速度控制回路

1、第6章　液壓基本回路,調(diào)速回路的功用是調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。 液壓缸的速度：υ＝q / A 液壓馬達的轉(zhuǎn)度：n＝q / VM 執(zhí)行元件的速度公式可知，改變輸入液壓執(zhí)行元件的流量 q、或液壓執(zhí)行元件的尺寸（液壓缸的面積A或液壓馬達的排量VM），都可以調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行元件的速度。 對液壓缸來講，在工作中改變面積比較困難，因此只能通過改變輸入流量來調(diào)節(jié)速度；對于液壓馬達，既可以通過改變輸入流量又可以通過改變其排量來實現(xiàn)調(diào)速。

2、 按此方式調(diào)速回路可分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三類。,2.1 調(diào)速回路,速度控制回路的功用是用來控制執(zhí)行元件的運動速度。它包括調(diào)速回路和速度變換回路。,,2 速度控制回路,,第6章　液壓基本回路,圖6-1 三種節(jié)流調(diào)速回路,,1.節(jié)流調(diào)速回路　節(jié)流調(diào)速回路是利用流量閥控制流入或流出液壓執(zhí)行元件的流量來實現(xiàn)對執(zhí)行元件速度的調(diào)節(jié)。根據(jù)流量閥在回路中的位置不同，節(jié)流調(diào)速回路可分為進口節(jié)流調(diào)速、出口節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種基本

3、回路。如圖6-1所示。,a) 進口節(jié)流調(diào)速 b) 出口節(jié)流調(diào)速 c) 旁路節(jié)流調(diào)速,,第6章　液壓基本回路,⑴進口節(jié)流調(diào)速回路如圖6-1a所示。該回路是把流量閥安裝在液壓缸進口油路上，調(diào)節(jié)流量閥閥口的大小，便可以控制進入液壓缸的流量，節(jié)流調(diào)速回路如圖6-1b所示。該回路是把流量閥安裝在液壓缸出口從而達到調(diào)速的目的，來自定量泵多余的流量經(jīng)溢流閥返回油箱，泵始終是在溢流閥的設定壓力下工作。　?、瞥隹谟吐飞希{(diào)節(jié)流量閥閥口的大小，便可以

4、控制流出液壓缸的流量，也就是控制了進入液壓缸的流量，從而達到調(diào)速的目的。來自泵的供油流量中，除了液壓缸所需流量外，多余的流量經(jīng)過溢流閥返回油箱。所以，出口節(jié)流調(diào)速和進口節(jié)流調(diào)速回路一樣，泵始終是在溢流閥的設定壓力下工作。出口節(jié)流調(diào)速回路是調(diào)節(jié)從執(zhí)行元件流出的流量，所以不僅適合于正值負載而且也適合于負值負載，同時還能用于微速控制的場合。但是回路效率低。執(zhí)行元件進口側(cè)壓力為溢流閥的設定壓力。執(zhí)行元件出口壓力（背壓）隨負載的變化而變化，如果負

5、載很小或為負值負載時，執(zhí)行元件出口壓力有時比泵的輸出壓力還要高應給予重視。,,第6章　液壓基本回路,⑶旁路節(jié)流調(diào)速回路如圖6-1c所示。該回路是把流量閥安裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，用流量閥調(diào)節(jié)流回油箱的流量，從而調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，達到節(jié)流調(diào)速的目的?；芈分械囊缌鏖y作為安全閥使用，起過載保護作用。正常工作時溢流閥關閉，泵輸出油壓隨負載變化，回路效率高。一般泵輸出油壓低于溢流閥的設定壓力，而且流量控制閥也可選用較小容量的閥。但是泵的供

6、油流量發(fā)生變化時，執(zhí)行元件的速度受影響。由于無背壓，不宜用在負值負載的場合，旁路節(jié)流調(diào)速回路可用于負載變化較小而且速度較高的場合。 上述三種節(jié)流調(diào)速回路，均可用節(jié)流閥代替調(diào)速閥組成進口、出口和旁路節(jié)流調(diào)速回路。在用節(jié)流閥組成的調(diào)速回路中，當負載變化時，速度的穩(wěn)定性會受到影響，故速度負載特性較差，一般用于負載變化不大的液壓系統(tǒng)中。所謂的速度負載特性就是指速度隨負載的變化關系，將這種變化關系用線圖來表示，就稱為速度負載特性曲線

7、。由于節(jié)流閥與調(diào)速閥相比，在結(jié)構(gòu)組成上少了減壓閥，因而功率損失比調(diào)速閥要低。三種節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性如圖6-2和6-3所示。,,第6章　液壓基本回路,,第6章　液壓基本回路,2.容積調(diào)速回路　節(jié)流調(diào)速回路由于存在著節(jié)流損失和溢流損失，回路效率低、發(fā)熱量大，只適用于小功率調(diào)速系統(tǒng)。在大功率調(diào)速系統(tǒng)中，多采用回路效率高的容積式調(diào)速回路。 容積調(diào)速回路分為開式回路和閉式回路兩種。在開式回路中，泵從油箱吸油后向執(zhí)行元件供油，執(zhí)行元

8、件的回油仍返回油箱。這種回路的優(yōu)點是，油液在油箱中能得到充分冷卻，并便于在油箱中沉淀雜質(zhì)和析出氣體，但缺點是油箱尺寸較大，空氣和贓物易進入回路，影響其正常工作。在閉式回路中，執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相連，油氣隔絕，空氣和贓物不易進入回路，且結(jié)構(gòu)緊湊，但由于進油腔和回油腔的面積不等會產(chǎn)生流量差，且油液的散熱條件差，因此，一般需設置補油的輔助泵、冷卻器等。 在容積調(diào)速回路中，液壓泵輸出的液壓油全部直接進入液壓缸或液壓馬達，故無

9、溢流和節(jié)流損失，且液壓泵的工作壓力隨負載的變化而變化，故這種回路效率高，發(fā)熱量小，多用于工程機械、礦上機械、農(nóng)業(yè)機械和大型機床等大功率液壓系統(tǒng)。,,按著液壓泵和液壓馬達(或液壓缸)的組合形式，容積調(diào)速回路可分為三種基本形式：變量泵-定量馬達 (或液壓缸)組成的容積調(diào)速回路；定量泵-變量馬達組成的容積調(diào)速回路；變量泵-變量馬達組成的容積調(diào)速回路。 ⑴變量泵－定量馬達（液壓缸）組成的容積調(diào)速回路 如圖6-4所示為變量泵-液壓

10、缸組成的開式容積調(diào)速回路。該回路由變量泵1、溢流閥2和液壓缸組成，其速度負載特性曲線如圖 6-5所示。由于變量泵泄漏較大，且隨壓力直線上升，因而該種調(diào)速方法速度負載特性較差，且低速承載能力較差。這種回路多用在推土機、升降機、插床、拉床等大功率系統(tǒng)中。,,第6章　液壓基本回路,,圖6-4 泵-缸式容積調(diào)速回路,,第6章　液壓基本回路,如圖 6-6所示為變量泵－定量馬達組成的閉式容積調(diào)速回路。 這種回路是通過改變變量泵的輸出流量來實

11、現(xiàn)調(diào)速的。工作時溢流閥 5關閉，起安全閥作用，并且回路最大工作壓力由安全閥調(diào)定，輔助泵 1持續(xù)補油以保持變量泵的吸油口有一較低的壓力且由溢流閥２調(diào)定，這樣可以避免空氣侵入和產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，改善泵的吸油性能。輔助泵 1的流量為變量泵最大輸出流量的 10%?15%。這種調(diào)速回路的特點是效率較高，輸出轉(zhuǎn)矩為恒定值，調(diào)速范圍較大，但價格較貴，元件泄漏對速度有很大影響?？蓱糜谛⌒蛢?nèi)燃機車、液壓起重機、船用絞車等有關裝置中。,圖6- 6 變量泵－定

12、量馬達容積調(diào)速回路,,第6章　液壓基本回路,,,⑵定量泵－變量馬達組成的容積調(diào)速回路如圖6-7所示。由于泵4的輸出流量為定值，故調(diào)節(jié)變量馬達6的排量，便可對馬達的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。該回路效率高，輸出功率為恒值。但調(diào)速范圍小，過小地調(diào)節(jié)馬達的排量，輸出轉(zhuǎn)矩T將降至很小，以致帶不動負載，造成馬達自鎖現(xiàn)象，故這種調(diào)速回路很少單獨使用。,,圖6-7 定量泵-變量馬達容積調(diào)速回路,,第6章　液壓基本回路,⑶變量泵－變量馬達組成的容積調(diào)速回路

13、 如圖6-8所示，采用雙向變量泵和雙向變量馬達的容積調(diào)速回路，由于液壓泵和液壓馬達的排量都可以改變，擴大了液壓馬達的調(diào)速范圍?；芈分懈髟ΨQ布置，改變變量泵 1 的供油方向，馬達２即可正向或反向旋轉(zhuǎn)。單向閥6和8用于輔助泵雙向補油；單向閥7和9使安全閥 3在兩個方向都能起過載保護作用。這種回路的優(yōu)點是調(diào)速范圍大，但結(jié)構(gòu)復雜，適用于大功率場合。 變量泵－變量馬達組成的調(diào)速回路不僅擴大了馬達的調(diào)速范圍，而且也擴大了馬達的

14、輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率特性的選擇范圍，即工作部件轉(zhuǎn)矩和功率上的要求可以通過對二者排量的適當調(diào)節(jié)來達到。該回路在使用時，馬達轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)可分為低速和高速兩段進行，以滿足一般機械設備低速大轉(zhuǎn)矩以順利啟動，高速恒功率輸出的要求。低速時，把馬達排量固定在最大值上，自小到大調(diào)節(jié)泵的排量，逐漸提升馬達轉(zhuǎn)速。高速時，泵為最大排量，自大到小調(diào)節(jié)馬達的排量，進一步提高馬達轉(zhuǎn)速。,,第6章　液壓基本回路,圖6-8 變量泵-變量馬達的容積調(diào)速回路,,第6章　液

15、壓基本回路,3.容積節(jié)流調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路是利用變量泵和調(diào)速閥的組合來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。其特點是變量泵的供油量能自動接受流量閥調(diào)節(jié)并與之吻合，無溢流損失，效率高。同時，變量泵的泄漏由于壓力反饋作用而得到補償，進入執(zhí)行元件的流量由調(diào)速閥控制，故速度穩(wěn)定性比容積式調(diào)速好。因此適用于要求速度穩(wěn)定、效率高的液壓系統(tǒng)。下面以機床上常采用的限壓式變量泵的容積節(jié)流調(diào)速回路來說明其工作原理。容積節(jié)流調(diào)速回路如圖6-9所示，,,第6章　液壓基

16、本回路,該回路由限壓式變量泵1，調(diào)速閥2和液壓缸等元件組成。對單桿缸而言，為獲得更低的穩(wěn)定速度，調(diào)速閥裝在進油路上，調(diào)節(jié)調(diào)速閥節(jié)流口的大小，便可改變進入液壓缸的流量，實現(xiàn)液壓缸工作速度的調(diào)節(jié)。空載時，泵以最大流量進入液壓缸使其快進。進入工進時，電磁閥3 通電，左位進入工作狀態(tài)，使其所在油路斷開，使泵輸出的壓力油經(jīng)過調(diào)速閥2 進入液壓缸，液壓缸的運動速度由調(diào)速閥來控制。變量泵的輸出流量qp和缸所需的流量q1能自適應。若qp?q1時，泵的出

17、油口壓力便上升，由限壓式變量泵的工作原理可知，通過壓力反饋作用，使泵的流量自動減小，直到 qp=q1為止；反之，若qp? q1 時，泵的出口壓力便下降，通過壓力反饋作用，又會使泵的流量自動增大到qp=q1為止。工進結(jié)束后，壓力繼電器5發(fā)出訊號，使閥3和換向閥4換向，調(diào)速閥再次被短接，液壓缸實現(xiàn)快退。 限壓式容積節(jié)流調(diào)速回路特性曲線如圖6-10所示。,,第6章　液壓基本回路,,,,如圖6-10所示為該回路的調(diào)速特性曲線,,第

18、6章　液壓基本回路,圖中曲線a是限壓式變量葉片泵的流量-壓力特性曲線，曲線b是回路中調(diào)速閥在某一開口AT下的壓差-流量特性曲線，二曲線的交點D即為回路的工作點。調(diào)解調(diào)速閥的開口量 AT使曲線b上下移動，回路的工作狀態(tài)便相應改變，D點的位置隨之變換。但當AT與泵的工作曲線調(diào)定后，D點即為一固定點，泵的壓力pp和進入缸的流量qv1即為定值，它不受負載變化的影響，故此回路的速度負載特性很好，速度穩(wěn)定性很高。若負載變化且較多時間在輕載下工作時，

19、缸的壓力P1因負載減小而下降為較小值，如圖6-10中的曲線b便左移，調(diào)速閥兩端壓降Δp增大，造成較大的節(jié)流損失；再加變量泵本身泄漏較大，特別是在低速情況下，此時泵的供油流量qvp＝qv1很小，而對應的壓力pp很大，泄漏增加，泄漏量在qv中的比重增大，使系統(tǒng)的效率嚴重下降。所以該回路不宜用于低速、變載，且輕載時間較長的場合。,,第6章　液壓基本回路,1.快速運動回路　快速運動回路是指執(zhí)行元件獲得盡可能大的快進速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功

20、率?！　∫簤焊撞顒舆B接的快速回路如圖6-11 所示，當換向閥1和換向閥2 都在左位工作時，液壓缸右腔回油和泵的供油匯合在一起進入左腔，形成差動連接，液壓缸快速右行；當閥1左位、閥2右位工作時，差動連接即被解除，液壓缸右腔回油經(jīng)閥1 回油箱，液壓缸轉(zhuǎn)為慢速右行；閥1和閥2都在右位工作時，液壓缸向左返回。這種回路結(jié)構(gòu)簡單，應用較廣，但液壓缸的速度增加有限，常和其他方法聯(lián)合使用。,,2.2 速度變換回路,速度變換回路的功用是使執(zhí)行元件從一種

21、速度變換到另一種速度。,,第6章　液壓基本回路,,圖6-11 液壓缸差動連接回路,,第6章　液壓基本回路,,,,第6章　液壓基本回路,,圖6-12 所示為雙泵供油快速回路,雙泵供油的快速回路　如圖 6-12所示。圖中 1為低壓大流量泵，2 為高壓小流量泵。當系統(tǒng)工作在空載快速狀態(tài)時，由于系統(tǒng)工作壓力低，溢流閥5 和順序閥3 都處于關閉狀態(tài)，此時大泵 1的流量經(jīng)單向閥4和小泵2 的流量匯合于一體共同向系統(tǒng)供油,以滿足快速運動的需要；當系

22、統(tǒng)轉(zhuǎn)入工進狀態(tài)時，系統(tǒng)的壓力升高，順序閥3 打開，單向閥4 關閉，低壓大流量泵1 經(jīng)順序閥 3 卸荷，系統(tǒng)只有泵2 供油，實現(xiàn)工作進給。這種回路由于工進時泵1 卸荷，減少動力消耗，因此效率高，功率損失小，故應用較廣。但結(jié)構(gòu)較復雜，成本高。,,第6章　液壓基本回路,,,,第6章　液壓基本回路,,,,,2.速度換接回路　速度換接回路的功用是使執(zhí)行元件實現(xiàn)運動速度的切換?？梢允箞?zhí)行元件從快速空行程轉(zhuǎn)換成低速工作進給，或從第一種工進速度轉(zhuǎn)換成第

23、二種更慢的工進速度等。在速度轉(zhuǎn)換的回路中，要求速度的換接平穩(wěn)，不能出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。 用行程閥實現(xiàn)的快慢速換接回路如圖6-13所示，,圖6-13 行程閥速度換接回路,,第6章　液壓基本回路,,,,第6章　液壓基本回路,,,這種回路能實現(xiàn)快進、工進、快退和停止的工作循環(huán)。圖示狀態(tài)下，換向閥1左位、行程閥下位進入工作狀態(tài)，泵的流量經(jīng)閥1全部進入液壓缸左腔，回油通過行程閥2 流回油箱，缸快速進給；當活塞所連接的行程擋塊壓下行程閥2時，

24、閥2的上位工作，液壓缸右腔的回油須經(jīng)調(diào)速閥3 才能流回油箱，這時液壓缸就由快速進給轉(zhuǎn)換為慢速工進。當換向閥1右位工作時，壓力油經(jīng)單向閥4進入液壓缸右腔，活塞快速退回。這種回路的速度換接比較平穩(wěn)，但行程閥的安裝不能任意布置，必須安裝在運動部件附近，有時管路連接較長且較為復雜。,,第6章　液壓基本回路,,,,調(diào)速閥實現(xiàn)的兩種工進速度換接回路如圖6-14所示。圖a為兩調(diào)速閥并聯(lián)的兩種工進速度的換接回路。當閥1、閥2和閥3都是左位工作時，進油路

25、為：閥1?閥2?缸左腔；回油路為：缸右腔?閥1?油箱，缸向右快進，運動到位后，使閥2 的電磁鐵通電，閥2右位工作，此時進油路為：閥 1?調(diào)速閥A?閥3?缸左腔；回油路為：缸右腔?閥1?油箱，實現(xiàn)第一次工進；當?shù)谝淮喂みM完成后，使閥3通電，進油路為：閥 1?調(diào)速閥B?閥3?缸左腔；回油路為：缸右腔?閥1?油箱，實現(xiàn)第二次工進。圖b為兩調(diào)速閥串聯(lián)的兩種工進速度的換接回路。當閥1、閥2和閥3 都是左位工作時，進油路為：閥1?閥3?缸左腔；回油

26、路為：缸右腔?閥1?油箱，缸向右快進，運動到位后，使閥3的電磁鐵通電，閥3 右位工作，此時進油路為：閥1?調(diào)速閥A?閥2?缸左腔；回油路為：缸右腔?閥1?油箱，實現(xiàn)第一次工進；當?shù)谝淮喂みM完成后，使閥2 通電，進油路為：閥1?調(diào)速閥A?調(diào)速閥B?缸左腔；回油路為：缸右腔?閥1?油箱，實現(xiàn)第二次工進。 由于閥 B 的開口調(diào)得比閥 A小，因此二工進速度比一工進速度低。這種回路在進行速度換接時，液壓缸的速度不會出現(xiàn)很大沖擊。但是能量損