第7章-速度控制回路PPT课件
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第七章7.3速度控制回路
2、两种工作进给速度的切换回路
1）两个调速阀并联的速度切 换回路 a.如右图所示，它为两个调速 阀并联的速度切换回路。一个 调速阀工作时候，另外一个调 速阀没有工作，则调速阀中的 减压阀口处于完全打开的状态。 当突然切换时，瞬间不起减压 作用，容易出现部件突然前冲 的现象。
两个调速阀并联的速度切换回路
闭式回路
变量泵—定量马达回路
液压泵和液压马达组合
定量泵—变量马达回路 变量泵—变量马达回路
1）变量泵—定量马达回路
• 阀3关闭当安全阀， 通过调整泵1的流量 来控制速度。 • 泵4为补油辅助泵， 阀5为低压溢流阀， 调节泵4的压力。
回路功率随液压马达的转速呈线性关系。
2）定量泵—变量马达回路
• 改变马达 2的排量， 从而改变 马达的输 出速度。
§7-3 速度控制回路
速度控制回路分类(调快切)
一、调速回路 • 从执行元件的工作原理可知:
液压马达的转速为 液压缸的运动速度
nm q Vm
q为输入流量， Vm为液压马达的排量， v为液压缸的运动速度， A为液压缸的有效作用面 积。
q v A
若要改变液压马达的转速或液压缸的运动速度，可通 过改变输入流量或液压马达的排量来实现。若要改变输入 流量，可通过采用流量阀或变量泵来实现。若要改变液压 马达排量，可通过采用变量液压马达来实现。因此，调速 回路主要有以下三种方式： 1、节流调速回路2、容积调速回路3、容积节流调速回路
设定小流量泵2的最高 工作压力
注意：顺序阀3的
调定压力至少应比 溢流阀5的调定压力 低10%-20%。 大流量泵1的卸 荷减少了动力消耗， 回路效率较高。这 种回路常用在执行
元件快进和工进速
度相差较大的场合， 特别是在机床中得
第七章-液压基本回路-速度
pM VM TM m 2
pMVMm VP nP 2 v 2 VM pMVP nPM
PM 与VM 无关, VM , PM C.
恒功率调速回路
3.变量泵-变量马达式调速回路
低速段 ：固定VM为最大，调节Vp从小到大逐渐增加， 马达转速从低到高逐渐变大，直到最大为止 此过程为恒转矩调速。 高速段：固定Vp为最大，调节VM从大变小，马达转 速继续升高。此过程为恒功率调速。
二、快速运动回路
作用：空载时加快执行元件的运动速度。
1.差动
2. 双泵供油
快进：双泵供油 工进：左泵卸荷， 右泵压力由溢流阀调定 快退：双泵供油
三、速度换接回路
作用：在一个工作循环中，实现不同速度的转换。 1.用行程阀
下位：快进 上位：工进
2. 调速阀并联
3.调速阀串联
AT 3 AT 2
缸在恒载下工作时:
PP pP qP
PP P 1 P 溢 P 节
P 溢 P 节
P1
总功率：PP pP qP
（定量泵qP不变，pP一定）
F p1 当F 一定时 ，p1一定， A1 p节 pP p1 不变。
q1 qT CAT p
AT↑, q1 ↑, v↑。 1 p1q1 有效功率：P P1∝q1，q1↑, P1↑ 。
左位：工进1 右位：工进2 速度换接平稳性好
P 节
有用功 P 1 p1 q1 有极值
F 0 时， p1 0, P 1 0 . p1 pP 时，p 0, qT 0, q1 0, P 1 0.
P1
总效率低。
3) 调速特性
液压缸最大速度和最小速度之比。
vmax Rc vmin
速度控制回路PPT课件
根据选取不同的节流阀通流面积值A,作出的曲线。
从图中可以看到：
（1）当节流阀通流面积较小且 执行元件的负载不大时，曲线比 较平缓，说明负载对速度的影响 较小，故该回路在轻载、低速时 的速度稳定性较好。
（2）当溢流阀的调定压力一定 时，回路的最大承载能力不变。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
进油节流调速回路的优点是： 液压缸回油腔和回油管中压力较低，当 采用单杆活塞杆液压缸，使油液进入无杆腔 中，其有效工作面积较大，可以得到较大的 推力和较低的运动速度，这种回路多用于要 求冲击小、负载变动小的液压系统中。
该回路中包含限压式变量 泵、调速阀和背压阀，变量 泵流量与调速阀相适应，无 溢流损失；背压阀增强回路 运动平稳性。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
容积节流调速回路：
调速原理及功能；利用变量泵供油，用调速阀或节流阀 改变进入液压缸的流量，实现执行元件速度的调节。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
§7.3.速度控制回路 -调速回路
节流阀进口节流调速回路特征：
将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在 泵和缸之间，调节A节，即可改变q，从而改变速度， 且必须和溢流阀联合使用。
节流阀进口节流调速回路油路 ：
qv
节流阀 → 液压缸
<
溢流阀 → 油箱
§7.3.速度控制回路 -调速回路
一、调速回路:
调节执行元件的运动速度。 常见的调速回路有以下几种：
节流调速回路： 容积调速回路： 容积节流调速回路：
调速回路的作用就是 相当于汽车的油门， 可以控制执行元件速 度的。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
调速回路调速方法
节流调速——改变q 容积调速——改变泵和马达的V 容积节流调速——既可改变q，又可改变V
从图中可以看到：
（1）当节流阀通流面积较小且 执行元件的负载不大时，曲线比 较平缓，说明负载对速度的影响 较小，故该回路在轻载、低速时 的速度稳定性较好。
（2）当溢流阀的调定压力一定 时，回路的最大承载能力不变。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
进油节流调速回路的优点是： 液压缸回油腔和回油管中压力较低，当 采用单杆活塞杆液压缸，使油液进入无杆腔 中，其有效工作面积较大，可以得到较大的 推力和较低的运动速度，这种回路多用于要 求冲击小、负载变动小的液压系统中。
该回路中包含限压式变量 泵、调速阀和背压阀，变量 泵流量与调速阀相适应，无 溢流损失；背压阀增强回路 运动平稳性。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
容积节流调速回路：
调速原理及功能；利用变量泵供油，用调速阀或节流阀 改变进入液压缸的流量，实现执行元件速度的调节。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
§7.3.速度控制回路 -调速回路
节流阀进口节流调速回路特征：
将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在 泵和缸之间，调节A节，即可改变q，从而改变速度， 且必须和溢流阀联合使用。
节流阀进口节流调速回路油路 ：
qv
节流阀 → 液压缸
<
溢流阀 → 油箱
§7.3.速度控制回路 -调速回路
一、调速回路:
调节执行元件的运动速度。 常见的调速回路有以下几种：
节流调速回路： 容积调速回路： 容积节流调速回路：
调速回路的作用就是 相当于汽车的油门， 可以控制执行元件速 度的。
§7.3.速度控制回路 -调速回路
调速回路调速方法
节流调速——改变q 容积调速——改变泵和马达的V 容积节流调速——既可改变q，又可改变V
速度控制回路
在使用调速阀代替 节流阀的各种节流调速 回路中，只要满足调速 阀的最小压差要求（5～ 10bar），则油缸速度 将唯一由调速阀所调定， 不随负载的变化而产生 波动，即其速度刚度的 值近似无穷大。
（二）容积调速回路
容积调速回路采用变量泵或变量液压马 达，通过改变泵或马达的容积常数以改变执 行元件的运动速度。具有功率损失小，调速 范围宽的特点
1. 进油路节流调速回路
压力关系：
P1＝溢流阀调定压力 P2 = R/A
流量关系：
q1 = q2+ q3=泵额定流量 1) 负载不变，节流阀开度增加
液阻减小，压差不变→流量增加→ 油缸速度提高。
3) 节流阀开度不变，负载增大
压差减小，液阻不变→流量减少 油缸速度降低。
2) 负载不变，节流阀开度减小
液阻增大，压差不变→流量减少→ 油缸速度降低。 。
3.利用蓄能器的增速回路
蓄能状态: 执行元件处于停止状态时， 液压泵对蓄能器充液。 增速状态: 执行元件运行时，液压 泵和蓄能器同时向执行 元件供油 保压状态: 蓄能器充液达到一定压 力，液压泵通过卸荷阀 卸荷，蓄能器保压。
4.利用辅助油缸的增速回路
A》A1
辅助油缸
主油缸
辅助油缸的工作过程
负载不变, AJ 增大 总功率损失 负载不变, AJ 减小 总功率损失
溢流损失 负载不变，AJ 增大 节流损失 溢流损失 负载不变，AJ 减小 节流损失
AJ 不变，负载增大 / 减小 总功率损失不定
2. 回油路节流调速回路
压力关系：
P1＝溢流阀调定压力 P2 = (p1A1－R)/A2
如：双泵供油+差动连接
(五)速度换接回路
（二）容积调速回路
容积调速回路采用变量泵或变量液压马 达，通过改变泵或马达的容积常数以改变执 行元件的运动速度。具有功率损失小，调速 范围宽的特点
1. 进油路节流调速回路
压力关系：
P1＝溢流阀调定压力 P2 = R/A
流量关系：
q1 = q2+ q3=泵额定流量 1) 负载不变，节流阀开度增加
液阻减小，压差不变→流量增加→ 油缸速度提高。
3) 节流阀开度不变，负载增大
压差减小，液阻不变→流量减少 油缸速度降低。
2) 负载不变，节流阀开度减小
液阻增大，压差不变→流量减少→ 油缸速度降低。 。
3.利用蓄能器的增速回路
蓄能状态: 执行元件处于停止状态时， 液压泵对蓄能器充液。 增速状态: 执行元件运行时，液压 泵和蓄能器同时向执行 元件供油 保压状态: 蓄能器充液达到一定压 力，液压泵通过卸荷阀 卸荷，蓄能器保压。
4.利用辅助油缸的增速回路
A》A1
辅助油缸
主油缸
辅助油缸的工作过程
负载不变, AJ 增大 总功率损失 负载不变, AJ 减小 总功率损失
溢流损失 负载不变，AJ 增大 节流损失 溢流损失 负载不变，AJ 减小 节流损失
AJ 不变，负载增大 / 减小 总功率损失不定
2. 回油路节流调速回路
压力关系：
P1＝溢流阀调定压力 P2 = (p1A1－R)/A2
如：双泵供油+差动连接
(五)速度换接回路
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。
第七章 液压基本回路 -速度控制
防止回路过载
补偿泵3和马达5 的泄漏
调定油泵1的 供油压力
变量泵-定量马达容积调速回路
20
液压传动课件
调速特性：
（1）转速
nM
qM VM
v
qM qP VPnP
nM
VPnP VM
v
当nP, VM一定, VP , nM .
调速范围较大 RC 40
液压传动课件
（2） 转矩
TM
pMVM
2
m
TM 与 qP 无关, VP , TM C.
调速回路
节流调速和容积调速
快速运动回路
差动连接和双泵供油
速度换接回路
行程控制、压力控制、时间控制、程 序控制
9
液压传动课件
(2) 功率特性
图中，液压泵输出功率即为该回路 V
的输入功率为：
Pp p pq p
而缸的输出功率为：
q
P1 F F
1
A
pq 11
回路的功率损失为：
1
P Pp P1 ppqp p1q1 pp (q1 q) ( pp pT )q1 p p q pT q1
液压传动课件
P p pq pT q1
式中q—溢流阀的溢流量，q=qp-q1。
V
进油路节流调速回路的功率
损失由两部分组成：溢流功率损
失P1=ppq和节流功率损失 P2=pT q1
Pp P p1q1
Pp
ppqp
液压传动课件
（3）调速特性
液压缸最大速度和最小速度之比。
q1m a x
Rc
vm a x vm in
动画演示
液压传动课件
如何实现速度换接？
三位四通 换向阀
速度控制回路PPT课件
【调速阀并联2】 快进—工进1—工进2—快退
.
16
调速阀串联
换向阀4电磁铁“-” 压力油→调速阀2→换向阀4→缸： 流量由调速阀2调节，q2—工进1
换向阀4电磁铁“+” 压力油→节流阀2→节流阀3→缸： 流量由调速阀3调节，q3 —工进2
要求： q2 > q3
【调速阀串联2】 工进1—工进2—快退
.
10
二、快速和速度换接回 路 • 1、快速回路
• ◆功用：空载时加快执行元件
的
• 运◆原动理速：度流入，缸提的高流生量产Q↑率。
⑴差动快速回路
电磁铁“-”：差动—快进 电磁铁“+”：工进
【差动快速回路】
.
11
(2)双泵供油快速回路
快进 因工作压力较低， 顺 序阀2关闭。单向阀打开 ——双泵供油。
.
14
电磁阀与节流阀并联的速度换接回路
电磁铁1“+”： • 压力油→换向
阀1→液压缸 • ——快进
电磁铁1“-”： 压力油→节流阀→液压缸 ——工进
.
15
(2)两种慢速的换接回路
调速阀并联
换向阀4电磁铁“-” 压力油→调速阀2→换向阀4 →缸： 流量由阀2调节，q2 ——工进1
换向阀4电磁铁“+” 压力油→调速阀3→换向阀4 →缸： 流量由阀3调节，q3 ——工进2
★结构简单，效率低(有节流损失和溢流损失）。 ——多用于小功率液压系统，如机床进给系统等。
.
3
(2)回油节流调速回路
◆通过调节液压缸的回油流量， 而控制输入液压缸的流量:q1=q2
◆具备前述进油节流调速回路 的特点，其主要区别：
①有背压，运动平稳性好； ②发热引起的泄漏小（因节流发热, 可流到油箱冷却)； ③但再次起动有冲击，而进油节流 调速则不会。
《速度控制回路》课件
分布式反馈型变压器高频输出电路设计
针对交流电机的控制回路，研究新型变压器高频输出电路，提高控制回路的工作 效率与稳定性。
3
新型控制算法和信号整合技术
结合深度学习等技术，研究新型控制算法和信号整合技术，提高电机转速控制精 度和可靠性。
3 类型
速度控制回路可以分为闭环速度控制和开环速度控制。
速度控制回路的作用是什么？
提升生产效率
将电机或发动机控制在恰当的转速范围内，可以 最大化生产效率。
节约能源和成本
控制器可以自动根据负载情况调整输入电压或占 空比，实现动态控制，降低功耗和成本。
实现精准控制
使用支持PID算法的速度控制回路，可以实现精 确的转速控制。
PID控制算法是什么？
比例控制
输出信号与输入信号之间的差 异乘以比例系数，加到输出信 号中。
积分控制
对差异进行积累，输出信号受 之前差异的影响。
微分控制
对差异进行微分，输出信号引 导瞬时差异和变化率。
如何选择合适的速度控制回路？
1 应用场景
考虑所需的转速范围、控制精度、负载特性 等因素。
2 电机类型
新能源趋势
新能源车和一些环保领域需要高 效、低噪音的电机工作，将促进 速度控制回路的更新和升级。
准确度提升趋势
未来速度控制回路将越来越注重 细节改进，以提高系统的精确度、 稳定性和可靠性。
最新研究成果
1
高速电机的无交换器控制技术
通过研究高速电机的特性和无交换器控制技术，可以实现更精确的高速控制。
2
《速度控制回路》PPT课 件
快速了解速度控制回路的作用、应用、原理和优缺点。涵盖PWM调制技术、 PID控制算法、传感器与控制器的配合等内容。
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§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
节流调速回路结构简单，成本低，易于维 护，在实际生产中得到了广泛应用，但能量 损失较大，功率利用率低，系统发热量大， 一般只适用于中小功率液压系统。在大功率 液压系统中多采用容积调速回路。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
液压与气压传动
第７章 液压基本回路
§ 7.3. 速度控制回路
讲授:
-
1
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
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。
调速回路: 调节执行元件运动速度的回路;
快速运动回路: 使执行元件快速运动的回路;
速度换接回路 : 变换执行元件运动速度的回路。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
液压系统中的执行元件为液压缸或液压马达， 调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求， 在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情 况下，液压缸 的运动速度为 ：
液压马达的转速：
q v ——液压执行元件的输入流量 A ——液压缸的有效作用面积
——马达的排量
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
2.容积调速回路
利用变量泵、变量马达来实现，没有节流损失。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
在容积调速回路中，液压泵输出的压力、流量与 负载所需压力、流量相匹配，没有流量多余问题， 不存在溢流损失，也不需要节流，所以系统效率高 ，发热量小，多用于工程机械、矿山机械、农业机 械和大型机床等大功率液压系统。
A、变量泵-定量执行元件的容积调速回路 B、定量泵-变量液压马达容积调速回路 C、变量泵-变量液压马达容积调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
3.容积节流调速回路：
利用变量泵和调速阀组合 而成的调速回路。效率较高 。
因流量控制阀在回路中的安装位置不同，可 分为：进油路节流调速回路、
回油路节流调速回路 旁油路节流调速回路 三种形式。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
（1）. 进油路节流调速回路
将节流阀串 联在进入液压缸 的油路上，即串 联在泵和缸之间 ，调节A节，即 可改变q，从而 改变速度，且必 须和溢流阀联合 使用。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
节流阀进口节流调速回路特征：
将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在 泵和缸之间，调节A节，即可改变q，从而改变速度， 且必须和溢流阀联合使用。
节流阀进口节流调速回路油路 ：
qv
节流阀 → 液压缸
<
溢流阀 → 油箱
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
一、调速回路:
调节执行元件的运动速度。 常见的调速回路有以下几种：
节流调速回路： 容积调速回路： 容积节流调速回路：
调速回路的作用就是 相当于汽车的油门， 可以控制执行元件速 度的。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
调速回路调速方法
节流调速——改变q 容积调速——改变泵和马达的V 容积节流调速——既可改变q，又可改变V
根据选取不同的节流阀通流面积值A,作出的曲线。
从图中可以看到：
（1）当节流阀通流面积较小且 执行元件的负载不大时，曲线比 较平缓，说明负载对速度的影响 较小，故该回路在轻载、低速时 的速度稳定性较好。
（2）当溢流阀的调定压力一定 时，回路的最大承载能力不变。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
进油节流调速回路的优点是： 液压缸回油腔和回油管中压力较低，当 采用单杆活塞杆液压缸，使油液进入无杆腔中 ，其有效工作面积较大，可以得到较大的推力 和较低的运动速度，这种回路多用于要求冲击 小、负载变动小的液压系统中。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
（2）. 回油路节流调速回路
将节流阀串联在液压缸的 回油路上，即串联在缸和油 箱之间，调节AT，可调节q2 以改变速度，仍应和溢流阀 联合使用，pP = pS。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
回油节流调速回路的优点： 节流阀在回油路上可以产生背压，相对进 油调速而言，运动比较平稳，常用于负载变化 较大，要求运动平稳的液压系统中。而且在A 一定时，速度v随负载F增加而减小。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
（3）. 旁油路节流调速回路
将节流阀装在与执行 元件并联的支路上，即与 缸并联，溢流阀做安全阀 ，pP取决于负载， pP = p1=△p = F/A
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
闭式回路是指油液在系统内部封闭循 环的回路，即执行元件的回油口与液压泵 的进油口直接相通。
闭式回路其优点是： 能够油气隔离，结构紧凑，运行平稳 ，噪声小，缺点是油液散热条件差，杂质 难以沉淀。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
根据液压泵与液压马达（或液压缸）的不 同组合方式，容积调速回路有三种形式。
容积调速回路按油液循环方式分为： 开式回路； 闭式回路。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
开式回路是指通过油箱进行油液循环的回路 （前述回路皆为开式回路），即液压泵从油箱吸油 ，执行元件的回油仍返回油箱。
开式回路的优点： 是便于油液中杂质的沉淀和气体的析出，能充 分散热，缺点是油箱体积大，空气易侵入，导致运 动不稳，易产生噪声。
1.节流调速回路
节流调速回路是采用定量液压泵供油，利用 流量控制阀直接或间接控制进入执行元件的流 量而达到调速目的的回路。
节流调速回路工作原理：通过改变流量控制 阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件 的流量，以调节其运动速度。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
节流调速回路特点：
结构简单，成本低，使用维护方便，但有节 流损失，且流量损失较大，发热多，效率低，仅 适用于小功率液压系统。
该回路中包含限压式变量 泵、调速阀和背压阀，变量 泵流量与调速阀相适应，无 溢流损失；背压阀增强回路 运动平稳性。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路