采用多种不同的电气调速方式，其中三种主要的调速回路分别是电阻型调速回路、电压型调速回路和电流型调速回路。
本文将对这三种调速回路的工作原理和特点进行详细介绍。
一、电阻型调速回路电阻型调速回路是最早的一种电气调速方式，其工作原理是通过调整电阻值，改变传递给电机的电压来改变电机的转速。
它通常由可变电阻、电机及其负载组成，其传输线路中共包括一个固定电阻和一个可调的电阻。
电机转速的调节就是通过改变引入电极完成的可变阻力来实现的，可变阻值通过旋转控制器或调节器来实现。
此调速回路的优点在于它简单易用，回路设备成本较低，调节灵活快捷；缺陷在于以阻值变换为手段，能调节的范围较小，转速的稳定性和精度较低。
所以电阻型调速回路在简单隔离和对转速要求不高的场合常常用，但对转速精度要求较高的场合不太适合。
二、电压型调速回路电压型调速主要是靠限流原理来实现的。
因为限流电路内的电流大小可以控制，所以可以通过调整限流电路中的元器件参数来影响流出电机的电流，从而影响电机的负载转矩。
因为电机的转矩正比于电流，并且根据法拉第定律，变压器二次侧的电压平均值等于电机电压，所以，限流电路可以通过改变变压器二次侧电压的大小来改变电机所受到的电流和负载转矩，回路也就得以实现了调速目的。
电压型调速回路的优点在于调节范围比电阻型调速回路更广且转速稳定性更高，回路稳定工作是取决于大功率有源元件稳定电源电压，具有高的稳定度；缺陷在于限制了传输功率并存在能量损失等问题，同时调节速度相对来说较慢，情况简单的场合使用。
三、电流型调速回路电流型调速通常指直流电机转速控制，它是一种基于调节电机工作电流来改变其转速的控制方式。
此方案需要使用一个高功率电子元件来直接控制电机并调节输出电流，这个高功率元件的工作原理与晶体管或IGBT的实现方法类似。
调速回路的原理及应用
调速回路的原理及应用一、调速回路的概述调速回路是控制系统中的重要组成部分，它可以用来调整电机的转速以达到期望的工作要求。
本文将介绍调速回路的原理及其在工业控制系统中的应用。
二、调速回路的原理调速回路的原理是通过控制电机的输入信号来改变电机的输出转速。
调速回路通常由以下几个部分组成：1.传感器：用来测量电机的实际转速，可以是机械传感器、光电传感器等。
2.控制器：根据输入信号和实际转速，计算出控制电机转速所需的输出信号。
3.执行机构：将控制器的输出信号转化为电机的输入信号，例如调整电机的电压、电流等。
4.反馈环路：将电机的实际转速反馈给控制器，用于调整控制器的输出信号。
三、调速回路的应用调速回路在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的应用场景。
1. 工业生产自动化在工业生产中，调速回路广泛用于各种设备和机械的控制，例如输送带、风机、泵等。
通过调整这些设备的转速，可以实现对生产过程的精确控制，提高生产效率和质量。
2. 交通运输调速回路在交通运输领域也有着重要的应用。
例如，在电动车、高铁等交通工具中，通过调整电机的输出转速来控制车辆的速度和行驶稳定性。
此外，调速回路还可以应用于交通信号灯的控制，实现灯光的周期性切换。
3. 风力发电风力发电是一种清洁能源，调速回路在风力发电机组中起着重要的作用。
通过调整发电机的转速，可以最大限度地提高风能的利用效率，同时保护发电机的安全和稳定运行。
4. 机器人技术机器人技术是现代工业自动化的重要组成部分，调速回路在机器人的关节控制中起着关键作用。
通过调整电机的输入信号，可以实现机器人的精确控制和灵活运动，满足不同工作任务的要求。
四、总结调速回路是控制系统中的重要组成部分，它可以实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了调速回路的原理及其在工业控制系统中的应用，包括工业生产自动化、交通运输、风力发电和机器人技术等方面。
调速回路在各个领域的应用可以提高生产效率、节能减排，并且有助于推动技术的进步和创新。
调速回路
v qt3 qt2 qt1 Fmax F
可见回路中的kv不受负载的 影响，只要加大液压缸的 面积A1减少泵的泄漏就可 能提高速度刚性。 4、应用场合： 适用于负载功率大，运 动速度高的场合，如推土 机、升降机、插床、拉床 等。
二、泵—缸式闭式调速回路
1-- 辅助泵 2-- 溢流阀 3-- 换向阀 a 7 4-- 液动阀 5-- 单向阀 b 6-- 安全阀 7-- 变量泵 6 5 9 8 8-- 安全阀 4 9-- 单向阀
工作原理：通过流量控制阀控制流入执行元件或从 执行元件流出的流量以调节其速度。 按其在工作中泵出口压力是否随负载变化分为：
{ 变压式节流调速回路：旁路
定压式节流调速回路：进口、出口
（一）定压式节流调速回路：
定量泵+溢流阀，泵压力经溢流阀调定不随负载而 变。 1、进油节流调速回路 如图，pp、qp一定， 通过调节节流口的 大小，改变进入液 压缸的流量，即可 调节缸的速度。泵 多余流量经溢流阀 回油箱，故无溢流 阀则不能调速。
4、应用场合：适用于对运动平稳性要求较高，功率较大 的系统如插、拉、刨等机床的主运动系统。
第三节 容积调速回路
工作原理：通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节 执行元件的运动速度。 特点：此回路，由于液压泵输出的油液直接进入执行元件， 没有溢流损失和节流损失，而且工件压力随负载变化而变化， 因而效率高，发热少。 缺点：变量泵和变量马达结构比较复杂，成本较高。 使用场合：用于负载功率大，运动速度高的液压系统中如拉 床、龙门刨床系统、工程机械、矿山机械等. 分类：1）按油液循环方式不同，分为：开式、闭式。
液压缸的输出功率：
P1=F*v=p1*q1=(qp- q)p1
可见回路中的kv不受负载的 影响，只要加大液压缸的 面积A1减少泵的泄漏就可 能提高速度刚性。 4、应用场合： 适用于负载功率大，运 动速度高的场合，如推土 机、升降机、插床、拉床 等。
二、泵—缸式闭式调速回路
1-- 辅助泵 2-- 溢流阀 3-- 换向阀 a 7 4-- 液动阀 5-- 单向阀 b 6-- 安全阀 7-- 变量泵 6 5 9 8 8-- 安全阀 4 9-- 单向阀
工作原理：通过流量控制阀控制流入执行元件或从 执行元件流出的流量以调节其速度。 按其在工作中泵出口压力是否随负载变化分为：
{ 变压式节流调速回路：旁路
定压式节流调速回路：进口、出口
（一）定压式节流调速回路：
定量泵+溢流阀，泵压力经溢流阀调定不随负载而 变。 1、进油节流调速回路 如图，pp、qp一定， 通过调节节流口的 大小，改变进入液 压缸的流量，即可 调节缸的速度。泵 多余流量经溢流阀 回油箱，故无溢流 阀则不能调速。
4、应用场合：适用于对运动平稳性要求较高，功率较大 的系统如插、拉、刨等机床的主运动系统。
第三节 容积调速回路
工作原理：通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节 执行元件的运动速度。 特点：此回路，由于液压泵输出的油液直接进入执行元件， 没有溢流损失和节流损失，而且工件压力随负载变化而变化， 因而效率高，发热少。 缺点：变量泵和变量马达结构比较复杂，成本较高。 使用场合：用于负载功率大，运动速度高的液压系统中如拉 床、龙门刨床系统、工程机械、矿山机械等. 分类：1）按油液循环方式不同，分为：开式、闭式。
液压缸的输出功率：
P1=F*v=p1*q1=(qp- q)p1
液压传动第8章-调速回路new
受AT1旳变化影响旳。
10
(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响旳程度，它是回路对负载变化抗 衡能力旳一种阐明。
某处旳斜率↓→kv↑→机械特征越硬→活塞 运动速度受负载变化旳影响↓→活塞在负载下 旳运动越平稳。
11
影响kv旳原因： 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旳变化受其他条件旳限制)
25
29
三、节流调速回路工作性能旳改善
使用节流阀旳节流调速回路，机械 特征都比较软，变载下旳运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺陷，回路中旳 流量控制元件能够改用调速阀或溢流节 流阀。
上述这些性能上旳改善都是以加大 整个流量控制阀旳工作压差为代价旳 （一般工作压差至少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
46
§7-4 三类调速回路旳比较和选用
一、调速回路旳比较 液压系统中旳调速回路应能满足如下旳某
些要求，这些要求是评选调速回路旳根据。 1、能在要求旳调速范围内调整执行元件旳工作
速度。 2、在负载变化时，已调好旳速度变化愈小愈好，
并应在允许旳范围内变化。 3、具有驱动执行元件所需旳力或转矩。 4、使功率损失尽量小，效率尽量高，发烧尽量
式中：Rp — 变量泵旳调整范围； q — tmax 变量泵旳最大理论流量。
34
(二)、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
37
35
某些元件在回路中旳作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供给所需旳 油液外，还能够变化输油方向，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)。
10
(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响旳程度，它是回路对负载变化抗 衡能力旳一种阐明。
某处旳斜率↓→kv↑→机械特征越硬→活塞 运动速度受负载变化旳影响↓→活塞在负载下 旳运动越平稳。
11
影响kv旳原因： 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旳变化受其他条件旳限制)
25
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三、节流调速回路工作性能旳改善
使用节流阀旳节流调速回路，机械 特征都比较软，变载下旳运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺陷，回路中旳 流量控制元件能够改用调速阀或溢流节 流阀。
上述这些性能上旳改善都是以加大 整个流量控制阀旳工作压差为代价旳 （一般工作压差至少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
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§7-4 三类调速回路旳比较和选用
一、调速回路旳比较 液压系统中旳调速回路应能满足如下旳某
些要求，这些要求是评选调速回路旳根据。 1、能在要求旳调速范围内调整执行元件旳工作
速度。 2、在负载变化时，已调好旳速度变化愈小愈好，
并应在允许旳范围内变化。 3、具有驱动执行元件所需旳力或转矩。 4、使功率损失尽量小，效率尽量高，发烧尽量
式中：Rp — 变量泵旳调整范围； q — tmax 变量泵旳最大理论流量。
34
(二)、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
37
35
某些元件在回路中旳作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供给所需旳 油液外，还能够变化输油方向，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)。
液压与气压传动8第八章调速回路
特点：液压泵输出的流量直接进入执行元件，没
有溢流损失和节流损失，且泵的出口压力
随工作负载变化而变化，因此效率高，发
热少。
开式回路
分类：按油液循环方式分
闭式回路
泵－缸回路 按执行元件的不同分
泵－马达回路
一、泵－缸式容积调速回路 １、开式回路
回路见图8-13 液压缸活塞运行的速度为：
速度刚度为：
2、闭式回路 回路见图8-15
v
qP
CAT pP
qt
kl
F A1
CAT
F A1
A1
A1
速度刚度：
由右图也可以看出： (1)当节流阀开口调定时，负
载越大，速度要刚性越好。 (2)当负载一定时，节流阀开
口面积越小，速度刚性越 好。
２、功率特性：
ηc
pP q1 pPqP
1 CAT pP qt kl pP
液压泵出口处的压力由溢流阀调定，负载的速度由节 流阀调定，多余的油液由溢流阀溢流。
１、机械特性
以(a)图为例，可得：
整理后可得：
根据不同的 阀开口量， 可得该回路 的机械特性 曲线F-v曲线 如图8-2所示
特性： 节流阀开口 一定的情况 下，负载的 速度随负载 变大而减小
速度刚度——负载运动速度受负载大小变化的影响程度
上式说明：(1)阀口一定时，负载越小，速度刚度越高 (2)负载一定时，阀口越小，速度刚度越高
因此：采用节流阀调速的定压式节流调速 回路只适用于小负载，小功率场合
２、功率特性：功率损失、功率损失分配情况、效率
以图(a)定压式进口节流调速回路为例，其输入功率、输 出功率、何功率损失分别为：输入功率: PP pPqP
调速回路
一、2. 1变量泵-定量马达（或缸）容积调速回路
一、2. 2定量泵-变量马达容积调速回路
一、2. 3变量泵-变量马达容积调速回路
一、3. 容积节流调速回路
速度控制回路
概述
q 液压缸: v A q 马达: n V
调速回路 增速回路
A C, q , v . q , V , n
换速回路
一、调速回路
一、1.节流调速回路
通过改变节流口的通流截面积来调节流量
一、1.1进口节流调速回路
1.系统组成 定量泵、节流阀、溢流阀 和执行元件。 2.工作原理:定压式节流调速回路
调节AT ， q1 变，v变。
变压式节回路
通过改变变量泵或变量马达的排量来调节 执行元件的速度。 优点：效率高、发热小。 （没有溢流损失和节流损失） 缺点：结构复杂，成本高。 应用：大功率系统。 开式回路：执行元件排油回油箱 闭式回路：回油直接进泵吸口。 副油箱（补油）
优点：结构简单、价格低廉。 缺点：效率低。 应用：负载变化不大，低速、小功率的场合。
一、1.2 回油节流调速回路
特点：定压式节流调速回路 速度-负载特性同进口 节流调速回路一样。 区别： 1.有背压，运动平稳性好。 2.能承受负值负载。 3.发热影响小。
一、1.3 旁路节流调速回路
qp q1 qT
(液压与气压传动)第8章调速回路
定压式节流调速回路的承载能力 是不受节流阀通流截面积变化影 响的—图中的各条曲线在速度位 零时都汇交到同一负载点上。
定压式进口节流调速回路 的机械特性
8
第八章 调速回路
速度刚性
活塞运动速度受负载影响的程度，可以用回路速度刚性这个指标来评定， 速度刚性kv是回路对负载变化抗衡能力的一种说明，它是机械特性曲线 上某点处斜率的倒数。
有溢流是这种调速回路能够正 常工作的必要条件。
6
a）
b）
定压式节流调速回路 a）进口节流式 b）出口节流式
第八章 调速回路
机械特性
液压缸速度与外负载的关系：
v q1 A1
p1A1 F
q1 CAT1pT1 CAT1 pp p1
式中:
v——活塞运动速度； q1——流入液压缸的流量； A1——液压缸工作腔有效工作面积；
3）实现压力控制的方便性。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化， 当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力 变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才 会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来 实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。
功率特性
调速回路的功率特性是以其自身的功率损失(不包括液压泵、液压缸和管 路中的功率损失)、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(即定量泵的输出功率)、输出功率
和功率损失分别为
Ppppqp
式中，Pp为回路的输入功率；P1为 回路的输出功率；ΔP为回路的功率
P1p1q1
损失；qp为液压泵在供油压力pp下
前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化，故 又称为定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路中，由于回路的供油 压力随负载的变化而变化，故又称为变压式节流调速回路。
定压式进口节流调速回路 的机械特性
8
第八章 调速回路
速度刚性
活塞运动速度受负载影响的程度，可以用回路速度刚性这个指标来评定， 速度刚性kv是回路对负载变化抗衡能力的一种说明，它是机械特性曲线 上某点处斜率的倒数。
有溢流是这种调速回路能够正 常工作的必要条件。
6
a）
b）
定压式节流调速回路 a）进口节流式 b）出口节流式
第八章 调速回路
机械特性
液压缸速度与外负载的关系：
v q1 A1
p1A1 F
q1 CAT1pT1 CAT1 pp p1
式中:
v——活塞运动速度； q1——流入液压缸的流量； A1——液压缸工作腔有效工作面积；
3）实现压力控制的方便性。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化， 当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力 变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才 会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来 实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。
功率特性
调速回路的功率特性是以其自身的功率损失(不包括液压泵、液压缸和管 路中的功率损失)、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(即定量泵的输出功率)、输出功率
和功率损失分别为
Ppppqp
式中，Pp为回路的输入功率；P1为 回路的输出功率；ΔP为回路的功率
P1p1q1
损失；qp为液压泵在供油压力pp下
前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化，故 又称为定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路中，由于回路的供油 压力随负载的变化而变化，故又称为变压式节流调速回路。
第4节容积调速回路
马达的输出功率Pm与其排量Vm无关，若进油压 力pB与回油压力p0不变时，Pm=C，故此种回路 属恒功率调速。
• 图 (b)所示为采用变量泵3来调节液压 马达5的转速，安全阀4用以防止过载， 低压辅助泵1用以补油，其补油压力由 低压溢流阀6来调节。
• 执行机构的速度nm或(Vm)与变量泵的排 量VB的关系为：
旁路节流调速是控制不需流入执行元件也不 经溢流阀而直接流回油箱的油的流量，从而达到 控制流入执行元件油液流量的目的。图4－37所示 为旁路节流调速回路，该回路的特点是液压缸的 工作压力基本上等于泵的输出压力，其大小取决 于负载，该回路中的溢流阀只有在过载时才被打 开。
1、进油节流调节器速回路
节流阀串接在液压 缸的进油路上，泵的供 油压力由溢流阀调定。 调节节流阀开口面积， 便可改变进入液压缸的 流量，即可调节液压缸 的运动速度。泵的多余 流量经溢流阀流入油箱, 故效率低，适用于负载 变化不大、功率小的液 压系统中。
• 方法：（马达排量调到最大＿慢升调泵的排量。
• 泵的排量固定最大在，慢调马达的排量，使马达速至nＭ
max ＿_这是组合调速，范围大，马达的转矩和功率可选。
• 复习思考题 1.调速回路有哪几种调速方法？P14
• 原理：V=q/A
• （1）、节流调速回路——， • （又分3种，进油、回油、旁油路）（2）容积调速—
路为恒转矩输出，可正反向实现无级调 速，调速范围较大。适用于调速范围较 大，要求恒扭矩输出的场合，如大型机 床的主运动或进给系统中。
(3)变量泵和变量马达的容积调速回路
• 第一阶段将变量马达的排量Vm调到
最大值并使之恒定，然后调节变量
泵的排量VB从最小逐渐加大到最大
值，则马达的转速nm便从最小逐渐
• 图 (b)所示为采用变量泵3来调节液压 马达5的转速，安全阀4用以防止过载， 低压辅助泵1用以补油，其补油压力由 低压溢流阀6来调节。
• 执行机构的速度nm或(Vm)与变量泵的排 量VB的关系为：
旁路节流调速是控制不需流入执行元件也不 经溢流阀而直接流回油箱的油的流量，从而达到 控制流入执行元件油液流量的目的。图4－37所示 为旁路节流调速回路，该回路的特点是液压缸的 工作压力基本上等于泵的输出压力，其大小取决 于负载，该回路中的溢流阀只有在过载时才被打 开。
1、进油节流调节器速回路
节流阀串接在液压 缸的进油路上，泵的供 油压力由溢流阀调定。 调节节流阀开口面积， 便可改变进入液压缸的 流量，即可调节液压缸 的运动速度。泵的多余 流量经溢流阀流入油箱, 故效率低，适用于负载 变化不大、功率小的液 压系统中。
• 方法：（马达排量调到最大＿慢升调泵的排量。
• 泵的排量固定最大在，慢调马达的排量，使马达速至nＭ
max ＿_这是组合调速，范围大，马达的转矩和功率可选。
• 复习思考题 1.调速回路有哪几种调速方法？P14
• 原理：V=q/A
• （1）、节流调速回路——， • （又分3种，进油、回油、旁油路）（2）容积调速—
路为恒转矩输出，可正反向实现无级调 速，调速范围较大。适用于调速范围较 大，要求恒扭矩输出的场合，如大型机 床的主运动或进给系统中。
(3)变量泵和变量马达的容积调速回路
• 第一阶段将变量马达的排量Vm调到
最大值并使之恒定，然后调节变量
泵的排量VB从最小逐渐加大到最大
值，则马达的转速nm便从最小逐渐
第八章调速回路(液压传动与控制)
q1 A1
活塞受力方程：
F p1 A1
缸的流量方程：
F q1 CAT 1 ( p p p1 ) CAT 1 ( p p ) A1
南昌大学
第二节 节流调速回路
1、进油节流调速回路
（1）速度负载特性：调速回路的速度－负载特性也称为机械 特性。它是在回路中调速元件的调定值不变的情况下，负载变 化所引起速度变化的程度。 于是有：
第二节 节流调速回路
二、变压式节流调速回路
变压式节流调速回路有称为旁路节流 调速回路。这种回路使用定量泵，并且 必须并联一个安全阀，并把节流阀安装 在与主油路并联的分支油路上。 旁路节流调速回路泵的出口压力由负 载决定，溢流阀作为安全阀，节流阀调 节排回油箱的流量。
当不考虑泄漏和压缩时，活塞速度：
q2 CAT1 ( p2 p3 ) CAT p2
南昌大学
第二节 节流调速回路
2、回油节流调速回路
（1）速度负载特性：在不计管路压力损失和泄漏的情况 下，回路中液压缸的速度表达式为：
q2 A2
回路速度刚性kv为
CAT1 ( pp A1 F )
(1 ) A2
1 pp A1 F A2 k 1 CAT1 ( pp A1 F )
南昌大学
第二节 节流调速回路
一、定压式节流调速回路
定压式节流调速回路根据节流阀在回路中的位臵分为进口 节流调速回路、出口节流调速回路、进出口节流调速回路。这 种回路都使用定量泵，并且必须并联一个溢流阀。液压系统常 常需要调节液压缸和液压马达的运动速度，以适应主机的工作 循环需要。液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量。
1、进油节流调速回路
速度控制回路
液压、液力与气压传动技术
用于各种类型液压操作系统中。 缺点：压力油通过节流口和从旁路流回油箱均有能量损失，导致
系统发热和效率降低。 （1）进口节流调速回路
进口节流调速回路如图7.14所示。
Page ▪ 3
速度控制回路
节流阀串接在液压缸的进油路 上，用它来控制进入液压缸的流 量，调节液压缸的运动速度。多 余流量经溢流阀流回油箱。泵的 供油压力由溢流阀调定。
图3 用行程阀的快慢速换接回路
速度控制回路
2、两种慢速的换接回路
图4所示为二调速阀串 联的两次工进速度切 换回路。
Page ▪ 19
图4 二调速阀串联的两工进速度换接回路
速度控制回路
图5所示为二调速阀并联的两工进速度换接回路。
Page ▪ 20
图5二调速阀并联的两工进速度换接回路 1.主换向阀；2，3.阀；A，B.调速阀
图2 蓄能器供油快速运动回路
速度控制回路
1.3速度换接回路
1、快速与慢速的切换回路 图3所示的是一种采用行程阀的快慢速换接回路。 优点：回路的快慢速换接比较平稳，换接点的位置比较准确。 缺点：是不能任意改变快慢行程的位置，管路连接较为复杂。
Page ▪ 17
Page ▪ 18
速度控制回路
1.液压泵； 2.换向阀； 3.液压缸； 4.行程阀； 5.单向阀； 6.节流阀。
此外无背压，同样不能承受负值载荷，工作平稳性也差。
Page ▪ 6
速度控制回路
上述三种回路速度均存在速 度受负载影响大，变载荷下的 运动平稳性都比较差的缺点。 为了克服这个缺点，回路中的 节流阀可由调速阀来代替。
Page ▪ 7
图7.16 旁路节流调速回路
速度控制回路
调速回路的方法辨别比较速度稳定性及回路效率
调速回路的方法辨别比较速度稳定性及回路效率调速回路是控制电机运行速度的重要组成部分，主要用于调节电机的转速以满足特定的工作需求。
调速回路的方法有多种，每种方法都有其特点和适用场景。
一、调速回路的方法1.串接电阻法：这是最简单的调速方法之一、通过在电动机的电路中串接电阻来降低电流，进而降低输出转矩，从而达到调速的目的。
这种方法简单经济，但效率较低，速度稳定性差。
2.多级电压变换法：通过多级电压变换来调节电机的运行速度。
可以利用变压器、自耦变压器等进行多级电压变换，从而实现调速的目的。
这种方法适用于对电机的转速变化范围要求不高的场景。
3.电磁调速法：通过改变电磁场的大小和方向来控制电机的转速。
可以通过改变电场电流、磁场电流、永磁体磁通量等来实现转速的调节。
这种方法适用于对电机要求较高的场景，如高精度定位控制等。
4.变频调速法：通过改变电机供电频率来调节电机的转速。
可以通过变频器等设备将固定频率的电力供应转换成可变频率的电力供应，从而实现电机的调速。
这种方法适用于对电机转速变化范围要求较高的场景。
5.直流调速法：通过改变直流电机的电压或电流来控制转速。
可以通过改变电枢电压、电枢电流、励磁电流等来实现转速的调节。
这种方法适用于对电机精确控制要求较高的场景。
二、辨别、比较速度稳定性速度稳定性是衡量调速回路效果的重要指标之一，一般通过转速的波动情况来进行评估。
通过这一指标可以判断调速回路对电机转速的控制能力。
各种调速回路方法的速度稳定性有所差异。
例如，串接电阻法由于其简单性和低成本，常用于一些简单的调速场景，但其速度稳定性较差；而变频调速法和直流调速法由于其对电机供电频率或电压的精确控制能力，能够实现较好的速度稳定性。
三、回路效率比较回路效率是指调速回路将输入能量转化为有用输出能量的能力。
同样，回路效率也是衡量调速回路质量的重要指标之一回路效率一般通过能量损耗来评估。
调速回路中存在能量损耗，包括电阻内部的电阻损耗、电磁调速中的铁损耗和铜损耗等。
速度控制回路(调速回路)
调
速 回
容积调速回路
采用变量泵或变量马达，改 变它们的排量
路
容积节流调速回路
同时采用变量泵和流量阀来 达到调速的目的
1.1节流调速回路
节流调速回路主要是由定量泵、溢流阀、流量控制阀和液压 执行元件等组成。其调速原理为，节流调速回路是通过调节流量 控制阀的通流截面面积大小来改变进入液压执行元件的流量，从 而实现运动速度的调节。
回路结构简单，油液冷却充分；但油箱体积较大，空气和赃 物易进入回路。
闭式回路：液压泵将油输入执行机构的进油腔，又从执行机
构的回油腔吸油。 结构紧凑，只需很小的补油箱，杂物不易进入回路，但冷
却条件差。为了补偿工作中油液的泄漏，一般设辅助泵补油。
定量泵-变量马达容积调速回路
液压泵转速np和排量Vp都是 常值，改变液压马达排量Vm时， 马达输出转矩的变化与Vm成正比， 输出转速nm则与Vm成反比。
回油口节流调速回路
节流阀串联在液压缸的回 油路上，控制缸的排油量来实 现速度调节。
由于进入缸的流量q1受到回油 路上q2的限制，调节q2，也就调 节了进油量q1。
定量泵输出的多余油液经 溢流阀流回油箱，溢流阀调整 压力pp基本保持稳定。
速度-负载特性
可以推导出该类回路的速度 负载特性方程为：
回油节流调速和进油节流 调速的速度负载特性和速度刚 性基本相同。
马达的输出功率Pm和回路的 工作压力p都由负载功率决定， 不因调速而发生变化，所以这种 回路常被称为恒功率调速回路。
➢当AT一定时，负载越大，速度 刚度越大；当负载一定时，AT越 小，速度刚度越大；
速度-负载特性 速度负载特性曲线
回路的最大承载能力随节流 阀通流面积AT的增加而减小。
调速回路原理图
调速回路原理图
调速回路的基本原理可以通过下图表示：
[调速回路原理图]
说明：
1. 发电机为主动力源，通过与调速器相连的机械部件，输出带动被控对象（如电机、涡轮等）。
2. 传感器用于感知被控对象的运行状态，通常通过测量输出信号的变化来反映实际运行速度。
3. 控制器接收传感器的反馈信号，与设定值进行比较，并输出误差信号。
4. 误差信号进一步经过滤波器进行处理，以去除噪声干扰，得到平滑的控制信号。
5. 控制信号经过放大器放大后，作为输入信号传送给执行器，由执行器对被控对象进行调节控制。
6. 被控对象在接收到执行器的控制信号后，相应地调整自身的运行状态。
7. 调速器根据被控对象的反馈信号与设定值之间的差异，不断调整输出信号，使得被控对象的实际运行速度逐渐接近设定值。
8. 循环中的负反馈机制使得调速回路能够实现稳定的自动调节，确保被控对象始终保持在设定值附近。
根据以上原理图，调速回路能够实现对被控对象速度的精确控制和稳定调节。
第八章 调速回路
q qmax
泵的工作曲线 调速阀的 流量
q1 P
p1 pp
△P
例： 图示液压回路，限压泵调定的p-q如图，调速阀调定的流 量为2.5L/Min,A1=2A2=50cm2,不计管路损失,求(1)缸的 工作压力p1;(2)当F=0和F=9000N时调速阀上的压差。 A1 p1 A2 p2
F
q(L/Min)
1、限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路
V F
P1 P2
q1
qp
PP
特点：
1、 qP= q1 2、一旦泵的p-q曲线和调速阀的开度调定，则泵的工 作压力就确定； 3、△P= pp- p1= pp-（F+P2A2）/A1，F很小时， △P很 大，节流损失大，故该系统不宜用在 负载变化，且长 时间在小负载下工作的场合。
pp A1 PP ( A A1 ) P1 A FS
△p= PP- P1=Fs/A ,而负载变化过程中，Fs变 化很小。
（四）有级调速回路
调速回路的比较和选择
调速回路的选择主要考虑以下问题： （1）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压 性要求。
这些因素决定了所需压力、流量和功率。据 统计，功率在2～３kW以下的液压系统宜采用节 流调速；功率在3～5 kW以上时，宜采用容积调 速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，采 用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载变 化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。
V
A1 A2
P1
V
P
F
q1 qP Pp
q2
P2
qy 出口节流调速回路
调速阀
1
FMAX
F
出口节流阀调速特性
进口节流调速回路、出口 节流调速回路的速度刚度：
泵的工作曲线 调速阀的 流量
q1 P
p1 pp
△P
例： 图示液压回路，限压泵调定的p-q如图，调速阀调定的流 量为2.5L/Min,A1=2A2=50cm2,不计管路损失,求(1)缸的 工作压力p1;(2)当F=0和F=9000N时调速阀上的压差。 A1 p1 A2 p2
F
q(L/Min)
1、限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路
V F
P1 P2
q1
qp
PP
特点：
1、 qP= q1 2、一旦泵的p-q曲线和调速阀的开度调定，则泵的工 作压力就确定； 3、△P= pp- p1= pp-（F+P2A2）/A1，F很小时， △P很 大，节流损失大，故该系统不宜用在 负载变化，且长 时间在小负载下工作的场合。
pp A1 PP ( A A1 ) P1 A FS
△p= PP- P1=Fs/A ,而负载变化过程中，Fs变 化很小。
（四）有级调速回路
调速回路的比较和选择
调速回路的选择主要考虑以下问题： （1）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压 性要求。
这些因素决定了所需压力、流量和功率。据 统计，功率在2～３kW以下的液压系统宜采用节 流调速；功率在3～5 kW以上时，宜采用容积调 速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，采 用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载变 化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。
V
A1 A2
P1
V
P
F
q1 qP Pp
q2
P2
qy 出口节流调速回路
调速阀
1
FMAX
F
出口节流阀调速特性
进口节流调速回路、出口 节流调速回路的速度刚度：
6.2 调速回路
张福霞fxhit@ 4
性能分析
(1)速度--负载特性 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
张福霞fxhit@
5
功率特性
进油节流调速回路属于定压式节流调速回路，泵的供油 压力由溢流阀确定，所以泵的输出功率，即回路输入功率为 一常值。
张福霞fxhit@
19
四、容积节流调速回路
容积节流调速回路的工作原理是用压力补偿变量 泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来 调节活塞运动速度，并使变量泵的输出流量自动与液压 缸所需流量相适应。 特点：没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比单纯 的容积调速回路好。
多用于工程机械、矿山机械、农业机械和大型机床等大 功率的调速系统中。
6.2 调速回路
6.2.1 调速方法概述 液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运 动速度，以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马 达的速度决定于排量及输入流量。 液压缸的速度为： 液压马达的转速:
q n VM
q A
式中
q — 输入液压缸或液压马达的流量； A — 液压缸的有效面积（相当于排量）； VM — 液压马达的每转排量。
张福霞fxhit@
2
目前常用的调速回路主要有以下几种： (1)节流调速回路 (2)容积调速回路 采用定量泵供油，通过改变回 通过改变回路中变量泵或变量
路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。
马达的排量来调节执行元件的运动速度。 (3)容积节流调速回路（联合调速） 6.2.2 采用节流阀的节流调速回路 节流调速回路有进油路节流调速，回油节路流调速， 旁路节流调速三种基本形式。
性能分析
(1)速度--负载特性 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
张福霞fxhit@
5
功率特性
进油节流调速回路属于定压式节流调速回路，泵的供油 压力由溢流阀确定，所以泵的输出功率，即回路输入功率为 一常值。
张福霞fxhit@
19
四、容积节流调速回路
容积节流调速回路的工作原理是用压力补偿变量 泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来 调节活塞运动速度，并使变量泵的输出流量自动与液压 缸所需流量相适应。 特点：没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比单纯 的容积调速回路好。
多用于工程机械、矿山机械、农业机械和大型机床等大 功率的调速系统中。
6.2 调速回路
6.2.1 调速方法概述 液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运 动速度，以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马 达的速度决定于排量及输入流量。 液压缸的速度为： 液压马达的转速:
q n VM
q A
式中
q — 输入液压缸或液压马达的流量； A — 液压缸的有效面积（相当于排量）； VM — 液压马达的每转排量。
张福霞fxhit@
2
目前常用的调速回路主要有以下几种： (1)节流调速回路 (2)容积调速回路 采用定量泵供油，通过改变回 通过改变回路中变量泵或变量
路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。
马达的排量来调节执行元件的运动速度。 (3)容积节流调速回路（联合调速） 6.2.2 采用节流阀的节流调速回路 节流调速回路有进油路节流调速，回油节路流调速， 旁路节流调速三种基本形式。
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限压式变量泵和调速阀、背压阀的调速回路（书上称定压式容积节流 调速回路）
曲线ABC是限压式变量泵的压力－流量特性，曲线CDE是调速阀在某一 开度时的压差－流量特性，点F是泵的工作点。这种回路无溢流损失，但 有节流损失，其大小与液压缸的工作压力有关。 仅调速回路效率 η＝p1q1/ppqp=p1/pp 总的回路效率 液压缸工作腔压力
路常称为恒转矩调速回路。
回路的速度刚性受负载变化
影响的原因 随着负载增加， 因泵和马达的泄漏增加，致 使马达输出转速下降。 回路的调速范围 Re≈40。
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定量泵—变量马达闭式调速回路 泵的转速 np 和排量VP视为常数，改变马达的排量VM可使马达
转速 nM 与 VM 成反比，马达的输出转矩 TM 与VM 成正比，马 达的输出功率PM不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为 恒功率调速回路。
多执行元件控制回路— 控制几个执行元件间的工作循环。
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速度控制回路
速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的 问题。 1、调速回路 调节执行元件运动速度的回路。分为无 级变速型调速回路和有机变速型调速回路。前者又分为
定量泵供油系统的节流调速回路 变量泵（变量马达）的容积调速回路 容积节流调速回路
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一、定压式节流调速回路
使用定量泵并且必须并联一个溢流阀，泵的压力 由溢流阀调定后，基本保持不变。回路中液压缸 的流量由节流阀调节，而多于油量由溢流阀流回 油箱。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀 起压力补偿或安全作用。 下面分析定压式节流调速回路的速度负载特性、 功率特性。分析时忽略油液压缩性、泄漏、管道 压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流口为 薄壁小孔，节流口压力流量方程中 m＝1/2。 机械特性（即速度负载特性、速度刚性 ）、功率 特性（自身功率损失、功率损失分配情况、效 率）、调速特性（调速范围）
节流调速回路
节流调速回路的工作原理：是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。这种回路按其在工作中回路压力是否随负载变 化而分为定压式节流调速回路和变压式节流调速回路两种。
定压式节流调速回路，都使用定量泵并且必须并联一个溢流阀， 泵的压力由溢流阀调定后，基本保持不变。回路中液压缸的流量 由节流阀调节，而多于油量由溢流阀流回油箱。
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机械特性 机械特性即速度负载特性，是 根据力的平衡方程、流量方程得出的负载 与速度之间的关系方程。 速度刚性 速度刚性是回路机械特性的一 个表征指标，是机械特性曲线上某点处斜 率的倒数，即kV＝-БF/БV 功率特性 主要包括自身功率损失、功率 损失分配情况、效率，回路输入功率、回 路输出功率及效率 调速特性 调速范围最大速度比上最小速度 南昌大学
旁路节流调速回路的最大承载能力 不因AT增大而减小。 由于增加了定差减压阀的压力损失， 回路功率损失较节流阀调速回路大。 调速阀正常工作必须保持0.5～ 1MPa的压差，
旁通型调速阀只能用于进油节流调 速回路中。
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容积调速回路
容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速 度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用 于高速、大功率调速系统。可分为开式容积调速回路和闭式容积调速 回路，又可分为泵－缸式容积调速回路和泵－马达式容积调速回路。 泵－缸式容积调速回路 通过改变的泵的排量实现调速。 泵－马达式容积调速回路 通过改变的泵或马达的排量实现调速。 变量泵－定量马达式调速回路（恒转矩调速回路） 定量泵－变量马达式调速回路（恒功率调速回路） 变量泵－变量马达式调速回路
根据流量控制阀（节流阀）在回路中的安放位置的不同，定压式节流调 速回路分为： 进口节流调速回路 回口节流调速回路 进出口节流调速回路
变压式节流调速回路，都使用定量泵并且必须并联一个安全阀， 并且把节流阀接在与主油路并联的分支油路上。回路中工作压力 随负载变化，节流阀调节排回油箱流量，从而间接进行液压缸流 量控制。
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差压式变量泵和节流阀的调速回路（书上 称变压式容积节流调速回路） 这种回路不但变量泵的流
量与节流阀确定的液压缸 所需流量相适应，而且泵 的工作压力能自动跟随负 载的增减而增减。
由于节流阀两端的压差基
本由作用在变量泵控制活 塞上的弹簧力来确定，因 此输入液压缸的流量不受 负载变化的影响。此外回 路能补偿负载变化引起泵 的泄漏变化，故回路具有 良好的稳速性能。 回路效率 η＝p1q1/ppqp 南昌大学 ＝p1/(p 1+∆p)
三类定压式节流调速回路及特性曲线图
Байду номын сангаас
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进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性
调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，v与AT成 正比。 当AT一定时，速度随负载的增加而下降。当v=0时，最大承载 能力Fmax=psA1。 速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜 率不同，常用速度刚性 kv 来评价。 Kv=-dF/dv=-1/tgθ=2 (psA1-FL)/v 它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。 液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路 的速度刚性差。 回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。 η=(Pp-ΔP )/Pp=pLqL/psqp 进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率 较低。当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。
进、回油节流调速回路
qp=q1+Δq p1A1=F 活塞受力平衡方程 q1=KATΔp1/2 节流阀压力流量方程 =KAT(pp- F/A1)1/2 速度负载特性方程 V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1
流量连续性方程
进口节流推导过程
qp=q1+Δq ppA1=p2A2+F q2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2
在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量
由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性 增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于 恒转矩状态（恒转矩调节）。 高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小， 马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出 功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。
三类调速回路的比较与选用
一、调速回路的比较
首先应满足基本要求，具体比较见书上表 1）能在规定调速范围内调速；2）在负载变化时，速度变化小； 3）具有驱动执行元件的力或转矩；4）功率损失尽可能小；
二、调速回路的选用
机床上，首先考虑执行元件速度和负载性质；速度低，负载小， 负载变化小，节流调速。 其次功率大小；一般3KW以下节流调速回路，3－5KW容积节流 或容积调速回路，5KW以上容积调速回路 再次设备费用；费用低廉，节流调速回路；费用高些可用容积节 流或容积调速回路。
由于泵和马达的排
量都可调，扩大了 回路的调速范围， 一般Re≤100 。
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容积节流调速回路
容积节流调速回路用压力补偿型变量泵供油，用流量控制元件调定 进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油 量始终随流量控制元件调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损 失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。 定压式容积节流调速回路 变压式容积节流调速回路
速度受负载变化的影响大， 在小负载或低速时，曲线陡， 回路的速度刚性差。 在不同节流阀通流面积下， 回路有不同的最大承载能力。 AT越大，Fmax越小，回路的 调速范围受到限制。 只有节流功率损失，无溢流 功率损失，回路效率较高。
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改善节流调速负载特性的回路
在节流阀调速回路中，当负载变化 时，因节流阀前后压力差变化，通 过节流阀的流量均变化，故回路的 速度负载特性比较差。若用调速阀 代替节流阀，回路的负载特性将大 为提高。 调速阀可以装在回路的进油、回油 或旁路上。负载变化引起调速阀前 后压差变化时，由于定差减压阀的 作用，通过调速阀的流量基本稳定。
这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度 南昌大学 稳定性要求不高的小功率场合。
进、回油节流调速回路的不同之处：
回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负 载，且运动速度比较平稳。 进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡 铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器 发出信号，可控制下一步动作。 回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系 统泄漏影响小。 在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时 节流阀不易堵塞。 回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压 力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。
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泵－缸式容积调速回路
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泵－马达式容积调速回路 变量泵—定量马达闭式调速回路 安全阀4防止回路过载，辅助泵 1补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油 液以降低系统温升。
泵的转速 np 和马达排量VM 视为常数，改变泵的排量Vp可使马达转速
nM 和输出功率 PM 随之成比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的 工作压力Δp 取决于负载转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回