速度控制回路(二)解析

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第八章液压基本回路(二)讲解

第八章液压基本回路（二）§4 速度控制回路在很多液压装置中，要求能够调节液动机的运动速度，这就需要控制液压系统的流量，或改变液动机的有效作用面积来实现调速。

一、节流调速回路在采用定量泵的液压系统中，利用节流阀或调速阀改变进入或流出液动机的流量来实现速度调节的方法称为节流调速。

采用节流调速，方法简单，工作可靠，成本低，但它的效率不高，容易产生温升。

1.进口节流调速回路（如下图）节流阀设置在液压泵和换向阀之间的压力管路上，无论换向阀如何换向，压力油总是通过节流之后才进入液压缸的。

它通过调整节流口的大小，控制压力油进入液压缸的流量，从而改变它的运动速度。

2.出口节流调速回路（如下图）节流阀设置在换向阀与油箱之间，无论怎样换向，回油总是经过节流阀流回油箱。

通过调整节流口的大小，控制液压缸回油的流量，从而改变它的运动速度。

3.傍路节流调速回路（如下图）节流阀设置在液压泵和油箱之间，液压泵输出的压力油的一部分经换向阀进入液压缸，另一部分经节流阀流回油箱，通过调整傍路节流阀开口的大小来控制进入液压缸压力油的流量，从而改变它的运动速度。

4.进出口同时节流调速回路（如下图）在换向阀前的压力管路和换向阀后的回油管路各设置一个节流阀同时进行节流调速。

5.双向节流调速回路（如下图）在单活塞杆液压缸的液压系统中，有时要求往复运动的速度都能独立调节，以满足工作的需要，此时可采用两个单向节流阀，分别设在液压缸的进出油管路上。

图（a）为双向进口节流调速回路。

当换向阀1处于图示位置时，压力油经换向阀1、节流阀2进入液压缸左腔，液压缸向右运动，右腔油液经单向阀5、换向阀1流回油箱。

换向阀切换到右端位置时，压力油经换向阀1、节流阀4进入液压缸右腔液压缸向左运动，左腔油液经单向阀3、换向阀1流回油箱。

图（b）为双向出口节流调速回路。

它的原理与双向进口节流调速回路基本相同，只是两个单向阀的方向恰好相反。

6.调速阀的桥式回路（如下图）调速阀的进出油口不能颠倒使用，当回路中必须往复流经调速阀时，可采用如图所示的桥式联接回路。

液压基本回路(二)

一、节流调速回路在采用定量泵的液压系统中，利用节流阀或调速阀改变进入或流出液动机的流量来实现速度调节的方法称为节流调速。

采用节流调速，方法简单，工作可靠，成本低，但它的效率不高，容易产生温升。

1.进口节流调速回路（如下图）节流阀设置在液压泵和换向阀之间的压力管路上，无论换向阀如何换向，压力油总是通过节流之后才进入液压缸的。

它通过调整节流口的大小，控制压力油进入液压缸的流量，从而改变它的运动速度。

2.出口节流调速回路（如下图）节流阀设置在换向阀与油箱之间，无论怎样换向，回油总是经过节流阀流回油箱。

通过调整节流口的大小，控制液压缸回油的流量，从而改变它的运动速度。

4.进出口同时节流调速回路（如下图）在换向阀前的压力管路和换向阀后的回油管路各设置一个节流阀同时进行节流调速。

图（a）为双向进口节流调速回路。

当换向阀1处于图示位置时，压力油经换向阀1、节流阀2进入液压缸左腔，液压缸向右运动，右腔油液经单向阀5、换向阀1流回油箱。

换向阀切换到右端位置时，压力油经换向阀1、节流阀4进入液压缸右腔液压缸向左运动，左腔油液经单向阀3、换向阀1流回油箱。

图（b）为双向出口节流调速回路。

它的原理与双向进口节流调速回路基本相同，只是两个单向阀的方向恰好相反。

6.调速阀的桥式回路（如下图）调速阀的进出油口不能颠倒使用，当回路中必须往复流经调速阀时，可采用如图所示的桥式联接回路。

速度控制回路(增速+换速)

有时仍不能满足快速运动的要求，常常要求和其它方法（如限压式变量泵）联合使用。
液压缸差动连接的快速运动回路
液压与气动技术
2、双泵供油增速回路
当换向阀6处于图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向
系统供油，活塞快速向右运动；
设定双泵供油时系统的最高工作压力
于是无杆腔排出的油液与泵1输出的油液合流进入无杆腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量，使活塞快速向右运动。
液压缸差动连接的快速运动回路
液压与气动技术
差动连接增速回路
这种回路比较简单也比较经济，但液压缸的
速度加快有限，差动连接与非差动连接的速度之
比为:
1'
A1
1 ( A1 A2 )
A
DT1 P DT2
B B
采用电磁阀的快慢速换接回路
液压与气动技术两种慢速（工进）换接回路
1、调速阀串联的换接回路
特点：v1 > v2，否则2不起作用
液压与气动技术两种慢速（工进）换接回路
2、调速阀并联的换接回路1
特点：v1、v2互不影响，但因A、
B任意一个工作时，另一个减压阀阀口最大，一旦换接易前冲。
双泵供油的快速运动回路
低压大流量泵1和高压小流量泵2组成的双联泵作为系统的动力源。
液压与气动技术
双泵供油增速回路
换向阀6的电磁铁通电后, 缸有杆腔经节流阀7回油箱，系统压力升高，达到顺序阀3的调定压力后,大流量泵1通过阀3卸荷, 单向阀4自动关闭,只有小流量泵2单独向系
统供油,活塞慢速向右运动.
液压与气动技术快速与慢速的换接回路
2、采用电磁阀的快慢速换接回路

12气动基本回路速度控制回路.ppt

❖ 排气节流调速回路具有下述特点： ❖ 1)气缸速度随负载变化较小，运动较平稳。 ❖ 2)能承受与活塞运动方向相同的负载(反向负载)。
以上的讨论，适用于负载变化不大的情况。当负载突然增大时，由于气体的可压缩性，就将迫使气缸内的气体压缩，使活塞运动速度减慢；反之，当负载突然减小时，气缸内被压缩的空气，必然膨胀，使活塞运动加快这称为气缸的“自走”现象。
五、缓冲回路
❖ 要获得气缸行程末端的缓冲，除采用带缓冲的气缸外，特别在行程长、速度快、惯性大的情况下，往往需要采用缓冲回路来满足气缸运动速度的要求。
b）所示回路的特点是，当活塞返回到行程末端时，其左腔压力已降至打不开顺序阀2的程度，余气只能经节流阀1排出，因此活塞得到缓冲。
a）所示回路能实现快进一慢进缓冲一停止快退的循环，行程阀可根据需要来调整缓冲开始位置，这种回路常用于惯性力大的场合。
2双向调速回路三快速往复运动回路将图145a中两只单向节流阀换成快速排气阀就构成了快速往复回路四速度换接回路利用两个二位二通阀与单向节流阀并联当撞块压下行程开关时发出电信号使二位二通阀换向改变排气通路从而使气缸速度改变
速度控制回路
概念：用来调节气缸的运动速度或实现气缸的缓冲等的控制回路，一般为节流调速。
二、双作用气缸的速度控制回路
1、单向调速回路
当节流阀开度较小时，由于进入A腔的流量较小，压力上升缓慢，当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，结果使压缩空气膨胀，压力下降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞就停止前进。待压力再次上升时，活塞才再次前进。这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象，叫气缸的“爬行”。
进气节流
❖ 节流供气的不足之处主要表现为：

第八章流量阀及速度控制回路解读

m
几种常用的节流口形式如图所示。
针阀式
偏心槽式
轴向三角槽式
周向缝隙式
轴向缝隙式
（一）节流阀
1、结构原理
适用于：负载和温
度变化不大或
对速度稳定性要求不高的液
压回路中。
单向节流阀
则无节流作用。
2
3 只能控制一个方向上的流量大小，而在另一个方向 4
1 2 3 P2 4 P1
P2
P1 P2
P1
P1
1）液压缸差动连接回路
2）采用蓄能器的快速运动回路
3）双泵供油回路
4）用电磁换向阀的快慢速转换回路
5）行程阀的快慢速换接回路
下位：快进上位：工进阀2左位：快退
优点：快慢速换接过程较平稳，换接点的位置较准确。缺点：行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。
2. 两种慢速的转换回路
1、进油节流调速回路
1）回路的组成：定量泵、节流阀、溢流阀和执行元件。 2）工作原理：执行元件进油路串接一节流阀，以调节执行元件运动速度。正常工作的必要条件：泵输出油液qp q1→液压缸 △q→油箱
泵出口压力pp：溢流阀调整压力（基本恒定）
2、回油（出口）节流调速回路
原理：节流阀串联在液压缸回油路上，通过控制缸的回油量q2 实现速度调节。特点：基本特性与进口节流调速回路基本相同。
正确而迅速地阅读液压系统图，对于分析液压系统、设计电气系统以及使用、检修、调整液压设备都有重要的作用。
阅读液压系统图的一般方法和步骤： 1）了解液压系统的任务、工作循环、应具备的性能和需要满足的要求； 2）查询系统图中所有的液压元件及其连接关系，分析它们的作用及其所组成的基本回路及功能； 3）分析系统的基本回路，了解系统的工作原理及特点。

第十四章-气动基本回路

第六节延时回路
右图为延时输出回路。
左图为气缸延时返回回路。
第七节安全保护和操作回路
由于气动机构负荷的过载、气压的突然降低以及气动执行机构的快速动作等原因，都可能危及操作人员或设备的安全，因此在气动回路中，常常需要设计安全保护回路。
一、过载保护回路
活塞杆在伸出过程中，系统过载时，活塞杆立即缩回。
用行程阀控制的单缸单往复动作回路。
下图为用阻容控制的单缸单往复延时返回回路。
上图为用压力阀控制的单缸单往复动作回路。
2、单缸多往复动作回路
按下带定位装置的手动阀1：连续往复运动；松开带定位装置的手动阀1：下位工作，气缸停止运动。
二、互锁回路
只有三个机动换向阀同时动作，主控阀才能换向，气缸才能伸出。
三、双手操作安全回路
锻压、冲压设备中必须设置安全保护回路，以保证操作者双手的安全。
左图为“与”回路的双手操作安全回路。注意：两个手动阀的安装距离必须保证单手不能同时操作。
1、阀2与阀3同时按下：主控阀上位工作，气缸伸出；
✓为获得稳定的运动速度，气动系统多采用出口节流调速。
2、双向调速回路
✓排气节流阀
调速回路：通过两个单向节流阀或两个排气节流阀控制气缸伸缩的速度。
三、快速往返运动回路
用两个快排阀实现双作用气缸的快速往返，可达到节省时间的要求。
四、速度换接回路
采用二位二通阀与节流阀并联，由行程开关发出电信号，控制二位二通阀换向，改变排气通路，从而控制气缸速度改变。行程开关的位置，可根据需要选定。
五、缓冲回路
活塞快速向右运动接近末端，压下机动换向阀，气体经节流阀排气，活塞低速运动到终点。

第三节速度控制回路(二)

2、两种慢速的换接回路
（1）两调速阀串联，且调速阀4的流量调得比3小，从而实现两种慢速的换接。此回路的速度换接平稳性好
（2）两调速阀并联
两调速阀各自独立调节流量，互不影响；但一个调速阀工作时，另一个调速阀无油通过，其减压阀居最大开口位置，速度换接时大量油液通过该处使执行元件突然向前冲。它不宜用于“在加工过程中实现速度换接”，只能用于速度预选场合。
当运动部件快速下降时，液压缸上腔负压，充液油箱4通过液控单向阀3向缸的上腔补油。当运动部件接触工件加压时，阀3关闭，只液压泵供油，活塞运动速度降低。回程时，液压缸上腔一部分回油通过阀3进入充液油箱，一部分回油直接回油箱。充液阀控制快速下降速度
（2）采用增速缸的快速运动回路增速缸由活塞缸与柱塞 Nhomakorabea缸复合而成。
2.双泵供油的快速运动回路
p系统 p3，两泵同时供油，快进。 p系统 p3，泵1卸载，单向阀关闭，泵2供油，慢进。
卸载阀3的调定压力至少应比溢流阀5的调定压力低 10％～20％。常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合。大流量泵大流量泵
3、充液快速运动回路
（1）自重充液快速运动回路回路用于垂直运动部件质量较大的液压机系统。
辅助缸 (成对)
泵向6供油，快进（5 右腔补油）；压板触及工件，油压上升，顺序阀4开启，5和6同时供油，慢速加压； 5左腔进油，右腔通过充液阀7回油，回程。
主缸
这种回路常用于冶金机械。
4、采用蓄能器的快速运动回路
当换向阀处于左位或右位时，泵和蓄能器同时向缸供油，实现快速运动。当换向阀处于中位时缸停止工作，泵经单向阀向蓄能器充液，蓄能器压力升高到液控顺序阀的调定压力时，泵卸荷。

【资料】速度控制回路汇编

2. 定量泵＋变量马达
由于液压泵输出的压力由溢流阀限定，液压泵流量保持不变因此该调速回路具有最大的输出功率，故称为恒功率调速。
3. 变量泵＋变量马达
在改变变量泵的容积常数时，回路处于恒转矩调速阶段；在改变变量马达的容积常数时，回路处于恒功率调速阶段。
（三）变量泵－调速阀容积节流调速回路
回路的功率损失组成
节流损失：Pj p2q3 溢流损失：Py p1q4
回路总功率损失：
PPj Py
进油路和回油路节流调速回路的比较
❖ 负载能力：回油路节流回路可以直接承受反向负载，
进油路节流回路中必须接入背压阀才能实现。
❖ 启动性能：回油路节流回路启动时有较大的前冲现
象，而进油路节流回路前冲现象不明显。
回路的功率损失组成
P p1q1 p2 q2 p1(q2 q3)(p1p)q2 p1q3 pq2
溢流功率损失
节流功率损失
回路的效率
c
p2 q2 p1 q1
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看图
进油路节流调速回路的功率损失的变化
AJ
不
变
，
负
载
增节溢大流流
损损
失失
AJ
不
变
，
负
载
减节溢小流流
损损
失失
AJ不变，负载增/大减小总功率损失不定
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。
4)节流阀开度不变，负载减小：
压差增大，液阻不变→流量增加
油缸速度提高。
返回
进油路节流调速回路的速度－负载特性
液压缸移动速度
节流阀通流
面积

第7章速度控制回路

第16页/共75页
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
第17页/共75页
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
第18页/共75页
§ 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。
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§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
4.调速回路的比较和选用
(1)调速回路的比较。
回路类主要性能
机械特性
速度稳定性
承载能力
调速范围
功率特效率
性
发热
适用范围
节流调速回路Βιβλιοθήκη 用节阀进回油旁路用调速阀
进回油
旁路
较差
差
好
较好
较大低大
较差
小较高较小
好
较大低较高大较小
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§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
第49页/共75页
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
第50页/共75页
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
其他快速回路
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§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
自重充液的快速回路
活塞向下运动时，由于运动部件的自重，活塞快速下降，由单向节流阀控制下降速度。此时因液压泵供油不足，液压缸上腔出现负压，充液油箱4 通过液控单向阀3（充液阀）向缸的上腔补油；
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§ 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：

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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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图7.16 旁路节流调速回路
速度控制回路

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。

速度控制回路教学内容

q3
大于有杆腔回油量，所以节流阀开口较大，低速运行时，阀不易堵塞，故
有利于获得较低的运动速度； ④ 由
于液压缸回油直通油箱无背压力，当
负载突然减小或增大时，活塞将出现
前冲或爬行，故运动平稳性较差。
第十二章液压基本回路
2、回油路节流调速回路
1）回路工作状态
A1 A2
p1
P2
q1
q2
pp
v
F P0=0
第十二章液压基本回路
2、定量泵—变量马达容积调速回路
——定量泵-变量马达容积调速回路由定量泵、变量马达和起安全作用的溢流阀组成。
定量泵输出的定量压力油全部进入执行元件液压马达中，通过改变液压马达的排量，来调节马达的转速。回路工作压力由负载转矩决定，溢流阀只起安全阀作用，系统过载时，才打开溢流。
节流调速回路由于存在着节流损失和溢流损失，回路效率低，发热量大，因此，只用于小功率调速系统。
第十二章液压基本回路
（二）容积调速回路
——容积调速回路是由【变量泵】或【变量马达】组成的调速回路，它可以通过调节变量泵的输出流量或变量马达的排量，以此来调节执行元件的运动速度。
在容积式调速回路中，液压泵输出的液压油全部直接进入液压缸或液压马达，无溢流损失和节流损失。而且，液压泵的工作压力随负载的变化而变化，因此，变量泵效率高，发热量少。容积调速回路多用于工程机械、矿山机械、农业机械和大型机床等大功率的调速系统中。
第十二章液压基本回路 §12— 3 速度控增速回路速度换接回路
一、调速回路
——调速回路在速度控制回路中占有重要地位。例如在机床液压传动系统中，用于主运动和进给运动的调速回路对机床加工质量有着重要的影响，而且，它对其它液压回路的选择起着决定性的作用。

液压基本回路的安装与调试—速度控制回路的设计、安装与调试

（二）容积调速回路
变量泵+定量执行元件定量泵+变量马达
变量泵+变量马达
（二）容积调速回路
（二）容积调速回路
定量泵 + 变量马补油泵达
过载保护
控制补油压力
回路的速度刚性受负载变化影响:
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
（二）容积调速回路
变量泵 + 变量马达
2.应用Fluidsim软件进行对所设计的液压回路进行仿真；
3.在FESTO液压实训台上对液压回路进行安装和调试，分别测量液压缸前进及返回行程时间、工作压力和背压，填写表；
平面磨床液压回路数据测量
方向
p
p1
p2
t
前进行程
返回行程
活塞无杆腔面积： APN=2.0cm2 活塞有杆腔面积： APR=1.2cm2 油缸的行程： s=0.2m
任务6.2 速度控制回路的设计、安装与调试
教学目标
1.熟知速度控制回路的类型及应用； 2.能够根据控制要求进行速度控制回路的设计与
仿真； 3.能够根据原理图进行速度控制回路的安装、调
试与故障排除。
知识点速度控制回路
一. 调速回路
缸的速度：v=q/A 液压缸A确定，改变输入缸q来调速
马达转速：n=q/VM 改变q 来调速
低速段，马达排量调至最大，从小到大调节变量泵排量
高速段，泵为最大排量，从大到小调节变量马达的排量
（三）容积节流调速回路
（三）容积节流调速回路
二. 快速运动回路
差动连接快速回路
节
流
调
蓄能器快速回路
速
回