调速回路

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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

2、快速回路 使执行元件快速运动的回路。 3、速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。
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调速回路




液压缸的速度 v =q /A 液压马达的转速 n = q /vm 调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执 行元件输出的流量；或改变执行元件的几何参数。 对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速——节流调速回 路；定量泵节流调速回路分为定压式节流调速回路和变压式节流 调速回路（旁路节流调速回路）；定压式节流调速回路按流量控 制阀安放位置的不同又分： 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 对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调 速——容积调速回路； 变量泵——定量马达闭式调速回路 变量泵——变量马达闭式调速回路 同时调节泵的排量和流量控制阀来调速——容积节流调速回路。 限压式变量泵和调速阀的调速回路 南昌大学 差压式变量泵和节流阀的调速回路
有级调速回路（见书）
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因泵和马达处的泄漏损失和摩擦
损失，这种回路在邻近VM ＝0时 nM 、 TM 、 PM也都等于0。 不能使马达平稳换向 这种回路在造纸、纺织等行业得 到了应用，它使卷件在不断增大 直径的情况下基本上保持被卷材 质的线速和拉力恒定不变。 回路调速范围较小 Re ≤ 3。
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变量泵—变量马达闭式调速回路 回路中元件对称布置，变 换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5 用于 辅助泵3 双向补油，单向阀6、7 使溢流阀8 在两个方向都起过 载保护作用。

为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路， 并在回油路上加背压阀。
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变压式节流调速回路 （旁路节流调速回路）
溢流阀关闭，起安全阀作用。
速度负载特性方程 qP＝ qt -KlPP q1＝ qP - qAt V=q1/A1=〔q t-Kl(F/A1)-CAT(F/A1)1/2〕/A1
速度控制回路一 调速回路
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液压基本回路
任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本
回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。

基本回路按在液压系统中的功能可分：
速度控制回路— 控制和调节执行元件的速度； 压力控制回路— 控制整个系统或局部油路的工作压力；
方向控制回路— 控制执行元件运动方向的变换和锁停；