流量阀和节流调速回路
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第八章液压基本回路(二)讲解
第八章液压基本回路（二）§4 速度控制回路在很多液压装置中，要求能够调节液动机的运动速度，这就需要控制液压系统的流量，或改变液动机的有效作用面积来实现调速。
一、节流调速回路在采用定量泵的液压系统中，利用节流阀或调速阀改变进入或流出液动机的流量来实现速度调节的方法称为节流调速。
采用节流调速，方法简单，工作可靠，成本低，但它的效率不高，容易产生温升。
1.进口节流调速回路（如下图）节流阀设置在液压泵和换向阀之间的压力管路上，无论换向阀如何换向，压力油总是通过节流之后才进入液压缸的。
它通过调整节流口的大小，控制压力油进入液压缸的流量，从而改变它的运动速度。
2.出口节流调速回路（如下图）节流阀设置在换向阀与油箱之间，无论怎样换向，回油总是经过节流阀流回油箱。
通过调整节流口的大小，控制液压缸回油的流量，从而改变它的运动速度。
3.傍路节流调速回路（如下图）节流阀设置在液压泵和油箱之间，液压泵输出的压力油的一部分经换向阀进入液压缸，另一部分经节流阀流回油箱，通过调整傍路节流阀开口的大小来控制进入液压缸压力油的流量，从而改变它的运动速度。
4.进出口同时节流调速回路（如下图）在换向阀前的压力管路和换向阀后的回油管路各设置一个节流阀同时进行节流调速。
5.双向节流调速回路（如下图）在单活塞杆液压缸的液压系统中，有时要求往复运动的速度都能独立调节，以满足工作的需要，此时可采用两个单向节流阀，分别设在液压缸的进出油管路上。
图（a）为双向进口节流调速回路。
当换向阀1处于图示位置时，压力油经换向阀1、节流阀2进入液压缸左腔，液压缸向右运动，右腔油液经单向阀5、换向阀1流回油箱。
换向阀切换到右端位置时，压力油经换向阀1、节流阀4进入液压缸右腔液压缸向左运动，左腔油液经单向阀3、换向阀1流回油箱。
图（b）为双向出口节流调速回路。
它的原理与双向进口节流调速回路基本相同，只是两个单向阀的方向恰好相反。
6.调速阀的桥式回路（如下图）调速阀的进出油口不能颠倒使用，当回路中必须往复流经调速阀时，可采用如图所示的桥式联接回路。
节流调速回路性能
实验二节流调速回路性能
一、实验目的：
节流调速回路由定量泵、流量控制阀、溢流阀和执行元件等组成，可通过改变流量控制阀阀口的开度，即通流截面积来调节和控制流入或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。
节流调速成回按照其流量控制阀安放位置的不同，有进油路节流调速、出油路节流调速和旁路节流调速三种。
节流调速可分为节流阀调速回路和调速阀调速回路两大类。
流量控制阀采用节流阀或调速阀时，其调速性能各有自己的特点，同是节流阀，调速回路不同，它们的调速性能也有差别。
通过本实验达到如下目的：
1．通过对节流阀三种调速回路实验，得到它们的调速回路特性曲线，并分析比较它们的调速性能（速度—负载特性和功率特性）。
2．通过对节流阀和调速阀进油路调速回路的对比实验，分析比较它们的调速性能（速度—负载特性和功率特性）。
二、实验内容：
一）采用节流阀的进油路调速回路
二）采用节流阀的旁路调速回路
三）采用调速阀的进油路调速回路
三、实验数据记录及处理：
一）用FluidSIM软件构建简单的液压基本回路。
二）调试液压回路图，记录相应数据。
（1）采用节流阀的进油路调速回路负载-速度实验数据
三）根据实验数据绘制三种调速回路的负载-速度特性曲线，比较三种调速回路。
四）实验内容分析与讨论。
第八章 流量阀和节流调速回路
图中为其结构和图形符号。当压力油从油口P1 进入，经阀芯上三角槽节 流口，然后从油口P2 流出， 这时 起溢流阀作用。旋转 螺帽 即可改变阀的轴向位 置，从而使通流面积相应 的变化。当压力油从油口 P2进 入时，在压力油的作 用下阀芯克服软弹簧的作 用力而下移，油液不再经 过节流口而直接从油口P1 流出， 这时起单向阀超颖作工作用室 。金沐灶
（3）单向行程节流阀
如图所示，图中分别为原理图，结构图和图形 符号。单向行程节流阀由单向阀和用机械操纵的节 流阀组合而成。这种阀常用于需要实现快进→慢进 →快退的工作循环，也用来使执行元件在行程末端 减速，起缓 冲作用。
超颖工作室 金沐灶
下图为双单向节流阀结构图
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结束
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§ 8-3 采用节流阀的节流调速回路
通流面积a成正比 ，故调节节流阀通流面积就能调
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，一般
可超过100。从前式和图中
还能看出，当节流阀通流
面积a一定时,随着负载FL 的增加，节流阀两端压差
减小，活塞运动速度按抛 图8-8 进油路节流调
一、进油路节流调速回路
1、速度负载特性
从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压 缸的流量Q1和液压缸进油腔的有效面积A1，既：
V=Q1/A1 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，而通过节流阀的流量 可由节流阀的流量特性方程 决定。即 Q式1中=Ka(P∆s-P液1)1压/2=泵Ka出(P口s超-压颖P工1作力)室 。金沐灶图 回路8-7 进油路节流调速
当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的
（3）单向行程节流阀
如图所示，图中分别为原理图，结构图和图形 符号。单向行程节流阀由单向阀和用机械操纵的节 流阀组合而成。这种阀常用于需要实现快进→慢进 →快退的工作循环，也用来使执行元件在行程末端 减速，起缓 冲作用。
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下图为双单向节流阀结构图
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§ 8-3 采用节流阀的节流调速回路
通流面积a成正比 ，故调节节流阀通流面积就能调
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，一般
可超过100。从前式和图中
还能看出，当节流阀通流
面积a一定时,随着负载FL 的增加，节流阀两端压差
减小，活塞运动速度按抛 图8-8 进油路节流调
一、进油路节流调速回路
1、速度负载特性
从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压 缸的流量Q1和液压缸进油腔的有效面积A1，既：
V=Q1/A1 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，而通过节流阀的流量 可由节流阀的流量特性方程 决定。即 Q式1中=Ka(P∆s-P液1)1压/2=泵Ka出(P口s超-压颖P工1作力)室 。金沐灶图 回路8-7 进油路节流调速
当活塞以稳定的速度运动时，作用在活塞上的
流量阀和节流调速回路
本章介绍以节流元件为基础的各种流量控制阀的 结构、原理以及节流调速回路的性能。
结束
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§ 8-2
节流阀
流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流 阀等，其中以节流阀最为简单。
一、节流阀的作用 二、节流阀的特性
三、节流口的形式和节流阀的典型结构
一、节流阀的作用
节流阀是借助改变阀口通流面积或通道长度 来改变阻力的可变液阻。
图8-9 回油路节流调速
1、速度负载特性
液压缸的运动速度为：v=Q2/A2=Q1/A1 液压缸排出的流量等于通过节流阀的流量，即： Q2=Ka(P2)1/2=Ka(P2)1/2 式中 P2—节流阀两端压差。 在这里,P1=P2,所以P2=PsA1/A2-FL/A2,故得： Q2=K.a(PsA1/A2-FL/A2)1/2=(K.a/A1/2)(Ps.A1-FL)1/2 V=Ka/A23/2(PsA1-FL)1/2 同理可求得回油路节流调速回路的速度刚度为： T=-dFL/dv=(2A23/2/K.a)(PsA1-FL)1/2=2(PsA1-FL)/v 对以上各式比较可知，进油路节流调速回路 和回油路节流调速回路的速度负载特性和刚度基 本相同。
一、进油路节流调速回路 二、回油路节流调速 三、进、回油路节流调速回路比较 四、旁油路节流调速回路
一、进油路节流调速回路 1、速度负载特性
从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压 缸的流量Q1和液压缸进油腔的有效面积A1，既： V=Q1/A1 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，而通过节流阀的流量 可由节流阀的流量特性方程 决定。即 Q1=Ka(P1)1/2=Ka(Ps-P1) 图8-7 进油路节流调速 式中 Ps-液压泵出口压力。 回路
2、运动平稳性
液压基本回路速控制回路节流调速回路
旁路节流调速只有节流损失，
无溢流损失，功率损失较小。
Pp p1qp P1 F p1 A1 p1q1
P Pp P1 p1qp p1q1 p1q
回路效率
P1 p1q1 q1
Pp
pq 1p
qp
用于功率较大且对速度稳定性要 求不高的场合
注意:节流调速回路速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服
变量泵与液压缸组成的调速回路，其最大速度是由 泵的最大流量所决定的。
如果忽略泵的泄漏量，最低速度可以调到零。
因此，该调速回路的速度调节范围很大，可以实现 无级调速。
第28页/共48页
(３) 负载特性
执行元件输出转矩（力）和输出功率与变量泵调节参数 （排量）之间的关系。
当不考虑回路的损失时，液压马达的输出转矩（或缸的输出 推力）为
第9页/共48页
回路效率
进
p1q1 ppqp
p1q1 p（p q1＋q)
( pp p)q1 ppqp
（c）调速范围
即最Байду номын сангаас工作速度与最小稳定工作速度之比：
vmax A节max vmin A节min
其中，
A节 m a x
Q泵 cp泵
可知，最大节流面积是由泵的流量和额定压力所决定的。
（d）最大承载能力 当泵的出口压力和油缸面积确定之后，液压缸的最大承载能力不变，为
Tv
F v
v 如果忽略系统泄漏，可认为 速度不受负载影响，其速度－负 载特性曲线。
A节3 A节2
A节1<A节2<A节3
A节1 v
Fmax
F 在不同节流面积下，速度－负载特性曲线。 F
第22页/共48页
速度控制回路
第6章
液压基本回路
图6-11
液压缸差动连接回路
第6章
液压基本回路
第6章
液压基本回路
双泵供油的快速回路 如图 6-12所示。图中 1为低压大流量 泵，2 为高压小流量泵。当系统 工作在空载快速状态时，由于系 统工作压力低，溢流阀5 和顺序 阀3 都处于关闭状态，此时大泵 1的流量经单向阀4和小泵2 的流 量汇合于一体共同向系统供油,以 满足快速运动的需要；当系统转 入工进状态时，系统的压力升高， 顺序阀3 打开，单向阀4 关闭， 低压大流量泵1 经顺序阀 3 卸荷， 系统只有泵2 供油，实现工作进 给。这种回路由于工进时泵1 卸 荷，减少动力消耗，因此效率高， 功率损失小，故应用较广。但结 构较复杂，成本高。
第6章
液压基本回路
⑴进口节流调速回路如图6-1a所示。该回路是把流量阀安装 在液压缸进口油路上，调节流量阀阀口的大小，便可以控制进入 液压缸的流量，节流调速回路如图6-1b所示。该回路是把流量阀 安装在液压缸出口从而达到调速的目的，来自定量泵多余的流量 经溢流阀返回油箱，泵始终是在溢流阀的设定压力下工作。 ⑵出口油路上，调节流量阀阀口的大小，便可以控制流出液 压缸的流量，也就是控制了进入液压缸的流量，从而达到调速的 目的。来自泵的供油流量中，除了液压缸所需流量外，多余的流 量经过溢流阀返回油箱。所以，出口节流调速和进口节流调速回 路一样，泵始终是在溢流阀的设定压力下工作。出口节流调速回 路是调节从执行元件流出的流量，所以不仅适合于正值负载而且 也适合于负值负载，同时还能用于微速控制的场合。但是回路效 率低。执行元件进口侧压力为溢流阀的设定压力。执行元件出口 压力（背压）随负载的变化而变化，如果负载很小或为负值负载 时，执行元件出口压力有时比泵的输出压力还要高应给予重视。
第八章流量阀及速度控制回路解读
m
几种常用的节流口形式如图所示。
针阀式
偏心槽式
轴向三角槽式
周向缝隙式
轴向缝隙式
（一）节流阀
1、结构原理
适用于： 负载和温
度变化不大或
对速度稳定性 要求不高的液
压回路中。
单向节流阀
则无节流作用。
2
3 只能控制一个方向上的流量大小， 而在另一个方向 4
1 2 3 P2 4 P1
P2
P1 P2
P1
P1
1）液压缸差动连接回路
2）采用蓄能器的快速运动回路
3）双泵供油回路
4）用电磁换向阀的快慢速转换回路
5）行程阀的快慢速换接回路
下位： 快进 上位： 工进 阀2左位：快退
优点：快慢速换接过程 较平稳，换接点的位置较准 确。 缺点：行程阀的安装位 置不能任意布置，管路连接 较为复杂。
2. 两种慢速的转换回路
1、进油节流调速回路
1）回路的组成： 定量泵、节流阀、溢流阀 和执行元件。 2）工作原理： 执行元件进油路串接一节流 阀，以调节执行元件运动速度。 正常工作的必要条件： 泵输出油液qp q1→液压缸 △q→油箱
泵出口压力pp：溢流阀调整压力（基本恒定）
2、回油（出口）节流调速回路
原理： 节流阀串联在液压缸回油 路上，通过控制缸的回油量q2 实现速度调节。 特点： 基本特性与进口节流调速 回路基本相同。
正确而迅速地阅读液压系统图，对于分析液压 系统、设计电气系统以及使用、检修、调整液压设 备都有重要的作用。
阅读液压系统图的一般方法和步骤： 1）了解液压系统的任务、工作循环、应具 备的性能和需要满足的要求； 2）查询系统图中所有的液压元件及其连接 关系，分析它们的作用及其所组成的基本回路及 功能； 3）分析系统的基本回路，了解系统的工作 原理及特点。
7-3_节流调速回路解析
适用于大功率（高速、重载）、速 度平稳性要求不高的场合
四、调速阀节流调速回路
五、旁通调速阀节流调速回路
只能用在进油回路上，泵的压力随负载变动（压 力适应回路），回路效率高。
适用于速度平稳性要求高、功率较大 的场合
三、旁路节流调速回路
（1）旁路节流调速回路的负载特性
a、开度ＡＴ一定，负载F 越大，速度刚性越大 b、负载F 一定，开度ＡＴ越小（负载速度越大）， 速度刚性越大 c、加大A1，减小m和减小泄漏可提高速度刚度
三、旁路节流调速回路
（2）旁路节流调速回路的特点和应用场合 a、负载特性（与进油节流和回油节流比） 更差，速度稳定性差 b、最大承载能力随开度的增加而减小，即 低速承载能力差，调速范围小 c、高速重载时的速度刚度相比低速时的要 好些。 d、只有节流损失，无溢流损失，且泵压力随 负载变化，回路效率比进回油节流要高
二、回油节流调速回路
（3）进油节流与回油节流的应用及改进 不适合用在负载变化大、调速范围大和调速 要求高的场合（负载变化大导致速度稳定性差， 低速时回路效率低） 适合于负载恒定或变化很小、调速范围不大 的场合。 改进： 复合式（进、回油同时节流）节流调 速回路可提高度刚度； 带回油背压的进口节流 调速回路可提高速度的平稳性 。
3、 进油节流调速回路的功率特性
pp为泵出口压力；ps为溢流阀调定压力；
令A Tp为满足：当选定某一负载压力 p1并保持不变， 开口面积从小变大v速度从小到达v max （或开口面积从 大变小，开始从v max变小），溢流阀从开启溢流变关 闭时的开口面积.
二、回油节流调速回路
（1）回油节流调速回路的负 载特性（与进油节流调速回 路的负载特性类似）
回油节流调速回路的速 度刚度与进油节流调速回路 的类似
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如果你喜欢它，那么享受它。不喜
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
11
d、周向隙缝式
图中为周向隙缝式节流口。在阀芯圆周方向
上开有一狭缝，旋转阀芯就可改变通流面积的大
小。所开狭缝在圆周上的宽度是变化的，尾部宽
度逐渐缩小,在小流量时其通流截面是三角形，水
力直径较大，因此有较小的稳定流量。节流口是
象。开口越小，脉如动果你现喜欢它象，那越么享严受它。重不喜，最后甚至断流。
这种现象称为节流阀的堵塞。 欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
8
三、节流口的形式和节流阀的典型结构 1、节流口的结构形式
a、针阀式
图中为针阀式节流元件。当针阀阀芯作轴向
移动时，即可改变环形节流口的通流面积。其优
温度对薄壁小孔的流量没有影响。至于细长 小孔，通过它的流量受粘度的影响，而油液粘度 对温度很敏感。因此，通过细长小孔的流量对温 度变化很敏感。
（3）最小稳定流量
为了得到小流量，节流阀需要在小开口条件
下工作。实验表明：虽然节流阀的前后压差、开
口和油液的粘度均保持不变，但在小开口时，通
过节流阀的流量会出现时大时小的周期性脉动现
薄壁结构，油温变化对流量影响小。但阀芯所受
径向力不平衡。这种节流
阀应用于低压小
向
流量系统时，能
得到较为满意的
性能。
如果你喜欢它，那么享受它。不喜
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
12
e、轴向隙缝式
从上两式可知，改变输入液压缸的流量Q或改 变液压缸有效面积A，都可以达到改变速度的目的。 但对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压 缸流量Q的办法来变如果速你喜欢。它，而那么对享受于它。不液喜 压马达，既可用 改变输入流量也可欢 变用， 它那 。改么 改避 不开 了变它 ，。 那马避 么不 接达开 受， 它那 。排么 改改 变量的方法来变速2 。
4
一、节流阀的作用
节流阀是借助改变阀口通流面积或通道长度 来改变阻力的可变液阻。
在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作
用，因此节流阀可以调速。如图所示,将节流阀串
联在液压泵与执行元件之间,
同时在节流阀与液压泵之间
并联一个溢流阀.调节节流
阀,可使进入液压缸的流量
改变.由于系统中采用定量
泵供油，多余的油从溢流阀
Q=d4P/128l=K.aP
式中 K=d2/32l; a=d2/4.
厚壁小孔的流量特性方程为:
Q=K.apm
式中 k-系数；a-小孔截面积;p-小孔两端压差；
如果你喜欢它，那么享受它。不喜
m-指数。
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
6
2、流量稳定性
（1）压差对流量的影响
如果你喜欢它，那么享受它。不喜 欢，那么避开它。避不开，那么改
结束 变它。改不了，那么接受它。改变
返3 回
§ 8-2 节流阀
流量控制阀包括节流阀、调速阀和溢流节流 阀等，其中以节流阀最为简单。
一、节流阀的作用
二、节流阀的特性
三、节流口的形式和节流阀的典型结构
如果你喜欢它，那么享受它。不喜
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
图中为轴向三角槽式节流口。阀芯作轴向移 动时，改变了通流面积的大小。这种节流口结构 简单，工艺性好，水力直径中等，可得较小的稳 定流量，调节范围较大。由于几条三角槽沿周围 方向均匀分布，径向力平衡，故调节时所需的力 也较小。但节流通道有一定 长度，油温变化对 流量有一定影响。 这是一种目前应用 很广的节流口形式。
概括起来，调速方法可分以下几种：
1、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Q来实现调速；
2、容积调速。即改变变量泵的供油量Q和改变变 量液压马达的排量qm来实现调速；
3、容积节流调速。用自动改变流量的变量泵及节 流元件联合进行调速。
本章介绍以节流元件为基础的各种流量控制阀的 结构、原理以及节流调速回路的性能。
当节流阀两端压差p改变时，通过它的流量也 要发生变化。三种结构形式的节流口中，通过薄壁 小孔的流量受到压差改变的影响最小，见下图。
图8-2 压差与通过流
如 欢果 ，量你 那喜 么的欢 避关 它 开， 它系那 。么 避享 不受 开它 ，。 那不 么喜 改
变它。改不了，那么接受它。改变
7
（2）温度对流量的影响
点是结构简单、制造容易。但节流通道较长，水
力直径小，易堵塞，温度
变化对流量稳定性
影响较大.一般用于
对性能要求不高的
场合。
如果你喜欢它，那么享受它。不喜
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
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b、偏心槽式
图中为偏心槽式结构。阀芯上开有截面为三
角形的偏心槽，转动阀芯即可改变通流面积的大
溢出。这样节流阀如就果你能喜欢它达，那到么享受它。不喜 调节液压缸速度的目的。 欢，那么避开它。避不开，那么改
变它。改不了，那么接受它。改变图8-1
节流调速5原理
二、节流阀的特性
1、节流阀的节流口有三种形式：薄壁小孔、细长
小孔和厚壁小孔。他们的流量特性各不相同。
薄壁小孔的特性方程为：
Q=Cqa(2P/)1/2=K.a(P)1/2 式中 K=Cq(2/)1/2. 细长小孔的流量特性方程为：
第八章 流量阀和节流调速回路
调速方法概述 节流阀 采用节流阀的节流调速回路 节流调速的速度稳定 其它流量阀 同步回路
如果你喜欢它，那么享受它。不喜
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
1
§ 8-1 调速方法概述
一般液压传动机构都需要调节执行元件运动 速度。在液压系统中,执行元件液压缸或马达。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 V=Q/A ; 液压马达的转速为 n=Q/qm。 式中 Q-输入执行元件的流量；A-液压缸的有效 面积；qm-液压马达的排量。
小。其节流口的水力直径较针阀式节流口大，因
此其防堵性能优于针阀式节流口，其它特点和针
阀式节流口基本相同。这
Hale Waihona Puke 种结构形式阀芯上的径向力不平
衡，旋转时比较
费劲，一般用于
压力较低，对流
量稳定性要求不
高的场合。
如果你喜欢它，那么享受它。不喜
欢，那么避开它。避不开，那么改 变它。改不了，那么接受它。改变
10
c、轴向三角槽式