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)为其速度一负载特性 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p1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△p 保持不变,从而使流经调速阀的流量q不变,所以活塞的运动速度ⅴ也不变 其速度一负载特性曲线如图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 所以调速阀的调节压差比采用节流阀时要大,一般△p≥5×10Pa,高压调速阀则达 10×10°Pa。这样泵的供油压力p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。 2.容积调速回路 容积调速回路是通过改变回路中液压泵或液压马达的排量来实现调速的。其主要优点是 功率损失小(没有溢流损失和节流损失)且其工作压力随负载变化,所以效率高、油的温度低, 适用于高速、大功率系统。 按油路循环方式不同,容积调速回路有开式回路和闭式回路两种。开式回路中泵从油箱 吸油,执行机构的回油直接回到油箱,油箱容积大,油液能得到较充分冷却,但空气和脏物 易进入回路。闭式回路中,液压泵将油输出进入执行机构的进油腔,又从执行机构的回油腔 吸油。闭式回路结构紧凑,只需很小的补油箱,但冷却条件差。为了补偿工作中油液的泄漏, 般设补油泵,补油泵的流量为主泵流量的10%~15%。压力调节为3×10~10×10Pa。容 积调速回路通常有三种基本形式:变量泵和定量液动机的容积调速回路:定量泵和变量马达 的容积调速回路;变量泵和变量马达的容积调速回路。 (1)变量泵和定量液动机的容积调速回路 这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量泵与定量液压马达组成。其回路原理图如图 -5所示,图7-5(a)为变量泵与液压缸所组成的开式容积调速回路:图7-5(b)为变量泵与 定量液压马达组成的闭式容积调速回路。 理想的 实际的 死区 图7-5变量泵定量液动机容积调速回路 (a)开式回路(b)闭式回路(c)闭式回路的特性曲线 其工作原理是:图7-5(a)中活塞5的运动速度v由变量泵1调节,2为安全阀,4为换 向阀,6为背压阀。图7-5(b)所示为采用变量泵3来调节液压马达5的转速,安全阀4用以
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 q1 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≥5×105 Pa，高压调速阀则达 10×105 Pa。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。 2.容积调速回路 容积调速回路是通过改变回路中液压泵或液压马达的排量来实现调速的。其主要优点是 功率损失小(没有溢流损失和节流损失)且其工作压力随负载变化，所以效率高、油的温度低， 适用于高速、大功率系统。 按油路循环方式不同，容积调速回路有开式回路和闭式回路两种。开式回路中泵从油箱 吸油，执行机构的回油直接回到油箱，油箱容积大，油液能得到较充分冷却，但空气和脏物 易进入回路。闭式回路中，液压泵将油输出进入执行机构的进油腔，又从执行机构的回油腔 吸油。闭式回路结构紧凑，只需很小的补油箱，但冷却条件差。为了补偿工作中油液的泄漏， 一般设补油泵，补油泵的流量为主泵流量的 10%～15%。压力调节为 3×105～10×105 Pa。容 积调速回路通常有三种基本形式：变量泵和定量液动机的容积调速回路；定量泵和变量马达 的容积调速回路；变量泵和变量马达的容积调速回路。 (1)变量泵和定量液动机的容积调速回路 这种调速回路可由变量泵与液压缸或变量泵与定量液压马达组成。其回路原理图如图 7-5 所示，图 7-5(a)为变量泵与液压缸所组成的开式容积调速回路；图 7-5(b)为变量泵与 定量液压马达组成的闭式容积调速回路。 图 7-5 变量泵定量液动机容积调速回路 (a)开式回路 (b)闭式回路 (c)闭式回路的特性曲线 其工作原理是：图 7-5(a)中活塞 5 的运动速度 v 由变量泵 1 调节，2 为安全阀，4 为换 向阀，6 为背压阀。图 7-5(b)所示为采用变量泵 3 来调节液压马达 5 的转速，安全阀 4 用以
防止过载,低压辅助泵1用以补油,其补油压力由低压溢流阀6来调节 其主要工作特性 ①速度特性:当不考虑回路的容积效率时,执行机构的速度n或(V与变量泵的排量 V的关系为 n=n/V或vnV/A 上式表明:因马达的排量V和缸的有效工作面积A是不变的,当变量泵的转速nB不变 则马达的转速n(或活塞的运动速度)与变量泵的排量成正比,是一条通过坐标原点的直线 如图7-5(c)中虚线所示。实际上回路的泄漏是不可避免的,在一定负载下,需要一定流量 才能启动和带动负载。所以其实际的n(或V)与V的关系如实线所示。这种回路在低速下 承载能力差,速度不稳定 ②转矩特性、功率特性:当不考虑回路的损失时,液压马达的输出转矩T(或缸的输出 推力F)为T=Vm△p/2或F=A(p-p)。它表明当泵的输出压力p和吸油路(也即马达或缸的 排油)压力p不变,马达的输出转矩T或缸的输出推力F理论上是恒定的,与变量泵的VB 无关。但实际上由于泄漏和机械摩擦等的影响,也存在一个“死区”,如图7-5(c)所示。 此回路中执行机构的输出功率: P=(pB"Po)qB=(pe-po)nBVB X P=.T=VenBT/V. 式(7-6)表明:马达或缸的输出功率P随变量泵的排量V的增减而线性地增减。其理论与实 际的功率特性亦见图7-6(c)。 ③调速范围:这种回路的调速范围,主要决定于变量泵的变量范围,其次是受回路的泄 漏和负载的影响。采用变量叶片泵可达10,变量柱塞泵可达20 综上所述,变量泵和定量液动机所组成的容积调速回路为恒转矩输出,可正反向实现无 级调速,调速范围较大。适用于调速范围较大,要求恒扭矩输出的场合,如大型机床的主运 动或进给系统中。 (2)定量泵和变量马达容积调速回路 定量泵与变量马达容积调速回路如图7-6所示。图7-6(a)为开式回路:由定量泵1、变 量马达2、安全阀3、换向阀4组成;图7-6(b)为闭式回路:1、2为定量泵和变量马达,3 为安全阀,4为低压溢流阀,5为补油泵。此回路是由调节变量马达的排量Ⅷ来实现调速 理想17m 3 实际 凸 图7-6定量泵变量马达容积调速回路 a)开式回路(b)闭式回路(c)工作特性 ①速度特性:在不考虑回路泄漏时,液压马达的转速nn为 n,=gB/V. 式中q为定量泵的输出流量。可见变量马达的转速n与其排量Vm成正比,当排量 最小时,马达的转速nm最高。其理论与实际的特性曲线如图7-6(c)中虚、实线所示 由上述分析和调速特性可知:此种用调节变量马达的排量的调速回路,如果用变量马达 来换向,在换向的瞬间要经过“高转速一零转速一反向高转速”的突变过程,所以,不宜用 变量马达来实现平稳换向。 ②转矩与功率特性 液压马达的输出转矩:Tm=Vm(p-p)/2x 液压马达的输出功率:Pm=nTm=q(pp) 上式表明:马达的输出转矩Tm与其排量Vm成正比;而马达的输出功率Pm与其排量Vm
防止过载，低压辅助泵 1 用以补油，其补油压力由低压溢流阀 6 来调节。 其主要工作特性： ①速度特性：当不考虑回路的容积效率时，执行机构的速度 nm 或(Vm)与变量泵的排量 VB 的关系为： nm =nBVB/Vm 或 vm=nBVB/A (7-5) 上式表明：因马达的排量 Vm 和缸的有效工作面积 A 是不变的，当变量泵的转速 nB 不变， 则马达的转速 nm(或活塞的运动速度)与变量泵的排量成正比，是一条通过坐标原点的直线， 如图 7-5(c)中虚线所示。实际上回路的泄漏是不可避免的，在一定负载下，需要一定流量 才能启动和带动负载。所以其实际的 nm(或 Vm)与 VB 的关系如实线所示。这种回路在低速下 承载能力差，速度不稳定。 ②转矩特性、功率特性：当不考虑回路的损失时，液压马达的输出转矩 Tm(或缸的输出 推力 F)为 Tm=VmΔp/2π 或 F=A(pB-p0)。它表明当泵的输出压力 pB 和吸油路(也即马达或缸的 排油)压力 p0 不变，马达的输出转矩 Tm 或缸的输出推力 F 理论上是恒定的，与变量泵的 VB 无关。但实际上由于泄漏和机械摩擦等的影响，也存在一个“死区”，如图 7-5(c)所示。 此回路中执行机构的输出功率： Pm=(pB-p0)qB=(pB-p0)nBvB 或 Pm=nmTm=VBnBTm/Vm (7-6) 式(7-6)表明：马达或缸的输出功率 Pm 随变量泵的排量 VB 的增减而线性地增减。其理论与实 际的功率特性亦见图 7-6(c)。 ③调速范围：这种回路的调速范围，主要决定于变量泵的变量范围，其次是受回路的泄 漏和负载的影响。采用变量叶片泵可达 10，变量柱塞泵可达 20。 综上所述，变量泵和定量液动机所组成的容积调速回路为恒转矩输出，可正反向实现无 级调速，调速范围较大。适用于调速范围较大，要求恒扭矩输出的场合，如大型机床的主运 动或进给系统中。 (2)定量泵和变量马达容积调速回路 定量泵与变量马达容积调速回路如图 7-6 所示。图 7-6(a)为开式回路：由定量泵 1、变 量马达 2、安全阀 3、换向阀 4 组成；图 7-6(b)为闭式回路：1、2 为定量泵和变量马达，3 为安全阀，4 为低压溢流阀，5 为补油泵。此回路是由调节变量马达的排量 Vm 来实现调速。 图 7-6 定量泵变量马达容积调速回路 (a)开式回路(b)闭式回路(c)工作特性 ①速度特性：在不考虑回路泄漏时，液压马达的转速 nm为： nm =qB/Vm 式中 qB 为定量泵的输出流量。可见变量马达的转速 nm 与其排量 Vm 成正比，当排量 Vm 最小时，马达的转速 nm 最高。其理论与实际的特性曲线如图 7-6(c)中虚、实线所示。 由上述分析和调速特性可知：此种用调节变量马达的排量的调速回路，如果用变量马达 来换向，在换向的瞬间要经过“高转速—零转速—反向高转速”的突变过程，所以，不宜用 变量马达来实现平稳换向。 ②转矩与功率特性： 液压马达的输出转矩：Tm=Vm(pB-p0)/2π 液压马达的输出功率：Pm=nmTm=qB(pB-p0) 上式表明：马达的输出转矩 Tm 与其排量 Vm 成正比；而马达的输出功率 Pm 与其排量 Vm
无关,若进油压力p与回油压力p不变时,PmC,故此种回路属恒功率调速。其转矩特性 和功率特性见图7-6(c)所示。 综上所述,定量泵变量马达容积调速回路,由于不能用改变马达的排量来实现平稳换向, 调速范围比较小(一般为3~4),因而较少单独应用。 (3)变量泵和变量马达的容积调速回路 这种调速回路是上述两种调速回路的组合,其调速特性也具有两者之特点 P2 qu BB 图7-7变量泵变量马达的容积调速回路 (a)工作原理(b)调速特性 图7-7所示为其工作原理与调速特性,由双向变量泵2和双向变量马达9等组成闭式容 积调速回路 该回路的工作原理:调节变量泵2的排量V和变量马达9的排量Vm,都可调节马达的 转速n;补油泵1通过单向阀3和4向低压腔补油,其补油压力由溢流阀10来调节:安全 阀5和6分别用以防止正反两个方向的高压过载。液控换向阀7和溢流阀8用于改善回路工 作性能,当高、低压油路压差(p-po)大于一定值时,液动滑阀7处于上位或下位,使低压油 路与溢流阀8接通,部分低压热油经7、8流回油箱。因此溢流阀8的调节压力应比溢流阀 10的调节压力低些。为合理地利用变量泵和变量马达调速中各自的优点,克服其缺点,在 实际应用时,一般采用分段调速的方法 第一阶段将变量马达的排量Ⅷm调到最大值并使之恒定,然后调节变量泵的排量V从最 小逐渐加大到最大值,则马达的转速nm便从最小逐渐升高到相应的最大值(变量马达的输出 转矩m不变,输出功率Pm逐渐加大)。这一阶段相当于变量泵定量马达的容积调速回路 第二阶段将已调到最大值的变量泵的排量V固定不变,然后调节变量马达的排量Vm, 之从最大逐渐调到最小,此时马达的转速n便进一步逐渐升高到最高值(在此阶段中,马达 的输出转矩Im逐渐减小,而输出功率Pm不变)。这一阶段相当于定量泵变量马达的容积调 速回路。 上述分段调速的特性曲线如图7-7(b)所示。 这样,就可使马达的换向平稳,且第一阶段为恒转矩调速,第二阶段为恒功率调速。这 种容积调速回路的调速范围是变量泵调节范围和变量马达调节范围之乘积,所以其调速范围 大(可达100),并且有较高的效率,它适用于大功率的场合,如矿山机械、起重机械以及大 型机床的主运动液压系统 3.容积节流调速回路 容积节流调速回路的基本工作原理是采用压力补偿式变量泵供油、调速阀(或节流阀) 调节进入液压缸的流量并使泵的输出流量自动地与液压缸所需流量相适应。 常用的容积节流调速回路有:限压式变量泵与调速阀等组成的容积节流调速回路:变压 式变量泵与节流阀等组成的容积调速回路
无关，若进油压力 pB 与回油压力 p0 不变时，Pm=C，故此种回路属恒功率调速。其转矩特性 和功率特性见图 7-6(c)所示。 综上所述，定量泵变量马达容积调速回路，由于不能用改变马达的排量来实现平稳换向， 调速范围比较小(一般为 3～4)，因而较少单独应用。 (3)变量泵和变量马达的容积调速回路 这种调速回路是上述两种调速回路的组合，其调速特性也具有两者之特点。 图 7-7 变量泵变量马达的容积调速回路 (a)工作原理 (b)调速特性 图 7-7 所示为其工作原理与调速特性，由双向变量泵 2 和双向变量马达 9 等组成闭式容 积调速回路。 该回路的工作原理：调节变量泵 2 的排量 VB 和变量马达 9 的排量 Vm，都可调节马达的 转速 nm；补油泵 1 通过单向阀 3 和 4 向低压腔补油，其补油压力由溢流阀 10 来调节；安全 阀 5 和 6 分别用以防止正反两个方向的高压过载。液控换向阀 7 和溢流阀 8 用于改善回路工 作性能，当高、低压油路压差(pB-p0)大于一定值时，液动滑阀 7 处于上位或下位，使低压油 路与溢流阀 8 接通，部分低压热油经 7、8 流回油箱。因此溢流阀 8 的调节压力应比溢流阀 10 的调节压力低些。为合理地利用变量泵和变量马达调速中各自的优点，克服其缺点，在 实际应用时，一般采用分段调速的方法。 第一阶段将变量马达的排量 Vm 调到最大值并使之恒定，然后调节变量泵的排量 VB 从最 小逐渐加大到最大值，则马达的转速 nm 便从最小逐渐升高到相应的最大值(变量马达的输出 转矩 Tm 不变，输出功率 Pm 逐渐加大)。这一阶段相当于变量泵定量马达的容积调速回路。 第二阶段将已调到最大值的变量泵的排量 VB 固定不变，然后调节变量马达的排量 Vm， 之从最大逐渐调到最小，此时马达的转速 nm 便进一步逐渐升高到最高值(在此阶段中，马达 的输出转矩 Tm 逐渐减小，而输出功率 Pm 不变)。这一阶段相当于定量泵变量马达的容积调 速回路。 上述分段调速的特性曲线如图 7-7(b)所示。 这样，就可使马达的换向平稳，且第一阶段为恒转矩调速，第二阶段为恒功率调速。这 种容积调速回路的调速范围是变量泵调节范围和变量马达调节范围之乘积，所以其调速范围 大(可达 100)，并且有较高的效率，它适用于大功率的场合，如矿山机械、起重机械以及大 型机床的主运动液压系统。 3.容积节流调速回路 容积节流调速回路的基本工作原理是采用压力补偿式变量泵供油、调速阀(或节流阀) 调节进入液压缸的流量并使泵的输出流量自动地与液压缸所需流量相适应。 常用的容积节流调速回路有：限压式变量泵与调速阀等组成的容积节流调速回路；变压 式变量泵与节流阀等组成的容积调速回路