调速回路比较
节流调速回路种类及回路比较
节流调速回路种类及回路比较
节流调速回路是由定量泵供油，利用流量调节阀（节流阀、调速阀）控制进入(或流出) 定量执行元件的流量，达到控制执行元件运动速度的。
根据流量控制阀在回路中的安装位置不同，分为以下形式。
（1）进油（气）路节流调速；
（2）回油（气）路节流调速；
（3）旁路节流调速。
如图7-4-26所示为三种回路图。
三种回路的工作原理、性能对比及应用特点见表7-4-1。
进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路
图7-4-26节流调速回路
由表7-4-3可知，三种回路的速度均由节流阀调节；溢流阀在进油、回油节流调速回路中起调压作用，在旁路节流调速回路中作为安全阀使用。
三种回路的性能可从承受负值负载能力、停车后的启动性能、运动的平稳性（包括低速稳定性）、实现压力控制等方面进行比较，同学们可在教师指导下进行课后讨论。
表7-4-3 回路参数比较。
三种调速回路的工作原理
三种调速回路的工作原理控制电机转速一直是电气控制的重要领域之一，而调速回路则是实现此目标的关键因素之一。
在控制电机的转速时，可以采用多种不同的电气调速方式，其中三种主要的调速回路分别是电阻型调速回路、电压型调速回路和电流型调速回路。
本文将对这三种调速回路的工作原理和特点进行详细介绍。
一、电阻型调速回路电阻型调速回路是最早的一种电气调速方式，其工作原理是通过调整电阻值，改变传递给电机的电压来改变电机的转速。
它通常由可变电阻、电机及其负载组成，其传输线路中共包括一个固定电阻和一个可调的电阻。
电机转速的调节就是通过改变引入电极完成的可变阻力来实现的，可变阻值通过旋转控制器或调节器来实现。
此调速回路的优点在于它简单易用，回路设备成本较低，调节灵活快捷；缺陷在于以阻值变换为手段，能调节的范围较小，转速的稳定性和精度较低。
所以电阻型调速回路在简单隔离和对转速要求不高的场合常常用，但对转速精度要求较高的场合不太适合。
二、电压型调速回路电压型调速主要是靠限流原理来实现的。
因为限流电路内的电流大小可以控制，所以可以通过调整限流电路中的元器件参数来影响流出电机的电流，从而影响电机的负载转矩。
因为电机的转矩正比于电流，并且根据法拉第定律，变压器二次侧的电压平均值等于电机电压，所以，限流电路可以通过改变变压器二次侧电压的大小来改变电机所受到的电流和负载转矩，回路也就得以实现了调速目的。
电压型调速回路的优点在于调节范围比电阻型调速回路更广且转速稳定性更高，回路稳定工作是取决于大功率有源元件稳定电源电压，具有高的稳定度；缺陷在于限制了传输功率并存在能量损失等问题，同时调节速度相对来说较慢，情况简单的场合使用。
三、电流型调速回路电流型调速通常指直流电机转速控制，它是一种基于调节电机工作电流来改变其转速的控制方式。
此方案需要使用一个高功率电子元件来直接控制电机并调节输出电流，这个高功率元件的工作原理与晶体管或IGBT的实现方法类似。
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)
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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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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
液压三种调速回路特性比较分析报告
液压三种调速回路特性分析报告学院：机械工程学院班级：机师1111姓名：***学号：***********液压三种调速回路特性分析报告下面分析三种调速回路为什么在速度稳定性、承载能力、调速范围、功率特性、适用范围等特性方面不同。
三种调速回路特性比较1、首先分析比较进出油回路与旁油回路在速度稳定性、承载能力、调速范围、功率特性、适用范围等方面的区别：（1）进油节流调速回路:液压缸动作后，活塞杆缓慢动作，逐渐调大通流面积可以观察到活塞杆运动速度增大；在运行过程中，可以看到活塞杆动作时快时慢，这个是由于进油口有节流阀限制流量，而在回油口又没有背压阀的原因，所以运动平稳性差；通常在刚启动时由于有节流阀串联在进油口，所以启动冲击小；另外多余的油液被溢出，所以工作效率低。
在本回路中，工作部件的运动速度随外负载的增减而忽快忽慢，难以得到准确的速度，故适用于轻负载或负载变化不大，以及速度不高的场合。
（2）回油节流调速回路:节流阀在回油路中，所以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。
（3）旁路节流调速回路:与前两种回路的调速方法不同，它的节流阀和执行元件是并联关系，节流阀开的越大，活塞杆运行越慢。
这种回路适用于负载变化小，对运动平稳性要求不高的高速大功率的场合，例如牛头刨床的主传动系统，有时候也可用在随着负载增大，要求进给速度自动减小的场合。
2、分析比较用节流阀和用调速阀在速度稳定性、承载能力、调速范围、功率特性、适用范围等方面的区别：由于调速阀本身能在负载变化的变件下保证节流阀进、出油口间压差基本不变，通过的流量也基本不变，因而回路的速度-负载性将得到改善，旁路节流调速回路的承载能力也不会因活塞速度降低而减小。
调速阀节流调速回路的速度-负载特性曲线如图7-6所示3、分析比较限压式和稳流式容积节流调速回路在速度稳定性、承载能力、调速范围、功率特性、适用范围等方面的区别：（1）限压式容积节流调速回路变量泵输出的流量P q 和进入液压缸的流量1q 相适应。
进口节流调速回路
3.功率与效率
PP p p q p P 1 p1 q1 P PP P 1 p p q p p1 q1 (p p1 )q p p1 (q p q )
节流损失
pqp p1q p p1q p p1q pqp p1q P p1q1 1 PP pp q p
运动速度随着负载的变化而变化速度丌稳定效率低因此丌适合于负载变化大速度高的场合
《液压传动与控制》
进口节流调速回路
思考：
1.调速方法有哪些？
2.什么是节流调速回路？பைடு நூலகம்
Q KAT p
节流调速回路：调节流阀的通流截面积大小，改变进
入执行机构的流量，从而实现运动速度的调节。
进口节流调速回路
出口节流调速回路
溢流损失
三、特点及应用
1.相当大的功率都消耗在节流损失和溢流损失上。 2.节流阀安装在进油路上，无背压，需要加背压阀。 3.运动速度随着负载的变化而变化，速度不稳定，效 率低，因此不适合于负载变化大、速度高的场合。 4.在低速轻载下速度刚性较好，因此适应于负载变化 小的小功率液压系统中。
旁路节流调速回路
比较：1.溢流阀工作状态 3.缸的进油压力 5.活塞运动速度
2.泵的工作压力 4.节流阀前后压差 6.背压
一、速度负载特性公式v-F
q CAT p p1 A1 p2 A2 F p2 0 p1 F A1
F p p p p1 p p A1 q v A v CAT ( p p A1 A1
1
F ) A1
CAT ( p p A1 F ) A 1
11.1.3进气节流调速回路与排气节流调速回路特性
11.1.3进气节流调速回路与排气节流调速回路特性速度控制是指通过对流量阀的调节，达到对执行元件运动速度的控制。
因气动系统使用功率不大，故调速方法主要有节流调速，常常使用排气节流调速。
一、进气节流调速回路进气节流调速回路：把节流阀放在空气压缩机与气缸之间，通过改变进气量大小来实现调速，实际回路如下图。
图1 进气节流调速回路图1为进气节流调速回路。
在图示位置时，当气控换向阀不换向时，进入气缸A腔的气流流经节流阀，B腔排出的气体直接经换向阀快排。
该回路通过调节节流阀口的开度来实现进气量的变化，以调节气缸运动速度，当节流阀开度较小时，由于进入A腔的流量较小，压力上升缓慢。
当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，结果使压缩空气膨胀，压力下降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞就停止前进。
待压力再次上升时，活塞才再次前进。
这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象，叫气缸的“爬行”。
节流供气多用于垂直安装的气缸的供气回路中。
二、排气节流调速回路排气节流调速回路：把节流阀放在气缸出口处，通过改变排气量的大小来实现调速。
排气节流调速回路因为有一定的背压，所以运动相对平稳，但是启动时有前冲现象。
图2 排气节流调速回路图2为排气节流调速回路，在图示位置时，当气控换向阀不换向时，气流直接进入气缸A腔，B腔排出的气体经节流阀回到换向阀，该回路通过调节节流阀口的开度来实现排气量的变化，同时给气缸排气口有一个背压，以调节气缸运动速度。
排气节流调速回路具有下述特点：1. 气缸速度随负载变化较小，运动较平稳；2. 能承受与活塞运动方向相同的负载（反向负载）。
三、两种调速回路选用原则进气节流调速回路选用原则：由于进气节流调速回路主要靠压缩空气的膨胀使活塞前进，故这种节流方式很难控制气缸的速度达到稳定。
一般用于单作用气缸、夹紧缸和低摩擦力气缸等速度控制。
排气节流调速回路选用原则：由于排气节流调速回路可以使气缸活塞运行稳定，是最常用的回路，故排气节流应该用于双作用气缸。
回油节流调速回路与进油节流调速回路的区别
• 1.对于回油节流调速回路，由于液压缸的回 油腔中存在一定背压，因而能承受一定负 值负载（即与活塞运动方向相同的负载， 如顺铣时的铣削力和垂直运动部件下行时 的重力等)；而进油节流调速回路，在负值 负载作用下活塞的运动会因失控而超速前 冲。
• 2.在回油节流调速回路中，由于液压缸的回 油腔中存在背压，且活塞运动速度越快产 生的背压力就越大，故其运动平稳性较好； 而在进油节流调速回路中，液压缸的回油 腔中无此背压，因此其运动平稳性较差， 若增加背压阀，则运动平稳性也可以得到 提高。
• 3.在回油节流调速回路中，经过节流阀发热 后的油液能够直接流回油箱并得到冷却， 对液压缸泄漏的影响较小；而进油节流调 速回路，通过节流阀发热后的油液直接进 入液压缸，会引起泄漏的增加。
• 4.对于回油节流调速回路，在停车后，液压 缸回油腔中的油液会由于泄漏而形成空隙， 再次起动时，液压泵输出的流量将不受流 量控制阀的限制而全部进入液压缸，使活 塞出现较大的起动超速前冲；而对于进油 节流调速回路，因进入液压缸的流量总是 受到节流阀的限制，故起动冲击小。
• 5.对于进油节流调速回路，比较容易实现压力控 制过程，当运动部件碰到死挡铁后，液压缸进油 腔内的压力会上升到溢流阀的调定压力，利用这 种压力的上升变化可使压力继电器发出信号；而 回油节流调速回路，液压缸进油腔内的压力变化 很小，难以利用，即使在运动部件碰到死挡铁后， 液压缸回油腔内的压力会下降到0，利用这种压力 下降变化也可使压力继电器必出电信号，但实现 这一过程所采用的电路结构复
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q ka F v 1 ( pb ) m A1 A1 A1
q ka p1 A1 F m v 2 ( ) A2 A2 A2
同进口节流
q q q CAT pP v P T 较好 能 有冲击
由于低速时稳定性差，承载 能力小，故调速范围小 最差 不能 有冲击
表 2 三种容积调速比较 性能 变量泵-定量执行机构 调速原理 , 调速方式 定量泵-变量执行机构 变量泵-变量执行机构 分两阶段分析
速度刚度
同左
同左
速度-负载特性
1）与负载大小无关 2） 增大活塞有效工作面和减 少泵（马达）泄露可提高 速度刚度 最大承载力由安全阀调定压 力决定，恒推力（转矩） 最大输出功率随速度（流 量）的上升而线性增加 较大
调速阀
调压阀
同进口节流
1） 高速大负载时速度刚性 好（速度一定，负载越大 刚性越好；负载一定，速 度越大刚性越好） 2） 增大活塞有效工作面可 提高速度刚度 最大承载能力随速度降低而 减小 1） 系统功率与负载成正比 2） 有效功率高速时高
承载特性 功率特性
同进口节流 同进口节流
调速范围 运动平稳性 承受负值载荷 停车启动
1）负载增加，速度下降 2）增大活塞有效工作面和 减少泵（马达）泄露可提 高速度刚度 输出转矩随液压马达排量 的增减而增减 1） 不考虑效率：恒功率 2） 排量减小，效率降低， 功率降低 很小，一般为 4
分两阶段分析
承载特性 输出功率特性
分两阶段分析 分两阶段分析
调速范围
最大
主油缸
顶件缸 增压缸
压边缸
速度刚度
速度-负载特性
1）低速小负载时速度刚性 好（速度一定，负载越小刚 性越好；负载一定，速度越 小刚性越好） 1） 增大活塞有效工作面和 供油压力可提高速度刚 度 最大承载力由溢流阀调定 压力决定，恒推力 1） 系统功率消耗与速度、 负载无关 2） 有效功率低速小负载时 低 较大 较差 不能 无冲击