第七章 调速回路

1、机械特性 — 反映回路的速度刚度
2、功率特性 — 反映回路的能量利用
3、调速特性 — 反映回路的调速范围
第二节 节 流 调 速 回 路
回路基本组成：定量泵、流量控制阀、溢流阀、
执行元件。
分类：
按回路的工作压力是否随外负载变化
定压式 变压式
节流阀调速 按采用的流量控制阀不同 调速阀调速
按流量控制阀在回路中放置位置不同
p1 A1 F A2
而“进” p2 = 0 不能承受“负”负载
• 不易获得更低的稳定工作速度
进:
vmin

qT min A1
小
出:
vmin

qT min A2
大
• 回油腔压力较高（尤其低载或“负”负载工况）
p2

pP A1 F A2
三、节流阀式旁路节流调速回路的特点
• 并联溢流阀作安全阀用； • 液压泵的供油压力 pP = p1 ，取决于负载，又称
分类： 按采用的变量元件不同
变量泵 — 定量执行元件 定量泵 — 变量马达 变量泵 — 变量马达
开式回路 按油液循环方式不同 闭式回路
一、变量泵 — 定量执行元件容积调速回路 （包括液压缸和定量液压马达）
1、回路的组成与工作原理
• 改变液压泵的排量调节 v 或 nM ； • 要有安全阀限定回路最大压力； • 闭式回路需设置补油装置，补偿回路泄漏，改 善油液的散热，改善变量泵的吸油性能。
进口节流调速回路
2、速度—负载特性
v = f (F) 即：液压执行机构的运动速度 v
（或 nM）与外负载力F（或 TM）之间的函数关系。 亦称机械特性。
v

q1 A1
q1

q T
CA ( p
T
T
)
p T

pP

p1
p2 0
p1

F A1
q1
CA ( T
pP

p1
)
=
CA T
(
pP

F A1
)
于是:
v
q 1
A1

CA T
A11
(
pP A1 F
)
式中：
—— 回路的速度—负载特性方程
C — 与油液种类等有关的系数； AT — 节流阀的开口面积；
pT —节流阀前、后压力差； —节流阀的指数；当为薄壁孔口时， = 0.5。
令 AT =常数 则 v = f (F)
三、节流调速回路速度稳定性的提高 采用节流阀的节流调速回路的共同弱点是速
度刚性“软” （由于节流阀本身的原因）。
措施： 采用调速阀组成进油、回油和旁路节流调速回路。 （机械特性曲线见下图）
第三节 容 积 调 速 回 路
采用变量泵或/和变量马达通过变量机构改变其
排量调节执行元件的运动速度v（或nM）。
第七章 调速回路
第一节 概 述
一、调速的两种基本方法
执行元件速度的表达式：
液压缸： v q A
q — 输入执行元件的流量 A — 缸的有效工作面积
液压马达： n q MV
VM — 马达排量
M
VM — 调节变量马达的排量；
容积调速
变量泵 — 调节泵的排量改变其供油量； q 流量控制阀 — 调节阀的节流口通流面积AT；
进口节流调速回路的功率损失由两部分组成：
溢流功率损失： P1 pP q
节流功率损失： P2 pT q1
回路效率：

PP P
p1q1
C
PP
pPqP
4，由机械特性
方程可知：
R vmax AT max
v C min
AT min
进口（油）节流式 出口节流式 旁路节流式
一、节流阀式进口节流调速回路
1、回路的结构和工作特征
A1
A2
节流阀串联在
v
泵和液压缸之间
F
注
p1 q1
p2
意
pT
AT
进油节流调速回路正
qT q
常工作的条件:泵的出 口 压 力 pP 为 溢 流 阀 的
pP qP
py
调 定 压 力 py 并 保 持 定
值。
防止回 路过载
补偿主液压 泵3和液压 马达5的泄 漏
调定辅助液 压泵1的供 油压力
变量泵-定量马达式容积调速回路
2、回路的工作特性分析（以变量泵 — 定量马达回 路为例）
工作特性 — 回路的输出参数转速 nM (或速度 v )、 转矩 TM (或推力F )、功率 PM 与调节参数 VP 之间的 关系。
P1

Fv

p1 A1
q1 A1

p1q1
回路的功率损失为：
P PP P1 pPqP p1q1
pP ( q1 q ) ( pP pT )q1
pP q pT q1
P pP q pT q1
式中： q — 溢流阀的溢流量。 q qP q1
n
n M

P
V
VP
M
T M

p V MM 2
m M
P M
T MM
T 2n
M
M

p V MM
mM
2
2
n P
V
VP
M

p M
nPmMVP
二、节流阀式出口节流调速回路的特点 工作性能（机械特性、功率特性、调速特性）与 进口式基本相同，分析方法亦相同。但在使用上与 与“进”相比有以下特点需注意：
v F
p1 q1
pT
AT
qT
q
pP
qP
出口/回油节流调速回路
• 运动平稳性好（回油有阻尼）；
• 能承受“负”负载（动力负载）
此时
p2
可调速原动机 — 改变泵的转速。 节流调速
实现速度调节的两种基本方法：
1、节流调速 — 采用定量泵，利用流量控制阀的 节流作用，改变进入（或流出）执行元件的流量， 达到控制、调节其运动速度的目的。
2、容积调速 — 采用变量泵或/和变量马达，改变 其排量Vp 或/和VM ，达到调速的目的。
二、调速回路的主要特性（反映回路的性能优劣）
压力适应式；
• 只有节流损失，无溢流损失，输入功率PP随负 载 F 作相应变化，功率损失较小；
节流阀装在与
液压缸并联的旁 支油路上，利用 节流阀使液压泵 供油的一部分排 回油箱，实现速 度调节。
v F
q1 pP qP
qT pT
AT
旁路节流调速回路
• 承载能力较差，调速范围较小，尤其在低速工况下 （对应较大的AT）； • 机械特性较“进、回油”式差。
v
q 1
A1

CAT A11
(
pP A1 F )
根据速度—负载特 性方程，以 v 为纵坐 标,F 为横坐标，按不 同节流阀通流面积 AT 作图，可得一族抛物线， 即为进油节流调速回路 的速度—负载特性曲线。
3、功率特性
液压泵输出功率即为回路的输入功率：
PP pPqP 常数
液压缸输出功率即为回路的输出功率：