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任务七正确连接与安装速度控制回路液压系统在工作时，常需随工作状态的不同而以不同的速度工作，对液压执行元件而言，控制“流入执行元件的流量”或“流出执行元件的流量”都可控制执行元件的速度。只要控制流量就控制了速度；无论那一种流量控制阀，内部一定有节流阀的构造，因此节流阀可说是最基本的流量控制阀了。流量控制阀功用功用：通过改变阀口过流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运动速度。流量控制阀分类节流阀调速阀流量控制阀节流阀调速阀一、节流阀1、节流阀的结组成：阀体、阀芯、弹簧、调节手轮等一、节流阀2020年3月24日星期二不管执行元件的推力、速度如何变化，定量泵的输出流量永远是固定不变的，所谓速度控制或控制流量只是使流入执行元件之流量小于泵的流量而已，故常将其称为节流调速。图示说明定量泵在无负载且设回路无压力损失的状况下，其节流前后的差异；节流前泵打出的的油全进入回路，此时泵输出压力趋近于零；节流后泵50L/min的流量才有30L/min能进入回路，虽然其压力趋近于零，但是剩余的20L/min得经溢流阀流回油箱，若将溢流阀压力设定为5MPa，此时就算是没有负载，系统压力仍将会大于4MPa，也就是说不管负载的大小如何，只要作了速度控制，则泵的输出压力将会趋近溢流阀的设定压力，趋近的程度由节流量的多少与负载大小来决定。1）节流阀结构2020年3月24日星期二节流阀是根据孔口与阻流管原理所作出的，如图节流阀的结构，油液由入口进入，经滑轴上的节流口后，由出口流出。调整手轮使滑轴轴向移动，以改变节流口节流面积的大小，从而改变流量大小达到调速的目的。图中油压平衡用孔道在于减小作用于手轮上的力，使滑轴上下油压平衡。单向节流阀2020年3月24日星期二图为单向节流阀，与普通节流阀不同的是：只能控制一个方向的流量大小，而在另一个方向则无节流作用。2）节流阀原理入口、出口压差Q=KApmK节流系数A过流面积流量特性方程pm孔口形状指数3）节流阀的流量特性和影响稳定的因素流量特性方程q=kATΔpm它反映了流经节流阀的流量q与阀前后压力差Δp和开口面积AT之间的关系。特性曲线见图6－31。由于外负载波动引起阀前后压力差Δp变化，即使阀的开口面积AT不变，也会导致流经阀的流量q不稳定。原因：（1）负载变化的影响（2）温度的影响图a所示液压系统未装节流阀，若推动活塞前进所需最低工作压力为1MPa,那么当活塞前进时，压力表指示的压力为1MPa；当装了节流阀控制活塞前进速度如图b所示，那么当活塞前进时，则节流阀入口压力会上升到溢流阀所调定的压力，溢流阀被打开，一部分油液经溢流阀流入油箱。4）节流阀的应用二、调速阀如前所述当液压缸所推动的负载变化时，使得节流阀进出口压力差变化，通过的流量也有变化，从而活塞的速度不稳定。为使活塞运动速度不会因负载的变化而变化，应该采用调速阀。调速阀能在负载变化的状况下，保持进口、出口压力差恒定。二、调速阀1、调速阀工作原理组成：定差减压阀与节流阀串联而成如图6－36定差减压阀阀芯受力平衡方程负载F↑,p3↑，减压阀阀芯右移，x↑，减压作用↓，p2↑，使△p=p2-p3，基本不变。反之：F↓，p3↓减压阀阀心左移，x↓，减压作用↑，p2↓仍使△p=p2-p3基本不变。∵调速阀虽然解决了负载变化对流量的影响，但温度变化对流量仍有影响。∴对于速度稳定性要求高的液压系统，需要用温度补偿调速阀。调速方法mTpKAq调速回路由液压缸的速度v=q/A，液压马达的转速n=q/vm调节执行元件的工作速度v，可以改变输入执行元件的流量q或执行元件输出的流量q；或改变执行元件的几何参数。由，故对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀（调节AT）来调速—节流调速回路；由qB=nVB，故对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量VB（Vm）调速—容积调速回路；也可以同时调节泵的排量（VB）和使用流量控制阀（调节AT）调速—容积节流调速回路。按流量控制阀安放位置的不同分：进油路上——进油节流调速回路回油路上——回油节流调速回路旁油路上——旁路节流调速回路节流调速回路按使用流量阀分为：节流阀——节流阀式节流调速回路调速阀——调速阀式节流调速回路通过调节流量阀通流面积（AT）控制执行元件运动速度的回路，调速方式：由，调节AT调速mTpKAqmmTmTmTFpAAKAAqvAFpKApKAqAFppppAFApAFpApFAp)()(111111111112112211结论：进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性速度负载特性方程：节流阀式进油路节流调速回路调速特性：基本的速度控制回路有进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速三种方法。①进油节流调速：就是控制执行元件入口的流量，图示，该回路不能承受负负载，如有负向负荷（负荷与运动方向同向者），则速度失去控制。②回油节流调速：就是控制执行元件出口的流量，图示，回油节流调速是控制排油，节流阀可提供背压，使液压缸能承受各种负荷。③旁路节流调速：是控制不需流入执行元件也不经溢流阀而直接流回油箱的油的流量，从而达到控制流入执行元件油液流量的目的。图示旁路节流调速回路，该回路的特点是液压缸的工作压力基本上等于泵的输出压力，其大小取决于负载，该回路中的溢流阀只有在过载时才打开。三种调速方法不同点1）进油调速和回油调速会使回路压力升高，造成压力损失；旁路调速则几乎不会。2）用旁路调速作速度控制时，无溢流损失，效率最高，控制性能最差，主要用于负载变化很小的正向负载的场合。3）用进油调速作速度控制时，效率次之，主用于负荷变化较大之正向负载的场合。4）用回油调速作速度控制时，效率最差，控制性能最佳，主要用于有负向负载的场合。容积调速回路容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。根据变量装置分为：变量泵与定量马达（缸）组成的容积调速回路定量泵与变量马达组成的容积调速回路变量泵与变量马达组成的容积调速回路原理：变量泵—定量马达闭式调速回路安全阀2防止回路过载，辅助泵8补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以降低系统温升。变量泵与定量马达（缸）组成的容积节流调速回路特点：泵的转速np和马达排量VM视为常数，改变泵的排量Vp可使马达转速nM和输出功率PM随之成比例的变化。马达的输出转矩TM和回路的工作压力Δp取决于负载转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。回路的速度刚性受负载变化影响的原因：随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。原理：变量泵—定量马达闭式调速回路安全阀3防止回路过载，辅助泵4补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件。定量泵与变量马达组成的容积节流调速回路特点：泵的流量qp视为常数，改变泵马达的排量VM可使马达转速nM和输出转矩TM随之成比例的变化。马达的输出功率PM取决于泵的功率，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒功率调速回路。回路的速度刚性受负载变化影响的原因：随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。原理：变量泵—变量马达闭式调速回路，元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5用于辅助泵3双向补油，单向阀6、7使溢流阀8在两个方向起过载保护作。在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。变量泵与变量马达组成的容积节流调速回路由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范围，一般Re≤100。特点：在负载不大或空载时，实现快速运动，以提高生产率或充分利用功率。快速运动回路油缸差动连接快速回路将液压缸有杆腔回油和液压泵供油合在一起进入液压缸无杆腔，活塞将快速向右运动，差动连接与非差动连接的速度之比为v’1/v1＝A1/(A1-A2)注：在差动回路中，泵的流量和缸的有杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管道应按合成流量来选择规格，否则会导致压力损失过大，泵空载时供油压力过高。外控顺序阀3（卸荷阀）和溢流阀5分别设定双泵供油和小流量泵2供油时系统的最高工作压力。当系统压力低于阀3调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；系统压力达到或超过阀3调定压力时，大流量泵1通过阀3卸载，单向阀4自动关闭，只有小流量泵向系统供油，活塞慢速向右运动。双泵供油快速回路注：卸载阀3的调定压力至少应比溢流阀5的调定压力低10％～20％。大流量泵卸载减少了动力消耗，回路效率较高。这种回路常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合。采用蓄能器的快速回路当系统停止工作时，1YA通电，换向阀处于右位，这时液压缸便经单向阀向蓄能器7充油。蓄能器油压达到规定值时，换向阀1YA左位工作，液压泵和蓄能器7共同向主系统供油，实现快速运动。由于采用蓄能器和液压泵同时向系统供油，故可以用较小流量的液压泵来获得快速运动。注：这种回路适用于系统短期需要大流量的场合。用行程阀的速度换接回路速度换接回路用于切换执行元件的速度。换接过程要求平稳，换接精度要求高。按切换前后速度的不同，有快速－工作速度、两种工进速度的换接。快速运动和工作进给的换接回路换向阀右位工作，液压缸活塞快进到预定位置，活塞杆上挡块压下行程阀1，行程阀断开，缸右腔油液必须经过节流阀2才能回油箱，活塞转为慢速工进。换向阀左位工作，压力油经单向阀3进入缸右腔，活塞快速向左返回。速度切换过程比较平稳，换接点位置准确。但行程阀必须安装在运动部件附近，有时管路要接得很长，压力损失较大。两个进给速度可以分别调整，互不影响。但在速度换接瞬间，会造成进给部件突然前冲。不宜用在同一行程两次进给速度的转换上，只可用在速度预选的场合。调速阀串联的二级调速回路两种工进速度换接回路调速阀并联的二级调速回路只能用于第二进给速度小于第一进给速度的场合，故调速阀B的开口小于调速阀A。回路速度换接平稳性好。第五节多缸运动控制回路在液压系统中,如果由一个油源给多个液压缸输送压力油,这些液压缸会因压力和流量的彼此影响而在动作上相互牵制,必须使用一些特殊的回路才能实现预定的动作要求,常见的这类回路主要有以下三种。一、顺序动作回路功用使多缸液压系统中的各个液压缸严格地按规定的顺序动作。按控制方式不同可分为行程控制、压力控制和时间控制三类。1．行程控制顺序动作回路：2．压力控制顺序动作回路：1)、这种回路顺序动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值：后一个动作的压力必须比前一个动作压力高出0.8～1MPa。2)、顺序阀打开和关闭的压力差值不能过大，否则顺序阀会在系统压力波动时造成误动作，引起事故。3)、顺序阀6的调定压力缸4的最大前进压力；顺序阀3的调定压力缸5的最大返回压力。特点3.采用压力继电器的顺序动作回路二、同步回路保证系统中的两个或多个液压缸在运动中的位移量相同或以相同的速度运动。在液压装置中常需使两个以上的液压缸作用步运动，理论上依靠流量控制即可达到，但若要作到精密的同步，则可采用比例式阀门或伺服阀配合电子感测元件、计算机来达成，以下将介绍几种基本的同步回路。功用1.刚性连接的同步回路如图将两支（或若干支）液压缸运用机械装置（如齿齿轮或刚性梁）将其活塞杆连结在一起使它们的运动相互受牵制，因此，即可不必在液压系统中采取任何措施而达到同步，此种同步方法简单，工作可靠，它不宜使用在两缸距离过大或两缸负载差别过大的场合。2、用调速的同步回路3.液压缸串联的同步回路1)、两缸有效工作面积相等；2)、两缸油腔连通处有泄漏使两个活塞产生同步位置误差；3)、在回路中设置专门的补正装置，在每次行程端点处及时消除这项误差；4)、只适用于负载较小的液压系统