第3章 节流调速回路
旁路节流调速回路
旁路节流调速回路旁路节流调速回路是电气系统中普遍使用的一类控制方案，是利用节流调速回路的旁路调节机制，以达到特定的运行参数。
旁路节流调速回路是一种有效的非线性、非平衡控制结构，可以实现精确控制或调节。
旁路节流调速回路是一类典型的非线性控制系统，它可以用于控制外部设备的运行参数，如温度、压力、电压等。
系统的运行参数由旁路节流调速回路的节流调节机制及外部参数（如电压、电流、频率等）决定。
在系统运行参数未达到设定值时，节流设备的调节机制会根据外部参数的变化而调整系统运行参数，以达到特定的运行参数。
该过程包括对外部参数的监测、控制律的设计、及控制器的设计等步骤。
旁路节流调速回路简化了传统控制结构，可以有效避免系统参数的大幅度变动，同时具有较高的精度和可靠性。
除了抗干扰能力强以外，该类控制结构还具有快速反应、运行稳定、低成本等优点。
然而，由于该类控制结构有一定的复杂度，因此，在设计和使用时需要特殊注意。
旁路节流调速回路通常由传感器、运动机构、控制器和控制器之间的通信系统、电动机和其它电子装置组成。
其中，传感器用于检测和测量外部参数，信号通过控制器进行处理，控制器可以控制电机的转速、运行方向及力矩。
旁路节流调速回路的广泛应用，有助于提高电力系统的稳定性、可靠性、节能性及安全性，使其适应多种复杂环境和场合。
同时，随着电子技术的发展，旁路节流调速回路不断被引入新型发电机、汽车、航空发动机等产品，以满足用户的特殊要求。
旁路节流调速回路的设计、安装和维护等均涉及复杂的仪器设备和工程技术，因此，要想得到良好的控制效果，需要由专业的技术人员进行认真的分析和调整。
总之，旁路节流调速回路是一种普遍使用的有效的控制结构，可以用于控制外部设备的运行参数，同时具有快速反应、高精度、抗干扰能力及较高的可靠性等优点。
不仅有利于提高电力系统的稳定性、可靠性及安全性，而且还为新型发电机、汽车和航空发动机等产品提供了一种高效、可靠的控制方案。
节流调速
定量泵—变量马达的容积调速回路
变量泵—变量马达的容积调速回路
1、变量泵—液压缸的容积调速回路
（1）变量泵—液压缸开式容积调速回路
通过改变变量 泵的输出流量来进 行调速。 工作时，变量 泵的输出流量全部 进入液压缸，推动 活塞运动，为了防 止超载，回路中设 了一个安全阀，以 限制最高压力。
2、变量泵—定量马达的容积调速回路
解：
F p1 0.8MPa A1 p p p1 p
1）当 p p py 时，溢流阀处于关闭状态，泵流量 全部进入液压缸。节流阀不起调速作用，活塞速 度不变，但泵出口压力逐渐升高。 2）当 p p py 时，溢流阀开启分流，泵压恒定在 1.2MPa，此时节流阀开口变化，活塞速度随之变 化。
刚性：系统抵抗因负载变化而引起速度变化的程度 定义为： k 1 1 v v tg F
cAT 因：v 1 ( p p A1 F ) A1 1 1 则：k v tg cAT ( p p A1 F ) 1 1 A1 p p A1 F
在缸径相同时，由于A1 >A2 ，因而其刚性比 进口节流调速要稍差些。 但回油有了背压，所以运动平稳。 应用：同进口节流调速，但能承受负性负载。
与进油节流调速回路比较：
1）承受负值负载能力 2）运动平稳性 3）油液发热对回路的影响 4）启动性能
例3：图示进口节流调速回路，节流阀为薄壁孔型，流 量系数c=0.67，油密度 =900kg/m3，溢流阀 py= 1.2MPa , Q=20 l/min, A1=30cm2, F=2400N。试分析节 流阀从全开到逐渐关小过程中，活塞运动速度如何变 化及溢流阀的工作状况。
( A) ( B) (C )
A1 p1 R pA2 A1 p1 R ( pB p) A2 A1 p1 R ( pB p) A2
液压传动系统实验指导书
实验一节流调速回路性能实验1实验目的通过对节流阀进口节流调速和出口节流调速两种调速回路的实验，得出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-负载特性和功率性能）2实验装置RCYCS-B液压综合测试实验台，秒表。
3实验内容及原理节流调速回路是由定量泵、流量控制阀、溢流阀和执行元件等组成，它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。
节流调速回路按照其流量控制阀安放位置的不同，分为进口节流调速、出口节流调速和旁路节流调速三种。
图1-1 进油节流调速回路原理图图1-2回油节流调速回路原理图在加载回路中，当压力油进入加载液压缸右腔时，由于加载液压缸活塞杆与调速回路工作液压缸的活塞杆将处于同心位置直接对顶，而且它们的缸筒都固定在工作台上，因此工作液压缸的活塞杆受到一个向左的作用力（负载F L），调节溢流阀Ⅱ可以改变F L的大小。
在调速回路中，工作液压缸的活塞杆的工作速度v与节流阀的通流面积α、溢流阀调定压力P1（定量泵供油压力）及负载F L有关。
而在一次工作过程中，α和P1都预先调定不再变化，此时活塞杆运动速度v只与负载F L有关。
v与F L之间的关系，称为节流调速回路的速度负载特性。
α和P1确定之后，改变负载F L的大小，同时测出相应的工作液压缸活塞杆速度v，就可测得一条速度负载特性曲线。
4实验步骤a.根据液压原理图在实验台上将回路连接好。
b.按下定量泵启动按钮启动定量泵，调节溢流阀Ⅰ手柄，缓慢旋紧，通过观察压力表P1将定量泵的出口压力调节到3.5-4MPa。
c.按下变量泵启动按钮启动变量泵，调节溢流阀Ⅱ手柄，缓慢旋紧，通过观察压力表P3将变量泵的出口压力调节到0.5MPa。
d.按下按钮Y1和Y2 ,可分别伸出工作缸和加载缸，反复控制两个油缸前进或后退几次，观察缸杆的运动是否正常。
e.将工作缸退回，按下按钮Y2，将加载缸伸出顶到工作缸，在加载缸运行过程中，通过观察压力表P4，记录加载缸工作腔压力值。
液压基本回路旁路节流调速回路
液压基本回路旁路节流调速回路这种回路由定量泵、安全阀、液压缸和节流阀组成，节流阀安装在与液压缸并联的旁油路上，其调速原理如图7-3所示。
图7—3旁路节流调速回路定油泵输出的流量q B，一部分（q1）?? 进入液压缸，一部分（q2）通过节流阀流回油箱。
溢流阀在这里起安全作用，回路正常工作时，溢流阀不打开，当供油压力超过正常工作压力时，溢流阀才打开，以防过载。
溢流阀的调节压力应大于回路正常工作压力，在这种回路中，缸的进油压力p1等于泵的供油压力p B，溢流阀的调节压力一般为缸克服最大负载所需的工作压力的p1max1.1~1.3倍.4）采用调速阀的节流调速回路前面介绍的三种基本回路其速度的稳定性均随负载的变化而变化，对于一些负载变化较大，对速度稳定性要求较高的液压系统，可采用调速阀来改善起速度-负载特性。
图7—4调速阀进油节流调速回路采用调速阀也可按其安装位置不同，分为进油节流、回油节流、旁路节流三种基本调速回路。
图7-4为调速阀进油调速回路。
图7-4(a)为回路简图，图7-4(b)为其速度—负载特性曲线图。
其工作原理与采用节流的进油节流阀调速回路相似。
在这里当负载F变化而使p 1变化时，由于调速阀中的定差输出减压阀的调节作用，使调速阀中的节流阀的前后压差Δp保持不变，从而使流经调速阀的流量q 1不变，所以活塞的运动速度v也不变。
其速度—负载特性曲线如图7-4(b)所示。
由于泄漏的影响，实际上随负载F的增加，速度v有所减小。
在此回路中，调速阀上的压差Δp包括两部分：节流口的压差和定差输出减压口上的压差。
所以调速阀的调节压差比采用节流阀时要大，一般Δp≥5×105Pa，高压调速阀则达10×105Pa。
这样泵的供油压力pB相应地比采用节流阀时也要调得高些，故其功率损失也要大些。
这种回路其他调速性能的分析方法与采用节流阀时基本相同。
综上所述，采用调速阀的节流调速回路的低速稳定性、回路刚度、调速范围等，要比采用节流阀的节流调速回路都好，所以它在机床液压系统中获得广泛的应用。
《液压与气压传动》(第3版)习题答案刘建明
《液压与气压传动》教材(第3版)习题参考答案第1章习题P4 小节习题：（1）机械能、液压能。
（2）动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质。
（3）动力元件。
（4）机械能、机械能。
（5）压力、流量和流动方向。
（6）1．液压传动的优点１）能方便地实现无级调速，且调速范围大。
２）容易实现较大的力和转矩的传递。
液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯性小。
３）液压传动装置工作平稳，反应速度快，换向冲击小，便于实现频繁换向。
４）易于实现过载保护，而且工作油液能实现自行润滑，从而提高元件的使用寿命。
５）操作简单，易于实现自动化。
６）液压元件易于实现标准化、系列化和通用化。
2．液压传动的缺点1）液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比。
2）在工作过程中能量损失较大，传动效率较低。
3）对油温变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。
4）液压传动出现故障时，不易诊断。
P7 小节习题：（1）由于液体内磨擦力的作用，而产生阻止液层间的相对滑动。
（2）动力黏度、运动黏度、相对黏度。
（3）运动黏度，υ，m2/s，mm2/s。
（4）黏度较低。
（5） 40℃运动黏度，mm2/s。
（6）石油型、乳化型和合成型。
（7）水分、空气、微小固体颗粒、胶质状生成物。
（8）a.堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪声，堵塞阀类元件小孔或缝隙，使阀动作失灵。
微小固体颗粒还会加剧零件磨损，擦伤密封件，使泄漏增加。
b.水分和空气混入会降低液压油的润滑能力，加速氧化变质，产生气蚀；还会使液压液压系统出现振动、爬行等现象。
（9）a.严格清洗元件和系统。
b.尽量减少外来污染物。
c.控制液压油的温度。
d.定期检查、清洗和更换滤芯。
e.定期检查和更换液压油。
本章习题 1.填空题（1）法向力， N/㎡ 即 pa 。
（2）压力 和 流量 。
（3）绝对压力 和 相对压力，相对压力 。
（4）输入流量。
（5）沿程压力损失 和局部压力损失 。
§8-2 节流调速回路
回路效率:
c
p1q1 pPqP
q1 qP
,
c
q1 qP q
溢流量越少，效率越高。
p1 pP
, c
p1
F A1
,
c
负载越大，效率越高。
缸在恒载下工作时:
PP pPqP P溢
PP P1 P溢 P节
总功率：PP pPqP
（定量泵qP不变，pP一定）
P节 P1
功率特性图
p1
F A1
当F 一定时，p1一定，
AT max AT min
RT
A1
回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。
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。
二、出口节流调速回路
定压式节流调速回路
特点： 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。
进出口节流调速回路
定压式节流调速回路
三、旁路节流调速回路
qp q1 qT
调节AT ， q1 变，v变。
变压式节流调速回路
安全阀
速度负载特性曲线
区别： 1.速度负载特性差。 2. 功率利用合理，效率高。 3.调速范围小。 4.运动平稳性差。
应用：负载较大，运动平稳性要求不高的场合。
采用调速阀代替节流阀调速，可以改善 速度-负载特性，其它特性同节流阀调速 一样。
v
CAT
(
pP
F ) A1
A1
p1A1 p2 A2 F
p2 0,
p1
F A1
分子分母同乘Aφ
速度-负载特性方程
v
CAT
液压调速回路(课堂PPT)
容积调速
3
两者兼之
容积节流
分类
调速回路
定量泵节流调速
容积调速
容积节流调速
定变变 进 回 旁 量量量 油 油 路 泵泵泵 节 节节 流 流 流 变定变 调 调 调 量量量 速 速 速 马马马
达达达
— — —
限差 压压 式式 泵泵 与与 调节 速流
一、定量泵节流调速回路
F
Qo 1
Qo 2
如图所示是否可以调速？ 增加支路---溢流阀
A
pp
F
v
90k0g/m3
，
应用：
自动换向
例题2
快进— 工进— 快退 压力继电器
作用：工进 转换为快退？
例题2
快进— 工进— 快退 压力继电器
作用：工进
转换为快退。
思考：
是否可以实现顺序动作？
2、回油节流调速回路
p1衡方程 ppA1=p2A2+F
q1
qo 2
节流阀压力流量方程
q2=KATp21/2
=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2
V =q2/A2
Pp
T
=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2
qpo
Py
速度负载特性方程
最大承载能力 Fmax=ppA1。
2、回油节流调速回路
p1 A 1o
p2
F
V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2
Variable Pump & Fixed Motor
CASE DRAIN
RESERVOIR & COOLER
CHARGE PUMP – Relieve to Case
（完整版）液压原理基本知识
（完整版）液压原理基本知识液压基本回路本章提要：本章主要介绍前⾯讲述的换向回路、锁紧回路、调压回路、减压回路等以外的液压基本回路，这些回路主要包括：快速运动回路（差动液压缸连接的快速运动回路，双泵供油的快速运动回路）；调速回路，包括节流调速回路（进油路节流调速，回油路节流调速，旁路节流调速）和容积调速回路（变量泵-定量马达，定量泵-变量马达，变量泵-变量马达）；同步回路（机械连接的同步回路，调速阀的同步回路，串联液压缸、串联液压马达的同步回路）；顺序回路（⾏程控制的顺序回路，压⼒控制的顺序回路）；平衡回路和卸荷回路等。
教学内容：本章介绍了液压系统的基本回路：快速运动回路、调速回路（节流调速和容积调速回路）、同步回路、顺序回路、平衡回路和卸荷回路等。
教学重点：1．液压基本回路；2．节流调速回路⼯作原理和主要参数计算；3．容积调速回路的⼯作原理和主要参数计算。
教学难点：1．节流调速回路⼯作原理和主要参数计算；2．容积调速回路的⼯作原理和主要参数计算。
教学⽅法：课堂教学为主，充分利⽤⽹络课程中的多媒体素材来表⽰抽象概念，利⽤实验，连接元件，组成系统，了解液压系统基本回路⼯作原理。
教学要求：掌握液压基本回路；了解节流调速回路、容积调速回路的⼯作原理和主要参数计算。
任何⼀个液压系统，⽆论它所要完成的动作有多么复杂，总是由⼀些基本回路组成的。
所谓基本回路，就是由⼀些液压元件组成的，⽤来完成特定功能的油路结构。
例如第五章讲到的换向回路是⽤来控制液压执⾏元件运动⽅向的，锁紧回路是实现执⾏元件锁住不动的；第六章讲到的调压回路是对整个液压系统或局部的压⼒实现控制和调节；减压回路是为了使系统的某⼀个⽀路得到⽐主油路低的稳定压⼒等等。
这些都是液压系统常见的基本回路。
本章所涉及到的基本回路包括速度控制回路、调压回路、同步回路、顺序回路、平衡回路、卸荷回路等。
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。