液壓傳動課題17速度控制回路

1、課題課題17 17 速度控制回路速度控制回路模塊四模塊四 液壓控制閥和液壓基本回路液壓控制閥和液壓基本回路 u 基本回路基本回路定義：定義：基本回路是由有關(guān)液壓元件組成，并能完成某一特定功能的典型基本回路是由有關(guān)液壓元件組成，并能完成某一特定功能的典型 （簡單）油路結(jié)構(gòu)。（簡單）油路結(jié)構(gòu)。分類（按功用分）：分類（按功用分）：方向控制回路，壓力控制回路，速度控制回路，多方向控制回路，壓力控制回路，速度控制回路，多缸工作控制回路。缸工作控制回路。u 速度控制回路速度控制回路功用：功用：速度控制回路是調(diào)節(jié)和變換執(zhí)行元件運動速度的回路。速度控制回路是調(diào)節(jié)和變換執(zhí)行元件運動速度的回路。分類：分類：調(diào)速回

2、路、快速回路和速度換接回路。調(diào)速回路、快速回路和速度換接回路。課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四u調(diào)速原理：調(diào)速原理： 液壓缸的運動速度液壓缸的運動速度v=q/Av=q/A，由輸入流量，由輸入流量q q和缸的有效作用面積和缸的有效作用面積A A決定；液壓馬達的速決定；液壓馬達的速度度n nM M= =q/Vmq/Vm，由輸入流量和馬達的排量決定。要想調(diào)節(jié)速度或速度，可用改變輸入液壓，由輸入流量和馬達的排量決定。要想調(diào)節(jié)速度或速度，可用改變輸入液壓缸或馬達的流量，或改變馬達的排量的方法來實現(xiàn)。缸或馬達的流量，或改變馬達的排量的方法來實現(xiàn)。u調(diào)速方法：調(diào)速方法： （l l）節(jié)

3、流調(diào)速回路：用定置泵供油，采用流量控制閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的流量，以實現(xiàn)）節(jié)流調(diào)速回路：用定置泵供油，采用流量控制閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的流量，以實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)。 （2 2）容積調(diào)速回路：改變變量泵的供油流量和（或）改變變量馬達的排量，以實現(xiàn)）容積調(diào)速回路：改變變量泵的供油流量和（或）改變變量馬達的排量，以實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)。 （3 3）容積節(jié)流調(diào)速回路：采用變量泵和流量控制閥相配合的調(diào)速方法，又稱聯(lián)合調(diào)）容積節(jié)流調(diào)速回路：采用變量泵和流量控制閥相配合的調(diào)速方法，又稱聯(lián)合調(diào)速。速。u對調(diào)速回路的要求對調(diào)速回路的要求: : （l l）調(diào)速范圍大；）調(diào)速范圍大； （2 2）速度穩(wěn)定性好；）速度穩(wěn)定性

4、好； （3 3）效率高。）效率高。 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四（一）節(jié)流調(diào)速回路（一）節(jié)流調(diào)速回路1 1、概述、概述（1 1）組成）組成 定量泵定量泵 + + 流量閥流量閥 + + 溢流閥溢流閥 + + 執(zhí)行元件等執(zhí)行元件等 （2 2）工作原理）工作原理 通過改變流量控制閥閥口的通流面積來控制流進或流出執(zhí)行元件的通過改變流量控制閥閥口的通流面積來控制流進或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。（3 3）分類）分類 1 1）按采用流量閥不同：節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速，調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速。）按采用流量閥不同：節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速，調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速。 2 2）按流量閥

5、安裝位置不同：進油節(jié)流調(diào)速回路，回油節(jié)流調(diào)速回路，）按流量閥安裝位置不同：進油節(jié)流調(diào)速回路，回油節(jié)流調(diào)速回路，旁油節(jié)流調(diào)速回路。旁油節(jié)流調(diào)速回路。 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四2 2、進口節(jié)流調(diào)速回路、進口節(jié)流調(diào)速回路（1 1）組成：定量泵、節(jié)流閥、溢流閥、執(zhí)行元件等）組成：定量泵、節(jié)流閥、溢流閥、執(zhí)行元件等（2 2）工作原理：）工作原理： 將節(jié)流閥串聯(lián)在進入將節(jié)流閥串聯(lián)在進入 液壓缸的油路上，即串聯(lián)液壓缸的油路上，即串聯(lián) 在泵和缸之間，調(diào)節(jié)在泵和缸之間，調(diào)節(jié)A AT T， 即可改變即可改變q q，從而改變速，從而改變速 度，且必須和溢流閥聯(lián)合度，且必須和溢流閥聯(lián)合

6、 使用。使用。進口節(jié)流調(diào)速回路進口節(jié)流調(diào)速回路課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四（3 3）工作特性分析）工作特性分析 1 1）速度負載特性）速度負載特性 液壓缸在穩(wěn)定工作時，其受力平衡方程式：液壓缸在穩(wěn)定工作時，其受力平衡方程式： 式中式中p p1 1、p p2 2 壓缸進出油腔壓力；壓缸進出油腔壓力； F F 液壓缸的負載；液壓缸的負載； A A 液壓缸有效工作面積。液壓缸有效工作面積。 由于由于p p2 2可視為零，則有可視為零，則有 如液壓泵的供油壓力為如液壓泵的供油壓力為 節(jié)流閥進、出口壓差：節(jié)流閥進、出口壓差： 故進入液壓缸的流量：故進入液壓缸的流量： 式中式中

7、 C C 系數(shù)，視為常數(shù)；系數(shù)，視為常數(shù)； 節(jié)流閥通流面積；節(jié)流閥通流面積； 節(jié)流閥指數(shù)。節(jié)流閥指數(shù)。 故液壓缸速度：故液壓缸速度： 此方程稱速度負載特性方程此方程稱速度負載特性方程FApAp21AFp 1PpAFppPAFPTTpCApCAqTAAFpAACAqvPT進口節(jié)流調(diào)速回路進口節(jié)流調(diào)速回路課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四 根據(jù)速度負載特性方程繪制的曲線圖稱為速度負載特性曲線圖根據(jù)速度負載特性方程繪制的曲線圖稱為速度負載特性曲線圖 速度剛性：速度剛性：速度隨負載速度隨負載F F變化的程度叫速度剛性。變化的程度叫速度剛性。 速度穩(wěn)定性：速度穩(wěn)定性：速度剛性越大，

8、則速度穩(wěn)定性好。速度剛性越大，則速度穩(wěn)定性好。 負載特性曲線圖分析負載特性曲線圖分析： 當節(jié)流閥通流面積不變時，負載增加，當節(jié)流閥通流面積不變時，負載增加， 速度就會下降。速度就會下降。 當節(jié)流閥通流面積一定時，重載區(qū)域比當節(jié)流閥通流面積一定時，重載區(qū)域比 輕載區(qū)域的，速度穩(wěn)定性差。輕載區(qū)域的，速度穩(wěn)定性差。 當負載相對穩(wěn)定時，通流面積大時比當負載相對穩(wěn)定時，通流面積大時比 通流面積小時的速度剛性小，速度穩(wěn)定性差。通流面積小時的速度剛性小，速度穩(wěn)定性差。 最大承載能力：從最大承載能力：從 可得：可得： 進口節(jié)流調(diào)速回路進口節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性曲性圖的速度負載特性曲性圖ApFPmaxAFp

9、AACAqvPT課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四2 2）功率和效率）功率和效率 液壓泵輸出功率：液壓泵輸出功率： 液壓缸輸出功率：液壓缸輸出功率： 如液壓泵的供油流量為：如液壓泵的供油流量為： 溢流閥的溢油量為：溢流閥的溢油量為： 則回路的功率損失：則回路的功率損失： 回路功率損失包括兩部分：溢流閥溢流功率損失回路功率損失包括兩部分：溢流閥溢流功率損失+ +流量控制閥節(jié)流量控制閥節(jié)流功率損失。流功率損失。 效率：效率： 111qpP 1111pqqpqpqpPPPPPPPPqqPPPqpqpPP111課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四常數(shù)pPPqp

10、P（4 4）進口節(jié)流調(diào)速回路的應用）進口節(jié)流調(diào)速回路的應用 從分析速度負載特性曲線可知：進口從分析速度負載特性曲線可知：進口節(jié)流調(diào)速回路適用于節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載輕載、低速低速、負載變、負載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)。 思考與提問：思考與提問： 當負載當負載F F一定時，流量控制閥開口面積一定時，流量控制閥開口面積A AT T的大小對回路的速度穩(wěn)的大小對回路的速度穩(wěn)定性有何影響？定性有何影響？進口節(jié)流調(diào)速回路進口節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性曲性圖的速度負載特性曲性圖課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四路路（1

11、 1）特征）特征 將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，即串聯(lián)在缸和油箱之間，調(diào)節(jié)將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，即串聯(lián)在缸和油箱之間，調(diào)節(jié)A AT T，可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)q q2 2以改變速度，仍應和溢流閥聯(lián)合使用，以改變速度，仍應和溢流閥聯(lián)合使用，pp = pY?；赜凸?jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四（2 2）比較）比較 相同處相同處 v vF F特性基本與進口節(jié)流相似特性基本與進口節(jié)流相似 上述結(jié)論都適用于此上述結(jié)論都適用于此 不同處不同處 1 1）承受負值負載能力）承受負值負載能力 回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓 能承受負值負

12、載，并能承受負值負載，并v v穩(wěn)定性，而進油路則需在回油路穩(wěn)定性，而進油路則需在回油路 上增加背壓閥方可承受，上增加背壓閥方可承受，PP。 2 2）實現(xiàn)壓力控制的方便性）實現(xiàn)壓力控制的方便性 進油路調(diào)速中工作臺碰到死擋鐵后，活塞停止，缸進油進油路調(diào)速中工作臺碰到死擋鐵后，活塞停止，缸進油 腔油壓上升至腔油壓上升至pY 便于實現(xiàn)壓力（升壓）控制而回油路調(diào)速在上述工況便于實現(xiàn)壓力（升壓）控制而回油路調(diào)速在上述工況 時，進油腔壓力變化很小，無法控壓，而回油腔時，進油腔壓力變化很小，無法控壓，而回油腔p0p0，可，可 降壓發(fā)訊，但電路復雜。降壓發(fā)訊，但電路復雜。課題課題1717 速度控制回路速度控制回

13、路 模塊模塊四四 3 3）最低穩(wěn)定速度）最低穩(wěn)定速度 若回路使用單桿缸，無桿腔進油量大于有桿腔回油流量若回路使用單桿缸，無桿腔進油量大于有桿腔回油流量 在缸徑、缸速相同情況下，進油節(jié)流調(diào)速回路流量閥開口在缸徑、缸速相同情況下，進油節(jié)流調(diào)速回路流量閥開口較大，低速時不易堵塞。較大，低速時不易堵塞。 故進油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低穩(wěn)定速度，為了提高回路綜故進油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低穩(wěn)定速度，為了提高回路綜合性能，實踐中常采用進油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路加背壓閥合性能，實踐中常采用進油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路加背壓閥（用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧的單向閥串接于回油路），因（用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧

14、的單向閥串接于回油路），因而兼有兩回路優(yōu)點。而兼有兩回路優(yōu)點。課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四旁路節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路4 4、旁路節(jié)流調(diào)速回路、旁路節(jié)流調(diào)速回路（1 1）特征）特征 它是將節(jié)流閥安放在與執(zhí)它是將節(jié)流閥安放在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，用它來行元件并聯(lián)的支路上，用它來調(diào)節(jié)從支路流回油箱的流量，調(diào)節(jié)從支路流回油箱的流量，以控制進入液壓缸的流量來達以控制進入液壓缸的流量來達到調(diào)速的目的。到調(diào)速的目的。（2 2）油路）油路 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四 2 2）最大承載能力）最大承載能力 旁路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載能力隨開口面積旁

15、路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載能力隨開口面積A AT T的增大而減小，的增大而減小，即該回路低速時的承載能力很差，調(diào)速范圍也小。同時最大承載能即該回路低速時的承載能力很差，調(diào)速范圍也小。同時最大承載能力還受安全閥調(diào)定壓力的限制。力還受安全閥調(diào)定壓力的限制。 當負載恒定時，液壓缸運動當負載恒定時，液壓缸運動速度隨節(jié)流閥開口面積速度隨節(jié)流閥開口面積A AT T 的增的增大而減小，當節(jié)流閥開口面積大而減小，當節(jié)流閥開口面積A AT T調(diào)定后，液壓缸運動速度隨負載調(diào)定后，液壓缸運動速度隨負載的增大而減小。的增大而減小。（3 3）工作特性分析）工作特性分析 1 1）速度負載特性）速度負載特性11AAFCAqv

16、mTP旁油路節(jié)流調(diào)速速度負載特性曲線旁油路節(jié)流調(diào)速速度負載特性曲線 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四 3）功率和效率）功率和效率 pP隨隨F變化而變化，只有變化而變化，只有P節(jié)流損失，而無節(jié)流損失，而無P溢流損失。溢流損失。 旁路節(jié)流調(diào)速回路只有節(jié)流損失而無溢流閥的溢流損失，故效率較旁路節(jié)流調(diào)速回路只有節(jié)流損失而無溢流閥的溢流損失，故效率較高。高。 這種回路適用于這種回路適用于高速高速、重載重載且對速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率的且對速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)。 采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，在負載變化時液壓缸運行速度隨節(jié)流閥采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，在

17、負載變化時液壓缸運行速度隨節(jié)流閥進出口壓差而變化，故速度平穩(wěn)性差。如果用調(diào)速閥來代替節(jié)流閥，速進出口壓差而變化，故速度平穩(wěn)性差。如果用調(diào)速閥來代替節(jié)流閥，速度平穩(wěn)性將大為改善，但功率損失將會增大。度平穩(wěn)性將大為改善，但功率損失將會增大。 （4）應用）應用 因為速度負載特性、低速承載能力差。所以因為速度負載特性、低速承載能力差。所以 一般用于高速、重載、一般用于高速、重載、對速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率場合，如：牛頭刨床主運動系統(tǒng)、輸對速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率場合，如：牛頭刨床主運動系統(tǒng)、輸送機械液壓系統(tǒng)、大型拉床液壓系統(tǒng)、龍門刨床液壓系統(tǒng)等。送機械液壓系統(tǒng)、大型拉床液壓系統(tǒng)、龍門刨床液壓系

18、統(tǒng)等。 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四5 5、采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路、采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路（1 1）按調(diào)速閥安裝位置：進油路，回油路，旁油路）按調(diào)速閥安裝位置：進油路，回油路，旁油路（2 2）特點）特點 1 1）在負載變化較大，）在負載變化較大，v v穩(wěn)定性要求較高的場合，則用調(diào)速閥替代節(jié)流穩(wěn)定性要求較高的場合，則用調(diào)速閥替代節(jié)流閥，當閥，當P P P minP min，q q不隨不隨P P而變化，所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥而變化，所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥調(diào)速。調(diào)速。 2 2）雖解決了速度穩(wěn)定性問題，但因既有）雖解決了速度穩(wěn)定性問題，但因既有P P溢，又有溢，

19、又有P P節(jié)，還有節(jié)，還有P P減，所以，減，所以，P P更大，一般用于更大，一般用于P P較小，但較小，但F F變化較大而變化較大而v v穩(wěn)定性要求較高的穩(wěn)定性要求較高的場合。場合。 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四（二）容積調(diào)速回路（二）容積調(diào)速回路1 1、概述、概述（1 1）特點）特點 容積調(diào)速回路是通過改變液壓泵或液壓馬達的排量來實現(xiàn)調(diào)速容積調(diào)速回路是通過改變液壓泵或液壓馬達的排量來實現(xiàn)調(diào)速的。其主要優(yōu)點是功率損失?。]有溢流損失和節(jié)流損），系統(tǒng)效的。其主要優(yōu)點是功率損失?。]有溢流損失和節(jié)流損），系統(tǒng)效率高，廣泛應用于大功率液壓系統(tǒng)中。率高，廣泛應用于大功率液

20、壓系統(tǒng)中。（2 2）分類）分類 1 1）變量泵和定量液壓馬達（或液壓缸）容積調(diào)速回路）變量泵和定量液壓馬達（或液壓缸）容積調(diào)速回路 2 2）定量泵和變量液壓馬達容積調(diào)速回路）定量泵和變量液壓馬達容積調(diào)速回路 3 3）變量泵和變量液壓馬達容積調(diào)速回路。）變量泵和變量液壓馬達容積調(diào)速回路。課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四2 2、變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路、變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路（1 1）組成）組成 變量泵變量泵 + +液壓馬達（或液壓缸）液壓馬達（或液壓缸）變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路變量泵和定量液壓執(zhí)行元件容積調(diào)速回路變量泵和定量馬達的調(diào)速

21、特性曲線變量泵和定量馬達的調(diào)速特性曲線 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四（2）工作特性）工作特性 1）nM=qP/VM VM=定值定值 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)qP即可改變即可改變nM 2 2、定量泵和變量馬達容積調(diào)速回路、定量泵和變量馬達容積調(diào)速回路（1 1）組成）組成定量泵和變量馬達容積調(diào)速回路定量泵和變量馬達容積調(diào)速回路課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四2 2）若不計損失，在調(diào)速范圍內(nèi)，）若不計損失，在調(diào)速范圍內(nèi)， T = pPVM/2=C 稱恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速稱恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速 在這種回路中，液壓泵轉(zhuǎn)速和液壓馬達排量都是恒量，改變液壓泵排量就可在這種回路中，液壓

22、泵轉(zhuǎn)速和液壓馬達排量都是恒量，改變液壓泵排量就可使液壓馬達轉(zhuǎn)速和輸出功率隨成正比地變化。而馬達的輸出轉(zhuǎn)矩是由負載決定的，使液壓馬達轉(zhuǎn)速和輸出功率隨成正比地變化。而馬達的輸出轉(zhuǎn)矩是由負載決定的，不因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路通常叫做恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。這種調(diào)速回路的不因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路通常叫做恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。這種調(diào)速回路的調(diào)速范圍很大。調(diào)速范圍很大。定量泵和變量馬達的調(diào)速特性曲線定量泵和變量馬達的調(diào)速特性曲線 （3）特點）特點 nM與與VM成反比成反比 TM與與VM成正比成正比 VM，nM，TM； VM，nM，TM， 以致帶不動負載，以致帶不動負載， 使馬達使馬達“自鎖自鎖” 。 故這

23、種回路很少單獨使用故這種回路很少單獨使用 課題課題1717 速度控制回路速度控制回路 模塊模塊四四第二段：將第二段：將VP固定至最大，固定至最大， VM由大由大小，小， nM從從nMnMmax（定（定變）變） 調(diào)速范圍大，調(diào)速范圍大，可達可達100。 （2）特點）特點 nM低時低時TM大，大，nM高時高時TM小小 正好符合大部分機械要求正好符合大部分機械要求 故故 多用于機床主運動、紡織機械、多用于機床主運動、紡織機械、礦山機械礦山機械4、變量泵和變量馬達式容積調(diào)速回路、變量泵和變量馬達式容積調(diào)速回路（1）工作原理）工作原理 分兩段調(diào)節(jié)：分兩段調(diào)節(jié)： 第一段：先將第一段：先將VM調(diào)至最大并固定，然后將調(diào)至最大并固定，然后將VP由小由小大大, nM從從