液壓與氣動(dòng)技術(shù) 課件 模塊四 課題17

課題17速度控制回路模塊四液壓控制閥和液壓基本回路基本回路定義：基本回路是由有關(guān)液壓元件組成，并能完成某一特定功能的典型（簡單）油路結(jié)構(gòu)。分類（按功用分）：方向控制回路，壓力控制回路，速度控制回路，多缸工作控制回路。速度控制回路功用：速度控制回路是調(diào)節(jié)和變換執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。分類：調(diào)速回路、快速回路和速度換接回路。課題17

速度控制回路模塊四課題17速度控制回路一、調(diào)速回路調(diào)速原理：

液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v=q/A，由輸入流量q和缸的有效作用面積A決定；液壓馬達(dá)的速度nM=q/Vm，由輸入流量和馬達(dá)的排量決定。要想調(diào)節(jié)速度或速度，可用改變輸入液壓缸或馬達(dá)的流量，或改變馬達(dá)的排量的方法來實(shí)現(xiàn)。調(diào)速方法：

（l）節(jié)流調(diào)速回路：用定置泵供油，采用流量控制閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的流量，以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。（2）容積調(diào)速回路：改變變量泵的供油流量和（或）改變變量馬達(dá)的排量，以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。（3）容積節(jié)流調(diào)速回路：采用變量泵和流量控制閥相配合的調(diào)速方法，又稱聯(lián)合調(diào)速。對調(diào)速回路的要求:

（l）調(diào)速范圍大；（2）速度穩(wěn)定性好；（3）效率高。課題17

速度控制回路模塊四（一）節(jié)流調(diào)速回路1、概述（1）組成定量泵+流量閥+溢流閥+執(zhí)行元件等（2）工作原理通過改變流量控制閥閥口的通流面積來控制流進(jìn)或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。（3）分類1）按采用流量閥不同：節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速，調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速。2）按流量閥安裝位置不同：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，回油節(jié)流調(diào)速回路，旁油節(jié)流調(diào)速回路。課題17

速度控制回路模塊四2、進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路（1）組成：定量泵、節(jié)流閥、溢流閥、執(zhí)行元件等（2）工作原理：將節(jié)流閥串聯(lián)在進(jìn)入液壓缸的油路上，即串聯(lián)在泵和缸之間，調(diào)節(jié)AT，

即可改變q，從而改變速度，且必須和溢流閥聯(lián)合使用。進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路課題17

速度控制回路模塊四（3）工作特性分析1）速度負(fù)載特性液壓缸在穩(wěn)定工作時(shí)，其受力平衡方程式：式中p1、p2壓缸進(jìn)出油腔壓力；

F—液壓缸的負(fù)載；

A—液壓缸有效工作面積。由于p2可視為零，則有如液壓泵的供油壓力為節(jié)流閥進(jìn)、出口壓差：故進(jìn)入液壓缸的流量：

式中C—系數(shù)，視為常數(shù)；

—節(jié)流閥通流面積；—節(jié)流閥指數(shù)。故液壓缸速度：此方程稱速度負(fù)載特性方程進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路課題17

速度控制回路模塊四根據(jù)速度負(fù)載特性方程繪制的曲線圖稱為速度負(fù)載特性曲線圖

速度剛性：速度隨負(fù)載F變化的程度叫速度剛性。

速度穩(wěn)定性：速度剛性越大，則速度穩(wěn)定性好。

負(fù)載特性曲線圖分析：①當(dāng)節(jié)流閥通流面積不變時(shí)，負(fù)載增加，速度就會(huì)下降。②當(dāng)節(jié)流閥通流面積一定時(shí)，重載區(qū)域比輕載區(qū)域的，速度穩(wěn)定性差。③當(dāng)負(fù)載相對穩(wěn)定時(shí)，通流面積大時(shí)比通流面積小時(shí)的速度剛性小，速度穩(wěn)定性差。

④最大承載能力：從可得：進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲性圖課題17

速度控制回路模塊四2）功率和效率液壓泵輸出功率：液壓缸輸出功率：如液壓泵的供油流量為：溢流閥的溢油量為：則回路的功率損失：回路功率損失包括兩部分：溢流閥溢流功率損失+流量控制閥節(jié)流功率損失。效率：

課題17

速度控制回路模塊四（4）進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的應(yīng)用從分析速度負(fù)載特性曲線可知：進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。思考與提問：當(dāng)負(fù)載F一定時(shí)，流量控制閥開口面積AT的大小對回路的速度穩(wěn)定性有何影響？進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲性圖課題17

速度控制回路模塊四3、回油節(jié)流調(diào)速回路（1）特征將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，即串聯(lián)在缸和油箱之間，調(diào)節(jié)AT，可調(diào)節(jié)q2以改變速度，仍應(yīng)和溢流閥聯(lián)合使用，pp=pY?；赜凸?jié)流調(diào)速回路課題17

速度控制回路模塊四（2）比較

相同處∵v—F特性基本與進(jìn)口節(jié)流相似∴上述結(jié)論都適用于此不同處

1）承受負(fù)值負(fù)載能力∵回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓∴能承受負(fù)值負(fù)載，并↑v穩(wěn)定性，而進(jìn)油路則需在回油路上增加背壓閥方可承受，△P↑。2）實(shí)現(xiàn)壓力控制的方便性∵進(jìn)油路調(diào)速中工作臺(tái)碰到死擋鐵后，活塞停止，缸進(jìn)油腔油壓上升至pY

∴便于實(shí)現(xiàn)壓力（升壓）控制而回油路調(diào)速在上述工況時(shí)，進(jìn)油腔壓力變化很小，無法控壓，而回油腔p↓0，可降壓發(fā)訊，但電路復(fù)雜。課題17

速度控制回路模塊四3）最低穩(wěn)定速度∵若回路使用單桿缸，無桿腔進(jìn)油量大于有桿腔回油流量∴在缸徑、缸速相同情況下，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路流量閥開口較大，低速時(shí)不易堵塞。故進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低穩(wěn)定速度，為了提高回路綜合性能，實(shí)踐中常采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路加背壓閥（用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧的單向閥串接于回油路），因而兼有兩回路優(yōu)點(diǎn)。課題17

速度控制回路模塊四旁路節(jié)流調(diào)速回路4、旁路節(jié)流調(diào)速回路（1）特征它是將節(jié)流閥安放在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，用它來調(diào)節(jié)從支路流回油箱的流量，以控制進(jìn)入液壓缸的流量來達(dá)到調(diào)速的目的。（2）油路課題17

速度控制回路模塊四2）最大承載能力旁路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載能力隨開口面積AT的增大而減小，即該回路低速時(shí)的承載能力很差，調(diào)速范圍也小。同時(shí)最大承載能力還受安全閥調(diào)定壓力的限制。當(dāng)負(fù)載恒定時(shí)，液壓缸運(yùn)動(dòng)速度隨節(jié)流閥開口面積AT的增大而減小，當(dāng)節(jié)流閥開口面積AT調(diào)定后，液壓缸運(yùn)動(dòng)速度隨負(fù)載的增大而減小。（3）工作特性分析

1）速度負(fù)載特性旁油路節(jié)流調(diào)速速度負(fù)載特性曲線課題17

速度控制回路模塊四

3）功率和效率

pP隨F變化而變化，只有△P節(jié)流損失，而無△P溢流損失。旁路節(jié)流調(diào)速回路只有節(jié)流損失而無溢流閥的溢流損失，故效率較高。這種回路適用于高速、重載且對速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率的液壓系統(tǒng)。采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，在負(fù)載變化時(shí)液壓缸運(yùn)行速度隨節(jié)流閥進(jìn)出口壓差而變化，故速度平穩(wěn)性差。如果用調(diào)速閥來代替節(jié)流閥，速度平穩(wěn)性將大為改善，但功率損失將會(huì)增大。

（4）應(yīng)用

因?yàn)樗俣蓉?fù)載特性、低速承載能力差。所以一般用于高速、重載、對速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率場合，如：牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、輸送機(jī)械液壓系統(tǒng)、大型拉床液壓系統(tǒng)、龍門刨床液壓系統(tǒng)等。課題17

速度控制回路模塊四5、采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路（1）按調(diào)速閥安裝位置：進(jìn)油路，回油路，旁油路（2）特點(diǎn)1）在負(fù)載變化較大，v穩(wěn)定性要求較高的場合，則用調(diào)速閥替代節(jié)流閥，當(dāng)△P>△Pmin，q不隨△P而變化，所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥調(diào)速。2）雖解決了速度穩(wěn)定性問題，但因既有△P溢，又有△P節(jié)，還有△P減，所以，△P更大，一般用于P較小，但F變化較大而v穩(wěn)定性要求較高的場合。課題17

速度控制回路模塊四（二）容積調(diào)速回路1、概述（1）特點(diǎn)容積調(diào)速回路是通過改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。其主要優(yōu)點(diǎn)是功率損失?。]有溢流損失和節(jié)流損），系統(tǒng)效率高，廣泛應(yīng)用于大功率液壓系統(tǒng)中。（2）分類

1）變量泵和定量液壓馬達(dá)（或液壓缸）容積調(diào)速回路

2）定量泵和變量液壓馬達(dá)容積調(diào)速回路3）變量泵和變量液壓馬達(dá)容積調(diào)速回路。課題17

速度控制回路模塊四2、變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路（1）組成變量泵+液壓馬達(dá)（或液壓缸）變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路變量泵和定量馬達(dá)的調(diào)速特性曲線課題17

速度控制回路模塊四（2）工作特性1）nM=qP/VM

∵VM=定值∴調(diào)節(jié)qP即可改變nM

2、定量泵和變量馬達(dá)容積調(diào)速回路（1）組成定量泵和變量馬達(dá)容積調(diào)速回路課題17

速度控制回路模塊四2）若不計(jì)損失，在調(diào)速范圍內(nèi)，

T=pPVM/2π=C∴稱恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速

在這種回路中，液壓泵轉(zhuǎn)速和液壓馬達(dá)排量都是恒量，改變液壓泵排量就可使液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和輸出功率隨成正比地變化。而馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩是由負(fù)載決定的，不因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路通常叫做恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍很大。定量泵和變量馬達(dá)的調(diào)速特性曲線（3）特點(diǎn)

∵nM與VM成反比

TM與VM成正比∴VM↑，nM↓，TM↑；

VM↓，nM↑，TM↓，以致帶不動(dòng)負(fù)載，使馬達(dá)“自鎖”。故這種回路很少單獨(dú)使用課題17

速度控制回路模塊四第二段：將VP固定至最大，VM由大→小，nM從nM’↑nMmax（定—變）∴調(diào)速范圍大，λ可達(dá)100。

（2）特點(diǎn)∵nM低時(shí)TM大，nM高時(shí)TM小∴正好符合大部分機(jī)械要求故多用于機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、紡織機(jī)械、礦山機(jī)械4、變量泵和變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路（1）工作原理分兩段調(diào)節(jié)：第一段：先將VM調(diào)至最大并固定，然后將VP由小→大,nM從0↑nM’（變—定）變量泵和變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路課題17

速度控制回路模塊四（三）容積節(jié)流調(diào)速回路∵容積調(diào)速回路雖然效率高，發(fā)熱小，但仍存在速度負(fù)載特性較軟的問題（主要由于泄漏所引起）。∴在低速、穩(wěn)定性要求較高的場合（如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中），常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。容積節(jié)流調(diào)速回路特點(diǎn)：

（1）qP自動(dòng)與流量閥調(diào)節(jié)相吻合，無△P溢，η高。

（2）進(jìn)入執(zhí)行元件的q與F變化無關(guān)，且自動(dòng)補(bǔ)償泄漏，速度穩(wěn)定性好。

（3）因回路有節(jié)流損失，所以η<η容。

（4）便于實(shí)現(xiàn)快進(jìn)—工進(jìn)—快退工作循環(huán)。課題17

速度控制回路模塊四限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路1、組成如右圖所示2、工作原理聯(lián)合調(diào)速，v由調(diào)速閥調(diào)定，qP與q1自動(dòng)適應(yīng)。

qP

>q1，使pP↑，通過反饋，qp↓，qP=q1

qP<q1，使pP↓，通過反饋，qP↑，qP=q13、特點(diǎn)∵本回路的pP為一定值限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路∴稱定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路又∵若負(fù)載變化大時(shí)，節(jié)流損失大，低速工作時(shí)，泄漏量大，系統(tǒng)效率降低?！嘤糜诘退佟⑤p載時(shí)間較長且變載的場合時(shí)，效率很低。故本回路多用于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中。課題17

速度控制回路模塊四二、快速回路功用使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。分類雙泵供油增速蓄能器供油增速變量泵供油增速液壓缸差動(dòng)連接增速

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速度控制回路模塊四1、雙泵供油快速回路（1）組成如圖所示（2）工作原理

動(dòng)畫演示

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速度控制回路模塊四2、液壓缸差動(dòng)連接快速回路

（1）組成如圖所示

（2）工作原理

動(dòng)畫演示

電磁鐵動(dòng)作順序

1YA2YA3YA快進(jìn)+--工進(jìn)+-+快退-++原位停止---（3）特點(diǎn)

實(shí)質(zhì)是通過減小A以增大v，簡單易行，應(yīng)用廣泛，但因差動(dòng)時(shí)部分q增大，管道及閥均應(yīng)大規(guī)格。課題17

速度控制回路模塊四3、增速缸快速回路（1）組成如圖所示（2）工作原理

動(dòng)畫演示課題17

速度控制回路模塊四4、蓄能器的快速回路（1）組成如圖所示（2）工作原理

動(dòng)畫演示課題17

速度控制回路模塊四三、速度換接回路功用完成系統(tǒng)中執(zhí)行元件依次實(shí)現(xiàn)幾種速度的換接。實(shí)質(zhì)上是一種分級(jí)（或有級(jí)）調(diào)速回路，但速度是根據(jù)需要事先調(diào)好，這是和調(diào)速回路的不同之處。分類快速與慢速的換接兩種慢速的換接

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速度控制回路模塊四1、快速與慢速的換接回路

（1）速度換接方