液压系统分析(2)-基本回路

1、液气压系统分析第二章 基本回路分析第二章 基本回路分析 由液压元件组成，并能完成特定功能的典型管由液压元件组成，并能完成特定功能的典型管路结构，称为路结构，称为基本回路基本回路。内容概述内容概述v方向控制回路方向控制回路v压力控制回路压力控制回路v速度调节回路速度调节回路v多缸控制回路多缸控制回路v其它控制回路其它控制回路2-1 方向控制回路方向控制回路 方向控制回路的作用是利用各种方向控制元件来方向控制回路的作用是利用各种方向控制元件来控制流体的通断和流向，以控制执行元件的启动、控制流体的通断和流向，以控制执行元件的启动、停止和换向。停止和换向。1.换向回路换向回路三位四通手动换向阀三位四通

2、手动换向阀2-1 方向控制回路方向控制回路v二位四通电磁阀的换向回路二位四通电磁阀的换向回路 活塞只能停留在缸的两端，活塞只能停留在缸的两端，不能停留在任意位置上。不能停留在任意位置上。 换向时间短换向时间短,为为0.010.07s；换向时间不能调节。换向时间不能调节。 阀芯推力受到电磁阀衔铁吸阀芯推力受到电磁阀衔铁吸力的限制，只适用于小流量力的限制，只适用于小流量的系统。的系统。2.连续往返运动回路连续往返运动回路压力继电器控制的连续往压力继电器控制的连续往复运动回路复运动回路2-1 方向控制回路方向控制回路压力继电器压力继电器2-1 方向控制回路方向控制回路v用行程开关控制的连续用行程开关

3、控制的连续往复运动回路往复运动回路2-2 压力控制回路压力控制回路1 1、定量泵调压回路、定量泵调压回路 在采用定量泵节流调速中，调节在采用定量泵节流调速中，调节节流阀的开口大小可调节进入执行元节流阀的开口大小可调节进入执行元件的流量，而定量泵多余的油液则从件的流量，而定量泵多余的油液则从溢流阀溢回油箱。在工作过程中阀是溢流阀溢回油箱。在工作过程中阀是常开常开的，液压泵的的，液压泵的工作压力工作压力决定于溢决定于溢流阀的调整压力且流阀的调整压力且基本保持恒定基本保持恒定。一一. .调压回路调压回路调压回路使系统或系统某一部分的压力保持恒定或不超过某一调压回路使系统或系统某一部分的压力保持恒定或

4、不超过某一数值，或者使工作部件在运动的不同阶段有不同的压力以适应数值，或者使工作部件在运动的不同阶段有不同的压力以适应不同负载的要求。不同负载的要求。 2-2 压力控制回路压力控制回路2 2变量泵限压回路变量泵限压回路 泵的出口压力不超过泵的出口压力不超过溢流阀调定压力，此时阀溢流阀调定压力，此时阀是常闭的。只有当系统压是常闭的。只有当系统压力超过溢流阀调整压力时，力超过溢流阀调整压力时，阀才打开，油液经阀流回阀才打开，油液经阀流回油箱，系统压力不再增高，油箱，系统压力不再增高，因而可以因而可以防止系统过载防止系统过载，起起安全安全作用。作用。2-2 压力控制回路压力控制回路3远程调压与多级调

5、压回路远程调压与多级调压回路 将先导式溢流阀的远程控制口接远程调压阀进油口，用来控制先将先导式溢流阀的远程控制口接远程调压阀进油口，用来控制先导溢流阀上腔压力导溢流阀上腔压力p1的压力值，而远程调压阀出油口接油箱，即构成的压力值，而远程调压阀出油口接油箱，即构成了远程调压回路。了远程调压回路。p1p22-2 压力控制回路压力控制回路v 多级调压回路，采用多级调压回路，采用溢流阀和二位二通电磁溢流阀和二位二通电磁阀组合实现。阀组合实现。vP1p2p32-2 压力控制回路压力控制回路4.无级调压回路无级调压回路 用于负载多变的系统，用于负载多变的系统，工作压力随着负载的不工作压力随着负载的不同能自

6、动调节。同能自动调节。若负载增大，控制油经单若负载增大，控制油经单向阀向阀4进入辅助缸进入辅助缸7，使，使溢流阀的调压弹簧压缩，溢流阀的调压弹簧压缩，P调调增大；反之减小增大；反之减小p调调，使使p供供自动与负载相适应。自动与负载相适应。2-2 压力控制回路压力控制回路二减压回路二减压回路 在夹紧系统、控制系统和在夹紧系统、控制系统和润滑系统中常需要减压回路。润滑系统中常需要减压回路。图为常见的一种减压回路。液图为常见的一种减压回路。液压泵排出油液的最大压力由溢压泵排出油液的最大压力由溢流阀根据主系统的需要来调节。流阀根据主系统的需要来调节。当液压缸当液压缸A需要得到比泵的供需要得到比泵的供油

7、压力低的压力时，可在油压力低的压力时，可在 油路中油路中串联串联一减压阀，减压一减压阀，减压 阀阀可保持减压后压力恒定，但至可保持减压后压力恒定，但至少应比溢流阀调定压力低少应比溢流阀调定压力低0.5MPa。当执行元件的速度需当执行元件的速度需要调节时，节流元件应装在减要调节时，节流元件应装在减压阀的出口。压阀的出口。图7-21 减压回路至主油路2-2 压力控制回路压力控制回路 下图为二级调压回路，将减压阀的远程控制口通过二位二通电磁下图为二级调压回路，将减压阀的远程控制口通过二位二通电磁阀与远程调压相连便可获得两种预调的压力。阀与远程调压相连便可获得两种预调的压力。 p3p42-2 压力控制

8、回路压力控制回路v三增压回路三增压回路 泵输出的低压油通过增泵输出的低压油通过增压缸压缸4变为高压油输入变为高压油输入工作缸工作缸7、8。当。当3换向换向时，工作缸的活塞在弹时，工作缸的活塞在弹簧的作用下复位。簧的作用下复位。v双作用增压缸的双作用增压缸的增压回路增压回路能连续输出高压油能连续输出高压油2-2 压力控制回路压力控制回路水射流切割的双向增压回路水射流切割的双向增压回路v水刀水刀利用增压装置，将水增压利用增压装置，将水增压到到100400MPa，通过，通过小孔喷嘴（小孔喷嘴（0.10.5mm）将压力能变为动能。）将压力能变为动能。水的流速为水的流速为500m/s到上千到上千米。米。

9、2-2 压力控制回路压力控制回路v四、保压回路四、保压回路v1.蓄能器保压回路蓄能器保压回路系统压力由蓄能器保持。系统压力由蓄能器保持。液流阀液流阀3的调定压力应大的调定压力应大于压力继电器于压力继电器5的调定的调定压力。压力。2-2 压力控制回路压力控制回路v2.液控单向阀保压回路液控单向阀保压回路利用液压油的可压缩性和缸、管的弹性变形来保持压力恒定，因此随着泄漏量的增加，压力会逐渐降低。2-2 压力控制回路压力控制回路v3.自动补油的保压回路自动补油的保压回路v换向阀换向阀3右位工作时，右位工作时，泵向液压缸大腔供油，泵向液压缸大腔供油，压力上升到预定值时，压力上升到预定值时，电接压力表发

10、出信号使电接压力表发出信号使电磁换向阀回到中位，电磁换向阀回到中位，液压缸由液控单向阀液压缸由液控单向阀4保压。保压。2-2 压力控制回路压力控制回路v五、卸压回路五、卸压回路执行机构的工作行程完成后实执行机构的工作行程完成后实现逐渐泄压，以防止换向现逐渐泄压，以防止换向阀快速切换而导致的液压阀快速切换而导致的液压冲击和振动。冲击和振动。v1.主换向阀中位配合节主换向阀中位配合节流阀的卸压回路流阀的卸压回路 卸压速度可由节流阀调卸压速度可由节流阀调节，常用于小型液压机。节，常用于小型液压机。v2.二位二通电磁阀配合二位二通电磁阀配合节流阀的卸压回路节流阀的卸压回路v适用于较大型液压机和适用于较

11、大型液压机和注塑机。注塑机。2-2 压力控制回路压力控制回路2-2 压力控制回路压力控制回路v3、外控顺序阀控制的、外控顺序阀控制的节流阀卸压回路节流阀卸压回路2-2 压力控制回路压力控制回路六卸荷回路六卸荷回路（1）用三位换向阀卸荷的回路）用三位换向阀卸荷的回路 当滑阀中位机能为当滑阀中位机能为“H”、”K”、或、或”M”型的三型的三位换向阀处于中位时，泵输出位换向阀处于中位时，泵输出的油液直接回油箱。如图所示。的油液直接回油箱。如图所示。这种方法比较简单，但不适用这种方法比较简单，但不适用于一泵驱动两个或两个以上执于一泵驱动两个或两个以上执行元件的系统。行元件的系统。图 7-34 用 电

12、磁 换 向阀 的 卸 荷 回 路2-2 压力控制回路压力控制回路（2 2）用二位二通阀卸荷的回路）用二位二通阀卸荷的回路 如图所示，图中如图所示，图中专门增加了一个二位专门增加了一个二位二通电磁阀使泵卸荷。二通电磁阀使泵卸荷。二位二通电磁阀流量二位二通电磁阀流量必须与泵的流量相适必须与泵的流量相适应。且受到电磁铁吸应。且受到电磁铁吸力限制，通常仅用于力限制，通常仅用于q q泵泵1.051.051010-3-3m m3 3/s/s的的场合。场合。2-2 压力控制回路压力控制回路v液控换向阀的卸荷回路液控换向阀的卸荷回路 二位二通电磁阀二位二通电磁阀4作为作为液控换向阀的先导控制，液控换向阀的先导

13、控制，液控换向阀液控换向阀3卸荷。卸荷。用于大流量系统的卸荷。用于大流量系统的卸荷。2-2 压力控制回路压力控制回路（3 3）用先导式溢流阀卸荷回路）用先导式溢流阀卸荷回路 如图所示，先导式溢流阀的远如图所示，先导式溢流阀的远程控制口可通过二位二通电磁换向程控制口可通过二位二通电磁换向阀与油箱相通。当二位二通阀电磁阀与油箱相通。当二位二通阀电磁铁通电时，溢流阀远程控制口通油铁通电时，溢流阀远程控制口通油箱，这时溢流阀主阀全部打开，泵箱，这时溢流阀主阀全部打开，泵排出油液全部回油箱，液压泵卸荷。排出油液全部回油箱，液压泵卸荷。这一回路中二位二通阀只通过很少这一回路中二位二通阀只通过很少的流量，因

14、此可以用小流量规格。的流量，因此可以用小流量规格。在这产品中，可将小规格的电磁阀在这产品中，可将小规格的电磁阀换向阀和先导式溢流阀组合一起，换向阀和先导式溢流阀组合一起，这种组合阀称为这种组合阀称为电磁溢流阀电磁溢流阀。图7-37 用先导式溢流阀的卸荷回路到系统（4）用液控顺序阀的卸荷回路）用液控顺序阀的卸荷回路 高低压油泵并联供油，当系统在低压大流量工况下工高低压油泵并联供油，当系统在低压大流量工况下工作时，低压大流量泵作时，低压大流量泵2和高压大流量泵和高压大流量泵1同时供油。当同时供油。当负载力增加引起系统压力负载力增加引起系统压力p升高时，液控顺序阀打开，升高时，液控顺序阀打开，低压大

15、流量泵卸荷，高压小流量泵继续向系统供油。低压大流量泵卸荷，高压小流量泵继续向系统供油。2-2 压力控制回路压力控制回路2-2 压力控制回路压力控制回路七平衡限速与闭锁回路七平衡限速与闭锁回路（1） 图中是用单向顺序阀组成的图中是用单向顺序阀组成的平衡回路。单向顺序阀的调定压平衡回路。单向顺序阀的调定压力应调整到能平衡运动部件自重力应调整到能平衡运动部件自重为度。为度。 理论压力理论压力 P=W/A 式中式中P顺序阀的调定压力；顺序阀的调定压力；W运运动部件的总重量；动部件的总重量；A液压缸回液压缸回油腔的有效面积。由于顺序阀的油腔的有效面积。由于顺序阀的存在，运动部件不会因自重而下存在，运动部

16、件不会因自重而下滑。只有当电磁铁滑。只有当电磁铁1DT通电时，通电时，液压力使缸下腔的压力超过顺序液压力使缸下腔的压力超过顺序阀的调定压力，活塞才向下运动。阀的调定压力，活塞才向下运动。2-2 压力控制回路压力控制回路（2） 右图是采用液控顺序阀右图是采用液控顺序阀的起重平衡回路。此回路适用的起重平衡回路。此回路适用于在平衡重量有变化的情况。于在平衡重量有变化的情况。当换向阀切换至右位时，液压当换向阀切换至右位时，液压缸举起重物。当换向阀切换至缸举起重物。当换向阀切换至左位时，活塞下行放下重物。左位时，活塞下行放下重物。 将换向阀切换至中位，活塞停将换向阀切换至中位，活塞停止运动。这一回路的特

17、点是止运动。这一回路的特点是液液控顺序阀的启闭取决于控制口控顺序阀的启闭取决于控制口的油压，而与负载大小无关。的油压，而与负载大小无关。2-2 压力控制回路压力控制回路 但上图的平衡回路是但上图的平衡回路是不完善的。当压力油使液不完善的。当压力油使液控顺序阀打开，活塞开始控顺序阀打开，活塞开始向下运动时，液压缸上腔向下运动时，液压缸上腔的压力将迅速降低，这可的压力将迅速降低，这可能导致液控顺序阀关闭，能导致液控顺序阀关闭，活塞停止运动。紧接着压活塞停止运动。紧接着压力升高，液控顺序阀又打力升高，液控顺序阀又打开，活塞又开始运动。所开，活塞又开始运动。所以活塞继续下降，产生所以活塞继续下降，产生

18、所谓谓“点头点头”现象。为了解现象。为了解决这一问题，可在控制油决这一问题，可在控制油路中装一节流阀，使液控路中装一节流阀，使液控顺序阀的启闭动作减慢。顺序阀的启闭动作减慢。2-2 压力控制回路压力控制回路（3）采用单向阀的锁紧回路）采用单向阀的锁紧回路 如图所示状态如图所示状态,活塞只能活塞只能向左运动向左运动,向右则由单阀锁紧。向右则由单阀锁紧。当电磁阀切换后，活塞向右运当电磁阀切换后，活塞向右运动，向左则锁紧。当活塞运动动，向左则锁紧。当活塞运动到液压缸终端时则能双向锁紧。到液压缸终端时则能双向锁紧。这里，油泵出口处的这里，油泵出口处的单向阀单向阀在在泵停止运转时还有泵停止运转时还有防止

19、空气渗防止空气渗入液压系统的作用入液压系统的作用，并可，并可防止防止执行元件和管路等处的冲击压执行元件和管路等处的冲击压力影响液压泵力影响液压泵。2-2 压力控制回路压力控制回路 （4） 液控单向阀锁紧回路（双向液控单向阀锁紧回路（双向液压锁）液压锁） 当有压力油进入时，回油路的单向当有压力油进入时，回油路的单向阀被打开，单向阀不妨碍压力油进阀被打开，单向阀不妨碍压力油进入液压缸。但当三位四通阀处于中入液压缸。但当三位四通阀处于中位或泵停止供油时，两个液控单向位或泵停止供油时，两个液控单向阀把液压缸内的液体密闭在里面，阀把液压缸内的液体密闭在里面，使液压缸锁住。使液压缸锁住。 此回路可实现缸在

20、任意位置锁紧，此回路可实现缸在任意位置锁紧，且锁紧精度较高。且锁紧精度较高。 这种回路主要用于汽车起重机的支这种回路主要用于汽车起重机的支腿油路中腿油路中，也用于煤矿采掘机械液也用于煤矿采掘机械液压支架的锁紧回路中。压支架的锁紧回路中。2-2 压力控制回路压力控制回路（5）换向阀锁紧回路）换向阀锁紧回路 图示为换向阀锁紧回路它图示为换向阀锁紧回路它利用三位阀的利用三位阀的M型中位机能能封型中位机能能封闭液压缸两腔，使活塞能在其闭液压缸两腔，使活塞能在其行程的任意位置上锁紧。由于行程的任意位置上锁紧。由于滑阀式换向阀不可避免的存在滑阀式换向阀不可避免的存在泄漏泄漏，这种锁紧回路能保持执这种锁紧回

21、路能保持执行元件行元件锁紧时间不长锁紧时间不长。v速度控制回路是利用流量控制元件对液压系速度控制回路是利用流量控制元件对液压系统中执行元件的运动速度进行调节和变换，统中执行元件的运动速度进行调节和变换，以满足负载所需要的速度快慢或变化的要求。以满足负载所需要的速度快慢或变化的要求。v速度控制回路包括调速回路、增速回路和速速度控制回路包括调速回路、增速回路和速度换接回路。度换接回路。v速度控制回路往往是液压系统中的核心部分，速度控制回路往往是液压系统中的核心部分，其工作性能的优劣对整个系统起着决定性的其工作性能的优劣对整个系统起着决定性的作用。作用。2-3 速度控制回路速度控制回路一、调速方法和

22、要求一、调速方法和要求u 调速方法调速方法 在不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压缸的运在不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压缸的运动速度为动速度为 V=Q/AV=Q/A ; ; 液压马达的转速为液压马达的转速为 n=Q/qn=Q/qm m。 式中式中 Q-Q-输入执行元件的流量；输入执行元件的流量；A-A-液压缸的有效面积；液压缸的有效面积；q qm m- -液压马达的排量。液压马达的排量。 从上两式可知，改变输入液压缸的流量从上两式可知，改变输入液压缸的流量Q Q或改变液压缸有或改变液压缸有效面积效面积A A，都可以达到改变速度的目的。但对于特定的液压缸，都可以达到改变速度的目

23、的。但对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压缸流量来说，一般用改变输入液压缸流量Q Q的办法来变速。而对于液的办法来变速。而对于液压马达，既可用改变输入流量也可用改变马达排量的方法来压马达，既可用改变输入流量也可用改变马达排量的方法来变速。变速。2-3 速度控制回路速度控制回路u 调速要求调速要求 满足工作部件调速范围（为最大速度与最小速度之比）满足工作部件调速范围（为最大速度与最小速度之比） 负载变化引起的工作部件速度变化应在允许范围内，即负载变化引起的工作部件速度变化应在允许范围内，即要求有一定的速度刚度；要求有一定的速度刚度；效率高；效率高；满足工作部件要求的承载能力；满足工作部件要求

24、的承载能力；在稳定工作状态下无振动，运行平稳；在稳定工作状态下无振动，运行平稳；有关动态特性方面的各种要求。有关动态特性方面的各种要求。2-3 速度控制回路速度控制回路概括起来，调速方法可分以下几种：概括起来，调速方法可分以下几种：1 1、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调节输入执行元件的流量节输入执行元件的流量Q Q来实现调速；来实现调速；2 2、容积调速。即改变变量泵的供油量、容积调速。即改变变量泵的供油量Q Q或改变变量或改变变量液压马达的排量液压马达的排量q qm m来实现调速；来实现调速；3 3、容积节流调速。由压力补偿型变量泵供油，用

25、、容积节流调速。由压力补偿型变量泵供油，用自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。2-3 速度控制回路速度控制回路（一）进口节流调速回路（一）进口节流调速回路1 1、速度负载特性、速度负载特性 从图中可看出，活塞运动速度从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压缸的流量取决于进入液压缸的流量q q1 1和液压和液压缸进油腔的有效面积缸进油腔的有效面积A A1 1，即：，即： V=q=q1 1/A/A1 1 根据连续性方程，进入液压缸的流根据连续性方程，进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量，而通过量等于通过节流阀的流量，而通过节流阀的流量可由节流阀的

26、流量特节流阀的流量可由节流阀的流量特性方程决定。即性方程决定。即q q1 1=CA=CAT T( ( P PT T) )m m=CA=CAT T(P(Pp p-P-P1 1) )m m2-3 速度控制回路速度控制回路二、节流调速回路二、节流调速回路节流阀节流阀节流阀的结构节流阀的结构返回返回mTmTTpCAppCAq)(21其中，其中，C C为节流阀口的液阻系数，由节流口形状、液体流态、油液性质等为节流阀口的液阻系数，由节流口形状、液体流态、油液性质等因素决定的参数；因素决定的参数；A AT T为节流口的通流面积；为节流口的通流面积；m m为由节流口形状决定的节流阀指数，其值为为由节流口形状决

27、定的节流阀指数，其值为0.51.00.51.0。 当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的力平衡方程当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的力平衡方程为：为： p p1 1A A1 1=p=p2 2A A2 2+F+F式中式中 F F负载力；负载力；p p2 2液压缸回油腔压力，液压缸回油腔压力， p p2 2 0。 所以所以P P1 1=F/A=F/A1 1=P=PL L,P,PL L为克服负载所需的压力，称为为克服负载所需的压力，称为负载压力负载压力。再。再将将P P1 1代入前式得：代入前式得：上式即为进口节流调速回路的速度负载特性方程，它反映了速上式即为进口节流调速回路的速度负载特性方

28、程，它反映了速度度v v和负载和负载F F的关系。若活塞运动速度为的关系。若活塞运动速度为v v为纵坐标，负载为横坐为纵坐标，负载为横坐标，标，将上式按将上式按不同节流阀通流面积不同节流阀通流面积A AT T作图，可得一组抛物线，作图，可得一组抛物线，称为进口节流调速回路的称为进口节流调速回路的速度负载特性曲线速度负载特性曲线。2-3 速度控制回路速度控制回路mpTmpTAFpACAAqvAFpCAq)()(111111 右图即为该回路的速度负载特右图即为该回路的速度负载特性，从图中可看出，当其它条件不性，从图中可看出，当其它条件不变时，活塞变时，活塞运动速度运动速度v v与节流阀通与节流阀通

29、流面积流面积A AT T成正比成正比 ，故调节节流阀，故调节节流阀通流面积就能调节执行元件的运动通流面积就能调节执行元件的运动速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳定流量很小，故能得到较低的稳定定流量很小，故能得到较低的稳定速度。这种调速回路和调速范围大，速度。这种调速回路和调速范围大，一般可超过一般可超过100100。从前式和图中还。从前式和图中还能看出，能看出，当节流阀通流面积当节流阀通流面积A AT T一定一定时时, ,随着负载随着负载F F 的增加，节流阀两的增加，节流阀两端压差减小，活塞运动速度按抛物端压差减小，活塞运动速度按抛物线规律下降线规律下降。2-3 速

30、度控制回路速度控制回路 当当F=pF=pp pA A1 1时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。 通常用速度刚度通常用速度刚度k kv v表示负载变化对速度的影响程度。表示负载变化对速度的影响程度。 再由前式可得出：再由前式可得出： 由上式可以看出：由上式可以看出：（1 1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度越大。）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度越大。 （2 2）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。

31、（3 3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。速度刚度。2-3 速度控制回路速度控制回路tan1vFkvvmFApmFpCAAkpmpTmv1111)(tan12 2、最大承载能力、最大承载能力 在在p pp p已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变化，已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变化，其最大承载能力是不变的，即其最大承载能力是不变的，即F Fmaxmax= =p pp p. .A A1 1。故称这种调速方。故称这种调速方式为式为恒推力调速恒推力调速。3 3、功率特性、功率特性液压泵输出的功率为：液压泵输出的功

32、率为：P Pp p= =p pp p. .q qp p= =常数常数液压缸输出有效功率为液压缸输出有效功率为: : P P1 1=F=F. .v=Fqv=Fq1 1/A/A1 1= =p p1 1. .q q1 1回路的功率损失为：回路的功率损失为： P=PP=Pp p-P-P1 1= =p pp pq qp p- -p p1 1q q1 1 =(=(q q1 1+ +q qy y) )p pp p- -q q1 1( (p pp p- -p pT T)=)=p pp pq qy y+ + p pT Tq q1 1由上式可知，这种调速回路的功率损失由由上式可知，这种调速回路的功率损失由溢流损失

33、溢流损失( ( P P1 1= =p pp pq qy y) )和和节流损失节流损失( ( P P2 2= = p pTq1= pTvA1) )两部分组成。两部分组成。2-3 速度控制回路速度控制回路由于两种损失的存在，故调速回路效率较低，特别是当负由于两种损失的存在，故调速回路效率较低，特别是当负载小，速度低时效率更低。载小，速度低时效率更低。而回路效率而回路效率c等于缸的有效功率与泵的输出功率之比，等于缸的有效功率与泵的输出功率之比，为：为：从上式可以看出，从上式可以看出，q q1 1/ /q qp p越大，溢流损失越小，回路效率就越大，溢流损失越小，回路效率就越高；负载越大，越高；负载越

34、大，p p1 1/ /p p2 2越大，回路效率也越高。此外，节越大，回路效率也越高。此外，节流阀的进出口压力差流阀的进出口压力差p pT T越小，回路效率越高，但越小，回路效率越高，但p pT T不不能过小，一般取（能过小，一般取（2323）10105 5PaPa才能正常工作。在负载基才能正常工作。在负载基本不变的情况下，进油路节流调速回路的效率本不变的情况下，进油路节流调速回路的效率c c=0.2=0.20.60.6。2-3 速度控制回路速度控制回路pTppcqppqpqpqp)(111114.调速特性调速特性调速回路的最大速度调速回路的最大速度vmax与最小速度与最小速度vmin之比称为

35、回之比称为回路的调速特性（调速范围）。进油路调速回路的路的调速特性（调速范围）。进油路调速回路的调速范围为：调速范围为：式中，式中，ATmax和ATmin分别为节流阀可能的最大和最小分别为节流阀可能的最大和最小通流面积。通流面积。2-3 速度控制回路速度控制回路minmaxminmaxTTcAAvvRv进油路节流调速的特点：进油路节流调速的特点： 由于进油路有节流阀，流量输入平稳，无冲击，当由于进油路有节流阀，流量输入平稳，无冲击，当流量进入单杆液压缸无杆腔时，因为有效工作面积流量进入单杆液压缸无杆腔时，因为有效工作面积较大，可以获得较低的运动速度。但由于回路上没较大，可以获得较低的运动速度。

36、但由于回路上没有背压，当负载变化时，运动速度不够平稳。所以有背压，当负载变化时，运动速度不够平稳。所以常在回油路上安装一个背压阀，调整压力一般为常在回油路上安装一个背压阀，调整压力一般为0.30.6MPa。背压越高，功率损失越大。背压越高，功率损失越大。 总之，这种回路结构简单，成本较低，而且调速范总之，这种回路结构简单，成本较低，而且调速范围较大（一般可达围较大（一般可达100以上），启动时冲击较小，以上），启动时冲击较小，因此仍广泛应用于一般负载变化较小的小功率液压因此仍广泛应用于一般负载变化较小的小功率液压系统中。系统中。2-3 速度控制回路速度控制回路( (二）回油路节流调速二）回油路

37、节流调速 在这种调速回路中，把节流阀在这种调速回路中，把节流阀串联在液压缸的回油路上，如图所串联在液压缸的回油路上，如图所示，借助节流阀控制液压缸的排油示，借助节流阀控制液压缸的排油量量q q2 2来实现速度调节。由于进入液来实现速度调节。由于进入液压缸的流量压缸的流量q q1 1受到回油路上排出流受到回油路上排出流量量q q2 2的限制，因此用节流阀来调节的限制，因此用节流阀来调节液压缸排油量液压缸排油量q q2 2，也就调节了进油，也就调节了进油量量q q1 1。定量泵多余的油液经溢流阀。定量泵多余的油液经溢流阀流回油箱。流回油箱。2-3 速度控制回路速度控制回路 液压缸活塞运动的速度液压

38、缸活塞运动的速度v取决于流出液压缸的流量取决于流出液压缸的流量q2和液压腔工作腔（此处为有杆腔）的有效工作面积和液压腔工作腔（此处为有杆腔）的有效工作面积A2，因此，因此速度刚度为：速度刚度为： 进油路、回油路节流调速回路的速度负载特性相同。进油路、回油路节流调速回路的速度负载特性相同。在相同条件下，其回路效率与进油节流调速回路亦在相同条件下，其回路效率与进油节流调速回路亦相同。相同。12122222)(mmpTmTmTAFApCAApCAApCAAqv2-3 速度控制回路速度控制回路mvFApFApmCAAvFkpmpTmv11112)(v回油节流调速的特点：回油节流调速的特点： 回油腔有背

39、压，运动比较平稳，能防止负载突然为回油腔有背压，运动比较平稳，能防止负载突然为零时引起的前冲，并能承受一定程度的负值负载。零时引起的前冲，并能承受一定程度的负值负载。因通过节流阀的流量流往油箱，热油得到冷却，改因通过节流阀的流量流往油箱，热油得到冷却，改善了散热条件。停机以后，回油腔油会缓慢流入油善了散热条件。停机以后，回油腔油会缓慢流入油箱，再次启动时，容易产生启动冲击。为了克服这箱，再次启动时，容易产生启动冲击。为了克服这一缺点，可在进油路上增加一个节流阀，称为进、一缺点，可在进油路上增加一个节流阀，称为进、回油节流调速，但增大了功率损失。回油节流调速，但增大了功率损失。 回油路节流调速回

40、路同样只适用于小功率、负载变回油路节流调速回路同样只适用于小功率、负载变化不大的系统。在生产中，其应用比进油节流调速化不大的系统。在生产中，其应用比进油节流调速回路普遍。回路普遍。2-3 速度控制回路速度控制回路 进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载能进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载能力和效率等方面性能是相同的，差别如下力和效率等方面性能是相同的，差别如下: :（三）进、回油路节流调速回路比较（三）进、回油路节流调速回路比较1 1、承受负值负载能力、承受负值负载能力 所谓负值负载就是负载作用所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件运动方向相同。力方向和执行元件运动方向相同。进口

41、节流调速回路不能承受负值进口节流调速回路不能承受负值负载。如果要使其承受负值负载，负载。如果要使其承受负值负载，就得在回油路上加背压阀（见就得在回油路上加背压阀（见图），使执行元件在承受负值负图），使执行元件在承受负值负载时其进油腔内的压力不致下降载时其进油腔内的压力不致下降到零，以免液体到零，以免液体“拉断拉断”。 2-3 速度控制回路速度控制回路2 2、运动平稳性、运动平稳性 在回油节流调速回路中，液压缸回油腔的背压在回油节流调速回路中，液压缸回油腔的背压p p2 2与运动速与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。阻尼力不但有限速作用，度的平方成正比，是一种阻尼力。阻尼力不但有限速作用，且对

42、运动部件的振动有抑制作用，有利于提高执行元件的且对运动部件的振动有抑制作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。因此，就运动平稳性。因此，就低速平稳性而言，回油节流调速优低速平稳性而言，回油节流调速优于进口调速，回油节流调速的最低稳定速度较进口调速低于进口调速，回油节流调速的最低稳定速度较进口调速低。3 3、回油腔压力、回油腔压力 回油节流调速回路中回油腔压力回油节流调速回路中回油腔压力P P2 2较高，特别是在较高，特别是在负载突然消失时，回油腔压力有可能比进油腔压力负载突然消失时，回油腔压力有可能比进油腔压力P P1 1还还要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封件寿命，要高。这样就会使密封摩

43、擦力增加，降低密封件寿命，并使泄漏增加，效率降低。并使泄漏增加，效率降低。2-3 速度控制回路速度控制回路5 5、起动时前冲、起动时前冲4 4、油液发热对泄漏的影响、油液发热对泄漏的影响 回油节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能量损回油节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再重新进失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进口节流调速回路中，经节流阀后发入泵和液压缸；而在进口节流调速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影响较大，从而热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。影

44、响速度的稳定性。 回油节流调速回路中，若停车时间较长，液压缸回油回油节流调速回路中，若停车时间较长，液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液压泵全腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一段距离，部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一段距离，直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种启动时的直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种启动时的前冲现象可能损坏机件。前冲现象可能损坏机件。2-3 速度控制回路速度控制回路（四）旁油路节流调速回路（四）旁油路节流调速回路 这种节流调速回路将节流阀装这种节流调速回路将节流阀装在与液压缸并

45、联的支路上，如图所在与液压缸并联的支路上，如图所示。只要调节通过旁路节流阀流量示。只要调节通过旁路节流阀流量q qT T，就能调节进入液压缸的流量就能调节进入液压缸的流量q q1 1，也就，也就调节了活塞运动速度。通过节流回调节了活塞运动速度。通过节流回油箱的的流量多，则进入液压缸的油箱的的流量多，则进入液压缸的流量就少，活塞运动速度就慢；反流量就少，活塞运动速度就慢；反之，活塞运动速度就快。这里的溢之，活塞运动速度就快。这里的溢流阀作安全阀用，其调定压力应大流阀作安全阀用，其调定压力应大于克服最大负载所需的压力。正常于克服最大负载所需的压力。正常工作时溢流阀处于关闭状态。工作时溢流阀处于关闭

46、状态。2-3 速度控制回路速度控制回路v调速方程调速方程 从从AT1曲线可以看出，当节曲线可以看出，当节流阀开口较大（即执行机构流阀开口较大（即执行机构运动速度较低）时，所能承运动速度较低）时，所能承受的最大负载较小。从受的最大负载较小。从AT3可以看出，当节流阀开口较可以看出，当节流阀开口较小且负载较大时，速度受负小且负载较大时，速度受负载影响较小。载影响较小。111)(AAFCAqAqqvmTpTp2-3 速度控制回路速度控制回路v综上，旁油路节流调速回路在高速、重载的工况下综上，旁油路节流调速回路在高速、重载的工况下有较好的速度稳定性。有较好的速度稳定性。v在旁油路调速回路中，油泵的泄漏

47、对速度影响较大。在旁油路调速回路中，油泵的泄漏对速度影响较大。因此，这种调速回路的稳定性差，特别是低速时更因此，这种调速回路的稳定性差，特别是低速时更为显著。但同时，油泵的供油压力随负载变化而变为显著。但同时，油泵的供油压力随负载变化而变化，负载越小，泵压也越小。因此，它比进、回油化，负载越小，泵压也越小。因此，它比进、回油节流调速在能量利用上较合理。节流调速在能量利用上较合理。v总之，此种回路适用于对运动平稳性要求不高的高总之，此种回路适用于对运动平稳性要求不高的高速大功率系统。速大功率系统。2-3 速度控制回路速度控制回路2-3 速度控制回路速度控制回路三、容积调速回路三、容积调速回路 容

48、积调速回路是通过改变泵的排量或（和）液压马达容积调速回路是通过改变泵的排量或（和）液压马达的排量来调节液压马达（或液压缸）速度的回路。的排量来调节液压马达（或液压缸）速度的回路。 根据油液的循环方式，容积调速可以连接成开式回路根据油液的循环方式，容积调速可以连接成开式回路和闭式回路两种。和闭式回路两种。 容积调速回路有容积调速回路有变量泵和定量执行元件变量泵和定量执行元件、定量泵和变定量泵和变量液压马达量液压马达以及以及变量泵和变量液压马达变量泵和变量液压马达三种可能的组合，三种可能的组合，下面对这三种组合情况调速回路的性能作进一步分析。下面对这三种组合情况调速回路的性能作进一步分析。2-3

49、速度控制回路速度控制回路（一）变量泵和定量执行元件组成的调速回路（一）变量泵和定量执行元件组成的调速回路 这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量泵这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量泵与定量马达组成。与定量马达组成。11AnVAqvppp q qp p为泵的输出流量，为泵的输出流量，V Vp p为为泵的排量；泵的排量；n np p为泵的转速，为泵的转速，A A1 1为缸的活塞有效工作面积。为缸的活塞有效工作面积。 改变泵的排量，可以对液压改变泵的排量，可以对液压缸的运动速度进行无级调节。缸的运动速度进行无级调节。2-3 速度控制回路速度控制回路v变量泵与定量液压马达组变量泵与定量液压马达组成的容

50、积调速回路成的容积调速回路 通过改变泵通过改变泵3的排量来调节的排量来调节液压马达的转速。液压马达的转速。 为了补充回路的泄露和降低为了补充回路的泄露和降低温升，保证系统正常工作，温升，保证系统正常工作，用辅助泵用辅助泵1向变量泵的吸油向变量泵的吸油口补油，补油压力由液流口补油，补油压力由液流阀阀6来调节。来调节。MppMpMMMVnVVqVqn10)(AppFpv输出的推力为：输出的推力为：v力矩为：力矩为：v当泵的输出压力当泵的输出压力pp和吸油路压力和吸油路压力p0不变时，缸的输不变时，缸的输出推力和马达的输出力矩是恒定的。因此这种回路出推力和马达的输出力矩是恒定的。因此这种回路称为恒推

51、力或恒力矩调速称为恒推力或恒力矩调速MpMVppT)(02-3 速度控制回路速度控制回路v输出功率为：输出功率为：v执行元件的输出功率随变量泵的排量执行元件的输出功率随变量泵的排量vp增减而线性增减而线性的增减。的增减。010100()()或P22()2 ()pppppMmMMpMpppmMqPFVppApp V nAqn Tpp Vpp V nV调速范围较大，效率较高，但低调速范围较大，效率较高，但低速稳定性差，适用于要求恒推力速稳定性差，适用于要求恒推力或恒力矩调速的大功率液压系统或恒力矩调速的大功率液压系统中。中。2-3 速度控制回路速度控制回路2-3 速度控制回路速度控制回路（二）定量

52、泵变量马达容积调速回路（二）定量泵变量马达容积调速回路图 9-3 定 量 泵 变 量 马 达 容 积 调速 回 路（ a)闭 式（ b)开 式 图图(a)(a)为闭式回路，图为闭式回路，图(b)(b)为开式回路。两回路中为开式回路。两回路中1 1为为定量泵，定量泵，2 2为变量马达，为变量马达，3 3为安全阀，图为安全阀，图(a)(a)中中4 4为低压溢流为低压溢流阀，阀，5 5为补油泵。此回路是靠调节变量马达为补油泵。此回路是靠调节变量马达2 2自身的排量来自身的排量来实现调速。实现调速。马达的转速与其排量成反比；马达的转速与其排量成反比；马达的力矩与其排量成正比；马达的力矩与其排量成正比；

53、马达输出的功率与其排量无关马达输出的功率与其排量无关适用于恒功率调速的液压系统中。适用于恒功率调速的液压系统中。由于受马达最大转速的限制，这种由于受马达最大转速的限制，这种回路的调速范围很小。回路的调速范围很小。2-3 速度控制回路速度控制回路2-3 速度控制回路速度控制回路（三）变量泵和变量马达容积调速回路（三）变量泵和变量马达容积调速回路 这种回路是上述两种调速回路的组合。它是由双向变量这种回路是上述两种调速回路的组合。它是由双向变量泵和双向变量马达等组成的容积调速回路。调节变量泵的排泵和双向变量马达等组成的容积调速回路。调节变量泵的排量和变量马达的排量都可调节马达的转速。补油泵向低压腔量

54、和变量马达的排量都可调节马达的转速。补油泵向低压腔补油。安全阀用以防止两个方向的高压过载。补油。安全阀用以防止两个方向的高压过载。v调速特性调速特性v恒力矩调速阶段：恒力矩调速阶段：v恒功率调速阶段：恒功率调速阶段：v调速范围很大，而且调速范围很大，而且具有较高的效率，因具有较高的效率，因此在大功率的液压系此在大功率的液压系统中获得了广泛的应统中获得了广泛的应用。用。2-3 速度控制回路速度控制回路四、容积节流调速回路四、容积节流调速回路限压式变量叶片泵和调速阀的容积节流调速回路限压式变量叶片泵和调速阀的容积节流调速回路 1DT1DT通电，快速向右运动；通电，快速向右运动；1DT1DT、3DT

55、3DT通电，节流调速；通电，节流调速；2DT2DT、4DT4DT通电，活塞退回。通电，活塞退回。效率较高。效率较高。 限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵调速阀调速阀 返回返回 v调速阀调速阀返回返回 v泵的压力和流量能够根泵的压力和流量能够根据工况要求自动改变，据工况要求自动改变，减少了能量损失，降低减少了能量损失，降低温升，运动平稳。温升，运动平稳。2-3 速度控制回路速度控制回路v稳流式变量叶片泵和节流阀稳流式变量叶片泵和节流阀的容积节流调速回路的容积节流调速回路 v调速特性调速特性1 1、三种调速回路特性的比较、三种调速回路特性的比较（1 1）节流调速的共同优点是系统简单，成本低，可）节流

56、调速的共同优点是系统简单，成本低，可在很大范围内实现无级调速，低速低载时效率低；在很大范围内实现无级调速，低速低载时效率低；（2 2）节流调速回路速度随负载的变化而变化；只适）节流调速回路速度随负载的变化而变化；只适用于负载变化不大的机器中；负载变化大的场合，用用于负载变化不大的机器中；负载变化大的场合，用调速阀。调速阀。（3 3）容积调速效率高，发热少，速度负载特性较好，）容积调速效率高，发热少，速度负载特性较好，价格高；价格高；五、调速回路的比较和选择五、调速回路的比较和选择2-3 速度控制回路速度控制回路调速回路的比较调速回路的比较回路类回路类 主要性能主要性能节流调速回路节流调速回路容

57、积调速回容积调速回路路容积节流调速容积节流调速回路回路用节流阀用节流阀用调速阀用调速阀限压式限压式稳稳流流式式进回油进回油旁路旁路进回油进回油旁旁路路机械机械特性特性速度速度稳定稳定性性较差较差差差好好较好较好好好承载承载能力能力较好较好较差较差好好较好较好好好调速范围调速范围较大较大小小较大较大大大较大较大功率功率特性特性效率效率低低较高较高低低较高较高最高最高较高较高高高发热发热大大较小较小大大较小较小最小最小较小较小小小适用范围适用范围小功率、轻载的中、低压系小功率、轻载的中、低压系统统大功率、重大功率、重载载高速的高速的中、高压系中、高压系统统中、小功率的中、小功率的中压系统中压系统2

58、 2、调速回路的选择、调速回路的选择 调速回路的选择主要考虑以下问题：调速回路的选择主要考虑以下问题：（1 1）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压性要求。这）负载力、调速范围、负载特性和低速稳压性要求。这些因素决定了所需压力、流量和功率。据统计，功率在些因素决定了所需压力、流量和功率。据统计，功率在2 2kWkW以下的液压系统宜采用节流调速；功率在以下的液压系统宜采用节流调速；功率在3 35 kW5 kW以上以上时，宜采用容积调速。要求调速范围大而低速稳定性好的时，宜采用容积调速。要求调速范围大而低速稳定性好的系统，采用节流阀调速或容积节流阀调速。此外，负载变系统，采用节流阀调速或容积节流阀

59、调速。此外，负载变化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。化大小，负载特性也是选择调速回路的依据。2-3 速度控制回路速度控制回路（2 2）工作条件的要求。当处于高温环境工作时，应选择）工作条件的要求。当处于高温环境工作时，应选择效率高、发热较小的容积调速或容积节流调速，必要时可效率高、发热较小的容积调速或容积节流调速，必要时可采用冷却措施。对行走机构如工程机械，为减轻重量其油采用冷却措施。对行走机构如工程机械，为减轻重量其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、发热小的容积调速回箱不能做的很大，也宜采用效率高、发热小的容积调速回路。路。（3 3）经济性要求。节流调速回路虽有成本较低的优点，）经济性

60、要求。节流调速回路虽有成本较低的优点，但功率消耗大、效率低。有时从整个系统所用元件的数量但功率消耗大、效率低。有时从整个系统所用元件的数量和节省功率的观点分析还不如采用容积节流调速或容积调和节省功率的观点分析还不如采用容积节流调速或容积调速更经济。速更经济。2-3 速度控制回路速度控制回路二、快速运动回路二、快速运动回路1、采用蓄能器的快速运动回、采用蓄能器的快速运动回路路这种回路适用于短时间内需这种回路适用于短时间内需要大流量的系统，可以小流要大流量的系统，可以小流量泵获得很高的工作速度。量泵获得很高的工作速度。缺点是：实现快速运动的行缺点是：实现快速运动的行程较短，蓄能器充液时，液程较短，