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1、1.1 1.1 液压基本回路液压基本回路由一些液压元件组成的、用来完成特定功能的典型回路，称为液压基 本回路1.2 1.2 分类：分类：方向控制回路 它在液压系统中的作用是控制执行元件的启动、停止或 改变运动方向。压力控制回路 它的作用是利用压力控制阀来实现系统的压力控制，用 来实现稳压、减压、增压和多级调压等控制，以满足执行元件次力或转 矩及各种动作对系统压力的要求。速度控制回路 它是液压系统的重要组成部分，用来控制执行元件的运动速度。第八章第八章 调速回路调速回路第一节第一节 概概 述述1. 1. 3 3 调速回路应满足哪些基本要求调速回路应满足哪些基本要求能在工作部件所需的最大和最小的速
2、度范围内，灵敏地实现无级调速。负载变化时，调好的速度不发生变化内变化。力求结构简单，安全可靠。1.4 1.4 执行元件的运动速度调节方法执行元件的运动速度调节方法在液压传动的机器上，工作部件由执行元件(液压缸或液压马达)驱动。 若改变执行元件的速度，即是改变液压缸的运动速度或改变液压马达的转速。液压缸的运动速度v由输入的流量q和液压缸的有效工作面积A决定，即液压马达的转速nM由输入的流量qM和液压马达的排量VM决定，即由此可见，改变输入流量q或改变液压缸的有效工作面积A和液压马达 的每转排量VM ，均可改变执行元件的运动速度。但是，在执行元件的结构 确定以后，对于液压缸来说，有效工作面积也就确
3、定了，所以只能用改变 流量的办法来调速。对于液压马达来说，若是定量液压马达，因结构确定 了，液压马达的排量也便确定了，故只能用改变流量qM的办法来调速；若 是变量液压马达可通过改变排量VM或流量qM两条途径来调速。因此调节执 行元件的速度，可通过改变流量q和排量V的办法来实现，即常用速度控制 回路调速。 常用的调速方法有三种：节流调速 即采用定量泵供油，由流量阀改变进入或流出执行元件的 流量来实现调速。容积调速 通过改变变量泵的供油量或改变液压马达的每转排量来实 现调速。容积节流调速 即采用变量泵供油，通过节流阀或调速阀改变流入或 流出执行元件的流量，以实现调速。第二节第二节 节流调速回路节流
4、调速回路2.1 2.1 定压节流调速回路定压节流调速回路 使用定量泵并且必须并联一个溢流阀。由流量阀改变进入或流出执行元件的流量来实现调速。有三种：进口节流调速回路进口节流调速回路出口节流调速回路出口节流调速回路进进出口节流调速回路出口节流调速回路2.1.1 2.1.1 进口节流调速回路进口节流调速回路(1) (1) 进口节流调速回路进口节流调速回路 是将节流阀串联在液压泵和液压缸(或液压 马达)之间，通过调节节流阀的通流面积可改变进入液压缸的流 量，从而调节执行元件的运动速度。 式中，v为活塞运动速度；q1为流入液压缸的流 量；A1为液压缸工作腔有效工作面积，pP为液 压泵供油压力(即回路工
5、作压力)； p1为液压缸 工作腔压力； pT1为进油路上节流阀处的工 作压差（节流阀前后的工作压差）；图8.1-1 进口节流 调速回路 将上式按不同的AT1作图，可得 一组机械特性曲线，如右图所示。 由图及上式可见，当溢流阀的压力 pP和节流阀的通流截面积AT1 调定之 后，活塞工作速度随负载加大而减 小，当F pP A1 时，工作速度降 为零，活塞停止不动：反之，负载 减小时活塞速度加大。但是不管负 载如何变化，回路的工作压力总是 不变的。此外，定压式节流调速回 路的承载能力是不受节流阀通流截 面积变化影响的右图中的各条 曲线在速度为零时都汇交到同一 负载点。速度刚性kv越大，活塞运动速度受
6、负载的影响越小。图8.1-2 进口节流调速回路 机械特性曲线可以看到：当节流阀通流截面积不变时，负载越小，速度刚性 越高，当负载一定时，节流阀通流截面积越小，速度刚性越高。不 论是提高溢流阀的调定压力，还是增大液压缸的有效工作面积或减 小节流阀的指数，都能提高调速回路的速度刚性；但是这些参数的 变动多半要受到其它条件的限制。调速回路的功率特性是以其自身的功率损失(不包括液压泵、液压 缸和管路中的功率损失)、功率损失分配情况和效率来表达的。定压 式进口节流调速回路的输入功率(即定量泵的输出功率)、输出功率 和功率损失分别为式中，PP为回路的输入功率；P1为回路的输出功率； P为回路的 功率损失；
7、qP为液压泵在供油压力pP下的输出流量； q为通过溢 流阀的流量；这种回路的功率损失由两部分组成：一部分是溢流损失 P1，它是流量q在压力pP下流过溢流阀所造 成的功率损失；另一部分是节流损失 P 2：，它是流量q1在压差 pT1下通过节流阀所造成的功率损失。两部分损失都转变成热量，使回路中的油液温度升高。 当液压 缸在恒裁下工作时，工作压力p1、液压泵供油压力pP、节流阀工作 压差pT1都是定值，工作流量q1只随节流阀通流截面积变化。这时 调速回路的有效功率P1和节流功率损失 P 2 都随工作流量加大而 线性地加大，溢流功率损失 P 1则随工作流量加大而线性地减小 。这种情况下的回路效率为通
8、过溢流阀的流量越小，q1qP越大，效率就越高；负载越大，p1pP越大，效率也越高。在机床上，节流阀处的工作压差一般 为0.20.3MPa。 (2)(2)特点特点活塞运动速度v与节流阀的通流面积AT1成正比，即通流面积越 大，则活塞运动速度越高。由于油液经节流阀后才进人液压缸，故油温高、泄漏大；又由 于没有背压，所以运动平稳性差。因为液压缸的进油面积大，当通过节流阀的流量为最小稳定流 量时，可使执行元件获得铰低的运动速度，所以调速范围较大。因启动时进入液压缸的流量受到节流阀的控制，故可减少启动 时冲击。液压泵在恒压恒流量下工作，输出功率不随执行元件的负载和 速度变化而变化，多余的油液经溢流阀流回
9、油箱，造成功率浪费， 故效率低。(3)(3)应用应用 在进口节流调速回路中，工作部件的运动速度随外负载的 增减而忽慢忽快，难以得到淮确的速度，故适用于轻负载或负载变 化不大，以及速度不高的场合。2.1.2 2.1.2 出口节流调速回路出口节流调速回路(1)(1)出口节流调速回路出口节流调速回路 是将节流阀串联在 液压缸和油箱之间，以限制液压缸的回油 量，从而达到调速的目的(见图8.1-3 )。 (2)(2)特点特点因节流阀串联在回油路上，油液经节 流阀流回油箱，可减少系统发热和泄漏， 而节流阀又起背压作用，故运动平稳性较 好。同时还具有承受负值负载的能力。与进口节流调速回路一样，也是将多 余油
10、液由溢流阀溢走，造成功率损失，故 效率低。停止后的启动冲击较大。 图8.1-3 出口节流 调速回路 (3)(3)应用应用 这种回路多用在功率不大，但载荷变化较大，运动平稳性 要求较高的液压系统中，如磨削和精镗的组合机床等。2.1.3 2.1.3 进进 出口节流调速回路出口节流调速回路图8.1-4 进 出口节流调速回路(1)(1)进进出口节流调速回路出口节流调速回路 是将 节流阀串联在液压泵和液压缸之 间、液压缸和油箱之间，以限制 液压缸的进、回油量，从而达到 调速的目的(见图8.1-4 )。(2)(2)特点特点因节流阀串联在回油路上， 节流阀又起背压作用，故运动平 稳性较好。同时还具有承受负值
11、 负载的能力。与进口节流调速回路一样， 也是将多余油液由溢流阀溢走， 造成功率损失表8-1 三种定压式节流调速回路的特性表达式(1)(1)变压节流调速回路变压节流调速回路( (旁路节流调速回路旁路节流调速回路) ) 是将节流阀并联在液压泵和液压缸的分支油路 上，如图8.2-1所示。液压泵输出的流量一部分经节 流阀流回油箱，一部分进入液压缸，在定量泵供油 量一定的情况下，通过节流阀的流量大时，进入液 压缸的流量就小，于是使执行元件运动速度下降； 反之则速度增高。因此通过调节节流阀改变流回油 箱的油量，来控制进入液压缸的流量，从而改变执 行元件的运动速度。 2.2 2.2 变压节流调速回路变压节流
12、调速回路液压泵的流量损失(主要是泄漏)在这里对液压缸的工作速度有很大影 响，泄漏的大小则直接与回路的工作压力有关.A1A2p1p2图8.2-1 变压节流调速回路这种调速回路在节流阀通流截面积不变的 情况下，活塞速度因液压缸外负载的增大而小 很多，因而其机械持性比定压式节流调速回路 “软”得多；当负载增大到某值时活塞会停 止不动。节流阀的通流截面积越大(活塞的运 动速度越小)，使活塞停止运动的负载就越小 。因此变压式节流调速回路的承载能力是变化 的(图中各条曲线在速度为零时并不汇聚到同 一点上)，低速下的承载能力很差。 变压式节流调速回路的速度刚性表达式为当节流阀通流截面积不变时，负载越大、速度
13、刚性越好；当负载一 定时，节流阀通流截面积越小(活塞工作速度越高)，速度刚性越好。这 种回路的速度刚性是可以通过增大液压缸的有效工作面积、减小节流阀 的指数、减小液压泵的泄漏系数来提高的。 图8.2-2 变压节流调速回路机械特性曲线上式表明进入液压缸的流量越多(活塞速度越大)，回路的效率就越高。变 压式节流调速回路的效率比定压式高，因为它的输入功率随工作压力而变化，不 是一个定值。这种回路的效率表达式为图8.2-3 变压式节流调速回路 在恒载下工作时的功率特性图8.2-4 变压式节流调速回路在 变载下工作时的功率特性此式表明，这种回路的调速范围不仅与节流阀可用的调速范围RT有 关，而且亦与负载
14、F、液压泵泄漏系数kl等因素有关可见调速回路的调 速范围与流量控制元件的调速范围并非总是一回事。此外，式中的RT不 是节流阀可能的调速范围，因为它的通流截面积在加大到某值时已使活 塞速度下降为零再增大已不起调速作用了。由以上的分析看出，这种变压式回路的工作特性是把液压泵的 特性亦综合进去了，这是它和定压式回路根本不同的地方。综上所述可以看到，这种在主油路内不出现节流损失和发热现 象、在局部负载下也能保持较高效率的调速回路，最宜用在速度较高、 负载较大、负载变化不大、对运动平稳性要求不高的场合；但是它不能 承受“负方向”的负载这种回路的调速特性表达式为(2)(2)持点持点一方面由于没有背压使执行
15、元件运动速度不稳定，另一方面由于液 压泵压力随负载而变化，引起液压泵泄漏也随之变化，导致液压泵实际 输出量的变化，这就增大了执行元件运动的不平稳性。随着节流阀开口增大，系统能够承受的最大负载将减小，即低速 时承载能力小。与进口节流和出口节流的调速回路相比，它的调速范围 小。液压泵的压力随负载而变，溢流阀无溢流损耗，所以功率利用比 较经济，效率比较高。比较进口节流、出口节流和旁路节流三种调速方法的性能比较进口节流、出口节流和旁路节流三种调速方法的性能(1)速度一负载特性 速度随负载而变化是用节流阀进行节流调速的共同缺 点，其中尤以旁路节流调速最差。因此，进口和出口节流调速广泛用于负载 变化不大的
16、液压系统中。旁路节流调速因速度一负载特性软，所以很少应用 。(2)工件部件承受负方向载荷的能力和运动的平稳性 当负载方向与工作部 件运动方向相同时，称为负方向载荷(在铣削加工中，顺铣的切削力即为负 方向裁荷)。负方向载荷有拉动工作部件前冲的作用，影响工作部件运动的 平稳性。出口节流调速时，由于回油路有节流阀，液压缸的回油腔有背压力 ，可以阻止工作部件的前冲，推动力量越大、背压力也越大，故这种调速回 路能在负方向载荷作用下工作，且使工作部件运动平稳性大大改善。对于进 口和旁路节流调速，因液压缸的回油腔没有背压力，负方向载荷可能拉动工 作部件前冲，工作部件运动平稳性差。因此，在实际工作中，常在上述两种 调速回路中增加背压阀。(3)承载能力 在进口节流和出口节流的调速系统中，能承受的最大载荷由 溢流阀的调整压力决定；旁路节流调速时
