液压系统速度控制回路三
第3章_节流调速回路
进、回油节流调速回路
流量连续性方程
• qp=q1+Δq 活塞受力平衡方程 • p1A1=F 节流阀压力流量方程 • q1=KATΔp1/2 =KAT(pp- F/A1)1/2 速度负载特性方程 • V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1
• qp=q1+Δq • ppA1=p2A2+F • q2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 • V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2
qpt—泵的理论流量； k—泵的泄漏系数，其余符号意义同前。
（2）功率特性 回路的输入功率
Pp p1q p p1q1 回路的输出功率 P 1 F p1 A 1
回路的功率损失
旁路节流调速只有节 流损失，无溢流损失， 功率损失较小。
P Pp P 1 p1q p p1q1 p1q
m —为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，m =0.5。
CAT 1 m ( p p A1 F ) m A1 A1
式 为进油路节流 调速回路的速度负载特 性方程。以v为纵坐 标,FL为横坐标，将式按 不同节流阀通流面积AT 作图，可得一组抛物线， 称为进油路节流调速回 路的速度负载特性曲线。
q1
q1 A 1
CAT m ( p A F ) p 1 1 m A 1
max Rc max 100 min
进油路节流调速回路速度负载特性曲线
（2）功率特性 上图中，液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：
Pp p p q p
而缸的输出功率为： q1 p1 q1 P 1 F F A1 回路的功率损失为：
液压基本回路及系统应用实例
采用二位四通电磁换向阀的换向回路
采用三位四通手动换向阀的换向回路
2．锁紧回路
采用O型中位机能三位四通电磁换向阀的锁紧回路
利用压力控制阀来调节系统或系统某一部分的压力 的回路。压力控制回路可以实现调压、减压、增压、卸 荷等功能。 1．调压回路 2．减压回路 3．增压回路 4．卸荷回路
二、数控车床液压系统
图14－77 －
本章小结
1．液压系统的基本原理和液压传动系统的组成。 2．液压系统的流量和压力的有关概念和相关计算。 3．液压泵的类型及工作原理。 4．液压缸的常见类型及特点，运动速度及输出推力的 计算，结构上的特点。 5．液压控制阀的功用、种类、工作原理及特点。 6．液压辅助元件的种类及其工作原理、特点。 7．方向控制回路中换向回路和锁紧回路的应用，简单 的方向控制回路。 8．压力控制回路中调压、减压、增压、卸荷等功能的 应用，简单的方向控制回路。
进油节流调速回路
将节流阀串联在液压泵与液压缸之间。 泵输出的油液一部分经 节流阀进入液压缸的工作腔， 泵多余的油液经溢流阀流回 油箱。由于溢流阀有溢流， 泵的出口压力pB保持恒定。 调节节流阀通流截面积，即 可改变通过节流阀的流量， 从而调节液压缸的运动速度。
回油节流调速回路
将节流阀串接在液压缸与油箱之间。 调节节流阀流通面积， 可以改变从液压缸流回油箱 的流量，从而调节液压缸运 动速度。
液压缸差动连接速度换接回路
利用液压缸差动连接获得快速运动的回路。
液压缸差动连接时，当相同流量 进入液压缸时，其速度提高。图示用 一个二位三通电磁换向阀来控制快慢 速度的转换。
短接流量阀速度换接回路
采用短接流量阀获得快慢速运动的回路 。 图示为二位二通电磁换向阀 左位工作，回路回油节流，液压 缸慢速向左运动。当二位二通电 磁 换向阀右位工作时（电磁铁通 电），流量阀（调速阀）被短接， 回油直接流回油箱，速度由慢速 转换为快速。二位四通电磁换向 阀用于实现液压缸运动方向的转 换。
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。
液压节流调速换向回路
液压基本回路综合实验节流调速换向回路一、实验目的速度调节回路是液压传动系统的重要组成部分,依靠它来控制工作机构的运动速度,例如在机床中我们经常需要调节工作台(或刀架)的移动速度,以适应加工工艺要求。
液压传动的优点之一就是能够很方便地实现无级调速。
液压传动系统速度的调节,一般有三种,即节流调速,容积调速,节流——容积调速。
二、实验设备及元件YD-2液压试验台、两位三通电磁换向阀、溢流阀、分流块、单杆双作用液压缸、单向节流阀、压力表、管道、快换接头等。
三、实验要求及目的:1、通过亲自拼装实验系统,了解进口节流调速回路的组成及性能,绘制速度——负载特性曲线,并与其它节流调速进行比较。
2、通过该回路实验,加深理解mTpCAq∆=关系,式中TA、m p∆分别由什么决定,如何保证q=const。
3、利用现有液压元件拟定其它方案,进行比较。
单向调速阀或单向节流阀进油路调速回路图(见下图)。
四、实验步骤1、按照实验回路图的要求,取出所要用的液压元件,检查型号是否正确。
2、将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置。
通过快换接头和液压软管按回路要求连接。
3、根据电磁铁动作表输入框选择要求，确定控制的逻辑联接“通”或“断”。
五、思考题1、该回路是否可使用不带单向阀的调速阀(节流阀),在出口或旁路中是否可行,为什么?2、单向调速阀进口调速为什么能保证工作液压缸速度基本不变?3、由实验可知,当负载压力上升到接近于系统压力时,为什么液压缸速度开始变慢?实验〈二〉增速回路§l 实验目的有些机构中需要二种运动速度,快速时负载小,要求流量大,压力低;慢速时负载大,要求流量小,压力高。
因此,在单泵供油系统中,如不采用差动回路,则慢速运动时,势必有大量流量从溢流阀流回油箱,造成很大功率损耗,并使油温升高。
因此,采用增速回路时,要满足快速运动要求,又要使系统在合理的功率损耗下工作。
通过实验要求达到以下目的:1、通过亲自拼装实验系统,了解增速回路(差动回路)的组成和性能。
液压基本回路
在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下
液压缸的运动速度 V = q / A 液压马达的转速 n = q / Vm 式中： q——输入液压执行元件的流量； A——液压缸的有效面积； Vm——液压马达的排量。
由以上两式可知，要想调速，改变进入液压 执行元件的流量或改变变量液压马达的排量 的方法来实现。为了改变进入液压执行元件 的流量，可有三种方法：
六、增压回路
1. 增压原理 2. 增压回路
二、 速度控制回路
速度控制回路:是调节和变换执行元件运 动速度的回路。 速度控制回路包括：调速回路、快速运动回 路，速度换接回路，其中调速回路是液压系 统用来传递动力的，它在基本回路中占有重 要地位。
（一）调速回路
调速回路：用于调节液压执行元件速度的回 路。
（2）特点 ①速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交， 其最大承载能力随 AT 的增大而减小，即旁路 节流调速回路的低速承载能力很差，调速范围 也小。 ②旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失， 发热少，效率高些。 ③由于旁路节流调速回路负载特性很软，低 速承载能力又差，故其应用比前两种回路少， 只用于高速、负载变化较小、对速度平稳性要 求不高而要求功率损失较小的系统中。
1 2 1 2 1 2
i
if p
p
A 2 A , then
1 2
F p 2p p A
0 c 2
i
p ：液压泵出口至差动后合成管路前的压力损失；
i
p ：液压缸出口至合成管路前的压力损失；
0
p ：合成管路的压力损失；
c
3. 采用蓄能器的快速运动回路
（1）回路组成 （2）回路原理 （3）特点 ①可用小流量泵获快 速运动 ②只适用于短期需要 大流量的场合。
液压传动实验(三)节流调速回路实验指导书
节流阀调速阀控制回路实验指导书
一、实验目的：
1、加深对节流调速回路的理解。
2、了解节流调速回路速度负载特性。
二、实验内容：
1、液压缸负载不变，改变节流阀开口面积，测定进入油缸流量
2、测定进油节流调速回路速度负载特性。
三、实验装置：
实验系统自行设计
四、实验原理：
节流调速回路工作原理：调节节流阀开口面积大小来控制流入执行元件的流量，以调节执行元件的运动速度。
当负载变化时，即使节流阀开口不变，由于节流阀前后压差改变，导致通过节流阀的流量改变，进而影响执行元件运动速度，测定进油节流调速回路速度负载特性。
五、实验步骤：
设计原理图（参考课本p148 图6-8，p153 图6-11）
1、启动泵，节流阀开到最大，调节溢流阀，使压力为P=2MPa。
2、扳动换向开关，使工作缸往复工作数次以排出缸内空气。
3、设定负载，F=200N,调节节流阀开度，测定进入油缸流量。
4、节流阀开口开度不变，改变负载（130N~260N），记录节流阀
前后压差和进入油缸流量。
5、将节流阀换为调速阀，改变负载，测量压差和流量。
实验数据记录
节流阀
调速阀
六、实验报告要求：
根据数据画出使用节流阀和调速阀的速度（流量）负载特性曲线。
七、思考题：
分析使用节流阀负载变化时为什么引起油缸速度变化？。
速度控制回路
5 4 1DT 3 2DT 2 1
双泵并联的快速运动回路
在实际应用时，常常选择一 个由低压大流量泵和高压小流量 泵并联成一体的双联泵供油，快 速运动时，双泵同时供油，慢速 运动时，高压小流量泵单独供油， 实现满进工进，这样可使液压站 结构简单而紧凑。 该回路功率利用合理，效率 高，但回路相对复杂，成本高， 常用于快慢速度差值较大的系统 中。如组合机床、注塑机等液压 系统中。
2 .容积调速回路
容积调速回路是通过改变液压泵(马达) 的排量调节执行元件的运动速度或转速的回 路。 这种回路不需节流和溢流，压力损失小， 能量利用较合理，效率高，发热少，常用于 大功率液压系统。
（1）变量泵及定量执行元件调速回路
（2）定量泵和变量马达调速回路
输出功率与马达排量无关VM、即与转速无 关——因采用定量泵——恒功率调速！
1、差动连接的快速运动回路 2、双泵供油快速运动回路 3、用蓄能器的快速运动回路
差动连接增速回路
差动增速回路系统结构简单， 在各种液压系统中得到广泛应 用。但因差动连接时的有效工 作面积为活塞杆的面积，快速 运动时，活塞杆的有效推力减 小，因此油缸负载较大时不宜 采用这种回路。 要使快进和快退速度相等则A1=2A2， 此时快进（退）速度为工进速度的2 倍。
两种慢速的换接回路
（1）调速阀串联的速度换接回路
这种回路中调速阀6的调节 流量必须小于阀5的调节流量， 即第一工进速度大于第二工进 速度，否则只能获得—种工作 速度。这种调速回路的特点除 两种工进速度可任意调节外， 因阀5始终处于工作状态，速度 切换时不会产生前冲现象，运 动比较平稳。
两种慢速的换接回路
6 4 5 K 2 3
1
7.2.3 速度换接回路
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。
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➢方向控制回路 ➢压力控制回路 ➢速度控制回路 ➢同步回路 ➢顺序回路 ➢气动回路
快速运动回路之三 双泵并联的增速回路
常用于机床的液压系统中。
基本回路
速度控制回路
快速运动回路之四 用增速缸的增速回路
常用于液压机 的液压系统中。
基本回路
速度控制回路
思考:
可不可以用增大泵的流量的方法来 获取高速呢？
基本回路
同步回路
同步回路之四
用两个同轴等排量双向 液压马达或同步油缸作配流 环节，输出相同流量的油液 也可实现两缸双向同步。
节流阀用于行程端点消 除两缸位置误差。
用同轴马达和同步缸的同步回路
基本回路
同步回路
同步回路之四
用同轴马达和同步缸的同步回路
此回路的同步精度取决于马达的排量误差、容积效率及两缸负 载之差。采用柱塞式液压马达时，同步精度约为1.5%~5%，用叶 片式、齿轮式液压马达时，同步精度约为2%~10%。
基本回路
速度控制回路
（二） 两种工作速度的切换回路
单个调速阀的速 度切换回路
机床液压系统常用。
基本回路
速度控制回路
调速阀并联的速度切换回路
此回路的特点是两种工进速 度可任意调节，互不影响。但一 个调速阀工作时，另一个调速阀 出口油路被切断，调速阀中无油 液流过，其减压阀的减压口开到 最大，当换向阀切换到使其工作 时，运动部件易出现前冲现象。 为解决这个问题可在回油路上增 设背压阀。
基本回路
速度控制回路
速度切换回路
速度切换回路的作用是使执行机构在一个工作循环中实现从一种运 动速度到另一种运动速度的切换。这个转换不仅包括快速与慢速的切换 ，也包括两个慢速之间的换接。
实现这些功能的回路应具有较好的速度换接平稳性。
基本回路
速度控制回路
（一） 快进和工进速度的切换回路
用机动换向阀实现 的速度切换回路
此回路换接过程比较平稳， 换接冲击较小，但行程阀安装位 置不能任意布置 。
机床液压系统常用。
基本回路
速度控制回路
用单向行程节流阀实现的速度切换回路
采用这种回路，只要挡块 斜度设计正确，可使节流口缓 慢关小而获得柔和的切换速度。
若将挡块设计成阶梯形，还 可以获得多种工进速度。
这种回路速度切换较平稳， 切换精度也较高。
这种同步回路适用于重载、大功率系统。
基本回路
同步回路
小结
• 快速运动回路——双泵供油增速回路、增速缸增速回路。 • 速度切换回路——各种速度切换回路的构成、作用、特点和
应用。 • 同步回路——各种同步回路的构成、作用、特点和应用。
基本回路
小结
基本回路
同步回路
同步回路之二
用调速阀的同步回路
此回路结构简单，成本低，可 以调速，能实现多缸同步。在每一 行程终了时仍存在误差，但可以防 止产生累积误差。同步精度取决于 调速阀性能，一般速度同步误差在 5%~8%之间。这种同步回路仅适 用于负载变化不大的小功率系统。
基本回路
同步回路
同步回路之三
用分流阀的同步回路
用分流阀实现同步， 结构简单紧凑，使用方便 ，负载变化对精度影响较 小，一般速度同步误差在 2%~5%左右。但节流损 失较大，系统效率较低。
基本回路
同步回路
同步回路之四
用串联油缸的同步回路
此回路结构简单，不需 要同步元件，其同步精度取 决于缸的制造误差和密封性 ，速度同步误差约为 2%~3%。
这种同步回路适用于负 载较小的系统。
基本回路
速度控制回路
调速阀串联的速度切换回路
此回路的特点除两种工进速 度可任意调节外，因第一个调速 阀始终处于工作状态，速度切换 时不会产生前冲现象，运动比较 平稳。
基本回路
速度控制回路
同步回路
❖作 用
同步回路的作用是：保证系统中两个或多个执行元件（缸或马达） 在运动中以相同的位移或速度（或固定的速比）运动。
(a)
同步精度取决
于齿轮、齿条配合
间隙、齿轮轴刚度
和安装误差。
（b）
基本回路
同步回路
用齿轮轴与固定齿条实现两缸活塞同步
同步回路之一
刚性连接的同步回路
依靠导轨强制两缸 活塞同步，同步精度取 决于导轨配合间隙与连 接件的刚度。
特点: 刚性连接同步回路工作可靠，但偏载大时，会产生缸与活塞的单边磨损。适 用于各液压缸相互靠近的系统；也适用于气动系统。
❖ 同步回路的选用
影响同步运动的因素很多，如：外负载、泄漏、摩擦阻力、制造 精度、结构弹性变形以及油液中的含气量等都会使运动不同步。因此， 在实际应用中，应根据要求的同步精度的高低来选择或设计相应的同步 回路。
基本回路
同步回路
同步回路之一
刚性连接的同步回路
用刚性梁、齿轮及齿条 等机械零件，使两缸活塞 杆建立刚性的运动联系， 强制实现位移同步。