液压调速控制回路
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。
液压基本回路(二)
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。
液压基本回路：快速运动回路、调速回路(格式整齐)
调速方法概述
液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运动速
度，以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马达的
速度决定于排量及输入流量。
液压缸的速度为： 液压马达的转速:
式中
q
A
n q VM
q — 输入液压缸或液压马达的流量；
A — 液压缸的有效面积（相当于排量）；
VM — 液压马达的每转排量。
优质材料
优质材料
17
P p pq pT q1
式中 —q溢流阀的溢流量, q 。qp q1
进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功
率损失 P1 和p节p流q功率损失
P2 pT q1
V
Pp P p1q1 (3)
Pp
ppq p
优质材料
18
（二） 回油路节流调速回1 ( A1 A2 )
有时仍不能
满足快速运动的
要求，常常要求
和其它方法（如
限压式变量泵）
联合使用。
液优压质缸材差料 动连接的快速运动回路
5
双泵供油的快速运动回路
设定双泵供油时 系统的最高工作 压力
当换向阀6处于 图示位置，并且由于 外负载很小，使系统 压力低于顺序阀3的 调定压力时，两个泵 同时向系统供油，活 塞快速向右运动；
设节流口为薄壁小孔，节流优质口材料压力流量方程中 m＝1/211。
（一） 进油路节流调速回路
V
节流阀串联在 泵和缸之间
注意
进油节流调速回路正 常工作的条件:泵的出 口压力为溢流阀的调 定压力并保持定值。
图1进油路节流调速回路
优质材料
12
（1）速度负载特性
当不考虑泄漏和压缩时，活塞运动速度为：
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。
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(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
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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
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液压与气压传动8第八章调速回路
特点：液压泵输出的流量直接进入执行元件，没
有溢流损失和节流损失，且泵的出口压力
随工作负载变化而变化，因此效率高，发
热少。
开式回路
分类：按油液循环方式分
闭式回路
泵－缸回路 按执行元件的不同分
泵－马达回路
一、泵－缸式容积调速回路 １、开式回路
回路见图8-13 液压缸活塞运行的速度为：
速度刚度为：
2、闭式回路 回路见图8-15
v
qP
CAT pP
qt
kl
F A1
CAT
F A1
A1
A1
速度刚度：
由右图也可以看出： (1)当节流阀开口调定时，负
载越大，速度要刚性越好。 (2)当负载一定时，节流阀开
口面积越小，速度刚性越 好。
２、功率特性：
ηc
pP q1 pPqP
1 CAT pP qt kl pP
液压泵出口处的压力由溢流阀调定，负载的速度由节 流阀调定，多余的油液由溢流阀溢流。
１、机械特性
以(a)图为例，可得：
整理后可得：
根据不同的 阀开口量， 可得该回路 的机械特性 曲线F-v曲线 如图8-2所示
特性： 节流阀开口 一定的情况 下，负载的 速度随负载 变大而减小
速度刚度——负载运动速度受负载大小变化的影响程度
上式说明：(1)阀口一定时，负载越小，速度刚度越高 (2)负载一定时，阀口越小，速度刚度越高
因此：采用节流阀调速的定压式节流调速 回路只适用于小负载，小功率场合
２、功率特性：功率损失、功率损失分配情况、效率
以图(a)定压式进口节流调速回路为例，其输入功率、输 出功率、何功率损失分别为：输入功率: PP pPqP
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
液压传动课题17速度控制回路
率高，广泛应用于大功率液压系统中。
（2）分类 1）变量泵和定量液压马达（或液压缸）容积调速回路 2）定量泵和变量液压马达容积调速回路 3）变量泵和变量液压马达容积调速回路。
课题17 速度控制回路
2、变量泵和定量液压执行元件容积调速回路
模块四
（1）组成
变量泵 +液压马达（或液压缸）
变量泵和定量液压执行元件容积调速回路
回油节流调速回路
课题17 速度控制回路
（2）比较
相同处 不同处 ∵ v—F特性基本与进口节流相似 ∴ 上述结论都适用于此 1）承受负值负载能力 ∵ 回油路节流阀使缸有一定背压
模块四
∴ 能承受负值负载，并↑v稳定性，而进油路则需在回油路 上增加背压阀方可承受，△P↑。
2）实现压力控制的方便性
∵ 进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油 腔油压上升至pY
（4）应用
因为速度负载特性、低速承载能力差。所以 一般用于高速、重载、 对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输 送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。
课题17 速度控制回路
5、采用调速阀的节流调速回路
模块四
（1）按调速阀安装位臵：进油路，回油路，旁油路
（2）特点 1）在负载变化较大，v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流 阀，当△P > △P min，q不随△P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀 调速。
模块四
在这种回路中，液压泵转速和液压马达排量都是恒量，改变液压泵排量就可 使液压马达转速和输出功率随成正比地变化。而马达的输出转矩是由负载决定的， 不因调速而发生变化，所以这种回路通常叫做恒转矩调速回路。这种调速回路的 调速范围很大。
第八章调速回路(液压传动与控制)
q1 A1
活塞受力方程：
F p1 A1
缸的流量方程：
F q1 CAT 1 ( p p p1 ) CAT 1 ( p p ) A1
南昌大学
第二节 节流调速回路
1、进油节流调速回路
（1）速度负载特性：调速回路的速度－负载特性也称为机械 特性。它是在回路中调速元件的调定值不变的情况下，负载变 化所引起速度变化的程度。 于是有：
第二节 节流调速回路
二、变压式节流调速回路
变压式节流调速回路有称为旁路节流 调速回路。这种回路使用定量泵，并且 必须并联一个安全阀，并把节流阀安装 在与主油路并联的分支油路上。 旁路节流调速回路泵的出口压力由负 载决定，溢流阀作为安全阀，节流阀调 节排回油箱的流量。
当不考虑泄漏和压缩时，活塞速度：
q2 CAT1 ( p2 p3 ) CAT p2
南昌大学
第二节 节流调速回路
2、回油节流调速回路
（1）速度负载特性：在不计管路压力损失和泄漏的情况 下，回路中液压缸的速度表达式为：
q2 A2
回路速度刚性kv为
CAT1 ( pp A1 F )
(1 ) A2
1 pp A1 F A2 k 1 CAT1 ( pp A1 F )
南昌大学
第二节 节流调速回路
一、定压式节流调速回路
定压式节流调速回路根据节流阀在回路中的位臵分为进口 节流调速回路、出口节流调速回路、进出口节流调速回路。这 种回路都使用定量泵，并且必须并联一个溢流阀。液压系统常 常需要调节液压缸和液压马达的运动速度，以适应主机的工作 循环需要。液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量。
1、进油节流调速回路
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速度控制回路
液压系统的优点之一就是能方便地实现无级调速。
调速问题是机床液压系统的核心问题。
在液压系统中，执行元件的速度是由供给执行元件的液体流量和作用在执行元件（如工作缸活塞）上的有效工作面积来决定的。
由于执行元件的有效工作面积在系统运行过程中无法改变，因此，为了控制执行元件的运动速度，一般只能通过改变输入液压缸流量的办法来实现。
由于液压马达的每转排量是可以改变的，因此对变量马达来说，既可以用改变输入流量的办法来变量，也可以用改变液压马达每转排量的办法来变速。
改变输入执行元件流量来达到使执行元件改变运动速度也有两种办法：一种是采用定量泵，由节流元件来调节输入执行元件的流量；另一种是采用变量泵，靠调节泵的每转排量来调节对执行元件的输入流量。
前者称为节流调速，后者称为容积调速。
另外还有一种方法叫做容积节流调速，是用自动改变流量的变量泵及节流元件联合进行调速。
回油节流调速回路
将调速阀(或节流阀)串接在工作液压缸的回油路上，利用调速阀（或节流阀）控制工作液压缸的排油流量Q2来实现对工作液压缸活塞运动速度的调节。
由于对工作液压缸活塞运动速度进行控制的节流阀安装在液压缸的回油路上，所以称之为回油节流调速回路。
1．实验目的
1）学会使用节流阀、调速阀、溢流阀、二位四通电磁换向阀、液压缸等液压元器件来设计回油节流调速回路，加深对所学知识的理解与掌握。
2）培养使用各种液压元器件进行系统回路的安装、连接及调试等实践能力。
3）进一步理解调速阀的工作原理、基本结构和它在液压回路中的应用。
4）通过实验了解利用回油节流调速回路控制液压系统中执行元件运动速度的有效性及其这种回路的优、缺点。
5）掌握两种节流调速回路的调速性能、特点及不同之处，加深对采用节流阀与采用调速阀的节流调速回路性能的理解。
2．实验内容与实验原理
实验内容
设计利用节流阀或调速阀的回油节流调速回路，在液压传动实验台上安装、连接并调试使回路运行，利用实验数据（计算各种节流阀或调速阀通流面积所对应的活塞运动速度，或利用所记录的活塞运动速度反求与之相对应的节流阀或调速阀的通流面积）近似画出回油节流调速回路的速度-负载特性曲线。
实验原理
将调速阀串联在液压缸的回路上，即可构成回油节流调速回路。
根据流量连续性原理，调速阀安装在液压缸的回油路上也同样可以调节与控制进入液压缸的流量。
供油压力（液压泵的输出压力）由溢流阀调定，液压泵输出的多余（未进入工作液压缸的）油液经溢流阀的溢流口流回油箱。
由于溢流阀产生溢流，既可以使液压泵的出口压力ρ保持恒定ρ借助调速阀（或节流阀）控制工作液压缸的排油流量Q2来实现对工作液压缸活塞运动速度的调节。
由于进入液压缸的流量Q1受到回油路上排出流量Q2的限制，因此用调速阀来调节液压缸排油量Q2也就调节了进油量Q1 。
定量泵排除多余的油液经溢流阀流回油箱。
液压缸活塞的运动速度：
液压缸排出的流量等于通过调速阀的流量：
式中△p---调速阀两端的压差
工作液压缸排油腔的压力p2可由活塞（匀速运动时）受力平衡方程求得
可得
将上式微分可求得回油节流调速回路的速度刚度：
回油节流调速回路和进油节流调速回路的速度负载特性和刚度基本相同，如果采用两腔有效作用面积相等的双出杆液压杠，(由于A1=A2)那么两种调速回路的速度负载特性和刚度就完全一样。
由于回油路上有较大的背压力，在外界负载变化时可起缓冲作用，运动平稳性比前一种要好。
此外，回油节流调速回路中，经调速阀后发热的油液随即流回油箱，容易散热。
而进油节流调速回路经节流阀而发热的油液直接进入液压缸，回路热量增多，油液粘度下降，泄漏就增加。
综上所述，回油节流调速回路广泛用于功率不大，负载变化较大或运动平稳性要求较高的液压系统中。
如下图所示
回油节流调速回路
如下演示图是仿照YY-18型透明液压传动实验台所进行的模拟实验。
采用渐开线外啮合齿轮泵，调速阀，低压直动式溢流阀，双作用液压缸（双活塞杆液压缸），二位四通电磁换向阀，压力表Y60型，
3．实验方法与步骤
本实验在液压实验台上完成，此实验台采用了透明液压元件、组合插装式结构、活动管路接头、通用电气线路等，可方便地进行各种常用液压传动的控制、实验及测试。
方法
根据已学过的有关液压回路的基本知识，利用节流阀或调速阀、溢流阀等液压元器件设计回油节流调速回路，在液压传动实验台上实现所设计回路的安装、连接及调试，进行系统的运行，调节节流阀或调速阀通流面积，即控制节流口的大小以调节回路中工作液压缸活塞的运动速度，利用速度传感器检测工作液压缸活塞的运动速度（根据节流阀或调速阀通流面积调节旋钮的调节量推算该通流面积的大小），利用上述实验数据和计算结果，绘制本回油节流调速回路的速度-负载特性曲线。
步骤
（1）设计利用节流阀或调速阀的回油节流调速回路。
（2）检查实验台上搭建的液压回路是否正确，各接管连接部分是否插接牢固，确定无误则接通电源，将换向阀插座与二位四通电磁换向阀进行连接，启动电气控制面板上的开关。
（3）旋转液压泵开关，调节液压泵的转速使压力表达到预定压力，将回路中的节流阀或调速阀调节旋钮调至较小位置（使通流面积尽可能小）进行该回路实验的予运行。
（4）缓慢调节节流阀或调速阀调节旋钮，以使节流口逐渐增大（其调节量以速度传感器的测速精度相适应），测定并记录工作液压缸活塞的运动速度以及调节量。
（5）利用所记录的实验数据，通过计算和整理绘制进油节流调速回路的速度----负载特性曲线。
（6）进行实验分析，并完成实验报告。