各種調速回路

1、容積調速回路容積調速回路 容積節(jié)流調速回路容積節(jié)流調速回路 幾種其它回路幾種其它回路 容積調速回路是通過改變泵的排量或容積調速回路是通過改變泵的排量或 （和）液壓馬達的排量來調節(jié)液壓馬達（或（和）液壓馬達的排量來調節(jié)液壓馬達（或 液壓缸）速度的回路。溶劑調速回路有變量液壓缸）速度的回路。溶劑調速回路有變量 泵和定量執(zhí)行元件、定量泵和變量液壓馬達泵和定量執(zhí)行元件、定量泵和變量液壓馬達 以及變量泵和變量液壓馬達三種可能的組合，以及變量泵和變量液壓馬達三種可能的組合， 下面對這三種組合情況調速回路的性能作進下面對這三種組合情況調速回路的性能作進 一步分析。一步分析。 一、變量泵和定量執(zhí)行元件組成的調

2、一、變量泵和定量執(zhí)行元件組成的調 速回路速回路 二、定量泵變量馬達容積調速回路二、定量泵變量馬達容積調速回路 三、變量泵和變量馬達容積調速回路三、變量泵和變量馬達容積調速回路 一、變量泵和定量執(zhí)行元件組成的調一、變量泵和定量執(zhí)行元件組成的調 速回路速回路 這種調速回路可由變量泵與液壓缸或變這種調速回路可由變量泵與液壓缸或變 量泵與定量馬達組成，回路原理見下圖。左量泵與定量馬達組成，回路原理見下圖。左 圖為結構簡圖，右圖為回路原理圖。圖為結構簡圖，右圖為回路原理圖。 變量泵與定量執(zhí)行元件所組成的容積調變量泵與定量執(zhí)行元件所組成的容積調 速回路的主要工作特性如下：速回路的主要工作特性如下： （1）

3、速度特性：速度特性反映的是執(zhí)行元）速度特性：速度特性反映的是執(zhí)行元 件的速度件的速度vm與變量泵調節(jié)參數(shù)與變量泵調節(jié)參數(shù)qp（排量）的（排量）的 關系。當不考慮回路的容積效率時，執(zhí)行元關系。當不考慮回路的容積效率時，執(zhí)行元 件的速度為：件的速度為： nm=npqp/qm 或或 vm=npqp/A 由上式可知：馬達的由上式可知：馬達的 轉速與變量泵的排量轉速與變量泵的排量 成正比，它是一條通成正比，它是一條通 過原點的直線，如圖過原點的直線，如圖 虛線所示。虛線所示。 圖9-2 變量泵定量執(zhí)行元件容積調 速回路特性曲線 理想的 實際的 （2 2）轉矩和功率特性：即執(zhí)行元件輸出轉）轉矩和功率特性：

4、即執(zhí)行元件輸出轉 矩矩T Tm和輸出功率和輸出功率PmPm與變量泵調節(jié)參數(shù)與變量泵調節(jié)參數(shù)q qp之間之間 的關系。當不考慮回路的損失時，液壓馬的關系。當不考慮回路的損失時，液壓馬 達的輸出轉矩達的輸出轉矩T Tm為：為： T Tm=q=qm(P(Pp-P-P0)F=A(P)F=A(Pp-P-P0) ) 由式可知：當泵的輸由式可知：當泵的輸 油壓力和吸油路壓力油壓力和吸油路壓力 不變時，馬達的輸出不變時，馬達的輸出 扭矩是恒定的，而與扭矩是恒定的，而與 變量泵的調節(jié)參數(shù)無變量泵的調節(jié)參數(shù)無 關。故其稱為恒轉矩關。故其稱為恒轉矩 推力調速，其特性曲推力調速，其特性曲 線如圖。線如圖。 圖9-2

5、變量泵定量執(zhí)行元件容積調 速回路特性曲線 理想的 實際的 同樣，由于存在泄漏、機械摩擦等損失，同樣，由于存在泄漏、機械摩擦等損失， 當當qp小于一定值時，小于一定值時，Mm也會等于零而存在也會等于零而存在 一個死區(qū)。所以實際轉矩一個死區(qū)。所以實際轉矩Tm特性曲線如圖特性曲線如圖 中實線所示。次回路中執(zhí)行元件的輸出功率中實線所示。次回路中執(zhí)行元件的輸出功率 為：為： Pm=(Pp-P0)=(Pp-P0).npqp 或或 Pm=nmTm =qpnpTm/qm 上式表明，執(zhí)行元件上式表明，執(zhí)行元件 輸出的功率隨變量泵輸出的功率隨變量泵 的排量的增減而線性的排量的增減而線性 地增減，其理論與實地增減，

6、其理論與實 際的功率特性曲線如際的功率特性曲線如 圖。圖。 圖9-2 變量泵定量執(zhí)行元件容積調 速回路特性曲線 理想的 實際的 下圖為定量泵與變量馬達組成的容積下圖為定量泵與變量馬達組成的容積 調速回路。圖調速回路。圖(a)(a)為閉式回路，圖為閉式回路，圖(b)(b)為開為開 式回路。兩回路中式回路。兩回路中1 1為定量泵，為定量泵，2 2為變量馬為變量馬 達，達，3 3為安全閥，圖為安全閥，圖(a)(a)中中4 4為低壓溢流閥，為低壓溢流閥， 5 5為補油泵。此回路是靠調節(jié)變量馬達為補油泵。此回路是靠調節(jié)變量馬達2 2自自 身的排量來實現(xiàn)身的排量來實現(xiàn) 調速。調速。 圖9-3 定量泵變量馬

7、達容積調 速回路 （a)閉式 （b)開式 二、定量泵變量馬達容積調速回路二、定量泵變量馬達容積調速回路 回路主要工作特性：回路主要工作特性： 變量馬達的轉速：變量馬達的轉速： n nm m=Q=Qp p/q/qm m 其中其中QpQp=C,=C,可見變量馬達的轉速可見變量馬達的轉速n nm m與其排量與其排量 q qm m成反比。即當排量成反比。即當排量q qm m最小時，馬達的轉速最小時，馬達的轉速 最高，其特性曲線如圖虛線所示。由于存最高，其特性曲線如圖虛線所示。由于存 在容積損失和機械損在容積損失和機械損 失等，當失等，當q qm m小到一定小到一定 值時，會帶不動負載值時，會帶不動負載

8、 而使馬達而使馬達n nm m=0=0。此時。此時 定量泵的輸出流量通定量泵的輸出流量通 過安全閥泄漏回油箱過安全閥泄漏回油箱 或流回低壓油路，所或流回低壓油路，所 以也存在一個死區(qū)。以也存在一個死區(qū)。 圖9-4 定量泵變量馬 達容積調速特性曲線 液壓馬達的輸出轉矩液壓馬達的輸出轉矩Tm和輸出功率和輸出功率Pm 輸出轉矩輸出轉矩 Tm=qm(Pp-P0) 輸出功率輸出功率 Pm=nmTm=Qp(Pp-P0) 上式表明，定量泵和變量馬達調速回路，液上式表明，定量泵和變量馬達調速回路，液 壓馬達的轉矩壓馬達的轉矩Tm與排量與排量qm成正比；其輸出成正比；其輸出 功率功率Pm與調節(jié)參數(shù)與調節(jié)參數(shù)qm

9、 無關，當進油路壓力無關，當進油路壓力 Pp和回油路壓力和回油路壓力P0不不 變時，變時，Pm=C。故此。故此 種調速回路為恒功率種調速回路為恒功率 調節(jié)，特性曲線如圖調節(jié)，特性曲線如圖 所示。所示。 圖9-4 定量泵變量馬 達容積調速特性曲線 三、變量泵和變量馬達容積調速回路三、變量泵和變量馬達容積調速回路 圖9-5 變量泵定量馬達容積調速回路 這種回路是上述兩種調速回路的組合，這種回路是上述兩種調速回路的組合， 下圖是回路原理圖。它是由雙向變量泵下圖是回路原理圖。它是由雙向變量泵2和和 雙向變量馬達雙向變量馬達9等組成的容積調速回路。調等組成的容積調速回路。調 節(jié)變量泵節(jié)變量泵2的排量和變

10、量馬達的排量都可調的排量和變量馬達的排量都可調 節(jié)馬達的轉速。補油泵節(jié)馬達的轉速。補油泵1向低壓腔補油。安向低壓腔補油。安 全閥全閥5和和6用以用以 防止兩個方向防止兩個方向 的高壓過載。的高壓過載。 回路的工作特性：回路的工作特性： 馬達輸出轉速馬達輸出轉速 nm=Qp/qm=qpnp/qm 馬達輸出轉矩馬達輸出轉矩 Tm=qm(pp-pq) 馬達輸出功率馬達輸出功率 Pm=nmTm=qpnp(pp-p0) 由于此回路中既可用變量泵調速，又可由于此回路中既可用變量泵調速，又可 用變量馬達調速，因此要合理利用上述兩種用變量馬達調速，因此要合理利用上述兩種 調速回路的優(yōu)點，克服其缺點，以達到既可

11、調速回路的優(yōu)點，克服其缺點，以達到既可 擴大調速范圍（一般可達擴大調速范圍（一般可達i=100左右），又左右），又 使其換向平穩(wěn)，一使其換向平穩(wěn)，一 般般 采用分段調速的方法。采用分段調速的方法。 變量泵變量馬達回路變量泵變量馬達回路 的調速方法的特性曲的調速方法的特性曲 線如圖所示。線如圖所示。 結束結束 容積節(jié)流調速回路是采用特定的變量泵容積節(jié)流調速回路是采用特定的變量泵 和調速閥組成，它兼有節(jié)流調速回路和容積和調速閥組成，它兼有節(jié)流調速回路和容積 調速回路的優(yōu)點。無溢流損失、效率較高、調速回路的優(yōu)點。無溢流損失、效率較高、 低速穩(wěn)定性好、調節(jié)方便，廣泛應用于機床低速穩(wěn)定性好、調節(jié)方便，廣

12、泛應用于機床 液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)。 一、限壓式變量泵和調速閥的調速回路一、限壓式變量泵和調速閥的調速回路 二、穩(wěn)流式變量泵和節(jié)流閥容積調速回二、穩(wěn)流式變量泵和節(jié)流閥容積調速回 路路 三、壓力反饋式變量泵和節(jié)流閥容積節(jié)三、壓力反饋式變量泵和節(jié)流閥容積節(jié) 流調速回路流調速回路 四、調速回路的比較和選擇四、調速回路的比較和選擇 一、限壓式變量泵和調速閥的調速回路一、限壓式變量泵和調速閥的調速回路 原理圖 特性曲線 這種回路的原理和工作特性曲線如圖這種回路的原理和工作特性曲線如圖 所示。左圖為原理圖，在圖示位置時，活所示。左圖為原理圖，在圖示位置時，活 塞塞4快速向右運動。快速向右運動。 這種調速回路

13、與容積調速相比，活塞運這種調速回路與容積調速相比，活塞運 動速度動速度v由調速閥調節(jié)與泵的泄漏無關，能由調速閥調節(jié)與泵的泄漏無關，能 獲得較低的穩(wěn)定速度；與節(jié)流閥相比，它只獲得較低的穩(wěn)定速度；與節(jié)流閥相比，它只 有節(jié)流損失而無溢流損失，因而效率較高。有節(jié)流損失而無溢流損失，因而效率較高。 當不考慮泵、缸和管路損失時，回路的效率當不考慮泵、缸和管路損失時，回路的效率 為：為： p=(p1-p2)(A2/A1)Q1/ppQ1=(p1-p2)(A2/A1)/Pp 上式表明：當泵的工作壓力上式表明：當泵的工作壓力pp調的低一些，調的低一些， 回路效率也就高一些。但為了保證調速閥正回路效率也就高一些。但

14、為了保證調速閥正 常工作，泵的供油壓力常工作，泵的供油壓力pp應比缸的負載壓力應比缸的負載壓力 p1大大5x105Pa左右。為保證壓力繼電器可靠發(fā)左右。為保證壓力繼電器可靠發(fā) 訊，泵的供油壓力還需調的高些。所以其實訊，泵的供油壓力還需調的高些。所以其實 際工作特性曲線如上圖際工作特性曲線如上圖(b)中中ABC所示。所示。 二、穩(wěn)流式變量泵和節(jié)流閥容積調速二、穩(wěn)流式變量泵和節(jié)流閥容積調速 回路回路 回路圖 在這種回路中，穩(wěn)流式變量泵可用葉片式在這種回路中，穩(wěn)流式變量泵可用葉片式 泵或柱塞泵，節(jié)流閥可裝在進油路上也可裝泵或柱塞泵，節(jié)流閥可裝在進油路上也可裝 在回油路上。圖中為穩(wěn)流式變量泵和裝在進在

15、回油路上。圖中為穩(wěn)流式變量泵和裝在進 油路上的節(jié)流閥組成的容油路上的節(jié)流閥組成的容 積節(jié)流調速回路。在圖示積節(jié)流調速回路。在圖示 位置時，泵位置時，泵3輸出的壓力輸出的壓力 油經(jīng)換向閥油經(jīng)換向閥5進入缸的左進入缸的左 腔，泵腔，泵3的定子處于左端的定子處于左端 位置，使轉子與定子的偏位置，使轉子與定子的偏 心處處于最大值心處處于最大值emax， 液壓缸便快速向右運動。液壓缸便快速向右運動。 （b)特性曲線 這種回路的調速特性曲線如圖所示。由這種回路的調速特性曲線如圖所示。由 圖中可知，當節(jié)流閥上壓差圖中可知，當節(jié)流閥上壓差 p小于或等于某小于或等于某 一值一值 p3時，此作用在定子左右兩邊和不

16、平時，此作用在定子左右兩邊和不平 衡液壓作用力，尚不足以克服變量泵右邊平衡液壓作用力，尚不足以克服變量泵右邊平 衡缸中彈簧的預壓力，定子仍處于最左端，衡缸中彈簧的預壓力，定子仍處于最左端， 泵的偏心仍處于最大值，因泵的偏心仍處于最大值，因 而泵的流量而泵的流量Qp也為最大，也為最大， 如特性曲線的如特性曲線的AB段。圖中段。圖中 BC段表示變量泵的流量段表示變量泵的流量Qp 隨隨 p的變化而變化。的變化而變化。 三、壓力反饋式變量泵和節(jié)流閥容積三、壓力反饋式變量泵和節(jié)流閥容積 節(jié)流調速回路節(jié)流調速回路 變量柱塞泵的流量大小取決于斜盤變量柱塞泵的流量大小取決于斜盤4的的 傾角傾角 的大小，而的大

17、小，而 大小是由變量活塞大小是由變量活塞3來控來控 制的，變量活制的，變量活 塞塞3的位置又是的位置又是 由節(jié)流閥由節(jié)流閥2的壓的壓 差差p2來控制的。來控制的。 在圖示位置時，在圖示位置時， 控制壓力控制壓力p2=0， 變量活塞變量活塞3在其在其 上端的彈簧力上端的彈簧力 作用下處于最作用下處于最 下端位置，斜盤下端位置，斜盤4的傾角的傾角 最大，泵的輸出流最大，泵的輸出流 量量Qp也最大，活塞快速運動。也最大，活塞快速運動。 當液壓缸工作進給時，換向閥當液壓缸工作進給時，換向閥6換向，換向， 缸的回油經(jīng)節(jié)流閥缸的回油經(jīng)節(jié)流閥2流回油箱，變量活塞流回油箱，變量活塞3在在 節(jié)流閥的壓差節(jié)流閥的

18、壓差 p=p2作用下克服彈簧力作用下克服彈簧力Fs而而 上移，使傾角上移，使傾角 減小，泵的流量也自動相應減小，泵的流量也自動相應 減小。當節(jié)流閥的開口調定后，減小。當節(jié)流閥的開口調定后，p2一定，一定， 也一定，泵的流量也就一定。所以調節(jié)節(jié)流也一定，泵的流量也就一定。所以調節(jié)節(jié)流 閥的通流面積就可調節(jié)泵的輸出流量，達到閥的通流面積就可調節(jié)泵的輸出流量，達到 調速目的。調速目的。 這種調速回路中泵的流量與節(jié)流閥的開這種調速回路中泵的流量與節(jié)流閥的開 口量及工作負載的變化量相適應，所以低速口量及工作負載的變化量相適應，所以低速 穩(wěn)定性好，效率較高，但泵的結構較復雜。穩(wěn)定性好，效率較高，但泵的結構

19、較復雜。 1 1、三種調速回路特性的比較、三種調速回路特性的比較 四、調速回路的比較和選擇四、調速回路的比較和選擇 2 2、調速回路的選擇、調速回路的選擇 調速回路的選擇主要考慮以下問題：調速回路的選擇主要考慮以下問題： （1 1）負載力、調速范圍、負載特性和低速）負載力、調速范圍、負載特性和低速 穩(wěn)壓性要求。這些因素決定了所需壓力、流穩(wěn)壓性要求。這些因素決定了所需壓力、流 量和功率。據(jù)統(tǒng)計，功率在量和功率。據(jù)統(tǒng)計，功率在2 2kWkW以下的以下的 液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調速；功率在液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調速；功率在3 35 kW5 kW 以上時，宜采用容積調速。要求調速范圍大以上時，宜采用容積調速。

20、要求調速范圍大 而低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，采用節(jié)流閥調速或而低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，采用節(jié)流閥調速或 容積節(jié)流閥調速。此外，負載變化大小，負容積節(jié)流閥調速。此外，負載變化大小，負 載特性也是選擇調速回路的依據(jù)。載特性也是選擇調速回路的依據(jù)。 （2 2）工作條件的要求。當處于高溫環(huán)境工）工作條件的要求。當處于高溫環(huán)境工 作時，應選擇效率高、發(fā)熱較小的容積調作時，應選擇效率高、發(fā)熱較小的容積調 速或容積節(jié)流調速，必要時可采用冷卻措速或容積節(jié)流調速，必要時可采用冷卻措 施。對行走機構如工程機械，為減輕重量施。對行走機構如工程機械，為減輕重量 其油箱不能做的很大，也宜采用效率高、其油箱不能做的很大，也宜采用效

21、率高、 發(fā)熱小的容積調速回路。發(fā)熱小的容積調速回路。 （3 3）經(jīng)濟性要求。節(jié)流調速回路雖有成本）經(jīng)濟性要求。節(jié)流調速回路雖有成本 較低的優(yōu)點，但功率消耗大、效率低。有較低的優(yōu)點，但功率消耗大、效率低。有 時從整個系統(tǒng)所用元件的數(shù)量和節(jié)省功率時從整個系統(tǒng)所用元件的數(shù)量和節(jié)省功率 的觀點分析還不如采用容積節(jié)流調速或容的觀點分析還不如采用容積節(jié)流調速或容 積調速更經(jīng)濟。積調速更經(jīng)濟。 結束結束 一、液壓馬達串聯(lián)回路一、液壓馬達串聯(lián)回路 二、液壓馬達制動回路二、液壓馬達制動回路 三、限速補油回路三、限速補油回路 四、雙泵供油卸荷四、雙泵供油卸荷 一、液壓馬達串聯(lián)回路一、液壓馬達串聯(lián)回路 圖9-10

22、液壓馬達串聯(lián)回路 在行走機械中，常直接用液壓馬達來驅在行走機械中，常直接用液壓馬達來驅 動車輪，這時可利用液壓馬達串聯(lián)時的不同動車輪，這時可利用液壓馬達串聯(lián)時的不同 特性，來適應行走機械的不同工況。圖中，特性，來適應行走機械的不同工況。圖中， 電磁閥電磁閥2通電吸合，電磁閥通電吸合，電磁閥1處于常態(tài)位時，處于常態(tài)位時， 兩液壓馬達并聯(lián)。這兩液壓馬達并聯(lián)。這 時行走機械有較大的時行走機械有較大的 牽引力，即液壓馬達牽引力，即液壓馬達 的輸出扭矩較大，但的輸出扭矩較大，但 速度較低。當電磁閥速度較低。當電磁閥 1、2都通電吸合時，都通電吸合時， 兩液壓馬達串聯(lián)。這兩液壓馬達串聯(lián)。這 時行走機械速度

23、較高，時行走機械速度較高， 但牽引力較小但牽引力較小。 1 1、液壓制動、液壓制動 二、液壓馬達制動回路二、液壓馬達制動回路 圖中，在液壓馬達的回路上設置背壓閥圖中，在液壓馬達的回路上設置背壓閥 使液壓馬達制動。當二位三通電磁閥使液壓馬達制動。當二位三通電磁閥4在常在常 態(tài)位時，液壓馬達態(tài)位時，液壓馬達1回油壓力為閥回油壓力為閥3的卸荷壓的卸荷壓 力。當二位三通力。當二位三通 電磁閥電磁閥4吸合時，吸合時， 一方面油泵經(jīng)溢一方面油泵經(jīng)溢 流閥流閥2卸荷，另卸荷，另 一方面背壓閥一方面背壓閥3 起作用，對液壓起作用，對液壓 馬達起制動作用，馬達起制動作用， 使馬達很快停下。使馬達很快停下。 2 2、液壓機械制動、液壓機械制動 圖中，液壓馬達上有一液壓機械制動器，圖