液压与气压传动教程 液压技术 第7章 液压基本回路(3)

图7—4调速阀进油节流调速回路

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≥5×105Pa，高压调速阀则达10×105Pa。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3×105～10×105Pa。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 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。