液压系统容积调速方法(容积调速回路是利用液压缸的容积变化来调节速度大小的)

导语：液压系统中调节执行元件速度—容积调速回路，现在知道还不晚

容积调速回路

• 容积调速就是通过改变液压泵及液压马达的每转排量来调节执行元件速度的一种调速方法。它不需要节流和溢流，所以能量利用比较合理，效率高而发热少，在大功率工程机械的液压系统中获得越来越多的应用。

• 根据容积调节对象的不同，容积调速可分为三种形式：

• （1）变量油泵和定量执行元件组成的调速回路——变量油泵调速回路；

• （2）定量泵和变量液压马达组成的调速回路——变量液压马达调速回路；

• （3）变量油泵和变量液压马达组成的调速回路——变量油泵变量液压马达调速回路。

• 容积调速是实现液压传动高度自动化与自动控制的基本手段，可以实现恒功率、恒扭矩等控制。

1、变量泵与液压缸的调速回路

右图所示为单向变量泵与液压缸的调速回路。这种回路中回油管和油泵的吸油管是不连通 的，它们分别插在油箱内，称其为开式回路。 通过调节变量油泵1的每转排量 q1，就可以调节液压缸4中活塞的运动速度v2。这里溢流阀2是安全阀，系统过载时打开溢流。 由于没有溢流损失和节流损失， 因而系统效率高，发热少。

变量油泵与液压缸调速回路

1-单向变量油泵；2-直动式溢流阀；3电磁换向阀；4-液压缸；

变量油泵与液压缸的调速回路具有以下特性：

•①因v2= Q/A=n1q1/A，执行元件的速 度v2与油泵每转排量q1成正比；

•②因泵的功率N1 = p1×Q= p1n1q1， 如果不考虑系统损失，则液压缸的输出功率N2等于泵的输出功率N1， 液压缸的输出功率N2与油泵的每转排量q1成正比。

•③因P = p1×A，则在调速过程液压缸的输出液压推力P与油泵的每转排量q1无关。

•变量油泵与液压缸调速回路的特性曲线如图所示。

•本回路因效率高、发热少适用于调速范围要求不高的大功率液压系统，例如锻压机械。对于要求调速范围大的液压系统，可以在回路中安装调速阀配合变量油泵共同调速，以满足执行元件工作要求。

调速特性曲线图

2、变量泵—定量马达的调速回路

•如图所示是单向变量油泵与单向定量液压马达组成的调速回路。

•这个回路中的回油管直通油泵3的回油腔，使系统形成封闭的循环，称其为闭式油路。

•闭式回路中散热条件较开式回路差，通过辅助油泵1和溢流阀6的补油和溢流可缓解这一问题。辅助油泵1和溢流阀6都只需选择低压小流量的即可。

变量油泵与定量液压马达调速回路

1-定量油泵；2-单向阀；3-单向变量油泵；4、 6-溢流阀；5-单向定量液压马达；

•变量油泵与定量液压马达的调速系统具有以下特性：

•①因n2= q/V2=n1V1/V2，马达的转速与泵每转排量V1成正比；

•②因泵的功率P1= p1×q= p1n1V1，若不考虑系统损失，则液压马达的输出功率P2等于泵的输出功率P1，液压马达的输出功率P2与油泵 的每转排量V1成正比。

•③因T2 = p×V2/2π，则在调速过程中液压马达的输出扭矩T2与油泵 的每转排量V1无关。在外负荷一定的条件下，调速的过程中，执行元件的输出扭矩不随泵每转排量V1而变化，因而称为恒扭矩调速。

•变量泵与定量液压马达调速回路特性曲线如图所示。

•本回路适用于大功率系统且执行元件单向旋转的闭式回路中。需要注意的是：在这种回路中，因泵和马达的泄漏量随负载的增加而增加，致使马达输出转速下降。

变量泵—定量马达调速工作特性曲线

3、定量泵—变量马达式容积调速回路

• 右图所示是定量油泵与单向变量液压马达组成的调速回路，该回路也为开式回路。

定量泵与变量液压马达调速回路 1-定量油泵；2-单向变量液压马达；3二位三通电磁阀；4、5-溢流阀

•图中溢流阀5使液压马达2被制动。

•在高压管线上接有高压安全阀4，用以防止系统过载。

定量泵与变量液压马达调速回路

1-定量油泵；2-单向变量液压马达；3二位三通电磁阀；4、5-溢流阀

• 定量泵与变量液压马达调速回路具有以下特性：

• ①因n2 = q/V2，液压马达的转速 n 2与液压马达的每转排量 V 2成反比。

• ②因泵的功率P1 = p1×q，如果不考虑系统损失，则液压马达的输 出功率 P 2等于泵的输出功率 P 1，液压马达的输出功率 P 2不随液压马 达的每转排量 V 2而变化，因而称之为恒功率调速。

• ③因T2 = p×q2/2π，则在调速过程中液压马达的输出扭矩 T 2与液压马达的每转排量 V 2成正比。

• 定量泵与变量液压马达调速回路的特性曲线如图所示。

• 本回路因效率高、发热少而适用于大功率系统且执行元件单向旋转、恒功率驱动的回路中。

• 需要注意的是：该回路虽然能在各种转速下保持很大输出功率不变，但是其调速范围小(Rc≤3)， 因此这种调速方法往往不能单独使用。

变量液压马达调速特性曲线

4、变量油泵与变量液压马达的调速回路

•如图所示是双向变量油泵与双向变量液压马达组成的闭式调速回路。

•通过调节变量油泵3的每转排量和调节变量液压马达4的每转排量，都可以调节液压马达4的转速。这种调速回路中，油泵的排量 q 1和液压马达的排量 q 2都是变量， 因而扩大了液压马达的调速范围，也扩大了液压马达扭矩和功率输出特性的选择性， 该回路调速范围R c≤100。

变量泵与变量液压马达的调速回路

1-定量油泵；2、9-溢流阀；3-双向变量 油泵；4-双向变量液压马达；5、6、7、8单向阀

变量泵-变量马达式容积调速分为恒转矩调节和恒功率调节两个阶段。

恒转矩阶段：VM最大不变， TM不变， p不变。用变量泵调速，Vp由小变大， Q增大，nM增大，PM线性增大。 恒功率阶段：Vp最大不变，p不变， Q不变，PM不变。用变量马达调速， VM 由大变小，nM继续增大，TM减小。 低速大扭矩，高速大功率。

• 这种回路因效率高、发热少而适用于大功率系统且执行元件需要双向旋转、调 速范围较大的回路中。

• 需要注意的是：变量油泵和变量液压马达应分阶段分别调速，而且各阶段的调速趋势应与工作机的负荷特性要求相匹配。

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