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单元六 基本回路

学习要求

1、掌握各种基本回路所具有的功能，功能的实现方法 2、掌握各种基本回路的元件组成 3、能画出各种简单的基本回路

重点与难点：

本章的难点是：三种节流调速回路的速度—负载特性；液压效率的概念；三种容积调速回路的调速过程与特性；系统卸荷的卸荷方式；容积——节流调速的调速过程；同步回路中提高同步精度的补偿措施等。

第一节 速度控制回路

速度控制回路是调节和改变执行元件的速度的回路，又称为调速回路；能实现执行元件运动速度的无级调节是液压传动的优点之一。速度控制回路包括调整工作行程速度的调速回路、空行程的快速运动回路和实现快慢速度切换的速度换接回路。

一、 调速回路

调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求，在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下。由液压系统执行元件速度的表达式

可知：

液压缸的运动速度为 ：

液压马达的转速：

所以，改变输入液压执行元件的流量q或改变液压缸的有效面积A（或液压马 达的排量）均可以达到改变速度的目的。但改变液压缸工作面积的方法在实际中是不现实的，因此，只能用改变进入液压执行元件的流量或用改变变量液压马达排量的方法来调速。为了改变进入液压执行元件的流量，可采用变量液压泵来供油，也

可采用定量泵和流量控制阀，以改变通过流量阀流量的方法。

根据以上分析，液压系统的调速方法可以有以下三种：

（1）节流调速：采用定量泵供油，由流量阀调节进入执行元件的流量来实现调节执行元件运动速度的方法。

（2）容积调速：采用变量泵来改变流量或改变液压马达的排量来实现调节执行元件运动速度的方法。

（3）容积节流调速：采用变量泵和流量阀相配合的调速方法，又称联合调速。

（一） 节流调速回路

节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件（节流阀和调速阀）通流截面积的大小来控制流入执行元件或从执行元件中流出的流量，以调节其运动速度。节流调速回路的优点是结构简单可靠、成本低，但这种调速方法的效率较低；所以，节流调速回路一般适用于小功率系统。根根流量阀在回路中的位置不同，分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。

1、进油路节流调速回路

将流量阀装在执行元件的进油路上称为进油节流调速，如图6-1所以。在进油路节流调速回路中，泵的压力由溢流阀调定后，基本保持不变，调节节流阀阀口的大小，便能控制进入液压缸的流量，从而达到调速的目的，定量泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱。

调速阀并联的速度换接回路 调速阀串联的速度换接回路 进油节流调速回路的特性分析： 缸稳定工作时有：

式中，P1为进油腔压力；P2为出油腔压力，P2=0；F为液压缸的负载；A1为液压缸无杆腔面积；A2为液压缸有杆腔面积，AT为节流阀通流面积。故

节流阀两端的压差为:

节流阀进入液压缸的流量为

液压缸的运动速度为

上式称为节流阀进油路节流调速回路的速度负载特性公式。它反映了速度随负载的变化关系。

若以活塞运动速度为纵坐标，负载F为横坐标，将速度负载特性公式按流量阀不同的通流面积作图，可得一组曲线，称为进油节流调速回路的速度负载特性曲线，如图6-2所以。从速度负载特性曲线可知：

1）当节流阀的通流面积不变时，随着负载的增加，活塞的运动速度随之下降。因此，这种调速的速度负载特性较软。

2）节流阀通流面积不变时，重载区域的速度刚性比轻载区域的速度刚性差。 3）在相同负载下工作时，节流阀通流面积大的速度刚性要比通流面积小的速度刚性差。即速度越高，速度刚性越差。

4）回路的承载能力为F=PPA1,液压缸面积A1不变，所以在泵的供油压力PP已经调定的情况下，其承载能力不随节流阀通流面积的改变而改变，故属恒推力或恒转矩调速。由上述分析知，进油节流调速回路不宜用于负载较重、速度较高或负

载变化较大的场合。

2、回油节流调速回路

将流量阀装在执行元件的回油路上，称为回油节流调速回路，如图6-3所示。 不计管路中的损失，得速度负载特性

式中，P1为进油腔压力；P2为出油腔压力，P2=0；F为液压缸的负载；A1为液压缸无杆腔面积；A2为液压缸有杆腔面积，AT为节流阀通流面积。

通过比较式可以发现，回油路节流调速和进油路节流调速的速度负载特性以及速度刚性基本相同，若液压缸两腔有效面积相同(双出杆液压缸)，那么两种节流调速回路的速度负载特性和速度刚度就完全一样。因此对进油路节流调速回路的一些分析对回油路节流调速回路完全适用。但仍有不同之处：

1）回油路节流调速由于液压缸回油腔存在背压，功率损失大，但具有承受负值负载（与活塞运动方向相同的负载）的能力。

2）回油路节流调速在停车后，液压缸回油腔中的油液会由于泄漏而形成空隙，在启动时，液压缸输出的流量会全部进入液压缸，而使活塞造成前冲现象。

3）进油节流调速回路比较容易实现压力控制，因为当工作部件碰到死挡铁后，液压缸的进油腔油压会上升到溢流阀的调定压力，利用这个压力变化值，可用来实现压力继电器发出信号。而在回油节流调速时，进油腔的压力变化小，不易实现压力控制。

根据各方面性能比较，在实际使用中，较多的是采用进油路调速，并在其回油路上加一背压阀以提高运动的平稳性。

3．旁油路节流调速回路

将流量阀装在与执行元件并联的支路上，称为旁路节流调速回路，如图6-4所示为节流阀旁油路节流调速回路。