液压传动调速回路
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kv F v A1 F F qt A1v 1 kl A 1
AT1>AT2>AT3 AT1 AT2 AT3
讨论： ①当AT=C时，F越大，刚性越好。 ②F=C时，AT越小，刚度越好。 ③若使刚度大，需要A1大， 值 小，泵的泄漏小。
应用：轻载、低速、负载变化不大，对稳定性要求不 高的小功率的场合。
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2、出口节流调速回路
（1）回路结构和主要参数： 特征：节流阀串联在液压缸的回油 路上。 工作原理：利用节流阀控制液压缸 的排油量q2来实现速度调节。
与进口节流调速回路的区别： ①有背压，运动平稳性好。 ②能承受负负载。 ③发热影响小。
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出口节流调速回路与进口节流阀式节流调速回路比较： （1）承受负方向负载。 （2）油液温升对系统影响小。 （3）当负载变为零时，背压大，对密封不利。 （4）同一个节流阀放到进口调速可使液压缸得到比出口调速更 低的速度。 综上所述，节流阀的进口、出口节流调速回路，结构简单， 造价低廉，但效率低，机械特性软，宜用在负载变化不大、 低速小功率的场合，如某些机床（如磨床）的进给系统。 另外，在液压缸的进、出油路上，也可同时设置节流阀，两 个节流阀的开口能联动调节。这就构成了进出口节流阀式节 流调速回路。由伺服阀控制的液压伺服系统和有些磨床的液 压系统就采用了这种调速回路。
（定量泵qP不变，pP一定）
P 溢 P 节
P1
功率特性图
F p1 当F 一定时 ，p1一定， A1 p节 pP p1 不变。
q1 qT CAT p
AT↑, q1 ↑, v↑。
P 有效功率： 1 p1q1
P1∝q1，q1↑, P1↑ 。 q1↑, ΔP节↑
节流损失： P节 p q1 溢流损失： P溢 pP q
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（2）速度负载特性：
由液压缸的力平衡方程（p2≠0）和流量阀的流量方程 （Δp＝p2），进而可得液压缸的速度负载特性为：
A1 F CAT ( pP ) q2 A2 A2 v A2 A2
回油节流调速和进油节流调速的速度负载特性以及刚性基本 相同。
当使用同一液压缸和同一节流阀，且负载F和 活塞运动速度v相同时，进、回油节流调速回路的效 率计算公式是相同的，可以认为其效率是相等的。 但是，在回油节流调速回路中，液压缸工作腔和回 油腔的压力都比进油节流调速回路的高，特别是在 负载变化大，尤其是当F接近于零时，回油腔的背 压有可能比液压泵的供油压力还要高，这样会使节 流功率损失大大提高，且加大泄漏，因而其效率实 际上比进油节流调速回路的要低。
最大承载能力：
回油节流调速的最大承载能力与进油节流调速相同，即
Fmax p p A1
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（3）功率和效率：
液压泵的输出功率与进油节流调速相同，即
液压缸的输入功率为:
PP pP qP 常数
A2 A1 P pp p2 q1 pp p2 q2 1 A1 A2 所以该回路的功率损失为:
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二、 节流调速回路
工作原理：通过调节流量阀通流截面面积的大小来控制流 入液压执行元件或自执行元件流出的流量，以此来调节执 行元件的速度。 分类：
按流量控制元件在回路中的位置不同，分为进油路节流调速、 回油节路流调速和旁路节流调速三种回路。
按工作中回路的供油压力是否负载变化，分为定压式节流调 速回路和变压式节流调速回路。
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§8.1 调速回路
一、调速方法概述 液压系统中的执行元件主要是液压缸和液压马达
在不考虑油液压缩性和泄漏的情况下，液压缸的速 度： q vq, A
A
液压马达的转速:
q n VM
nq,VM
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 — 液压马达的排量。 机械工程学院
pp p1
A1
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（2）速度负载特性：
液压缸的流量q1： q p qT q1
泵的泄漏量Δqp：由于泵的压力
随负载变化，正比于压力的泄漏量也是 变量，对速度产生附加的影响。
F F q1 q p qT ( qt q p ) CAT p qt k1( ) CAT ( ) A1 A1
P ppqp p1q1 pp (q1 q) ( pp pT )q1 pp q pTq1 P P 1 2
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回路功率损失：
溢流损失：在泵的输出压力pp 下，流量Δq流经溢流 阀产生的功率损失；
节流损失：流量q1在压差ΔpT下流经节流阀产生的功 率损失。 P Fv p1q1 1 回路的效率： c
有极值
最小负载F 0 时， 1 0, P 0 . p 1
P1
最大负载 1 pP 时，p 0, p
qT 0, q1 0, P 0. 1
回路在变负载下工作时，液压泵的工作压力需要按照最大负载的需求 来调定，而液压泵的流量又必须大于液压执行元件在最大速度时所需要的 流量。这样，工作在低速小负载情况下时，回路的效率很低。因此，从功 率利用率的角度看，这种调速回路不宜用在负载变化范围大的场合。 机械工程学院
Pp ppqp pP qP
q1 , c qP p1 , c pP
q1 qP q
溢流量越少，效率越高。
F p1 , c 负载越大，效率越高。 A1
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由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。
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缸在恒载下工作时:
PP pP qP
功率分配： PP P P溢 P节 1 总功率： PP pP qP
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q qP q1
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q1↑, ΔP溢↓
缸在变载下工作时（AT不变）:
F 变时，p1 变， p pP p1变
P 溢
q1 qT CAT p CAT ( pP p1 ) 变
油缸流量随载荷增加而下降。 有用功
P 节
P p1 q1 1
当AT 一定, F ↓ kv ↑ ； 当F=C, AT ↓kv ↑ ；
pP↑, A1↑，φ ↓, kv ↑ 。
结论：在速度低、负载小时 速度刚度好。
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速度负载特性曲线 机械工程学院
注意： ①Fmax与节流阀通流截面面积的变化无关。 ②无论负载如何变化，泵的出口压力不变。 ③当F=Fmax时，v=0。
安全阀
速度负载特性： F F qt k1( ) CAT ( ) q1 A1 A1 A1 A1
① AT=C：F↑，v显著↓，即特性很软；F越大，速度刚度越大。 ② F=C：↑AT，v↓;↓AT，v↑，AT越小，速度刚度越大。
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（2）速度负载特性：
V
速度刚度：
第八章 调速回路和多缸运动回路
液压基本回路是指那些为了实现某种特定功能而把一些 液压或气压元件和管道按一定方式组合起来的通路结构。 液压基本回路因在系统中所起的作用不同有许多种类型， 其中最常用的基本回路是：压力控制回路；速度控制回 路；方向控制回路；多执行元件控制回路。 §8.1 调速回路 §8.2 多缸运动回路
最大承载能力:
0
最大承载能力随着节流阀通流面积增大 而减小，即旁路节流调速回路的低速承载 F 能力很差，调速范围也小。 速度负载特性曲线 图8.7旁路节流调速回路速度负载特性曲线 机械工程学院 机自动化教研室
（3）功率和效率: 液压泵的输出功率：P p q p q p p p 1 p 液压缸的输入功率：
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3、旁路节流调速回路
（1）回路结构和主要参数： 特征：节流阀与执行元件并联， 溢流阀做安全阀。 工作原理：节流阀调节液压泵溢 回油箱的流量，从而控制了进入 液压缸的流量。改变节流阀的通 流面积，即可实现调速。 安全阀 液压泵的供油压力将随负载压力 变化，因此称为变压节流调速回 路。 F
节流阀两端的压力差：
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F p p p p1 p p A1 经节流阀进入液压缸的流量为： F q1 CAT p CAT ( pP ) A1
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液压缸的运动速度：
q1 CAT ( pP A1 F ) v A1 A1 1
v与AT ，pP ，F有关， 当AT 一定，F↑，v↓； 当F一定，AT↑，v↑。
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（4） 调速特性: 液压缸最大速度和最小速度之比。
vmax Rc vmin
回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。 优点：结构简单、价格低廉。 缺点：效率低。
q1max CAT maxp AT max A1 RT q1min CAT minp AT min A1
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速度负载特性曲线 机械工程学院
最大承载能力： 无论AT为何值，当F=ppA1时，节流阀两端压差Δp为 零，活塞运动也就停止，此时液压泵输出的流量全 部经溢流阀回油箱。所以此F值即为该回路的最大承 载值，即 F p A
max p 1
（3）功率特性： 液压泵的输出功率为: P pP qP 常数 P q1 液压缸的输入功率为: P p1q1 Fv F 1 A1 所以该回路的功率损失为:
pP A1 F A1 1 F kv 1 v CAT ( pP A1 F ) v
讨论上式： （提高调速回路速度刚性的措施） ①减小节流阀通口面积（降低缸的运 动速度）。 ②提高溢流阀的调定压力Pp. ③增大液压缸的有效工作面积A1。 ④减小节流阀的指数φ。 ⑤尽量减小负载。
组成：定量泵、流量阀（节流阀或调速阀）、溢流阀、执 行元件等。
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1、进口节流调速回路：
（1）回路结构和主要液压参数
特征：节流阀串联在液压泵和液压缸之间。
工作原理：压力由溢流阀调定，
其承载能力不受节流阀通流截面面 积的影响。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。
溢流阀的作用：调定系统的 压力；多余流量溢回油箱。
图8.1 进口节流阀式 机械工程学院 节流调速回路 机自动化教研室
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（2）速度－负载特性：
液压缸稳定工作时的受力平衡方程：
p1 A1 F p2 A2
∵ p2＝0 ∴ p1 F
A1
当AT一定时，重载区域比轻载 区域的速度刚性差； 在相同负载条件下，AT大时， 即速度高时速度刚性差。 结论：此种调速回路适用于低 速轻载的场合。
速度负载特性曲线
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速度刚度：曲线上某点斜率的倒数
1 1 kv v tan F pP A1 F A1 1 F kv 1 v CAT ( pP A1 F ) v
P pp q pT q2 P P 1 2
与进油节流调速回路的功率损失相似。 回路的效率为：
A2 A1 ( pp pT )q1 ( pp pT )q2 P A1 A2 1 c PP pp qp pp qp
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回路的效率：
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调速方法
{
1. 节流调速 2. 容积调速
q A
3. 容积节流调速
q n VM
节流调速回路：即用定量泵供油，采用流量控制元件调节输 入执行元件的流量q来实现调速； 容积调速回路：通过改变回路中变量泵或变量马达的排量V 来调节执行元件的运动速度。 容积节流调速回路（联合调速）
AT1>AT2>AT3 AT1 AT2 AT3
讨论： ①当AT=C时，F越大，刚性越好。 ②F=C时，AT越小，刚度越好。 ③若使刚度大，需要A1大， 值 小，泵的泄漏小。
应用：轻载、低速、负载变化不大，对稳定性要求不 高的小功率的场合。
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2、出口节流调速回路
（1）回路结构和主要参数： 特征：节流阀串联在液压缸的回油 路上。 工作原理：利用节流阀控制液压缸 的排油量q2来实现速度调节。
与进口节流调速回路的区别： ①有背压，运动平稳性好。 ②能承受负负载。 ③发热影响小。
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出口节流调速回路与进口节流阀式节流调速回路比较： （1）承受负方向负载。 （2）油液温升对系统影响小。 （3）当负载变为零时，背压大，对密封不利。 （4）同一个节流阀放到进口调速可使液压缸得到比出口调速更 低的速度。 综上所述，节流阀的进口、出口节流调速回路，结构简单， 造价低廉，但效率低，机械特性软，宜用在负载变化不大、 低速小功率的场合，如某些机床（如磨床）的进给系统。 另外，在液压缸的进、出油路上，也可同时设置节流阀，两 个节流阀的开口能联动调节。这就构成了进出口节流阀式节 流调速回路。由伺服阀控制的液压伺服系统和有些磨床的液 压系统就采用了这种调速回路。
（定量泵qP不变，pP一定）
P 溢 P 节
P1
功率特性图
F p1 当F 一定时 ，p1一定， A1 p节 pP p1 不变。
q1 qT CAT p
AT↑, q1 ↑, v↑。
P 有效功率： 1 p1q1
P1∝q1，q1↑, P1↑ 。 q1↑, ΔP节↑
节流损失： P节 p q1 溢流损失： P溢 pP q
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（2）速度负载特性：
由液压缸的力平衡方程（p2≠0）和流量阀的流量方程 （Δp＝p2），进而可得液压缸的速度负载特性为：
A1 F CAT ( pP ) q2 A2 A2 v A2 A2
回油节流调速和进油节流调速的速度负载特性以及刚性基本 相同。
当使用同一液压缸和同一节流阀，且负载F和 活塞运动速度v相同时，进、回油节流调速回路的效 率计算公式是相同的，可以认为其效率是相等的。 但是，在回油节流调速回路中，液压缸工作腔和回 油腔的压力都比进油节流调速回路的高，特别是在 负载变化大，尤其是当F接近于零时，回油腔的背 压有可能比液压泵的供油压力还要高，这样会使节 流功率损失大大提高，且加大泄漏，因而其效率实 际上比进油节流调速回路的要低。
最大承载能力：
回油节流调速的最大承载能力与进油节流调速相同，即
Fmax p p A1
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（3）功率和效率：
液压泵的输出功率与进油节流调速相同，即
液压缸的输入功率为:
PP pP qP 常数
A2 A1 P pp p2 q1 pp p2 q2 1 A1 A2 所以该回路的功率损失为:
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二、 节流调速回路
工作原理：通过调节流量阀通流截面面积的大小来控制流 入液压执行元件或自执行元件流出的流量，以此来调节执 行元件的速度。 分类：
按流量控制元件在回路中的位置不同，分为进油路节流调速、 回油节路流调速和旁路节流调速三种回路。
按工作中回路的供油压力是否负载变化，分为定压式节流调 速回路和变压式节流调速回路。
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§8.1 调速回路
一、调速方法概述 液压系统中的执行元件主要是液压缸和液压马达
在不考虑油液压缩性和泄漏的情况下，液压缸的速 度： q vq, A
A
液压马达的转速:
q n VM
nq,VM
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 — 液压马达的排量。 机械工程学院
pp p1
A1
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（2）速度负载特性：
液压缸的流量q1： q p qT q1
泵的泄漏量Δqp：由于泵的压力
随负载变化，正比于压力的泄漏量也是 变量，对速度产生附加的影响。
F F q1 q p qT ( qt q p ) CAT p qt k1( ) CAT ( ) A1 A1
P ppqp p1q1 pp (q1 q) ( pp pT )q1 pp q pTq1 P P 1 2
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回路功率损失：
溢流损失：在泵的输出压力pp 下，流量Δq流经溢流 阀产生的功率损失；
节流损失：流量q1在压差ΔpT下流经节流阀产生的功 率损失。 P Fv p1q1 1 回路的效率： c
有极值
最小负载F 0 时， 1 0, P 0 . p 1
P1
最大负载 1 pP 时，p 0, p
qT 0, q1 0, P 0. 1
回路在变负载下工作时，液压泵的工作压力需要按照最大负载的需求 来调定，而液压泵的流量又必须大于液压执行元件在最大速度时所需要的 流量。这样，工作在低速小负载情况下时，回路的效率很低。因此，从功 率利用率的角度看，这种调速回路不宜用在负载变化范围大的场合。 机械工程学院
Pp ppqp pP qP
q1 , c qP p1 , c pP
q1 qP q
溢流量越少，效率越高。
F p1 , c 负载越大，效率越高。 A1
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由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。
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缸在恒载下工作时:
PP pP qP
功率分配： PP P P溢 P节 1 总功率： PP pP qP
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q qP q1
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q1↑, ΔP溢↓
缸在变载下工作时（AT不变）:
F 变时，p1 变， p pP p1变
P 溢
q1 qT CAT p CAT ( pP p1 ) 变
油缸流量随载荷增加而下降。 有用功
P 节
P p1 q1 1
当AT 一定, F ↓ kv ↑ ； 当F=C, AT ↓kv ↑ ；
pP↑, A1↑，φ ↓, kv ↑ 。
结论：在速度低、负载小时 速度刚度好。
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速度负载特性曲线 机械工程学院
注意： ①Fmax与节流阀通流截面面积的变化无关。 ②无论负载如何变化，泵的出口压力不变。 ③当F=Fmax时，v=0。
安全阀
速度负载特性： F F qt k1( ) CAT ( ) q1 A1 A1 A1 A1
① AT=C：F↑，v显著↓，即特性很软；F越大，速度刚度越大。 ② F=C：↑AT，v↓;↓AT，v↑，AT越小，速度刚度越大。
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（2）速度负载特性：
V
速度刚度：
第八章 调速回路和多缸运动回路
液压基本回路是指那些为了实现某种特定功能而把一些 液压或气压元件和管道按一定方式组合起来的通路结构。 液压基本回路因在系统中所起的作用不同有许多种类型， 其中最常用的基本回路是：压力控制回路；速度控制回 路；方向控制回路；多执行元件控制回路。 §8.1 调速回路 §8.2 多缸运动回路
最大承载能力:
0
最大承载能力随着节流阀通流面积增大 而减小，即旁路节流调速回路的低速承载 F 能力很差，调速范围也小。 速度负载特性曲线 图8.7旁路节流调速回路速度负载特性曲线 机械工程学院 机自动化教研室
（3）功率和效率: 液压泵的输出功率：P p q p q p p p 1 p 液压缸的输入功率：
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3、旁路节流调速回路
（1）回路结构和主要参数： 特征：节流阀与执行元件并联， 溢流阀做安全阀。 工作原理：节流阀调节液压泵溢 回油箱的流量，从而控制了进入 液压缸的流量。改变节流阀的通 流面积，即可实现调速。 安全阀 液压泵的供油压力将随负载压力 变化，因此称为变压节流调速回 路。 F
节流阀两端的压力差：
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F p p p p1 p p A1 经节流阀进入液压缸的流量为： F q1 CAT p CAT ( pP ) A1
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液压缸的运动速度：
q1 CAT ( pP A1 F ) v A1 A1 1
v与AT ，pP ，F有关， 当AT 一定，F↑，v↓； 当F一定，AT↑，v↑。
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（4） 调速特性: 液压缸最大速度和最小速度之比。
vmax Rc vmin
回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。 优点：结构简单、价格低廉。 缺点：效率低。
q1max CAT maxp AT max A1 RT q1min CAT minp AT min A1
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最大承载能力： 无论AT为何值，当F=ppA1时，节流阀两端压差Δp为 零，活塞运动也就停止，此时液压泵输出的流量全 部经溢流阀回油箱。所以此F值即为该回路的最大承 载值，即 F p A
max p 1
（3）功率特性： 液压泵的输出功率为: P pP qP 常数 P q1 液压缸的输入功率为: P p1q1 Fv F 1 A1 所以该回路的功率损失为:
pP A1 F A1 1 F kv 1 v CAT ( pP A1 F ) v
讨论上式： （提高调速回路速度刚性的措施） ①减小节流阀通口面积（降低缸的运 动速度）。 ②提高溢流阀的调定压力Pp. ③增大液压缸的有效工作面积A1。 ④减小节流阀的指数φ。 ⑤尽量减小负载。
组成：定量泵、流量阀（节流阀或调速阀）、溢流阀、执 行元件等。
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1、进口节流调速回路：
（1）回路结构和主要液压参数
特征：节流阀串联在液压泵和液压缸之间。
工作原理：压力由溢流阀调定，
其承载能力不受节流阀通流截面面 积的影响。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。
溢流阀的作用：调定系统的 压力；多余流量溢回油箱。
图8.1 进口节流阀式 机械工程学院 节流调速回路 机自动化教研室
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（2）速度－负载特性：
液压缸稳定工作时的受力平衡方程：
p1 A1 F p2 A2
∵ p2＝0 ∴ p1 F
A1
当AT一定时，重载区域比轻载 区域的速度刚性差； 在相同负载条件下，AT大时， 即速度高时速度刚性差。 结论：此种调速回路适用于低 速轻载的场合。
速度负载特性曲线
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速度刚度：曲线上某点斜率的倒数
1 1 kv v tan F pP A1 F A1 1 F kv 1 v CAT ( pP A1 F ) v
P pp q pT q2 P P 1 2
与进油节流调速回路的功率损失相似。 回路的效率为：
A2 A1 ( pp pT )q1 ( pp pT )q2 P A1 A2 1 c PP pp qp pp qp
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回路的效率：
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{
1. 节流调速 2. 容积调速
q A
3. 容积节流调速
q n VM
节流调速回路：即用定量泵供油，采用流量控制元件调节输 入执行元件的流量q来实现调速； 容积调速回路：通过改变回路中变量泵或变量马达的排量V 来调节执行元件的运动速度。 容积节流调速回路（联合调速）