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3总体方案设计

速度控制回路的公用是对液压系统中执行元件的速度进行调节和控制。执行元件的速度应能在一定范围内加以调节（调速回路）；由空载进入加工状态时，速度要能由快速运动稳定地转换为工进速度；为提高效率，空载快进速度大于工作进给的速度，甚至能是泵的流量有所增加。工作完毕后的退回速度也同样要求大于工作进给速度。 目前常用的调速回路主要有以下几种。

(1)节流调速回路

采用定量泵供油，通过改变回路中流量控制元件通流截面积的大小来控制输入或流出执行元件的流量，以调节其速度。

(2)容积调速回路

通过改变回路中变量泵或变量马达的排量等方式来调节执行元件的运动速度。 (3)容积节流调速回路（联合调速）

采用压力反馈式变量泵供油，由流量控制元件改变流入或流出执行元件的流量来调节速度。同时，这种调节方式可使变量泵的输出流量与通过流量控制元件的流量相匹配。

节流调速回路

节流调速回路根据流量控制元件在回路中安放的位置不同，分为进油路节流调速、回油路节流调速、旁油路节流调速三种基本形式

１.进油节流调速回路

将节流阀串联在液压泵和缸之间，用它来控制进入液压缸的流量从而达到调速的目的，称为进油路节流调速回路。在这种回路中，定量泵输出的多余流量通过溢流阀流回邮箱。由于溢流阀有溢流，泵的出口压力pP为溢流阀的调定压力泵保持定值，这是进油节流调速回路能够正常工作的必要条件。

(1)速度负载特性

q1CAT(pPA1?F)? v== 1??A1A1

即为进油路节流调速回路的速度负载特性方程，它描述了执行元件的速度v与负载F之

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间的关系。由此可知，当节流阀通流面积AT不变时负载越小，速度刚度越高；在相同负载下工作时，节流阀通流面积小的比大的速度刚度高，即速度低时速度刚度高。

(2)功率和效率

液压泵的输入功率值为PP=pPqP=常量，液压缸的输出功率为P1=Fv=F以回路的功率损失为：

?P=PP-P1= pPqP- p1q1= PP（q1+qP）-（pP-?p）q1

?P= pPqy-?pq1=?Py+?PT

q1=p1q1，所A1

式中，qy为通过溢流阀的溢流量。

由上式可知，这种调速回路的功率损失由两部分组成，即溢流损失?Py= pPqy和节流损失?PT=?pq1。由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。有资料表明当负载恒定或变化很小时，?=0.2―0.6；当负载变化较大时，回路的最高效率

?max=0.385.

可见，进有路节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和相对稳定性要求不高的小功率液压系统。

２.回油路节流调速回路

回油路节流调速回路与进油路节流调速回路负载特性基本相同；最大承载能力完全相同；功率损失仍是溢流损失和节流损失，仅是节流损失的值略有不同。效率的表达式虽然不同，但实质上的损失却是相同的。

进油路节流调速回路与回油路节流调速回路虽然特性基本相同，但仍然存在以下不同点。

（1） 承受负值负载的能力 （2） 实现压力控制的方便性 （3） 运动平稳性

（4） 油液发热对回路的影响 （5） 启动性能

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综上所述，进油路、回油路节流调速回路结构简单，价格低廉，但效率较低，只适用于负载变化不大，低速、小功率场合。 ３.旁路节流调速回路

将流量阀安放在和执行元件并联的旁油路上，即构成旁油路节流调速回路，节流阀调节了泵溢回邮箱的流量。从而间接控制了进入液压缸的流量，即实现了调速。由于溢流已由节流阀承担，故此处的溢流阀是作安全阀用，常态时关闭，过载时打开。其调定压力为回路最大工作压力的1.1―1.2倍。故液压泵的工作压力完全取决于负载而恒定。 液压缸的工作速度为：

v=

q1=A1qt?k1(FF)?CAT()?A1A1

A1根据上式可知，当节流阀的通流面积一定而负载增加时，速度显著下降。即特性很软，速度稳定性很差。但当通流面积一定时，负载越大，速度刚度越大。当负载一定时，节流面积越小，速度刚度越大。因而旁路节流调速回路适用于高速、重载的场合，这与上两种回路恰好相反。

容积调速回路

容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或马达的排量来调节执行元件的运动速度。在这种回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件，没有溢流损失和节流的损失，而且工作压力随负载变化而变化，因而效率高，发热少。

容积调速回路按油液循环方式分，有开式回路和闭式回路两种。开式回路中的液压泵从邮箱吸油后输入执行元件，执行元件排除的油液直接返回邮箱。闭式回路中的液压泵将油液输入执行元件的进油腔，又从执行元件的的回油腔处吸油。为了补偿回路中的泄露、补偿执行元件进油腔与回油腔的流量差额，常常需要设置补油装置。

以泵—缸式容积调速回路为例，回路的活塞速度为：

v=

qP=A1qt?k1A1FA1

由上式可见，由于变量泵有泄露，活塞运动速度会随着负载的加大而见笑。负载增大至一定程度时，在低速下会出现活塞停止运动的现象。可见这种回路在低速下的承载能力是很差的。

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容积节流调速回路

容积调速回路对然效率高，发热小，但仍然存在速度负载特性软的问题。尤其是在低速时，泄露在总流量中所占的比例增加，问题就更突出。在低速稳定性要求高的场合，常采用容积节流调速回路，即采用变量泵和流量控制阀联合调节执行元件的速度。

容积节流调速回路的特点是变量泵的供油量能自动接受流量阀的提阿姐并与之吻合，故误、无溢流损失，效率较高；进入执行元件的流量与负载变化无关，且能自动补偿泵的泄露，故速度稳定性高。但回路有节流损失，故效率较容积调速回路要低一些。

现以限压式变量泵与调速阀的容积节流调速回路为例，该系统的效率为：

(p1?p2?c=

A2)q1A1p1?p2=

A2A1pPqPpP

式中没有考虑泵的流量损失。当限压式变量泵达到最高压力时，其泄漏量为8%左右。泵的输出流量越小，泵的压力越高；负载越小，压力p1便越小。因而在速度小、负载小的场合下，这种调速回路效率就很低。

综上所述，本系统属低速、轻载、小功率的系统，对效率要求不是很高，所以选用结构简单、价格低廉的进油路节流调速回路。

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4液压系统的计算

4.1油缸推力的确定

由于各种工作机构的工况不同，所以各油缸的负载变化也不一样。在计算以前必须对各油缸的负载特性进行深人的分析。一般来说，油缸在工作过程中需要客服的负载有一下几项： 1、工作负载PG

它是由工作机构的有瘾大负载决定，如油压机的压制力、起重机的起重力亡回转窑的驱动力、机床的切削力等。本例中的工作负载即为磨头对板坯施加的压力，同时也是实际所需油缸上下腔压差的大小。

PG=20 KN

2、摩擦阻力Pm

摩擦阻力来自油缸本身及油缸所驱动的运动部件，例如油缸中活塞与缸筒内壁、活塞杆与导向套之间的密封摩擦；机床的工作台与导轨之间的摩擦、油压机的活动横梁的导向套与立杆之间的摩擦等。Pm不易准确计算，可粗略的取为

Pm=0.1PG=0.1×20=2 KN

3、惯性负载Pg

它是工作机构加速或减速时产生的惯性作用力的平均值，由于活塞速度甚慢而忽略不计。 4、回油阻力Pb

它由系统背压决定，可按下式计算：

Pb=pbA=1?106?0.0025?2.5 KN

3、总负载P

油缸在工作过程中受到的总负载，也就是油液给往塞或活塞的推力，可表达为:

P=PG+Pm+Pb+Pg=20+2+2.5