速度控制回路是研究液壓系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)和變換問(wèn)題，常用的速度控制回路有調(diào)速回路、快速回路、速度換接回路等，本節(jié)中分別對(duì)上述三種回路進(jìn)行介紹。

調(diào)速回路

調(diào)速回路的基本原理 從液壓馬達(dá)的工作原理可知，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n_M由輸入流量和液壓馬達(dá)的排量V_m決定，即n_M=q/V _m，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v由輸入流量和液壓缸的有效作用面積A決定，即v=q/A。

通過(guò)上面的關(guān)系可以知道，要想調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n_M或液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v，可通過(guò)改變輸入流量q、改變液壓馬達(dá)的排量V _m和改變缸的有效作用面積A等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于液壓缸的有效面積A是定值，只有改變流量q的大小來(lái)調(diào)速，而改變輸入流量q，可以通過(guò)采用流量閥或變量泵來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變液壓馬達(dá)的排量V _m，可通過(guò)采用變量液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，調(diào)速回路主要有以下三種方式：

1）節(jié)流調(diào)速回路：由定量泵供油，用流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速；

2）容積調(diào)速回路：用調(diào)節(jié)變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)速；

3）容積節(jié)流調(diào)速回路：用限壓變量泵供油，由流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，并使變量泵的流量與調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)流量相適應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。此外還可采用幾個(gè)定量泵并聯(lián)，按不同速度需要，啟動(dòng)一個(gè)泵或幾個(gè)泵供油實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速。

節(jié)流調(diào)速回路

圖7—1

節(jié)流調(diào)速原理。 節(jié)流調(diào)速回路是通過(guò)調(diào)節(jié)流量閥的通流截面積大小來(lái)改變進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。

如圖7—1所示，如果調(diào)節(jié)回路里只有節(jié)流閥，則液壓泵輸出的油液全部經(jīng)節(jié)流閥流進(jìn)液壓缸。改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小，只能改變油液流經(jīng)節(jié)流閥速度的大小，而總的流量不會(huì)改變，在這種情況下節(jié)流閥不能起調(diào)節(jié)流量的作用，液壓缸的速度不會(huì)改變。

（1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路

進(jìn)油調(diào)速回路是將節(jié)流閥裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)油路上，起調(diào)速原理如圖7-2（a）所示.

圖7—2（a）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路

A. A. 回路的特點(diǎn)

因?yàn)槭嵌勘霉┯?，流量恒定，溢流閥調(diào)定壓力為p_t，泵的供油壓力p₀，進(jìn)入液壓缸的流量q₁由節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開(kāi)口面積a確定,壓力作用在活塞A₁上，克服負(fù)載F，推動(dòng)活塞以速度v=q₁/A₁向右運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槎勘霉┯停?q₁小于q_B ，所以p₀=溢流閥調(diào)定供油壓力p_t=const

活塞受力平衡方程：

p₁ A₁= F +p₂ A₂

進(jìn)入油缸的流量

q₁=Ka▽p^m

▽p= p_b-F/A₁

q₁=Ka (p_b-F/A₁)^m

B. B. 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為

（7-1）

式中：k為與節(jié)流口形式、液流狀態(tài)、油液性質(zhì)等有關(guān)的節(jié)流閥的系數(shù)；a為節(jié)流口的通流面積；m為節(jié)流閥口指數(shù)（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，當(dāng)F

增大,a一定時(shí)，速度v減小。

C.進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性曲線

圖7-2(c)速度負(fù)載特性

D.進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點(diǎn)是：液壓缸回油腔和回油管中壓力較低，當(dāng)采用單桿活塞桿液壓缸，使油液進(jìn)入無(wú)桿腔中，其有效工作面積較大，可以得到較大的推力和較低的運(yùn)動(dòng)速度，這種回路多用于要求沖擊小、負(fù)載變動(dòng)小的液壓系統(tǒng)中。

E.回路效率

η=FV/q_Bp₀

q_Bp₀= p₀q₁+p₀q_Y

= p₁q₁+▽p q₁ +p₀q_Y 如圖：

p₁q₁= FV 有用功率

▽p q₁節(jié)流損失

p_bq_Y——溢流損失

所以在20%左右

（２） 回油節(jié)流調(diào)速回路：

回油節(jié)流調(diào)速回路將節(jié)流閥安裝在液壓缸的回油路上，其調(diào)速原理如圖7-2（b）所示。

圖7-2（b）回油節(jié)

A.回路的特點(diǎn)

因?yàn)槭嵌勘霉┯?，流量恒定，溢流閥調(diào)定壓力為p_t，泵的供油壓力p₀，進(jìn)入液壓缸的流量q₁，液壓缸輸出的流量q₂，q₂由節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開(kāi)口面積a確定,壓力p₁作用在活塞A₁上，壓力p_２作用在活塞A_２上，推動(dòng)活塞以速度v=q₁/A₁向右運(yùn)動(dòng)，克服負(fù)載F做功。

因ｖ＝q_１／A_１＝q_２／A_２

q₁＝q_２A_１／A_２

q₁小于q_B， 所以p₀=溢流閥調(diào)定供油壓力p_t=const＝p₁

活塞受力平衡方程：

p₁ A₁= F +p₂ A₂

p₂ =（p₁ A₁ –F）/ A₂

F=0時(shí) p₂ =p₁ A₁ / A₂＞p₁

q_２=Ka▽p^m

▽p＝p_２= （p₁A_1－F）/ A_２

q_２=Ka[（p₁A_1－F）/ A_２]^m

B. 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為：

(7—2)

式中：k為與節(jié)流口形式、液流狀態(tài)、油液性質(zhì)等有關(guān)的節(jié)流閥的系數(shù)；a為節(jié)流口的通流面積；m為節(jié)流閥口指數(shù)（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，當(dāng)F增大,a一定時(shí)，速度v減小。

C. C. 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性曲線如圖7—2c

圖7-2(c)速度負(fù)載特性

D. D. 回油節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點(diǎn)：

節(jié)流閥在回油路上可以產(chǎn)生背壓，相對(duì)進(jìn)油調(diào)速而言，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，常用于負(fù)載變化較大，要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的液壓系統(tǒng)中。而且在a一定時(shí)，速度v隨負(fù)載F增加而減小。

E.回路效率

η=FV/q_Bp_b

q_Bp_b= p_bq₁+p_bq_Y

= q₁（Ｆ＋A_２ p_２）／Ａ_１+▽p q₁ +p_bq_Y

＝ｖＦ＋ｑ_２ｐ_２＋ｐ_ｂｑ_ｙ　如圖：

p₁q₁= FV 有用功率

ｑ_２ｐ_２

＝▽p q_{２_______}節(jié)流損失

p_bq_Y——溢流損失

所以在20%左右

如圖7—2（a）、（b）所示，將節(jié)流閥串聯(lián)在回路中，節(jié)流閥和溢流閥相當(dāng)于并聯(lián)的兩個(gè)液阻，定量泵輸出的流量q _B不變，經(jīng)節(jié)流閥流入液壓缸的流量q ₁和經(jīng)溢流閥流回油箱的流量

q的大小，由節(jié)流閥和溢流閥液阻的相對(duì)大小決定。節(jié)流閥通過(guò)改變節(jié)流口的通流截面，可以在較大范圍內(nèi)改變其液阻，從而改變進(jìn)入液壓缸的流量，調(diào)節(jié)液壓缸的速度。

（３） 旁路節(jié)流調(diào)速回路

這種回路由定量泵、安全閥、液壓缸和節(jié)流閥組成，節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的旁油路上，其調(diào)速原理如圖7-3所示。

圖7—3旁路節(jié)流調(diào)速回路

定油泵輸出的流量q _B，一部分（q₁） 進(jìn)入液壓缸，一部分（q₂）通過(guò)節(jié)流閥流回油箱。溢流閥在這里起安全作用，回路正常工作時(shí)，溢流閥不打開(kāi)，當(dāng)供油壓力超過(guò)正常工作壓力時(shí)，溢流閥才打開(kāi)，以防過(guò)載。溢流閥的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于回路正常工作壓力，在這種回路中，缸的進(jìn)油壓力p₁等于泵的供油壓力p _B，溢流閥的調(diào)節(jié)壓力一般為缸克服最大負(fù)載所需的工作壓力的p_1max1.1~1.3倍.