液壓與氣動傳動CAI第7章

第7章液壓與氣壓傳動回路§7.1概述§7.2方向控制回路§7.3壓力控制回路§7.4速度控制回路§7.5多缸運動控制回路返回§7.6其它控制回路§7.1概述任何機械設備的液壓與氣壓傳動系統(tǒng)，都是由一些基本回路組成。所謂基本回路，就是由相關元件組成的用來完成特定功能的典型管路結構。它是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的基本組成單元。通常來講，一個液壓與氣壓傳動系統(tǒng)由若干個基本回路組成。一般按功能對液壓與氣壓傳動基本回路進行分類。用來控制執(zhí)行元件運動方向的被稱為方向控制回路；用來控制系統(tǒng)或某支路壓力的被稱為壓力控制回路；用來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的被稱為調(diào)速回路；用來控制多缸運動的被稱為多缸運動回路等。熟悉和掌握液壓與氣壓傳動基本回路的組成結構、工作原理及其性能特點，對分析、掌握和設計液壓與氣壓傳動系統(tǒng)是非常必要的。本章分別介紹這些基本回路并主要講述調(diào)速回路和多缸運動回路?！?-2方向控制回路1.一般方向控制回路一般方向控制回路只需在動力元件與執(zhí)行元件之間采用普通換向閥。圖7.1所示為雙作用油缸的換向回路。由三位四通M型電磁換向閥控制油缸換向，電磁鐵1YA通電時，液壓力推動活塞向右運動；電磁鐵2YA通電時，油壓力推動活塞向左運動；換向閥在中位時，液壓缸停止，液壓泵卸荷。圖7.2所示為雙作用氣缸的換向回路。由二位五通電磁換向閥控制氣缸換向，電磁鐵1YA通電時，氣壓力推動活塞向左運動；電磁鐵2YA通電時，氣壓力推動活塞向右運動。2.復雜方向控制回路當需要頻繁連續(xù)動作且對換向過程有很多附加要求時，需采用復雜方向控制回路。(1)時間控制制動式換向回路圖7.3所示為液壓用時間控制制動式換向回路。復雜方向控制回路(2/4)回路中的主油路只受換向閥3控制。在圖示工作狀態(tài)，液壓泵輸出驅動液壓缸的油液經(jīng)換向閥進入液壓缸左腔，液壓缸活塞向右運動；右腔的回油經(jīng)換向閥，節(jié)流閥1回油箱。換向時，活塞桿上的撥塊撥動先導閥2移向左端，液壓泵輸出的控制油（虛線所示）經(jīng)單向閥I2通至換向閥的右端，換向閥左端的回油經(jīng)節(jié)流閥J1流回油箱，換向閥的閥心向左移動，閥心上的制動錐面逐漸關小回油通道，活塞速度

逐漸減小，并在換向閥閥心移過l距離后將通道閉死，使活塞停止運動。換向閥閥心移過距離l所需的時間（使油缸制動所需時間）取決于節(jié)流閥J1的開口度，當節(jié)流閥J1的開口度大小確定后，制動時間就確定不變。因此這種換向回路稱為時間控制制動式換向回路。這種回路主要用于工作部件運動速度較高，要求換向平穩(wěn)，無沖擊，但換向精度要求不高的場合。復雜方向控制回路(3/4)(2)行程控制制動式換向回路圖7.4所示為液壓用行程控制制動式換向回路，回路中的主油路除受換向閥3的控制外，還受先導閥2控制。復雜方向控制回路(4/4)在圖示工作狀態(tài)，液壓泵輸出驅動液壓缸的油液經(jīng)換向閥進入液壓缸左腔，液壓缸活塞向右運動；液壓缸右腔的回油經(jīng)換向閥、先導閥、節(jié)流閥1回油箱。換向時，活塞桿上的撥塊撥動先導閥閥心移向左端，當先導閥在換向過程中向左移動時，先導閥的閥心右制動錐將油缸右腔的回油通道逐漸關小，對活塞進行預制動，使活塞速度

逐漸減慢。當回油通道被關得很小、活塞速度

變得很慢時，換向閥的控制油路（虛線所示）才開始切換，液壓泵輸出的控制油經(jīng)單向閥I2通向換向閥的右端，換向閥左端的回油經(jīng)節(jié)流閥J1流回油箱，換向閥閥心向左移動，切斷主油路，使活塞停止運動，并隨即使它在相反的方向啟動。不論運動部件原來的速度

快慢如何，先導閥總是要先移動一段固定行程l，使工作部件先進行預制動后，再由換向閥來使它換向，在合理地選擇制動錐度后能使制動平穩(wěn)。這種回路由于先導閥的制動行程恒定不變，所以換向精度較高，但運動部件速度快時制動時間短，換向沖擊大。所以主要用于工作部件運動速度不大但換向精度要求較高的場合?！?.3壓力控制回路1.調(diào)壓回路

調(diào)壓回路使系統(tǒng)整體或某一部分的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值。圖7.5為單級液壓調(diào)壓回路。在液壓泵出口處并聯(lián)一個溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)的壓力。如果將圖7.5中的溢流閥換為比例溢流閥，則這種調(diào)壓回路成為比例調(diào)壓回路。通過比例溢流閥的輸入電流來實現(xiàn)回路的無級調(diào)壓，還可實現(xiàn)系統(tǒng)的遠距離控制或程控。調(diào)壓回路(2/2)圖7.6所示為多級液壓調(diào)壓回路。在液壓泵1出口處并聯(lián)一個先導溢流閥2，其遠程控制口串接二位二通電磁換向閥3和遠程調(diào)壓閥4。當先導溢流閥的調(diào)定壓力p1和遠程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力p2符合p1

p2時，系統(tǒng)可通過電磁換向閥的左位和右位分別得到p1和p2兩種系統(tǒng)調(diào)定壓力。在溢流閥的遠程控制口處通過接入多位換向閥的不同油口，并聯(lián)多個調(diào)壓閥，即可構成多級調(diào)壓回路。2.減壓回路

減壓回路是使系統(tǒng)中某一部分具有較低的穩(wěn)定壓力。圖7.7所示為減壓回路，圖中油缸5的工作壓力比油缸4的工作壓力高，為使油缸4正常工作，在回路中并聯(lián)了一個減壓閥2，使油缸4得到一穩(wěn)定的、比溢流閥調(diào)定壓力低的壓力。對減壓閥應用前述圖7.6溢流閥的類似安裝方法可得到兩級或多級的減壓回路。為使減壓回路工作可靠，減壓閥的最低調(diào)整壓力不應低于0.5MPa，最高調(diào)整壓力至少比系統(tǒng)壓力低0.5MPa。當減壓回路中的執(zhí)行元件需要調(diào)速時，調(diào)速元件應放在減壓閥后面，以免減壓閥的泄漏影響調(diào)速。單向閥的作用是當油缸5的壓力小于減壓閥調(diào)定的壓力時，阻止油缸4的壓力油倒流。3.增壓回路增壓回路是使系統(tǒng)中某一部分具有較高的穩(wěn)定壓力。它能使系統(tǒng)中的局部壓力遠高于液壓泵的輸出壓力。圖7.8所示是用于液壓系統(tǒng)的增壓回路，壓力為的油液進入增壓缸的大活塞腔，這時在小活塞腔則可得到壓力為的高壓油液，增壓的倍數(shù)是大小活塞的工作面積之比。圖7.9所示為氣液增壓缸的增壓回路，該回路利用氣液增壓缸1把較低的氣壓變?yōu)橐簤河透?中較高的液壓力，提高了氣液油缸的輸出力。4.保壓回路執(zhí)行元件在工作循環(huán)的某一階段內(nèi)，需要保持一定壓力時，則應采用保壓回路。保壓回路有幾種形式，下面分別簡單介紹。（1）利用液壓蓄能器保壓的回路除了在6.14節(jié)中所介紹的保壓回路外，圖7.10所示為一夾緊油缸工作回路。當主換向閥的左位工作時，油缸向右移動進行夾緊工作，當壓力升至調(diào)定值時，壓力繼電器發(fā)信號使二位二通電磁換向閥通電，液壓泵卸荷，油缸則由液壓蓄能器進行保壓。（2）用液壓泵的保壓回路如圖7.11所示，當系統(tǒng)壓力較低時，低壓大流量液壓泵1和高壓小流量液壓泵2同時向系統(tǒng)供油。當系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥4的調(diào)定壓力時，低壓液壓泵卸荷，此時高壓液壓泵起保壓作用，溢流閥3調(diào)定系統(tǒng)壓力。保壓回路(2/3)（3）用液控單向閥的保壓回路圖7.12所示為采用液控單向閥和電接點壓力表的自動補油式保壓回路。當電磁鐵1YA通電時，換向閥左位工作，油缸下腔進油，油缸上腔的油液經(jīng)液控單向閥回油箱，使油缸向上運動；當電磁鐵2YA通電時，換向閥右位工作，油缸上腔壓力升至電接點壓力表上限調(diào)定的壓力值時發(fā)信號，電磁鐵2YA失電，換向閥處于中位，液壓泵卸荷，油缸由液控單向閥保壓。當油缸壓力下降到下限值時，電接點壓力表發(fā)信號，電磁鐵2YA通電，換向閥再次右位工作，液壓泵給系統(tǒng)補油，壓力上升。如此工作過程自動地保持油缸的壓力在調(diào)定值范圍內(nèi)。保壓回路(3/3)5.卸荷回路卸荷回路是使液壓泵在接近零壓的工況下運轉，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓泵和電動機的使用壽命。（1）用電磁溢流閥的卸荷回路如圖7.10所示，當電磁溢流閥中的二位二通電磁換向閥得電時，溢流閥的遠程控制口接油箱，溢流閥打開溢流，液壓泵卸荷。（2）用三位換向閥的卸荷回路圖7.12所示的三位四通M型換向閥處于中位時，液壓泵便可卸荷。6.平衡回路為了防止垂直油缸及其工作部件因自重自行下落或下行運動中因自重造成的失控失速，常設平衡回路。通常用平衡閥（單向順序閥）和液控單向閥來實現(xiàn)平衡控制。圖7.13所示為用單向順序閥組成的平衡回路。在油缸的下腔油路上加一個單向順序閥，使油缸下腔形成一個與油缸運動部分重量相平衡的壓力，可防止其因自重下降，只有當液壓泵向油缸上腔供油對活塞施加壓力，使油缸下腔產(chǎn)生的油壓高于順序閥設定的壓力時，油缸才能下行。圖7.14所示為用液控單向閥鎖緊的平衡回路，采用單向節(jié)流閥限速。7.釋壓回路圖7.15為使用節(jié)流閥的釋壓回路。由圖可見，液壓缸上腔的高壓油在換向閥4處于中位（液壓泵卸荷）時通過節(jié)流閥5、單向閥6和換向閥釋壓，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。當上腔壓力降至壓力繼電器4的調(diào)定壓力時，換向閥切換至左位，液控單向閥1打開，使液壓缸上腔的液體通過該閥排到液壓缸頂部的副油箱2中去。這種釋壓回路無法在釋壓前保壓，釋壓前有保壓要求時換向閥也可用M型中位機能，并另配相應的元件?！?-4速度控制回路1.概述在液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中，調(diào)速回路占有重要地位。例如在機床液壓傳動系統(tǒng)中，用于主運動和進給運動的調(diào)速回路對機床加工質(zhì)量有著重要的影響，而且，它對其它液壓回路的選擇起著決定性的作用。在不考慮泄漏的情況下，缸的運動速度由進入（或流出）缸的流量q及其有效作用面積A決定，即：（7.1）同樣，馬達的轉速n由進入馬達的流量q和馬達的單轉排量V決定：（7.2）由上述兩式可知，改變流入（或流出）執(zhí)行元件的流量q，或改變缸的有效作用面積A、馬達的排量V，均可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。一般來說，改變缸的有效工作面積比較困難，常常通過改變流量q或排量V來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件速度，并且，以此為基點可構成不同方式的調(diào)速回路。改變流量有兩種方法，其一是在定量泵和流量閥組成的系統(tǒng)中用流量控制閥調(diào)節(jié)，其二是在變量泵組成的系統(tǒng)中用控制變量泵的排量調(diào)節(jié)。綜合上述分析，調(diào)速回路按改變流量的方法不同可分為三類：節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)速回路。概述(2/2)2.節(jié)流式調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路是由定量泵和流量閥組成的調(diào)速回路，可以通過調(diào)節(jié)流量閥通流截面積的大小來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，以此來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。節(jié)流調(diào)速回路有不同的分類方法。按流量閥在回路中位置的不同，可分為進口節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、進出口節(jié)流調(diào)速回路和旁路節(jié)流調(diào)速回路。按流量閥的類型不同可分為普通節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路和調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路。按定量泵輸出的壓力是否隨負載變化，又可分為定壓式節(jié)流調(diào)速回路和變壓式節(jié)流調(diào)速回路等?；芈方Y構和調(diào)速原理(1/4)1.進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路（1）回路結構和調(diào)速原理節(jié)流閥串聯(lián)在泵與執(zhí)行元件之間的進油路上，回路結構如圖7.16所示。它由定量液壓泵、溢流閥、節(jié)流閥及液壓缸（或液壓馬達）組成。通過改變節(jié)流閥的開口量（即通流截面積）的大小，來調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，進而改變液壓缸的運動速度。定量液壓泵輸出的多余流量由溢流閥溢回油箱。因此，為了完成調(diào)速功能，不僅節(jié)流閥的開口量能夠調(diào)節(jié)，而且必須使溢流閥始終處于開啟溢流狀態(tài)，兩者缺一不可。這樣，在該調(diào)速回路中，溢流閥的作用一是調(diào)整并基本恒定系統(tǒng)的工作壓力；二是將液壓泵輸出的多余流量溢回油箱?；芈方Y構和調(diào)速原理(2/4)在不考慮泄漏的情況下，進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中液壓泵的輸出流量為：（7.3）式中：q1max——與液壓缸最大速度相對應的通過節(jié)流閥的最大流量；

Δqmin——通過溢流閥的最小溢流量；

max——液壓缸最大速度；

A1——液壓缸大腔的有效工作面積。式（7.3）說明液壓缸以不同速度運行時，通過溢流閥的溢流量隨其改變。為了保證調(diào)速正常進行，當液壓缸以最大速度運行時，通過溢流閥的流量不能小于溢流閥能穩(wěn)定其閥前壓力的最小溢流量。要求穩(wěn)定精度高時可取大些，否則可取小些。建議取為溢流閥額定流量的5%左右。例如在機床進給系統(tǒng)中，一般大約為0.05L/s（3L/min）左右?；芈方Y構和調(diào)速原理(3/4)在不考慮系統(tǒng)管路壓力損失和液壓缸背壓腔（回油腔）壓力的情況下，進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中液壓泵的工作壓力為：（7.4）式中：Fmax——液壓缸最大負載力；

ΔpTmin——節(jié)流閥最小工作壓差。式（7.4）說明，為了保證液壓回路能始終驅動負載而正常工作，液壓泵的工作壓力應足夠大。也就是說，當負載力F為最大值時，節(jié)流閥的工作壓差（即節(jié)流閥進出口之間壓力差）也不應小于。一般取節(jié)流閥的最小工作壓差為0.3～0.4MPa，調(diào)速閥的最小工作壓差為0.4～0.5MPa。回路結構和調(diào)速原理(4/4)當液壓泵的壓力按式（7.4）所確定的值由溢流閥調(diào)定后，在回路工作過程中，不管執(zhí)行元件的速度及負載力F是否變化，液壓泵的輸出壓力不再改變。因此，這類回路可稱為定壓節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路。但是，當負載力變化時，節(jié)流閥的工作壓差將隨之變化。負載力增大，節(jié)流閥工作壓差減??；反之則增大。在進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，當液壓缸的負載力改變時，會導致節(jié)流閥兩端壓差的變化。這樣使通過節(jié)流閥的流量發(fā)生變化，從而導致液壓缸速度變化。在不考慮管路壓力損失和泄漏的情況下，液壓缸的速度用下式來表示，即：（7.5）改變節(jié)流閥開口面積就改變了油缸速度。速度負載特性(1/3)（2）速度―負載特性調(diào)速回路的速度―負載特性，也稱為機械特性。它是在回路中調(diào)速元件的調(diào)定值不變的情況下，負載變化所引起速度變化的性能。根據(jù)式（7.5）按不同的AT

值作圖，可得到一組速度―負載特性曲線，如圖7.17所示。速度負載特性(2/3)由式（7.5）及圖7.17均可看出，液壓缸速度

隨負載力F的加大而減小。當F=ppA1時，液壓缸的速度為零。此時，節(jié)流閥的工作壓差為零。由此又進一步可知，為了保證該回路正常工作，必須使泵的工作壓力pp大于負載壓力pL（pL=F/A1），以保證節(jié)流閥上的工作壓差大于零，即滿足式（7.4）。另外，各曲線在速度為零時，都匯交到同一負載點上，說明該回路的承載能力不受節(jié)流閥通流截面積變化的影響。液壓缸運動速度受負載影響的程度，可用回路速度剛性kv來評定。速度剛性用下式表示，即：（7.6）回路速度剛性的物理意義是：引起單位速度變化時負載力的變化量。它是速度—負載特性曲線（圖7.17）上某點處斜率的倒數(shù)。在特性曲線上某處斜率越?。C械特性硬），速度剛性就越大，液壓缸運動速度受負載波動的影響就越小，運動平穩(wěn)性好；反之會使運動平穩(wěn)性變壞。速度負載特性(3/3)由式（7.5）和式(7.6)可求出進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的速度剛度為：（7.7）由式（7.7）和圖7.17均可看出，當節(jié)流閥通流面積不變時（圖中的同一曲線），負載越小，速度剛性越大。負載一定時，節(jié)流閥通流面積越小，速度剛性越大。因此，進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的速度穩(wěn)定性，在低速小負載的情況下，比高速大負載時好。從式（7.7）還可看出回路中其它參數(shù)對速度剛性的影響。例如：提高溢流閥的調(diào)定壓力，增大液壓缸的有效作用面積，減小節(jié)流閥指數(shù)等，均可提高調(diào)速回路的速度剛性，但是，這些參數(shù)的變動，常常受其它條件的限制。此外，進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性不受液壓泵泄漏的影響。功率特性(1/3)（3）功率特性調(diào)速回路的功率特性包括回路的輸入功率、輸出功率、功率損失和回路效率，不包括液壓泵、液壓元件和管路中的功率損失。這樣，便于對不同調(diào)速回路在功率利用情況方面的比較。進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的輸入功率，即液壓泵的輸出功率Pp為：（7.8）該調(diào)速回路的輸出功率，即液壓缸的輸入功率，也就是回路的有效功率P1為：（7.9）回路的功率損失ΔP為：（7.10）功率特性(2/3)式（7.10）表明，該回路的功率損失由兩部分組成。一是溢流損失ΔP1=ppΔq=pp（qp-A1），它是在泵的輸出壓力pp下，流量Δq流經(jīng)溢流閥產(chǎn)生的功率損失；二是節(jié)流損失ΔP2=ΔpTq1=ΔpT

A1，它是流量q1在壓差ΔpT下流經(jīng)節(jié)流閥產(chǎn)生的功率損失，其值與速度

成正比。這兩部分損失都變成熱量使油溫升高?；芈返男?/p>

ci為：（7.11）由于存在上述兩部分功率損失，所以回路效率較低。據(jù)有關資料介紹，當負載F恒定或變化很小時，

ci=0.2～0.6。功率特性(3/3)在恒定負載條件下，回路的功率及效率特性曲線如圖7.18所示?；芈吩诤愣ㄘ撦d情況下工作時，液壓缸的工作壓力，液壓泵的輸出壓力，節(jié)流閥的工作壓差等均為定值。因此，有效功率及回路效率隨工作速度的提高而增大?；芈吩谧冐撦d下工作時，液壓泵的工作壓力需要按照最大負載的需求來調(diào)定，而泵的流量又必須大于液壓執(zhí)行元件在最大速度時所需要的流量。這樣，工作在低速小負載情況下時，回路的效率很低。因此，從功率利用率的角度看，這種調(diào)速回路不宜用在負載變化范圍大的場合。調(diào)速特性(1/1)（4）調(diào)速特性調(diào)速回路的調(diào)速特性是以其所驅動的液壓缸在某個負載下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比（調(diào)速范圍）來表示的。按式（7.5）可求得進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速范圍為：式中，Rci和RT1分別為調(diào)速回路和節(jié)流閥的調(diào)速范圍；

max和

min分別為活塞可能得到的最大和最小工作速度；AT1max和AT1min分別為節(jié)流閥可能的最大和最小通流截面積?；芈方Y構和調(diào)速原理(1/1)2.出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路如圖7.19所示。其工作原理及其性能與進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路類同。（1）回路結構和調(diào)速原理由節(jié)流閥組成的出口節(jié)流調(diào)速回路在不考慮系統(tǒng)泄漏和管路壓力損失的情況下，液壓泵的輸出流量qp應為：（7.12）液壓泵的輸出壓力pp為：（7.13）當液壓泵的輸出壓力按上式確定的值調(diào)定后，在回路工作過程中，該壓力就不再變化，故這種調(diào)速回路也稱為定壓節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路。當負載變化時，會引起節(jié)流閥前后工作壓差的ΔpT變化。速度負載特性(1/1)（2）速度―負載特性在不計管路壓力損失和泄漏的情況下，回路中液壓缸的速度表達式為：（7.14）其速度－負載特性曲線與圖7.17類同?；芈匪俣葎傂詾椋海?.15）功率特性(1/3)（3）功率特性液壓泵的輸出功率Pp為：（7.16）有效功率P1為：（7.17）回路的功率損失ΔP為：（7.18）回路效率

ci為：(7.19)出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速范圍也取決于節(jié)流閥的調(diào)節(jié)范圍。功率特性(2/3)與進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路相比較，出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中的節(jié)流閥能使液壓缸回油腔形成一定背壓，因而，它能承受負值負載（與液壓缸運動方向相同的負載力）；而進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路只有在液壓缸回油路上設置背壓閥后，才能承受負值負載；但是，這樣要增加進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的功率損失。在出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，流經(jīng)節(jié)流閥而發(fā)熱的油液，直接流回油箱冷卻；而進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中流經(jīng)節(jié)流閥而發(fā)熱的油液，還要進入液壓缸，對熱變形有嚴格要求的精密設備會產(chǎn)生不利影響。對于單出桿液壓缸來說，在出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，當負載變?yōu)榱銜r，液壓缸的背腔壓力（有桿腔），將會升高很大，其值為p2=ppA1/A2，這樣對密封不利。同一節(jié)流閥放在進口可使油缸得到比出口更低的速度。除此之外，出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路與進口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的性能相同。功率特性(3/3)綜上所述，使用節(jié)流閥的進口、出口節(jié)流調(diào)速回路，結構簡單，造價低廉，但效率低，機械特性軟，宜用在負載變化不大、低速小功率的場合，如平面磨床、外圓磨床的工作臺往復運動系統(tǒng)等。另外，在液壓缸的進、出油路上，也可同時設置節(jié)流閥，兩個節(jié)流閥的開口能聯(lián)動調(diào)節(jié)。這就構成了進出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路。由伺服閥控制的液壓伺服系統(tǒng)和有些磨床的液壓系統(tǒng)就采用了這種調(diào)速回路?；芈方Y構和調(diào)速原理(1/2)3.旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路（1）回路結構和調(diào)速原理在定量液壓泵至液壓缸進油路的分支油路上，接一個節(jié)流閥，便構成了旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路（圖7.20）。改變節(jié)流閥的通流截面積，調(diào)節(jié)排回油箱的流量，間接地控制進入液壓缸的流量，便可實現(xiàn)對液壓缸速度的調(diào)節(jié)。在不考慮系統(tǒng)管路壓力損失及泄漏情況下，液壓泵的輸出流量為：（7.20）當液壓缸的背壓腔壓力為零時，液壓泵的輸出壓力為：（7.21）回路結構和調(diào)速原理(2/2)由式7.21可看出，在旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，液壓泵的工作壓力是隨負載而變化的，因此，這種回路也被稱為變壓式節(jié)流調(diào)速回路。為了防止油路過載損壞，同時并聯(lián)一個溢流閥，這時它起安全閥的作用。當回路正常工作時，安全閥不打開，只有過載時才開啟溢流。速度負載特性(1/3)（2）速度―負載特性旁路節(jié)流調(diào)速回路液壓缸的速度為：（7.22）式中：qt——液壓泵的理論流量；

k1——液壓泵的泄漏系數(shù)。其它符號意義同前。依據(jù)式（7.22），按不同的值作圖，得一組速度―負載特性曲線如圖7.21所示。速度負載特性(2/3)式（7.22）和圖7.21表明：在節(jié)流閥通流截面積不變的情況下，液壓缸的速度因負載增大而明顯減小，速度—負載特性很軟。主要原因有兩點：一是當負載增大后，節(jié)流閥前后的壓差也增大，從而使通過節(jié)流閥的流量增加，這樣會減少進入液壓缸的流量，降低液壓缸的速度；其二是當負載增大后，液壓泵出口壓力也增大，從而使液壓泵的內(nèi)泄漏增加，使液壓泵的實際輸出流量減少，液壓缸速度隨著減小。當負載增大到某一數(shù)值時，液壓缸停止不動；而且節(jié)流閥通流截面積越大（即液壓缸速度越?。?，液壓缸停止運動的負載力就越小。因此，在旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，當節(jié)流閥開口大時（即低速時），承載能力很差。為了在低速下驅動足夠大的負載，必須減小節(jié)流閥的通流截面積，使這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍變小。速度負載特性(3/3)旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性為：（7.23）

由式（7.23）及圖7.21均可看出，旁路節(jié)流閥式調(diào)速回路的速度剛性是很低的。特別在低速小負載的情況下，其速度剛性更低。因此，這種回路只能用于負載較大、速度較高，對速度穩(wěn)定性要求不高的場合?；蛘哂糜谪撦d變化不大的情況。另外，從式（7.23）又可看出，液壓泵的泄漏也對速度穩(wěn)定性有直接影響，泄漏系數(shù)越大，速度剛性越低。功率特性(1/1)（3）功率特性液壓泵的輸出功率Pp為：（7.24）有效功率P1為：（7.25）回路的功率損失ΔP為：（7.26）回路效率

ci為：(7.27)

調(diào)速范圍(1/1)由式（7.26）可看出，旁路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失只有一項，即節(jié)流損失，沒有溢流損失。因此，與進口和出口節(jié)流調(diào)速回路相比，旁路節(jié)流調(diào)速回路的效率比較高。由于在該回路中液壓泵的輸出壓力與負載相適應，沒有壓力損失，因此，在高速和變載的情況下效率更高，從式（7.27）也可以看出這一點。（4）調(diào)速范圍這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍不僅與節(jié)流閥的調(diào)速范圍有關，而且還與負載、液壓缸的泄漏有關。因此其數(shù)值要比進口、出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速范圍要小。3.調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路在上述的進口、出口和旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，當負載變化時，要引起節(jié)流閥前后工作壓差的變化。對于開口量一定的節(jié)流閥來說，當工作壓差變化時，通過其的流量必然變化，這就導致了液壓執(zhí)行元件運動速度的變化。因此可以說，上述三種節(jié)流閥式調(diào)速回路速度平穩(wěn)性差的根本原因是采用了節(jié)流閥。如果在上述節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路中，用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，便構成了進口、出口和旁路調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路，其速度平穩(wěn)性大為改善。因為只要調(diào)速閥的工作壓差超過它的最小壓差值，一般為0.4～0.5MPa，則通過調(diào)速閥的流量便不隨壓差而變化。調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路(2/4)由調(diào)速閥組成的進口節(jié)流調(diào)速回路和出口節(jié)流調(diào)速回路的速度—負載特性如圖7.22所示。當液壓缸的負載在0～FA之間變化時，其速度不會隨之變化。當負載大于FA時，由于調(diào)速閥的工作壓差已小于調(diào)速閥正常工作的最小壓差，其輸出特性與節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路相同。因此其速度隨負載的增大而減小；當負載增大到FB時，液壓缸停止運動（FB=ppA1）。由調(diào)速閥構成的進口和出口節(jié)流調(diào)速回路的其它特性與相應的節(jié)流閥式進口和出口節(jié)流調(diào)速回路類同。在計算和分析時可參照前述相應公式。調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路(3/4)由調(diào)速閥構成的旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度―負載特性如圖7.23所示。當液壓缸的負載力在FA～FB區(qū)間時，負載增大，速度有所減小，但幅度不大，這是由定量泵泄漏造成的。液壓泵的泄漏量隨負載增大而增多，當負載增大到FB時，安全閥開啟，液壓缸停止運動。當負載小于FA時，由于調(diào)速閥的工作壓差小于它正常工作的最小壓差，其輸出特性與節(jié)流閥相同，所以該段曲線與采用節(jié)流閥式旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度—負載特性曲線的相應段一樣。調(diào)速閥式旁路節(jié)流調(diào)速回路的其它特性與節(jié)流閥式旁路節(jié)流調(diào)速回路類同，在計算和分析時可參照前述相應公式。采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路在機床的中、低壓小功率進給系統(tǒng)中得到了廣泛地應用，例如組合機床液壓滑臺系統(tǒng)、液壓六角車床及液壓多刀半自動車床等。調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路(4/4)圖7.24所示為采用溢流節(jié)流閥的進口節(jié)流調(diào)速回路。由于溢流節(jié)流閥中的差壓式溢流閥具有自動恒定節(jié)流閥兩端壓力差的作用，因此，當液壓缸負載變化時，節(jié)流閥工作壓差不變，通過的流量也不變，使液壓缸的速度穩(wěn)定。該回路的速度―負載特性與調(diào)速閥式進口節(jié)流調(diào)速回路的基本相同（圖7.22）。在該回路中，泵的工作壓力與負載相適應，其大小隨負載而變化。因此，在變負載下工作時，這種回路比調(diào)速閥式進口和出口節(jié)流調(diào)速回路的效率高。溢流節(jié)流閥只能置于液壓缸的進油路上，不能設置在出油路和旁油路上。溢流節(jié)流閥中的溢流閥不能起過載保護作用，因此，該回路需另外設置安全閥。4.容積式調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路由于存在著節(jié)流損失和溢流損失，回路效率低，發(fā)熱量大，因此，只用于小功率調(diào)速系統(tǒng)。在大功率的調(diào)速系統(tǒng)中，多采用回路效率高的容積式調(diào)速回路。容積式調(diào)速回路是通過改變變量泵或變量馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。在容積式調(diào)速回路中，液壓泵輸出的液壓油全部直接進入液壓缸或液壓馬達，無溢流損失和節(jié)流損失，而且液壓泵的工作壓力隨負載的變化而變化，因此，這種調(diào)速回路效率高，發(fā)熱量少。容積調(diào)速回路多用于工程機械、礦山機械、農(nóng)業(yè)機械和大型機床等大功率的調(diào)速系統(tǒng)中。液壓系統(tǒng)的油液循環(huán)，有開式和閉式兩種方式。在開式循環(huán)回路中，液壓泵從油箱中吸入液壓油，同時壓送到液壓執(zhí)行元件中去，執(zhí)行元件的回油排至油箱。這種循環(huán)回路的主要優(yōu)點是油液在油箱中能夠得到良好地冷卻，使油溫降低，同時便于沉淀過濾雜質(zhì)和析出氣體。上述的節(jié)流調(diào)速回路均屬于開式循環(huán)方式，其主要缺點是空氣和其它污染物侵入油液機會多，侵入后影響系統(tǒng)正常工作，降低油液使用壽命；另外，油箱結構尺寸較大，占有一定空間。在閉式循環(huán)回路中，液壓泵將液壓油壓送到執(zhí)行元件的進油腔，同時又從執(zhí)行元件的回油腔吸入液壓油。閉式回路的主要優(yōu)點是結構尺寸緊湊，改變執(zhí)行元件運動方向較方便，空氣和其它污染物侵入系統(tǒng)的可能性小。主要缺點是散熱條件差，對于有補油裝置的閉式循環(huán)回路來說，結構比較復雜，造價較高。泵缸式容積調(diào)速回路(1/4)1.泵―缸式容積調(diào)速回路泵―缸式容積調(diào)速回路的開式循環(huán)回路結構如圖7.25所示。它由變量泵、液壓缸和起安全作用的溢流閥組成。通過改變液壓泵的排量，便可調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度

。當不考慮管路、液壓缸的泄漏和壓力損失時，液壓缸的速度為：（7.28）據(jù)式（7.28）按不同值作圖，可得一組速度―負載特性曲線如圖7.26所示。由于變量泵的泄漏系數(shù)k1較大，當負載增大時，液壓缸的速度按線性規(guī)律下降；這樣，當液壓泵以小排量（低速）工作時，回路的承載能力變差。由式（7.28）可得出該回路的速度剛性為：（7.29）式（7.29）說明該回路的速度剛性只與回路自身參數(shù)A1和k1有關，不受負載和速度大小等工作參數(shù)的影響（這與節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路不同）。加大液壓缸的有效工作面積和減小泵的泄漏系數(shù)均可提高回路的速度剛性。泵缸式容積調(diào)速回路(2/4)圖7.27所示為閉式循環(huán)的泵―缸式容積調(diào)速回路。液壓缸由雙向變量泵7供油驅動，泵與缸之間組成閉式循環(huán)回路。改變泵的排量可調(diào)節(jié)液壓缸的速度，改變泵的輸出方向，可使液壓缸運動換向。該回路設有補油和運動換向裝置。當機動換向閥3和液動換向閥4處于圖示位置時，變量泵的油口c為壓油口，液壓缸活塞向右運行。泵缸式容積調(diào)速回路(3/4)補油泵1輸出的低壓油經(jīng)機動換向閥和液動換向閥的右位，向變量泵的吸油口d補油。當機動換向閥變換位置使左位接入系統(tǒng)時，補油泵輸出的壓力油一方面使液動換向閥的左位接入系統(tǒng)，同時作用在變量泵的控制油缸a上，使變量泵改變輸油方向，這時，d為壓油口，c為吸油口；另一方面經(jīng)液動換向閥的左位向變量泵的吸油口c補油。溢流閥2用來調(diào)節(jié)補油泵的工作壓力（也就是液壓缸回油腔和變量泵吸油口壓力），同時，將補油泵輸出的多余油液溢回油箱。變量泵只在換向過程中經(jīng)單向閥5或9從油箱中吸油。兩個安全閥6和8用以限定回路在每個方向上的最高壓力，起過載保護作用。該閉式循環(huán)泵―缸式容積調(diào)速回路的工作特性與上述開式循環(huán)回路完全相同。泵缸式容積調(diào)速回路(4/4)變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(1/4)2.泵―馬達式容積調(diào)速回路（1）變量泵―定量馬達式容積調(diào)速回路圖7.28所示為閉式循環(huán)的變量泵―定量馬達式容積調(diào)速回路?；芈酚裳a油泵1、溢流閥2、單向閥3、變量泵4、安全閥5和定量馬達6等組成。改變變量泵的排量，即可以調(diào)節(jié)定量馬達的轉速。安全閥用來限定回路的最高壓力，起過載保護作用。補油泵用以補充由泄漏等因素造成的變量泵吸油流量的不足部分。溢流閥調(diào)定補油泵的輸出壓力，并將其多余的流量溢回油箱。在不考慮管路壓力損失和泄漏時，馬達轉速為：（7.30）將式（7.30）按不同的值作圖，得一組速度―負載特性曲線如圖7.29所示。由圖可知，由于變量泵和液壓馬達的泄漏量，使馬達轉速隨著負載轉矩的增大而減小。當泵的排量Vp很小時，負載轉矩不太大，馬達就停止轉動，這說明泵在小排量時（低轉速）回路承載能力差。由式（7.30）可以導出回路的速度剛性為：（7.31）由此可知，加大馬達排量Vm和減小泄漏系數(shù)kl都可提高這種回路的速度剛性。變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(2/4)在正常工作條件下（除了Vp過小而不能承受負載的工況外）回路輸出轉矩與實際的負載轉矩相等。回路的工作壓力由負載轉矩決定。因此，當負載轉矩大時，回路的工作壓力自動增大，負載轉矩小時，回路的工作壓力自動減小。當回路的工作壓力隨負載增大到安全閥調(diào)定的壓力ps時，負載轉矩如果再增大，回路就無力驅動負載，則馬達停止轉動。這樣，安全閥的調(diào)定壓力就決定了這種回路輸出轉矩的最大能力。該回路輸出的最大轉矩為：（7.32）其中，Δp=ps-p0，p0為補油壓力。由式（7.32）看出，該回路的最大輸出轉矩不受變量泵排量Vp的影響，而且與調(diào)速無關，在高速和低速時回路輸出的最大轉矩相同，并且是個恒定值，故稱這個回路為恒轉矩調(diào)速回路。變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(3/4)該回路的輸出功率由實際負載功率決定。在不考慮管路泄漏和壓力損失的情況下，當回路以最大轉矩輸出時，回路輸出的最大功率為：（7.33）式（7.33）表明該回路輸出的最大功率隨馬達轉速的提高而增大。綜上所述，該回路的工作特性（nm-Vp，Tm-Vp，Pm-Vp）曲線如圖7.30所示。變量泵―定量馬達容積調(diào)速回路的調(diào)速范圍可達40左右。當回路中的液壓泵和馬達都能雙向作用時，液壓馬達可以實現(xiàn)平穩(wěn)地反向。這種回路在小型內(nèi)燃機車、液壓起重機、船用絞車等處的有關裝置上都得到了應用。變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(4/4)變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(1/3)（2）定量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路帶有輔助泵補油裝置的定量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路類似圖7.28所示，只是變量泵4改為定量泵，定量馬達5改為變量馬達。馬達的轉速通過改變它自身的排量Vm進行調(diào)節(jié)。若不計管路泄漏及壓力損失，馬達的轉速為：（7.34）由式（7.34）可知，減小馬達排量Vm可使轉速增加。根據(jù)式（7.34）按不同的Vm值作圖，可得一組速度―負載特性曲線。由式（7.34）可導出該回路的速度剛性為（7.35）式（7.35）說明這種調(diào)速回路的速度剛性也是與馬達排量的平方成正比。因此，當高速（較?。r，回路的速度剛性很低，運動平穩(wěn)性差。在正常工作條件下，回路的輸出轉矩與負載轉矩相等，工作壓力由負載轉矩決定?；芈纺茌敵龅淖畲筠D矩受安全閥調(diào)定壓力限定，并且與馬達排量成正比。其最大輸出轉矩同式（7.32）?；芈份敵龅淖畲筠D矩表明，受調(diào)速參數(shù)的影響，在低速時（Vm大）輸出轉矩的能力大，高速（Vm?。r輸出轉矩能力小。當小到一定程度時，馬達會突然停轉，說明這種回路高速承載能力差。該回路輸出功率的最大值同式（7.33）。由此可看出，定量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路，輸出功率的最大能力與調(diào)速參數(shù)Vm無關。即回路能輸出的最大功率是恒定的，不受轉速高低的影響。因此，稱這種回路為恒功率調(diào)速回路。變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(2/3)綜上所述，定量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路的工作特性曲線（nm-Vp，Tm-Vp，Pm-Vp）如圖7.31所示。由于液壓泵和液壓馬達存在著泄漏和摩擦等損失，在Vm=0處附近，nm，Tm，Pm也都等于零。變量泵定量馬達式容積調(diào)速回路(3/3)這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍很小，一般不大于3。這是因為過小地調(diào)節(jié)液壓馬達的排量Vm，使其輸出轉矩Tm將降至很小值，甚至帶不動負載，使高轉速受到限制；而低轉速又由于馬達及泵泄漏使其在低轉速時承載能力差，故其轉速不能太小。這種調(diào)速回路的應用不如上述回路廣泛。在造紙、紡織等行業(yè)的卷曲裝置中得到了應用，它能使卷件在不斷加大直徑的情況下，基本上保持被卷材料的線速度和拉力恒定不變。變量泵變量馬達式容積調(diào)速回路(1/2)（3）變量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路圖7.32所示為帶有補油裝置的閉式循環(huán)雙向變量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路。改變雙向變量泵1的供油方向，可使雙向變量馬達2正向或反向轉換。左側的兩個單向閥6和8保證補油泵能雙向地向變量泵的吸油腔補油，補油壓力由補油泵4左側的溢流閥5調(diào)定。右側兩個單向閥7和9使安全閥3在變量馬達2的正反向都能起過載保護作用。該回路馬達轉速的調(diào)節(jié)可分成低速和高速兩段進行。在低速段，使變量馬達的排量最大，通過調(diào)節(jié)變量泵的排量來改變馬達的轉速。所以，這一速度段為變量泵―定量馬達式容積調(diào)速回路的工作特性。在高速段，將變量泵的排量調(diào)至最大后，改變液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)馬達轉速。所以，這一速度段為定量泵―變量馬達式容積調(diào)速回路的工作特性。圖7.33為該回路的輸出轉矩和功率特性曲線。這種回路的調(diào)速范圍是變量泵的調(diào)節(jié)范圍Rp與變量馬達調(diào)節(jié)范圍Rm之積。因此，調(diào)速范圍大（可達100左右）。變量泵變量馬達式容積調(diào)速回路(2/2)這種回路適宜于大功率液壓系統(tǒng)，如港口起重運輸機械、礦山采掘機械等。5.容積節(jié)流式調(diào)速回路容積調(diào)速回路雖然效率高，發(fā)熱少，但仍存在速度―負載特性軟的問題。調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性好，但回路效率低。容積節(jié)流調(diào)速回路的效率雖然沒有單純的容積調(diào)速回路高，但它的速度負載特性好。因此，在低速穩(wěn)定性要求高的機床進給系統(tǒng)得到了普遍地應用。容積節(jié)流調(diào)速回路是采用壓力補償型變量泵供油，通過對節(jié)流元件的調(diào)整來改變流入或流出液壓缸的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的速度；而液壓泵輸出的流量自動地與液壓缸所需流量相適應。這種回路雖然有節(jié)流損失，但沒有溢流損失，效率較高。1.限壓式變量泵―調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路圖7.34為限壓式變量葉片泵―調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路。它由限壓式變量葉片泵、調(diào)速閥和液壓缸等主要元件組成。調(diào)速閥裝在進油路和回油路上均可。限壓式變量泵調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(1/3)液壓缸的運動速度由調(diào)速閥控制，變量泵輸出的流量與進入液壓缸的流量相適應。其原理是：在節(jié)流閥通流截面積調(diào)定后，通過調(diào)速閥的流量是恒定不變的。因此，當時，泵的出口壓力上升，通過壓力反饋作用（見限壓式變量葉片泵工作原理），使限壓式變量葉片泵的流量自動減小到；反之，當時，泵的出口壓力下降，壓力反饋作用又會使其流量自動增大到。可見調(diào)速閥在這里的作用不僅使進入液壓缸的流量保持恒定，而且還使泵的輸出流量恒定并與液壓缸流量相匹配。這樣，泵的供油壓力基本恒定不變，故又稱為定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路。這種調(diào)速回路的速度剛性、運動平穩(wěn)性、承載能力和調(diào)速范圍都和與它對應的節(jié)流調(diào)速回路相同。限壓式變量泵調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(2/3)圖7.35為這種調(diào)速回路的調(diào)速特性。由圖可見，這種回路雖然沒有溢流損失，但仍然有節(jié)流損失，其損失的大小與液壓缸的工作腔壓力p1有關。當進入液壓缸的流量為q1時，液壓泵的供油流量應為qp

=q1，供油壓力為pp

。很明顯，液壓缸工作腔壓力的正常工作范圍是：（7.36）式中，

pmin為保證調(diào)速閥正常工作的最小壓差，一般它為0.5MPa左右，其它符號意義同前。當p1=p1max時，回路中的節(jié)流損失最??；p1越小，節(jié)流損失越大。當液壓缸回油腔（背腔）壓力p2=0時，回路的效率為：（7.37）當p20時，回路的效率為：（7.38）限壓式變量泵調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(3/3)2.穩(wěn)流量泵―節(jié)流閥式容積節(jié)流調(diào)速回路穩(wěn)流量泵―節(jié)流閥式容積節(jié)流調(diào)速回路如圖7.36所示。它由穩(wěn)流量式變量葉片泵、節(jié)流閥、安全閥和液壓缸等基本元件組成。穩(wěn)流量泵的定子左右側各有一控制缸，左側缸柱塞面積與右側缸活塞桿的面積相等。節(jié)流閥的進油口與左側缸和右側缸的有桿腔相通；節(jié)流閥的出口與右側缸的無桿腔相通。右側缸無桿腔的面積為，由壓力和壓縮彈簧R產(chǎn)生的推力可使定子左移，增加偏心距e，從而使液壓泵的排量增大。左側缸及右側缸有桿腔壓力產(chǎn)生的推力，可使定子右移，減小偏心距e，來使液壓泵的排量減小。穩(wěn)流量泵節(jié)流閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(1/4)該回路中液壓缸的速度通過改變節(jié)流閥通流截面積AT，控制進入液壓缸的流量q1來調(diào)節(jié)。當AT調(diào)定后，液壓泵輸出流量qp就自動地與通過節(jié)流閥的流量q1相匹配。若某時刻qp>q1，泵出口壓力pp升高，則控制缸作用在定子左側的推力大于右側的，定子右移，使泵的排量減小，直至qp=q1。反之，當qp<q1時，pp減小，定子左移，使泵的排量增大，直到qp=q1。由此可見，qp=q1的過程是一個自動調(diào)節(jié)過程。在這個自動調(diào)節(jié)過程中，為了防止控制缸左右振動，在控制油路中設有阻尼孔a，用以增加控制系統(tǒng)的阻尼，提高穩(wěn)定性。在這種回路中，當節(jié)流閥開口量調(diào)定后，輸入液壓缸的流量q1基本不受負載變化的影響而保持恒定。這是因為穩(wěn)流量泵的控制回路能保證節(jié)流閥的工作壓差不變，并且具有自動補償泄漏的功能。依據(jù)控制缸對定子作用力的靜態(tài)平衡方程可以導出節(jié)流閥工作壓差Δp為：（7.39）穩(wěn)流量泵節(jié)流閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(2/4)由式（7.39）可知，節(jié)流閥的工作壓差由彈簧R的推力決定。由于該彈簧剛度較低，工作中壓縮量的變化又很小，所以基本恒定，使節(jié)流閥的工作壓差不受負載變化的影響，具有調(diào)速閥的功能。其自動調(diào)節(jié)的過程是：當負載力變大使增大時，在泵的排量及輸出壓力未變的瞬間，由于節(jié)流閥的工作壓差減小，會使通過節(jié)流閥的流量減??；但是，在增大的同時，控制缸右腔的壓力也增大，推動定子左移，增大泵的排量使隨之增大，維持基本不變。在這一自動調(diào)節(jié)過程中，泵所增加的理論流量，正好補償了由于提高所增加的內(nèi)泄漏量，因此泵的輸出流量基本未變。反之，當負載變小從而使減小時，控制缸右腔的壓力也減小，則定子右移，使排量減小，導致減小，維持不變。在這個調(diào)節(jié)過程中，泵減小的理論流量與降低所減少的泄漏量相當。因此，泵輸出的流量基本未變。穩(wěn)流量泵節(jié)流閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(3/4)由上述可知，這種回路的速度剛性、運動平穩(wěn)性和承載能力都和限壓式變量葉片泵―調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路相當。它的調(diào)速范圍也只取決于節(jié)流閥的調(diào)速范圍。該回路中液壓泵的輸出壓力跟隨負載而變化，因此，又稱它為變壓式容積節(jié)流調(diào)速回路。為了防止回路過載，在阻尼孔a前并聯(lián)一節(jié)流閥起安全保護作用。這種回路只有節(jié)流損失，無溢流損失。而且，由于泵的輸出壓力隨負載的變化而增減，節(jié)流閥工作壓差不變，故在變載情況下，節(jié)流損失比限壓式變量葉片泵―調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路小得多，因此，回路效率高，發(fā)熱少。當液壓缸回油腔壓力為零時，回路效率為：（7.40）這種回路宜用于負載變化大，速度較低的中、小功率場合，如某些組合機床的進給系統(tǒng)。穩(wěn)流量泵節(jié)流閥式容積節(jié)流調(diào)速回路(4/4)6.快速回路1.液壓缸差動連接差動回路圖7.37所示的差動回路是利用油缸的差動連接來實現(xiàn)。圖7.37中當二位二通電磁換向閥處于右位時，油缸呈差動連接，液壓泵輸出的油液和油缸小腔返回的油液合流，進入油缸的大腔，實現(xiàn)活塞的快速運動。當油缸兩端的有效作用面積比為2:1時，快進速度將是非差動連接無桿腔進油時的2倍。2.液壓蓄能器輔助供油快速回路圖7.38所示為用液壓蓄能器輔助供油的快速回路。這種回路是采用一個大容量的液壓蓄能器使油缸快速運動。如圖所示，當換向閥處于左位或右位時，液壓泵和液壓蓄能器同時向油缸供油，實現(xiàn)快速運動。當換向閥處于中位時，油缸停止運動，液壓泵經(jīng)單向閥向液壓蓄能器充液，隨著液壓蓄能器內(nèi)油量的增加，液壓蓄能器的壓力升高到液控順序閥的調(diào)定壓力時，液壓泵卸荷。這種回路適用于短時間內(nèi)需要大流量的場合，并可用小流量的液壓泵使油缸獲得較大的運動速度，需注意的是在油缸的一個工作循環(huán)內(nèi)，須有足夠的停歇時間使液壓蓄能器充液。快速回路(2/4)3.雙液壓泵供油快速回路圖7.39所示為雙液壓泵供油的快速回路。圖中的低壓大流量液壓泵1和高壓小流量液壓泵2并聯(lián)，它們同時向系統(tǒng)供油時可實現(xiàn)液壓缸的快速運動；進入工作行程時，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥（卸荷閥）打開使大流量液壓泵卸荷，僅由小流量液壓泵向系統(tǒng)供油，油缸的運動變?yōu)槁M（工進）工作行程。快速回路(3/4)4.快速往復動作回路圖7.40所示為用行程閥來控制的快慢速換接回路。在圖示狀態(tài)時，油缸活塞快進，當活塞桿上的擋塊壓下行程閥時，油缸右腔的油液經(jīng)節(jié)流閥回油箱，活塞轉為慢速工進；當換向閥左位接入回路時，活塞快速返回。此換接過程比較平穩(wěn)，換接點的位置精度高，但行程閥的安裝位置不能任意布置。圖7.41所示為用行程開關來控制的快慢速換接氣壓回路。當撞塊壓下行程開關時，發(fā)出信號，使二位二通電磁閥換向，改變排氣通路，從而改變氣缸速度。快速回路(4/4)7.速度換接回路圖7.42所示為用兩個調(diào)速閥并聯(lián)來實現(xiàn)兩種進給速度的換接回路。兩個調(diào)速閥由二位三通換向閥換接，它們各自獨立調(diào)節(jié)流量，互不影響，一個工作時，另一個沒有油液通過。在換接過程中，由于原來沒工作調(diào)速閥中的減壓閥處于最大開口位置，速度換接時大量油液通過該閥，將使執(zhí)行元件突然前沖，一般用于速度預選的場合。圖7.43所示為用兩調(diào)速閥串聯(lián)的方法來實現(xiàn)兩種不同速度的換接回路，第二個調(diào)速閥的開口比第一個調(diào)速閥的開口小，電磁閥斷電時油缸速度由調(diào)速閥1調(diào)定，電磁閥通電時油缸速度有調(diào)速閥2調(diào)定。該回路的速度換接平穩(wěn)性比上述回路好。速度換接回路(2/2)§7-5多缸運動控制回路1.順序動作回路(1)行程控制順序動作回路行程控制是利用執(zhí)行元件運動到一定位置（或行程）時，發(fā)出控制信號，使下一執(zhí)行元件開始運動。圖7.44是用行程換向閥（又稱機動換向閥）控制的順序運動回路。行程控制順序動作回路(2/3)電磁換向閥和行程換向閥處于圖示狀態(tài)時，左液壓缸和右液壓缸的活塞都處于左端位置（即原位）。當電磁換向閥的電磁鐵通電后，左液壓缸的活塞按箭頭①的方向右行。當液壓缸運行到預定的位置時，擋塊壓下行程換向閥，使其上位接入系統(tǒng)，則右液壓缸的活塞按箭頭②的方向右行。當電磁換向閥的電磁鐵斷電后，左液壓缸的活塞按箭頭③的方向左行。當擋塊離開行程換向閥后，右液壓缸按箭頭④的方向左行退回原位。該回路中的運動順序①與②和③與④之間的轉換，是依靠機械擋塊、推壓行程換向閥的閥芯使其位置變換實現(xiàn)的，因此，動作可靠。但是，行程換向閥必須安裝在液壓缸附近，而且改變運動順序較困難。行程控制順序動作回路(3/3)圖7.45是用行程開關和電磁換向閥控制的順序運動回路。左電磁換向閥的電磁鐵通電后，左液壓缸按箭頭①的方向右行。當它右行到預定位置時，擋塊壓下行程開關2，發(fā)出信號使右電磁換向閥的電磁鐵通電，則右液壓缸按箭頭②的方向右行。當它運行到預定位置時，擋塊壓下行程開關4，發(fā)出信號使左電磁換向閥的電磁鐵斷電，則左液壓缸按箭頭③的方向左行。當它左行到原位時，擋塊壓下行程開關1，使右電磁換向閥的電磁鐵斷電，則右液壓缸按箭頭④的方向左行，當它左行到原位時，擋塊壓下行程開關3，發(fā)出信號表明工作循環(huán)結束。壓力控制順序動作回路(1/1)(2)壓力控制順序動作回路圖7.46所示為使用順序閥來實現(xiàn)兩個油缸順序動作的回路。當三位四通換向閥左位接入回路且順序閥D的調(diào)定壓力大于油缸A的最大前進工作壓力時，壓力油先進入油缸A左腔，實現(xiàn)動作①；油缸運動至終點后壓力上升，壓力油打開順序閥D進入油缸B的左腔，實現(xiàn)動作②；同樣地，當三位四通換向閥右位接入回路且順序閥C的調(diào)定壓力大于油缸B的最大返回工作壓力時，兩油缸按③和④的順序返回。時間控制順序動作回路(1/2)(3)時間控制順序動作回路時間控制的順序運動回路，是在一個執(zhí)行元件開始運動后，經(jīng)過預先設定的一定時間后，另一個執(zhí)行元件再開始運動的回路。時間控制可利用時間繼電器、延時繼電器或延時閥等實現(xiàn)。圖7.47是采用延時閥進行時間控制的順序運動回路。時間控制順序動作回路(2/2)延時閥由單向節(jié)流閥和二位三通液動換向閥組成。當電磁鐵1YA通電時，右液壓缸向右運行。同時，液壓油進入延時閥中液動換向閥的左端腔，推動閥芯右移，該閥右端腔的液壓油經(jīng)節(jié)流閥回油箱。這樣，經(jīng)過一定時間后，使延時閥中的二位三通換向閥左位接入系統(tǒng)。然后，壓力油經(jīng)該閥左位進入左液壓缸的左腔，使其向右運行。右液壓缸與左液壓缸向右運行開始的時間間隔可用延時閥中的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。當電磁鐵2YA通電后，右液壓缸與左液壓缸一起快速左行返回原位。同時，壓力油進入延時閥的右端腔，使延時閥中的二位三通閥閥芯左移復位。由于延時閥所設定的時間易受油溫的影響，常在一定范圍內(nèi)波動，因此，很少單獨使用，往往采