(调速回路)
调速回路的原理及应用
调速回路的原理及应用一、调速回路的概述调速回路是控制系统中的重要组成部分，它可以用来调整电机的转速以达到期望的工作要求。
本文将介绍调速回路的原理及其在工业控制系统中的应用。
二、调速回路的原理调速回路的原理是通过控制电机的输入信号来改变电机的输出转速。
调速回路通常由以下几个部分组成：1.传感器：用来测量电机的实际转速，可以是机械传感器、光电传感器等。
2.控制器：根据输入信号和实际转速，计算出控制电机转速所需的输出信号。
3.执行机构：将控制器的输出信号转化为电机的输入信号，例如调整电机的电压、电流等。
4.反馈环路：将电机的实际转速反馈给控制器，用于调整控制器的输出信号。
三、调速回路的应用调速回路在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的应用场景。
1. 工业生产自动化在工业生产中，调速回路广泛用于各种设备和机械的控制，例如输送带、风机、泵等。
通过调整这些设备的转速，可以实现对生产过程的精确控制，提高生产效率和质量。
2. 交通运输调速回路在交通运输领域也有着重要的应用。
例如，在电动车、高铁等交通工具中，通过调整电机的输出转速来控制车辆的速度和行驶稳定性。
此外，调速回路还可以应用于交通信号灯的控制，实现灯光的周期性切换。
3. 风力发电风力发电是一种清洁能源，调速回路在风力发电机组中起着重要的作用。
通过调整发电机的转速，可以最大限度地提高风能的利用效率，同时保护发电机的安全和稳定运行。
4. 机器人技术机器人技术是现代工业自动化的重要组成部分，调速回路在机器人的关节控制中起着关键作用。
通过调整电机的输入信号，可以实现机器人的精确控制和灵活运动，满足不同工作任务的要求。
四、总结调速回路是控制系统中的重要组成部分，它可以实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了调速回路的原理及其在工业控制系统中的应用，包括工业生产自动化、交通运输、风力发电和机器人技术等方面。
调速回路在各个领域的应用可以提高生产效率、节能减排，并且有助于推动技术的进步和创新。
调速回路
可见回路中的kv不受负载的 影响，只要加大液压缸的 面积A1减少泵的泄漏就可 能提高速度刚性。 4、应用场合： 适用于负载功率大，运 动速度高的场合，如推土 机、升降机、插床、拉床 等。
二、泵—缸式闭式调速回路
1-- 辅助泵 2-- 溢流阀 3-- 换向阀 a 7 4-- 液动阀 5-- 单向阀 b 6-- 安全阀 7-- 变量泵 6 5 9 8 8-- 安全阀 4 9-- 单向阀
工作原理：通过流量控制阀控制流入执行元件或从 执行元件流出的流量以调节其速度。 按其在工作中泵出口压力是否随负载变化分为：
{ 变压式节流调速回路：旁路
定压式节流调速回路：进口、出口
（一）定压式节流调速回路：
定量泵+溢流阀，泵压力经溢流阀调定不随负载而 变。 1、进油节流调速回路 如图，pp、qp一定， 通过调节节流口的 大小，改变进入液 压缸的流量，即可 调节缸的速度。泵 多余流量经溢流阀 回油箱，故无溢流 阀则不能调速。
4、应用场合：适用于对运动平稳性要求较高，功率较大 的系统如插、拉、刨等机床的主运动系统。
第三节 容积调速回路
工作原理：通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节 执行元件的运动速度。 特点：此回路，由于液压泵输出的油液直接进入执行元件， 没有溢流损失和节流损失，而且工件压力随负载变化而变化， 因而效率高，发热少。 缺点：变量泵和变量马达结构比较复杂，成本较高。 使用场合：用于负载功率大，运动速度高的液压系统中如拉 床、龙门刨床系统、工程机械、矿山机械等. 分类：1）按油液循环方式不同，分为：开式、闭式。
液压缸的输出功率：
P1=F*v=p1*q1=(qp- q)p1
液压传动第8章-调速回路new
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(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响旳程度，它是回路对负载变化抗 衡能力旳一种阐明。
某处旳斜率↓→kv↑→机械特征越硬→活塞 运动速度受负载变化旳影响↓→活塞在负载下 旳运动越平稳。
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影响kv旳原因： 1、当AT1不变时，F↓→kv↑ 2、当F不变时，AT1↓→kv↑ 3、pp↑或A1↑或φ↓→ kv↑ (pp，A1，φ旳变化受其他条件旳限制)
25
29
三、节流调速回路工作性能旳改善
使用节流阀旳节流调速回路，机械 特征都比较软，变载下旳运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺陷，回路中旳 流量控制元件能够改用调速阀或溢流节 流阀。
上述这些性能上旳改善都是以加大 整个流量控制阀旳工作压差为代价旳 （一般工作压差至少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
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§7-4 三类调速回路旳比较和选用
一、调速回路旳比较 液压系统中旳调速回路应能满足如下旳某
些要求，这些要求是评选调速回路旳根据。 1、能在要求旳调速范围内调整执行元件旳工作
速度。 2、在负载变化时，已调好旳速度变化愈小愈好，
并应在允许旳范围内变化。 3、具有驱动执行元件所需旳力或转矩。 4、使功率损失尽量小，效率尽量高，发烧尽量
式中：Rp — 变量泵旳调整范围； q — tmax 变量泵旳最大理论流量。
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(二)、泵 — 缸式闭式容积调速回路
1、辅助泵 2、溢流阀 3、换向阀 4、液动阀 5、单向阀 6、安全阀 7、变量泵 8、安全阀 9、单向阀
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35
某些元件在回路中旳作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供给所需旳 油液外，还能够变化输油方向，使液压 缸运动换向(换向过程比使用换向阀平稳， 但换向时间长)。
调速回路
一、2. 1变量泵-定量马达（或缸）容积调速回路
一、2. 2定量泵-变量马达容积调速回路
一、2. 3变量泵-变量马达容积调速回路
一、3. 容积节流调速回路
速度控制回路
概述
q 液压缸: v A q 马达: n V
调速回路 增速回路
A C, q , v . q , V , n
换速回路
一、调速回路
一、1.节流调速回路
通过改变节流口的通流截面积来调节流量
一、1.1进口节流调速回路
1.系统组成 定量泵、节流阀、溢流阀 和执行元件。 2.工作原理:定压式节流调速回路
调节AT ， q1 变，v变。
变压式节回路
通过改变变量泵或变量马达的排量来调节 执行元件的速度。 优点：效率高、发热小。 （没有溢流损失和节流损失） 缺点：结构复杂，成本高。 应用：大功率系统。 开式回路：执行元件排油回油箱 闭式回路：回油直接进泵吸口。 副油箱（补油）
优点：结构简单、价格低廉。 缺点：效率低。 应用：负载变化不大，低速、小功率的场合。
一、1.2 回油节流调速回路
特点：定压式节流调速回路 速度-负载特性同进口 节流调速回路一样。 区别： 1.有背压，运动平稳性好。 2.能承受负值负载。 3.发热影响小。
一、1.3 旁路节流调速回路
qp q1 qT
调速回路的调速原理
调速回路的调速原理调速回路是用于控制发电机或电动机转速的一种自动控制系统，也称为调速系统。
调速回路的主要作用是根据负荷的需求和输入信号，控制发电机或电动机的输出转速。
通过调整系统的输入信号来实现转速的稳定控制。
调速回路通常由传感器、调速器、执行器和反馈装置组成。
调速回路的原理基于负反馈控制的理论，它的工作过程分为三个主要的阶段：传感器采集信号、调速器处理信号、执行器调整输出。
下面将详细介绍每个阶段的具体工作原理。
第一阶段是传感器采集信号。
传感器是调速回路中最关键的组件之一，负责采集控制系统的反馈信号，并将其转化为电信号。
传感器的类型根据具体应用而异，常用的传感器包括速度传感器、转矩传感器、位置传感器等。
传感器将采集的信号传递给调速器进行处理。
第二阶段是调速器处理信号。
调速器是调速回路中的核心部件，负责根据传感器采集的信号进行信号处理和控制。
调速器可以根据负载需求来调整输出信号，以实现转速的稳定控制。
调速器的主要功能是将输入信号与设定值进行比较，并根据误差信号来调整输出信号。
常用的调速器包括PID控制器、比例控制器、积分控制器等。
PID控制器是调速回路中最常用的调速器。
PID控制器通过比例、积分、微分三个部分的组合来实现系统的稳定控制。
比例部分用于根据误差信号调整输出信号的大小，积分部分用于累积误差信号并进行补偿，微分部分用于预测误差信号的变化趋势。
PID控制器可以根据系统的实际情况进行参数调整，以满足转速控制的要求。
第三阶段是执行器调整输出。
执行器是调速回路中的最后一环，负责将调速器输出的信号转化为对发电机或电动机的控制操作。
执行器可以是继电器、电磁阀、变频器等，根据具体应用而定。
执行器的主要作用是调整发电机或电动机的输出功率，以实现转速的稳定控制。
除了上述三个主要阶段，调速回路中还需要有反馈装置来测量实际的转速，并将其与调速器输出的信号进行比较，以实现闭环控制。
反馈装置通常是速度计或编码器，用于测量实际转速，并将测量值送回调速器进行处理。
(液压与气压传动)第8章调速回路
定压式进口节流调速回路 的机械特性
8
第八章 调速回路
速度刚性
活塞运动速度受负载影响的程度，可以用回路速度刚性这个指标来评定， 速度刚性kv是回路对负载变化抗衡能力的一种说明，它是机械特性曲线 上某点处斜率的倒数。
有溢流是这种调速回路能够正 常工作的必要条件。
6
a）
b）
定压式节流调速回路 a）进口节流式 b）出口节流式
第八章 调速回路
机械特性
液压缸速度与外负载的关系：
v q1 A1
p1A1 F
q1 CAT1pT1 CAT1 pp p1
式中:
v——活塞运动速度； q1——流入液压缸的流量； A1——液压缸工作腔有效工作面积；
3）实现压力控制的方便性。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化， 当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力 变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才 会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来 实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。
功率特性
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
Ppppqp
式中，Pp为回路的输入功率；P1为 回路的输出功率；ΔP为回路的功率
P1p1q1
损失；qp为液压泵在供油压力pp下
前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力不随负载变化而变化，故 又称为定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路中，由于回路的供油 压力随负载的变化而变化，故又称为变压式节流调速回路。
7.3液压速度控制回路——【液压传动与气动技术】
液压缸
变量泵
安全阀 定量液压马达
安全阀
背压阀
变量泵
开式回路
辅助泵
溢流阀
闭式回路
容积调速回路
（定量泵+变量液压马达）
变量液压马达
安全阀
定量泵
容积调速回路
（变量泵+变量液压马达）
变量泵
变量马达
溢流阀
安全阀 辅助泵
容积调速回路的特点及应用
特点：无节流损失和溢流损失,效率高，发热少，成本高，平稳性差。 应用：大功率，对速度稳定性要求不高的液压系统。
容积节流调速回路
流量阀 变量泵
q泵=q阀
特点：无溢流损失,效率高，发热少，用调速阀速度稳定性好。 应用：较大功率，对速度稳定性要求较高的液压系统。
调速回路选用
回油路加背压阀
运
动
平
稳
采用调速阀
性
高
①小功率，速度稳定性高 ②大功率，速度稳定性要求不高 ③大功率，速度稳定性高
2. 快速运动回路
目的：采用快速回路，可以在尽量减少液压泵流量损 失的情况下使执行元件获得快速，以提高生产率。
节流调速回路
• 核心元件：定量泵+流量阀（节流阀或调速阀）。
进油路节流调速回路 回油路节流调速回路 旁油路节流调速回路
进油路节流调速回路 节流开口
p2≈0 v
p 1 q1
q2
A
F负
载
背压阀
A0
p2≠0
改为调速阀 p泵，q泵
v q1 KA0 Δp AA
结构简单，使用方便
可获得较大推力和较低速度
v
v q
A
A
速度控制回路(调速)
干这行，爱这行液压与气动技术--速度控制回路（调速）1节流调速回路目录2容积调速回路3容积节流调速回路速度控制回路：改变执行元件运动速度的回路。
分类：调速*、换速、增速回路等注意熟悉和掌握这些基本回路的组成、工作原理及应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。
调速原理：液压缸的运动速度为v=Q/A ; 液压马达的转速为n=Q/V 。
（式中Q-输入执行元件的流量；A-液压缸的有效面积；V-液压马达的排量。
）液压缸改变Q 液压马达改变Q 或V调速回路节流调速回路容积调速回路容积节流调速回路（联合调速回路）调速要求：调速范围大、速度稳定性好、效率高1节流调速回路（一）节流调速回路通过改变节流口的通流截面积来调节流量。
节流阀节流调速按采用流量阀不同调速阀节流调速进油路节流调速按流量阀安装位置不同回油路节流调速旁油路节流调速一、进油节流调速回路如图a，b所示，节流阀同样串联在液压泵和执行元件之间，调节节流阀的通流面积，能否改变执行元件的运动速度？为什么？一、进油节流调速回路1.系统组成：定量泵、节流阀、溢流阀和执行元件。
进油路串联流量阀。
2.工作原理：定量泵供油，泵的压力由溢流阀调定，溢流阀不溢流则不能调速。
进油路节流调速回路节流阀串联在泵和缸之间3、速度-负载特性进油路节流调速回路液压缸稳定工作时的受力平衡方程p 1A = F + p 2A∵ p 2→T p p = p S = C ∴ p 2 = 0 p 1 = F/A 故节流阀两端的压力差为△p=p P -p 1=p P -F/A经节流阀进入液压缸的流量为：q v 1 =CA T △p φ=CA T （P P -F/A ）φ3、速度-负载特性v = q v 1/A = CA T (p P -F/A)φ/A结论：v∝A T 改变A T ，即可改变q 1，改变v 。
A T 调定，v 随F 变化而变化。
进油路节流调速回路液压缸的运动速度：速度-负载特性曲线速度刚度：曲线上某点斜率的倒数。
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授课教师授课班级三数控授课课时2课时授课形式多媒体
授课章节
名称
第三章液压基本回路
使用教具幻灯片
学习目标1.掌握速度转换回路的工作原理和分类。
2.熟练掌握节流调速回路的工作原理。
3.了解容积调速回路的工作原理。
教学重点熟练掌握节流调速回路的工作原理。
教学难点熟练掌握节流调速回路的工作原理。
教学思路
及方法
运用多媒体技术、讨论法
更新、补充、
删节内容
课外作业
独立完成课本134页5、6题导语
授课主要内容或板书设计
课题：调速回路
一调速回路的原理及类型：
二节流调速回路：1、进油路节流调速回路的原理及应用特点
2、回油路节流调速回路的原理及应用特点
3、旁油路节流调速回路的原理及应用特点
4、比较三种节流调速回路
三容积调速回路的工作原理及应用
四、容积节流调速回路的工作原理及应用
五比较三种调速回路的的特点及应用
六作业布置
课堂教学安排
教学过程主要教学内容及步骤
一、调速回路
节流调速回路
回油节流调速回路
❑功用：控制执行元件的运动速度：包括速度调定和速度切换。
❑分类：调速、快速、换速等回路
一、调速回路
☞原理：缸v = Q/A 马达n= Q/V
☞改变输入执行元件的流量Q，即可改变执行元件速度v。
节流调速流量控制阀
调速方式容积调速变量泵或变量马达
容积节流调速流量阀+变量泵
节流调速回路
◆定量泵供油、节流阀或调速阀调速
◆分类：进油、回油和旁路节流调速
(1)进油节流调速回路
须与溢流阀联合使用
节流阀→液压缸Q
qp <
溢流阀→油箱
✋溢流阀的作用？
★结构简单，效率低(有节流损失和溢流损失）。
——多用于小功率液压系统，如机床进给系统等。
回油节流调速回路
◆通过调节液压缸的回油流量，
而控制输入液压缸的流量:q1=q2
◆具备前述进油节流调速回路
的特点，其主要区别：
①有背压，运动平稳性好；
②发热引起的泄漏小（因节流发热,
可流到油箱冷却)；
③但再次起动有冲击，而进油节流
旁路节流调速回路
二、容积调速回路
3、容积节流调速回路调速则不会。
溢流阀的作用？
(3)旁路节流调速回路
◆节流阀与执行元件并联：
输入液压缸流量Q=qp-qT
◆特点：
效率较高（泵的输出压力随负载
而变，功率利用比较经济）；
运动平稳性较差（无背压，受泵
的泄漏影响较大）。
——常用于运动平稳性要求不高，
功率较大的场合如输送机械等。
溢流阀的作用？
容积调速回路
◆通过改变液压泵或液压马达的排量
来实现调速：
变量泵和定量缸(或马达)；定量泵
和变量马达；变量泵和变量马达。
◆特点：
变量泵或马达结构复杂，造价高
效率高：无溢流损失和节流损失
调速稳定性差：工作压力随负载变化
—适用于高速、大功率系统。
如矿山
机械、起重机械等。
容积节流调速回路
◆变量泵+调速阀(或节流阀)
例】限压式变量泵+调速阀
速度v由调速阀调定，qP与q1自动适应:
由于流量qP>q1，油液压力pP↑, 泵流
量qp↓——直到qP= q1
◆与容积调速相比：速度稳定性较好；
与节流调速相比：效率较高（只有
节流损失而无溢流损失）；
——目前已广泛应用于负载变化不大的中、小功率组
三种调速回路比较
四、作业布置合
机床的液压系统中。
三种调速回路比较
节流调速回路：成本低，速度稳定性好；
但效率低：有节流损失和溢流损失。
●容积调速回路：成本高，速度稳定性较差；效率高：无节流损失和溢流损失
●容积节流调速：有节流损失无溢流损失，发热较低，效率较高；且速度稳定性好。
※主要考虑功率和速度稳定性的要求选用
1.课外讨论三种节流调速回路的原理及区别。
2.掌握三种节流调速回路的特点及应用。
教学后记
课堂容量有点大，部分同学学习比较吃力的，以后需要放足够长的讨论时机，实现学生教学生。