节流调速回路这个文章标题？更好的节流调速回路设计

当液压系统采用定量液压泵供油，且液压泵的转速基本不变时，液压泵输出的流量qp基本不变，其与负载的变化和速度的调节无关。要想改变输入液压执行元件的流量q1，就必须在泵的出口处并接一条装有溢流阀的支路，将液压执行元件工作时的多余流量Δq＝qp－q1，经过溢流阀或流量控制阀流回油箱，这种调速方式称为节流调速回路。它主要由定量泵、执行元件、流量控制阀（节流阀、调速阀等）和溢流阀等组成，其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起调定压力（溢流时）或过载安全保护（关闭时）作用。

定量泵节流调速回路根据流量控制阀在回路中安放位置的不同分为进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速3 种基本形式；回路中的流量控制阀可以采用节流阀或调速阀进行控制，因此这种调速回路有多种形式。

1.采用节流阀的进油节流调速回路

将节流阀串联在液压泵和液压缸之间，用它来控制进入液压缸的流量达到调速目的，为进油节流调速回路，如图6－3－1 所示。因为溢流阀处在溢流状态，定量液压泵出口的压力pp为溢流阀的调定压力，且基本保持定值，与液压缸负载的变化无关，所以这种调速回路也称为定压节流调速回路。

图6-3-1　进油节流调速回路

（a）示意图；（b）速度负载特性曲线

进油节流调速回路

1）速度负载特性

在图6－3－1 的进油节流调速回路中，qp为液压泵的输出流量，q1为流经节流阀进入液压缸的流量，qY 为流经溢流阀的流量，p1和p2为液压缸无杆腔和有杆腔的工作压力，由于进油调速回路中，缸回油腔与油箱相通，p2＝0，pp为泵的出口压力即溢流阀调定压力，A1和A2为液压缸两腔作用面积，AT为节流阀通流面积，C 为节流阀阀口的液阻系数，F 为负载力。于是可得到方程：

当溢流阀有溢流时，节流阀前的压力由溢流阀调定为恒定值pp，节流阀前后的压力差为

通过节流阀进入缸内的流量为

式中　φ——由孔的长径比决定的指数，取0.5。

则液压缸的速度为

这就是进油节流调速回路的速度负载特性方程。由此可见，液压缸速度υ 与节流阀通流面积AT成正比。调节AT可以实现无级调速，调速范围较大。选择不同的AT值作v—F 坐标曲线，可得该回路的速度负载特性曲线，如图6－3－1 （b）所示。速度负载特性曲线表明速度随负载而变化的规律，曲线越陡，说明负载变化对速度的影响越大，即速度刚性越差。曲线越平缓，刚性越好。因此从速度负载特性曲线可知：

（1）当节流阀通流面积AT不变时，缸的运动速度v 随负载F 增大而减小，因此这种回路的速度负载特性较软。

（2）当AT一定时，重载区比轻载区的速度刚性要差。

（3）当负载不变时，AT小，速度刚性好，即低速时的速度刚性好。

因此，该回路在低速轻载时具有较好的速度稳定性。

2）最大承载能力

由速度负载特性方程可知，不论AT调定为多大，节流阀两端压力差＝0 时，速度为0，液压缸停止运动。此时F 为该回路的最大承载值，即

最大承载能力与速度调节无关，在图中表示为不同AT时各曲线都汇交于一点。

3）功率和效率

液压泵的输出功率为

液压缸的输出功率为

回路的功率损失为

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即

可见，该调速回路的功率损失由两部分组成，即溢流损失ΔP溢和节流损失ΔP节。

回路的效率为

由于存在两部分功率损失，工进时泵的大部分流量溢流，因此进油节流调速回路的效率较低，尤其在低速轻载时，效率更低。低效率导致温升和泄漏增加，进一步影响了速度的稳定性。

可见，进油节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。

2.回油节流调速回路

在执行元件的回油路上设置一个流量阀，即构成回油节流调速回路。图6－3－2 为采用节流阀的回油节流调速回路。用节流阀调节液压缸的回油流量，也就间接地控制了进入液压缸的流量，从而实现调速。定量液压泵多余油液通过溢流阀回油箱。回油节流调速回路为定压节流调速回路。

回油节流调速回路与进油节流调速回路在速度负载特性、最大承载能力、功率损失及效率方面有相似的特点，读者可以自行分析。

3.进油与回油节流调速回路的比较

（1）承受负值负载的能力。负值负载是指外负载作用力的方向和执行元件运动方向相同的负载。回油节流调速回路中缸回油腔有一定的背压力，在有负值负载时，背压能阻止缸的前冲，即该回路能在负值负载下工作；而进油路节流调速回路由于回油腔没有背压，因而不能在负值负载下工作。

图6-3-2　回油节流调速回路

回油节流回路

（2）运动平稳性。回油节流调速回路由于回油路上始终存在背压，可有效地防止空气从回油路吸入，因而低速时不易爬行，高速时不易颤振，即运动平稳性好。

（3）油液发热对泄漏的影响。进油节流调速回路中通过节流阀的热油液直接进入液压缸，会使缸的泄漏增加；而回油节流调速回路油液经节流阀温升后直接回油箱，经冷却后再进入系统，对系统泄漏影响相对较小。

（4）压力信号的提取与程序控制的方法。进油节流调速回路的进油腔压力随负载同步变化，当工作部件碰到死挡铁停止运动后，其压力将升至溢流阀调定压力，可直接利用系统工作压力升高提取压力信号作为控制顺序动作的指令信号。在回油节流调速回路中，回油腔压力随负载变化反向变化，工作部件碰上死挡铁后其压力将下降至0，只能利用压力降低提取信号。因此，在采用死挡铁定位的节流调速回路中，压力继电器应并联安装在流量控制阀与液压缸工作腔之间。

（5）启动性能。回油节流调速回路中若停车时间较长，液压缸回油腔的油液会泄漏回油箱，重新启动时因背压不能立即建立，将会引起启动瞬间工作机构的前冲现象。

为了提高节流调速回路的综合性能，实际中一般采用进油节流调速回路，并在其回油路上串接背压阀（溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀），使其兼具两种回路的优点。

综上所述，采用节流阀的进油、回油节流调速回路结构简单、价格低廉，但负载变化对速度的影响较大，低速、小负载时的回路效率较低，因此该调速回路适用于负载变化不大、低速、小功率的调速场合，如磨床的进给系统中。

4.旁路节流调速回路

将流量阀安装在与液压泵并联的旁油路上，即构成旁路节流调速回路。图6－3－3为采用节流阀的旁路节流调速回路，用节流阀调节液压泵流回油箱的流量，从而控制了进入液压缸的流量，即可实现调速。回路中的溢流阀在正常情况下是关闭的，过载时才打开，其调定压力为回路最大工作压力的1.1～1.2 倍。

液压泵的供油压力pp将随负载压力变化，不是一个定值，因此这种调速回路也称为变压节流调速回路。

图6-3-3　旁路节流调速回路

（a）示意图；（b）速度负载特性曲线

旁路节流调速回路

旁路节流调速回路只有节流损失，没有溢流损失，因而其功率损失比前两种调速回路小，效率高。这种调速回路一般用于速度较高、重载、调速范围不大、对速度稳定性要求不高的较大功率场合。如牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。

5.改善节流调速回路速度负载特性的措施

采用节流阀的节流调速回路速度刚性差，主要是由于负载力的变化会造成节流阀前后压差的变化，即使节流阀通流面积AT没有变化，也会引起通过节流阀的流量发生变化。在负载变化较大而又要求速度稳定时，这种调速回路无法满足要求。如果在节流调速回路中用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。

由于调速阀能在负载变化引起调速阀进、出口压力差变化的情况下，保证调速阀中节流阀节流口两端的压差基本不变，如果此刻不改变调速阀开度大小，负载的变化对通过调速阀的流量几乎没有影响，因而回路的速度刚性有较大提高。采用调速阀的进、回油和旁路节流调速回路的速度负载特性曲线如图6－3－1 （b）和图6－3－3 （b）所示。

在一定的负载变化范围内，当调速阀开口面积一定时，无论负载怎样变化，回路的速度都基本不变，即速度只与阀的开度有关；需要指出的是，该回路速度刚性的提高是通过降低回路效率而得到的，即通过牺牲一部分回路的效率来换取了回路速度刚性的提高。为了保证调速阀在回路最大负载下也能够正常工作，必须保证此时调速阀两端的最小压差大于一定数值（一般中、低压调速阀正常工作的最小压差为0.5 MPa，高压调速阀正常工作的最小压差为1 MPa），使调速阀中定差减压阀此时仍能起到压力补偿作用。在压差小于上述值时，调速阀调速回路和节流阀调速回路的负载特性相同。因为要保证调速阀正常工作的最小压差比节流阀的大，所以采用调速阀的节流调速回路的功率损失比采用节流阀的节流调速回路要大一些。