任務3.3速度回路故障診斷及排除一、學習要求1.弄清調速回路、速度轉換回路和快速運動回路的工作原理。2.學會調速回路、速度轉換回路和快速運動回路故障診斷及排除方法。二、知識準備1．調速回路的組成和工作原理調速回路是調節(jié)執(zhí)行元件運動速度的回路。它可分為節(jié)流調速回路、容積調速回路和容積節(jié)流調速回路三種。（1）節(jié)流調速回路的組成和工作原理節(jié)流調速回路是指在定量泵供油液壓系統(tǒng)中，用節(jié)流閥或調速閥調節(jié)執(zhí)行元件運動速度的調速回路。根據節(jié)流閥或調速閥的安裝位置不同，可分為進油路節(jié)流調速回路、回油路節(jié)流調速回路和旁油路節(jié)流調速回路三種,它們的組成、工作原理和特點如表5-7所示。

形式項目進油路的節(jié)流調速回路回油路節(jié)流調速回路旁油路的節(jié)流調速回路圖示

調速范圍較大比進油路的稍大些較小速度負載特性運動平穩(wěn)性較差好很差動畫動畫動畫

形式項目進油路的節(jié)流調速回路回油路節(jié)流調速回路旁油路的節(jié)流調速回路承載能力最大負載由溢流閥調整壓力決定，能夠克服的最大負載為常數(shù)，不隨節(jié)流閥通流面積的改變而改變最大負載由溢流閥調整壓力決定，能夠克服的最大負載為常數(shù)，不隨節(jié)流閥通流面積的改變而改變最大承載能力隨節(jié)流閥通流面積的增大而減小，低速時承載能力差功率和效率功率消耗與負載、速度無關，低速輕載時效率低、發(fā)熱大功率消耗與負載、速度無關，低速輕載時效率低、發(fā)熱大功率消耗隨負載增大而增大、效率較進、回油節(jié)流調速回路的高、發(fā)熱小使用場合適用于低速、輕載、負載變化不大、速度穩(wěn)定性要求不高、小功率的液壓系統(tǒng)，如車床、鏜床、鉆床等機床的進給系統(tǒng)和一些輔助運動適用于功率不大、有負值負載和負載變化較大的情況；或者要求運動平穩(wěn)性較高的液壓系統(tǒng)，如銑床、鉆床、平面磨床等本回路在高速重載下工作時，功率大、效率高因此它適用于動力較大、速度較高、平穩(wěn)性要求不高、調速范圍小的液壓系統(tǒng)，如牛頭刨床的主運動傳動系統(tǒng)采用節(jié)流閥的節(jié)流調速回路，速度負載特性都比較“軟”，負載變化下的運動平穩(wěn)性都比較差，回路中的節(jié)流閥可用調速閥來代替，由于調速閥本身能在負載變化的條件下保證節(jié)流閥進出油口間的壓力差基本不變，因而使用調速閥后，節(jié)流調速回路的速度負載特性將得到可大大改善。（2）容積調速回路的組成和工作原理容積調速回路是利用改變變量泵或變量液壓馬達的排量來調節(jié)執(zhí)行元件運動速度的調速回路。這種調速回路無溢流損失和節(jié)流損失，故效率高、發(fā)熱少，但低速穩(wěn)定性較差，變量泵和變量液壓馬達的結構復雜，成本高，因此適用于高壓大流量且對低速穩(wěn)定性要求不高的大型機床、液壓機、工程機械等大功率設備的液壓系統(tǒng)。容積調速回路按油液循環(huán)方式的不同，可分為開式和閉式兩種。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油直接回到油箱，油箱容積大，油液能得到較充分冷卻，但空氣和臟物易進入回路。在閉式回路中，液壓泵將油輸出進入執(zhí)行元件的進油腔，又從執(zhí)行元件的回油腔吸油，閉式回路結構緊湊，只需很小的補油箱，但冷卻條件差。為了補償工作中油液的泄漏，一般設補油泵，補油泵的流量為主泵流量的10%～15%。容積調速回路按液壓泵與執(zhí)行元件組合方式不同，可分為定量泵—變量液壓馬達容積調速回路、變量泵—定量液壓馬達（或液壓缸）容積調速回路和變量泵—變量液壓馬達容積調速回路等四種，它們的組成、工作原理和特點如表5-8所示。

類型項目定量泵——變量馬達調速回路變量泵——定量馬達（或液壓缸）調速回路變量泵——變量馬達調速回路圖示特性曲線

類型項目定量泵——變量馬達調速回路變量泵——定量馬達（或液壓缸）調速回路變量泵——變量馬達調速回路馬達轉速nM（或液壓缸速度）與泵排量VP的關系成反比泵排量VP恒定，nM與液壓馬達排量VM成正比在恒轉矩段，馬達排量VM最大不變，nM與VM成正比；在恒功率段，泵排量VP最大不變，馬達轉速nM與馬達排量VM成反比馬達的轉矩TM與馬達轉速nM成反比恒定在恒轉矩段，馬達的轉矩TM恒定；在恒功率段，馬達的轉矩TM與馬達轉速nM成反比馬達的功率PM恒定最大與馬達轉速nM成正比在恒轉矩段，馬達的功率PM與馬達轉速nM成正比；在恒功率段，馬達的功率PM恒定功率損失小小小系統(tǒng)效率高高高調速范圍小較大大價格高高高使用場合大功率的場合大功率的場合大功率且調速范圍大的場合（3）容積節(jié)流聯(lián)合調速回路的組成和工作原理容積節(jié)流聯(lián)合調速回路是用改變變量泵排量和調節(jié)調速閥或節(jié)流閥流量配合工作來調節(jié)執(zhí)行元件速度的調速回路。這種調速回路無溢流損失，有節(jié)流損失，其效率比節(jié)流調速回路高，但比容積調速回路的低，采用流量閥調節(jié)進入執(zhí)行元件的流量，克服了變量泵在負荷大、壓力高時漏油大，運動速度不平穩(wěn)的缺點，因此這種回路常用于空載需要快速運動，承載時需要穩(wěn)定的低速的各種中等功率設備的液壓系統(tǒng)中，如組合機床．車床．銑床等設備的液壓系統(tǒng)。它可分為定壓式容積節(jié)流聯(lián)合調速回路和穩(wěn)流式容積節(jié)流聯(lián)合調速回路兩種，它們的組成、工作原理和特點如表5-9所示。

類型項目定壓式容積節(jié)流聯(lián)合調速回路穩(wěn)流式容積節(jié)流聯(lián)合調速回路圖示泵的輸出壓力不變改變泵的輸出流量變變速度穩(wěn)定性好好

類型項目定壓式容積節(jié)流聯(lián)合調速回路穩(wěn)流式容積節(jié)流聯(lián)合調速回路調速范圍較大較大承載能力好好發(fā)熱較小小系統(tǒng)效率較高高價格較高較高使用場合負載變化不大的中小功率系統(tǒng)負載變化不大、速度較低的中小功率系統(tǒng)（4）三種調速回路的比較和選用節(jié)流調速回路、容積調速回路和容積節(jié)流調速回路主要性能比較如表5-10所示。

回路類型主要性能節(jié)流調速回路容積調速回路容積節(jié)流調速回路用節(jié)流閥用調速閥定壓式穩(wěn)流式進、回油旁路進、回油旁路機械特性速度穩(wěn)定性較差差好好較好好好承載能力較好較差好好較好好好調速范圍較大小較大較大大較大較大功率特性效率低較高低較高最高較高高發(fā)熱大較小大較小最小較小小適用范圍小功率、輕載的中、低壓系統(tǒng)大功率、重載高速的中、高壓系統(tǒng)中、小功率的中壓系統(tǒng)在調速回路的選用原則如下：①負載小，且工作中負載變化也小的系統(tǒng)可采用節(jié)流閥節(jié)流調速回路；在工作中負載變化較大且要求低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，宜采用調速閥的節(jié)流調速或容積節(jié)流調速回路；負載大、運動速度高、油的溫升要求小的系統(tǒng)，宜采用容積調速回路。一般來說，功率在3kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調速回路；3～5kW范圍宜采用容積節(jié)流調速回路；功率在5kW以上的宜采用容積調速回路。②處于溫度較高的環(huán)境下工作，且要求整個液壓裝置體積小、重量輕的情況，宜采用閉式容積調速回路。③節(jié)流調速回路的成本低，功率損失大，效率也低；容積調速回路因變量泵、變量馬達的結構較復雜，所以價錢高，但其效率高、功率損失??；而容積節(jié)流調速回路則介于兩者之間。所以需綜合分析選用哪種回路。2．速度轉換回路的組成和工作原理速度轉換回路是使液壓執(zhí)行機構在一個循環(huán)中從一種速度轉換成另一種運動速度的速度回路。常用速度轉換回路有快慢速轉換回路和兩種慢速的轉換回路兩種。（1）用行程閥控制的快慢速轉換回路的組成和工作原理用行程閥控制的快慢速轉換回路的組成和工作原理如動畫所示。（2）兩種慢速的轉換回路的組成和工作原理常見的兩種慢速的轉換回路有兩個調速閥串聯(lián)的速度轉換回路和兩個調速閥并聯(lián)的速度轉換回路兩種。①兩個調速閥串聯(lián)的速度轉換回路的組成和工作原理兩個調速閥串聯(lián)的速度轉換回路的組成和工作原理如動畫所示②兩個調速閥并聯(lián)的速度轉換回路的組成和工作原理兩個調速閥并聯(lián)的速度轉換回路的組成和工作原理如動畫所示。3．增速回路的組成和工作原理增速回路又稱為快速運動回路，它是一種使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高系統(tǒng)的工作效率的速度回路。常用的增速回路有雙泵供油的增速回路和液壓缸差動連接的增速回路兩種。（1）雙泵供油的增速回路的組成和工作原理雙泵供油的增速回路的組成和工作原理如動畫所示。（2）液壓缸差動連接的增速回路的組成和工作原理液壓缸差動連接的增速回路的組成和工作原理如動畫所示3.速度回路常見故障診斷及排除（1）“節(jié)流閥前后壓差小致使液壓缸速度不穩(wěn)定”故障診斷及排除如圖所示為節(jié)流調速回路簡圖，換向閥采用電磁換向閥，溢流閥的調節(jié)壓力比液壓缸工作壓力高0.3MPa，在工作過程中常開，起定壓與溢流作用。液壓缸推動負載運動時，運動速度達不到調定值。節(jié)流調速回路簡圖節(jié)流調速回路簡圖

引起這一故障的原因是溢流閥調節(jié)壓力較低。在進油路節(jié)流調速回路中，液壓缸的運動是通過節(jié)流閥的流量決定的，通過節(jié)流閥的流量又取決于節(jié)流閥的過流斷面的橫截面積和節(jié)流閥前后壓力差，這個壓力差達0.2～0.3MPa，再調節(jié)節(jié)流閥就能使通過節(jié)流閥的流量穩(wěn)定。在上述回路中，油液通過節(jié)流閥前后的壓力差為0.2MPa，這樣就造成節(jié)流閥前后壓力差低于允許值，通過節(jié)流閥的流量就達不到設計要求的值，為保證液壓缸的運動速度，需要提高溢流閥的調節(jié)壓力到0.5～0.8MPa。需要指出是，在使用調速閥時，同樣需要保證調速閥前后的壓力差0.5～0.8MPa范圍內，若小于0.5MPa，調速閥的流量很可能會受外負載的影響，隨外負載的變化而變化。磨床工作臺進給液壓調速回路圖（2）“系統(tǒng)中進了空氣，機床工作臺爬行”故障診斷及排除如圖所示為磨床工作臺進給調速回路圖，采用出口節(jié)流調速回路，在工作過程中當速度降到一定值時，工作臺速度會產生周期性變化，甚至時動時停，即工作臺相對于床身導軌作黏著滑動交替的運動，也就是我們所說的“爬行”，檢查油箱內油液表面出現(xiàn)大量針狀氣泡，壓力表顯示系統(tǒng)存在小范圍的壓力波動。液壓傳動以液壓油為工作介質，當空氣進入液壓系統(tǒng)后，一部分溶解于壓力油中，另一部分形成氣泡浮游在壓力油里，由于工作臺的液壓缸位于所有液壓元件的最高處，空氣極易集聚在這里，因此直接影響到工作臺的平穩(wěn)性，產生爬行現(xiàn)象。磨床工作臺進給液壓調速回路圖

當采用適當措施排除了系統(tǒng)中的空氣后，液面的針狀氣泡消失，壓力表波動減小，但全行程的爬行現(xiàn)象變成了不規(guī)則的間斷爬行。引起這種現(xiàn)象的原因是：當工作臺低速運動時，節(jié)流閥的通流面積極小，油中雜質及污物極易聚集在這里，液流速度高，引起發(fā)熱，將油析出的瀝青等雜物黏附在節(jié)流口處，致使通過節(jié)流閥的流量減?。煌瑫r，因節(jié)流口壓力差增大，將雜質從節(jié)流口處沖走，使通過節(jié)流口的流量又增加，如此反復，致使工作臺出現(xiàn)間歇性的跳躍，還應當指出的是，在同樣速度要求下回油路節(jié)流調速回路中節(jié)流閥的通流面積要調得比進油路節(jié)流調速回路中節(jié)流閥的小，因此低速時前者的節(jié)流閥更容易堵塞，產生爬行現(xiàn)象。（3）“執(zhí)行元件爬行”故障診斷及排除序號故障原因維修方法1液壓系統(tǒng)中進了空氣排凈液壓系統(tǒng)中的空氣2液壓泵流量脈動大，溢流閥振動造成系統(tǒng)壓力脈動，引起液壓缸或液壓馬達速度變化檢修或更換液壓泵或溢流閥3節(jié)流閥或調速閥閥口堵塞，系統(tǒng)泄漏不穩(wěn)定清洗節(jié)流閥或調速閥閥口4調速閥中減壓閥閥芯不靈活造成流量不穩(wěn)定而引起爬行清洗或研磨調速閥中減壓閥閥芯，使其運動靈活5在進油路的節(jié)流調速回路中，無背壓或背壓不足時，外負載變化時導致執(zhí)行元件速度變化而引起爬行在進油路的節(jié)流調速回路中，要加背壓閥，并使背壓閥壓力足夠6活塞桿密封壓得過緊調整活塞桿密封壓緊力7活塞桿彎曲校正活塞桿8導軌與缸的軸線不平行校正9導軌潤滑不良加強導軌的潤滑序號故障原因維修方法1液壓缸（或液壓泵）或液壓系統(tǒng)中其他元件的泄漏隨著負載壓力增大而顯著增大檢修或更換液壓系統(tǒng)相關元件的密封2液壓油的溫度異常升高，其黏度下降，導致泄漏增加檢修冷卻器，加強液壓系統(tǒng)散熱3調速閥中減壓閥閥芯卡死于打開位置，則負載增加時，通過節(jié)流的流量下降清洗或研磨調速閥中減壓閥閥芯，使其運動靈活（4）“負載增加時速度顯著下降”故障診斷及排除（5）無法實現(xiàn)速度轉換故障診斷及排除序號故障原因