液压系统中泵-缸式容积调速回路原理

      容积调速回路可通过改变变量泵或（和）变量液压马达的排量来对液压马达（或液压缸）进行无级调速。这种调速回路无溢流损失和节流损失，所以效率高、发热少，适用于高压、大流量的大型机床、工程机械和矿山机械等大功率设备的液压系统。
       容积调速回路按油液循环方式的不同分为开式回路和闭式回路两种。前者油液在油路的循环路线为：泵的出口一执行元件一油箱一泵的入口。其特点是油液在油箱中得以较好冷却，且利于油中杂质的沉淀和气体的逸出。但油箱尺寸较大，污物容易侵入。而后者油液在油路的循环路线为：泵的出口→执行元件→泵的入口，即油液形成闭式循环。其特点是油箱尺寸小，结构紧凑，空气和污物不易侵入，但结构较复杂，油液散热差，需要辅助泵向系统供油，以弥补泄漏和冷却。

    根据液压泵和执行元件组合方式的不同，容积调速回路有泵一缸式和泵一马达式两类，它们的组成及性能分析如下。
    (1)泵-缸式容积调速回路
 ①油路组成及工作原理调速回路如图B所示，其中图B(a)为开式回路，图B(b)为闭式回路（图中只表示了单向运动，还可采用双向变量泵来使执行元件换向）。改变变量泵1的排量就能达到调节活塞速度的目的。3为安全阀，起过载保护作用，平时不打开，回路的最大压力由它限定。实际上，由于液压缸两腔有效面积不可能完全相等以及执行元件的外泄漏等原因，闭式油路中还需及时对系统补油。5为补油油箱，当油泵的吸油腔因缺油而使压力下降到低于大气压力时，通过单向阀4给系统补油。单向阀4用来防止系统停机时油液倒流入油箱和空气进入系统。

    ②性能特点
    a．速度一负载特性  以图B(a)所示开式回路为例分析回路的特性。若液压缸的速度为v，泵的理论流量为qtp，泄漏系数为k1，则活塞速度为
                          v=q1/A1=qp/A1=              (7-18)
根据式(7-18)选取不同的qtp值作图，可得一组平行曲线即速度一负载特性曲线，如图C所示。由于变量泵的泄漏，使得活塞速度随着负载的增加而明显下降，因此这种调速回路在低速下的承载能力很差。

    b．调速范围要确定调逮范围应先确定回路的最高速度和最低速度。由式(7-18)可以看出，这种调速回路的最高速度决定于所选用变量泵的最大流量，而最低速度可以调得很低（理想的空载最低速度可为零），因此调速范围较大。丽对于图B(b)，如果采用双向变量泵，则可不需要换向阀，由变量泵直接操纵执行元件换向，并在正反向之间实现连续的无级变速。
    c．力特性在调速范围内，液压缸的最大推力Fmax为
                                 Fmax=PsA1ηm                  (7-19)
式中  ps——安全阀3(图B)的调定压力；
      A1——液压缸的有效面积；
      ηm——液压缸的机械效率。
    由式(7-19)可看出，当安全阀的调定压力不变时，不考虑机械效率的变化，在调速范围内液压缸的最大推力也不变，所以这种调速回路为恒推力调速回路。而最大输出功率P随着速度（流量qtp）的上升也线性增加。其输出特性如图D所示。
    本调速回路在推土机、插床、拉床等功率较大的液压系统中应用广泛。