液压缸核心技术基础标准.doc

液压缸维修技术标准

编 制：
张业建、赵春涛
审 核：
樊建成
批 准：
魏成文

上海宝钢集团设备部
二OO八年八月
目  录
1  总则... 2
2  引用标准... 3
3  各部分常见材料及技术要求... 4
3.1  缸筒材料和技术要求... 4
3.2  活塞材料和技术要求... 6
3.3  活塞杆材料和技术要求... 6
3.4  端盖材料和技术要求... 8
4  液压缸检验... 9
4.1  缸筒内表面... 9
4.2  活塞杆滑动面... 9
4.3  密封... 9
4.4  活塞杆导向套内表面... 10
4.5  活塞表面... 10
4.6  其它... 11
5  液压缸装配... 12
6  液压缸试验... 14
附表1 检验项目和质量分等（摘录JB/JQ20301-88）............. 16
附表2 螺栓和螺母最大紧固力矩(仅供参考)............................ 17
附表3 螺纹传动力和拧紧力矩............................................... 18

液压缸维修技术标准
1  总则
1.1 适用范围  本维修技术标准要求了液压缸各组成部分常见材料和技术要求、液压缸检验、装配和试验，适适用于宝钢股份企业宝钢分企业范围内液压缸维修，维修单位按本标准实施；
1.2 密封选择  密封件应选择宝钢股份企业指定生产厂家标准产品，特殊情况需得到宝钢相关技术部门审核同意；
1.3 螺纹防松  液压缸螺纹连接在安装时应涂上宝钢股份企业指定生产厂家螺纹紧固胶；
1.4 液压缸防腐  修理好液压缸，若在仓库或现场存放时间超出六个月时间，需采取合适防腐方法；
1.5 螺栓选择  10.9级（包含10.9级）以下高强度螺栓能够采取中国著名生产厂产品，10.9级（不包含10.9级）以上高强度螺栓应采取国外著名生产厂产品；
1.6 本标准解释权属宝钢股份企业宝钢分企业设备部。
2  引用标准
液压缸维修应实施下列国家标准，许可采取要求更高标准。

序号
标 准 号
内  容
1
GB/T 7938－1987
液压缸及气缸公称压力系列
2
JB/T 7939－1999
单活塞杆液压缸两腔面积比
3
GB/T 2348－1993
液压气动系统及元件 缸内径及活塞杆外径
4
GB/T 2349－1980
液压气动系统及元件 缸活塞行程系列
5
GB/T 2350－1980
液压气动系统及元件―活塞杆螺纹型式和尺寸系列
6
GB/T 2879－1986
液压缸活塞和活塞杆 动密封沟槽型式、尺寸和公差
7
GB/T 2880－1981
液压缸活塞和活塞杆 窄断面动密封沟槽尺寸系列和公差
8
GB/T 6577－1986
液压缸活塞用带支承环密封沟槽型式、尺寸和公差
9
GB/T 6578－1986
液压缸活塞杆用防尘圈沟槽型式、尺寸和公差
10
JB/T 10205－
液压缸 技术条件
11
GB/T 15622－1995
液压缸 试验方法
12
GB/T 8713－1988
液压缸和气动缸筒用精密内径无缝钢管
13
GB/T 9094－1988
液压缸和气缸安装尺寸和安装型式代号
14
GB/T 14036－1993
液压缸活塞杆端带关节轴承耳环安装尺寸
15
GB/T 14042－1993
液压缸活塞杆端柱销式耳环安装尺寸
3  各部分常见材料及技术要求
3.1 缸筒材料和技术要求
3.1.1 材料和毛坯
⑴ 无缝钢管  若能满足要求，能够采取无缝钢管作缸筒毛坯。通常常见调质45号钢。需要焊接时，常见焊接性能很好20－35号钢，机械粗加工后再调质。
⑵ 铸件  对于形状复杂缸筒毛坯，能够采取铸件。灰铸铁铸件常见HT200至HT350之间多个牌号，要求较高者，可采取球墨铸铁QT450-10、QT500-7、QT600-3等。另外还能够采取铸钢ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570等。
⑶ 锻件  对于特殊要求缸筒，应采取锻钢。
3.1.2 技术要求
⑴ 缸筒内径公差等级和表面粗糙度
缸筒和活塞通常采取基孔制间隙配合。活塞采取橡胶、塑料、皮革材质密封件时，缸筒内孔可采取H8、H9公差等级，和活塞组成、、、等不一样间隙配合。缸筒内孔表面粗糙度取Ra0.40~0.10μm。
采取活塞环密封时，缸筒内孔公差等级通常取H7，它可和活塞组成、等不一样间隙配合，内孔表面粗糙度取Ra0.40~0.20μm。
采取间隙密封，缸筒内孔公差等级通常取H6，和活塞组成间隙配合，表面粗糙度取 Ra0.10~0.05μm。
⑵ 缸筒形位公差
缸筒内径圆度、圆柱度误差小于直径尺寸公差二分之一，
缸筒轴线直线度误差在500mn长度上小于0.03mm。
缸筒端面对轴线圆跳动在100mm直径上小于0.04mm。
⑶ 安装部位技术要求
缸筒端面和缸盖接合面对液压缸轴线垂直度误差，按直径每100mm不得超出0.04mm，缸筒安装缸盖螺纹应采取2a级精度公制螺纹，采取耳环安装方法时，耳环孔轴线对缸筒轴线位置度误差小于0.03mm，垂直度误差在100mm长度上小于0.1mm。采取轴销式安装方法时，轴销轴线和缸筒轴线位置度误差小于0.1mm，垂直度误差在100mm长度上小于0.1mm。
⑷ 其它技术要求
缸筒内径端部倒角15°～30°，或倒R3以上圆角；表面粗糙度不差于Ra0.8μm，以免装配时损伤密封件；
缸筒端部需焊接时，缸筒内部工作表面距离焊缝不得小于20mm；
热处理调质硬度通常为HB241－285；
为了预防缸筒腐蚀、提升寿命，缸筒内径能够镀铬，镀层厚度通常为0.03~0.05mm，然后进行珩磨或抛光。缸筒外露表面可涂耐油油漆。
3.2 活塞材料和技术要求
3.2.1 活塞材料
无导向环（支承环）活塞选择高强度铸铁HT200~300，有导向环（支承环）活塞选择碳素钢20号、35号及45号。
3.2.2 活塞技术要求
采取无密封件间隙密封式活塞常取为f6；
采取活塞环密封时常取为f6或f7；
采取橡胶、塑料密封件时，常取为f7、f8及f9；
和活塞杆配合活塞内孔公差等级通常取为H7；
活塞外圆表面粗糙度要不差于 Ra0.32μm，内孔表面粗糙度要不差于Ra0.8μm。
活塞外径、内孔圆度，圆柱度误差小于尺寸公差1/2。
活塞外径对内孔及密封沟槽同轴度允差小于0.02mm。
端面对轴线垂直度允差小于 0.04/100。
3.3 活塞杆材料和技术要求
3.3.1常见材料
活塞杆通常见优质碳素结构钢制成。对于有腐蚀性气体场所采取不锈钢制造。活塞杆通常见棒料，现在大部采取冷拉棒材。为了提升硬度、耐磨性和耐腐蚀性，活塞杆材料通常要求表面淬火处理，淬火深度为0.5～1mm，硬度通常为 HRC50～60，然后表面再镀硬铬，镀层厚度为 0.03～0.05mm。
表1 活塞杆常见材料性能
材料
机械性能
热处理
表面处理
类别
牌号
抗拉强度
σb (MPa)
屈服强度 σs(MPa)
延伸率
(%)
碳素钢
35
520
320
15
调质
镀铬
碳素钢
45
600
340
13
调质或加高频淬火
镀铬
碳素钢
55
640
380
14
调质或加高频淬火
镀铬
铬钼钢
35CrMo
1000
850
12
调质
镀铬
不锈钢
Cr18Ni9
500
200
45
淬火

3.3.2 技术要求
⑴ 活塞杆外径尺寸公差多为f8，也有采取f7、f9。
⑵ 直线度≤0.02／100mm。
⑶ 圆度等几何精度误差通常小于外径公差二分之一。
⑷ 和活塞内孔配合轴颈和外圆同轴度允差不能大于0.01~0.02mm；安装活塞轴肩和活塞杆轴线垂直度允差小于 0.04/100mm。
⑸ 活塞杆端部卡键槽、螺纹及缓冲柱塞和杆径同轴度允差小于0.01～0.02mm。缓冲柱塞最好采取活塞杆本身端头部。
⑹ 表面粗糙度通常为Ra0.16～0.63μm，精度要求高时，取为Ra≤0.l～0.2μm。
3.4 端盖材料和技术要求
缸盖和缸底常见45号钢铸造或铸造毛坯。需要焊接结构，采取焊接性能很好35号钢。中低压缸可用HT200、HT250、HT300等灰口铸铁材料。
缸盖内孔通常尺寸公差采取H7、H8精度等级、表面粗糙度通常取为Ra1.6～3.2μm。
缸盖内孔和凸缘止口外径圆度、圆柱度误差小于直径尺寸公差二分之一。
内孔和凸缘止口同轴度允差小于0.03mm，相关端面对内孔轴线圆跳动在直径100mm上小于 0.04mm。第六章           液压基础回路
关键内容：
一、 一、        速度控制回路
（一） （一）         调速回路：油缸：v=q/A 液压马达: n=q/Vm
1.节流调速回路；
2.容积调速回路；
3.容积节流调速回路
（二） （二）         速度换接回路
（三） （三）         快速回路
二、 二、        压力控制回路
（一） （一）         调压回路
（二） （二）         减压回路
（三） （三）         卸荷回路
（四） （四）         保压回路
（五） （五）         增压回路
…
三、 三、        方向控制回路
（一） （一）         换向回路
（二） （二）         锁紧回路
四、 四、        多缸动作控制回路
（一） （一）         次序动作回路
（二） （二）         同时动作回路
（三） （三）     防干扰回路

第一节 速度控制回路

速度控制回路是研究液压系统速度调整和变换问题，常见速度控制回路有调速回路、快速回路、速度换接回路等，本节中分别对上述三种回路进行介绍。
一、调速回路
调速回路基础原理 从液压马达工作原理可知，液压马达转速nM由输入流量和液压马达排量Vm决定，即nM=q/V m，液压缸运动速度v由输入流量和液压缸有效作用面积A决定，即v=q/A。
经过上面关系能够知道，要想调整液压马达转速n M或液压缸运动速度v，可经过改变输入流量q、改变液压马达排量V m和改变缸有效作用面积A等方法来实现。因为液压缸有效面积A是定值，只有改变流量q大小来调速，而改变输入流量q，能够经过采取流量阀或变量泵来实现，改变液压马达排量V m，可经过采取变量液压马达来实现，所以，调速回路关键有以下三种方法：
1）节流调速回路：由定量泵供油，用流量阀调整进入或流出实施机构流量来实现调速；
2）容积调速回路：用调整变量泵或变量马达排量来调速；
3）容积节流调速回路：用限压变量泵供油，由流量阀调整进入实施机构流量，并使变量泵流量和调整阀调整流量相适应来实现调速。另外还可采取多个定量泵并联，按不一样速度需要，开启一个泵或多个泵供油实现分级调速。

1、节流调速回路

图7—1
节流调速原理。 节流调速回路是经过调整流量阀通流截面积大小来改变进行实施机构流量，从而实现运动速度调整。
图7—1所表示，假如调整回路里只有节流阀，则液压泵输出油液全部经节流阀流进液压缸。改变节流阀节流口大小，只能改变油液流经节流阀速度大小，而总流量不会改变，在这种情况下节流阀不能起调整流量作用，液压缸速度不会改变。
1）进油节流调速回路
进油调速回路是将节流阀装在实施机构进油路上，起调速原理图7-2（a）所表示.

图7—2（a）进油节流调速回路
A. A.     回路特点
因为是定量泵供油，流量恒定，溢流阀调定压力为pt，泵供油压力p0，进入液压缸流量q1由节流阀调整开口面积a确定,压力作用在活塞A1上，克服负载F，推进活塞以速度v=q1/A1向右运动。因为定量泵供油， q1小于qB ，所以p0=溢流阀调定供油压力pt=const

活塞受力平衡方程：
p1 A1= F +p2 A2
进入油缸流量
q1=Ka▽pm
▽p= pb-F/A1
q1=Ka (pb-F/A1)m
B. B.     进油节流调速回路速度-负载特征方程为
（7-1）

式中：k为和节流口形式、液流状态、油液性质等相关节流阀系数；a为节流口通流面积；m为节流阀口指数（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，当F
增大,a一定时，速度v减小。
C.进油节流调速回路速度-负载特征曲线

图7-2(c)速度负载特征
D.进油节流调速回路优点是：液压缸回油腔和回油管中压力较低，当采取单杆活塞杆液压缸，使油液进入无杆腔中，其有效工作面积较大，能够得到较大推力和较低运动速度，这种回路多用于要求冲击小、负载变动小液压系统中。
E.回路效率
η=FV/qBp0
qBp0= p0q1+p0qY
= p1q1+▽p q1 +p0qY 图：

p1q1= FV 有用功率
▽p q1节流损失
pbqY——溢流损失
所以在20%左右

２） ２）             回油节流调速回路：
回油节流调速回路将节流阀安装在液压缸回油路上，其调速原理图7-2（b）所表示。
图7-2（b）回油节

A.回路特点
因为是定量泵供油，流量恒定，溢流阀调定压力为pt，泵供油压力p0，进入液压缸流量q1，液压缸输出流量q2，q2由节流阀调整开口面积a确定,压力p1作用在活塞A1上，压力p２作用在活塞A２上，推进活塞以速度v=q1/A1向右运动，克服负载F做功。
因ｖ＝q１／A１＝q２／A２
q1＝q２A１／A２　　
q1小于qB， 所以p0=溢流阀调定供油压力pt=const＝p1
活塞受力平衡方程：
p1 A1= F +p2 A2
p2 =（p1 A1 –F）/ A2
F=0时 p2 =p1 A1 / A2＞p1
q２=Ka▽pm
▽p＝p２= （p1A1－F）/ A２
q２=Ka[（p1A1－F）/ A２]m

B. 回油节流调速回路速度-负载特征方程为：
(7—2)
式中：k为和节流口形式、液流状态、油液性质等相关节流阀系数；a为节流口通流面积；m为节流阀口指数（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，当F增大,a一定时，速度v减小。
C. C.     回油节流调速回路速度-负载特征曲线图7—2c

图7-2(c)速度负载特征
D. D.     回油节流调速回路优点：
节流阀在回油路上能够产生背压，相对进油调速而言，运动比较平稳，常见于负载改变较大，要求运动平稳液压系统中。而且在a一定时，速度v随负载F增加而减小。
E.回路效率
η=FV/qBpb
qBpb= pbq1+pbqY 　　　　　　　　　　　　
= q1（Ｆ＋A２ p２）／Ａ１+▽p q1 +pbqY 　　　　　
＝ｖＦ＋ｑ２ｐ２＋ｐｂｑｙ　　　　　　　　　　　　图：

p1q1= FV 有用功率
ｑ２ｐ２＝▽p q２_______节流损失 　
pbqY——溢流损失
所以在20%左右

图7—2（a）、（b）所表示，将节流阀串联在回路中，节流阀和溢流阀相当于并联两个液阻，定量泵输出流量q B不变，经节流阀流入液压缸流量q 1和经溢流阀流回油箱流量q大小，由节流阀和溢流阀液阻相对大小决定。节流阀经过改变节流口通流截面，能够在较大范围内改变其液阻，从而改变进入液压缸流量，调整液压缸速度。

３） ３）             旁路节流调速回路
这种回路由定量泵、安全阀、液压缸和节流阀组成，节流阀安装在和液压缸并联旁油路上，其调速原理图7-3所表示。

图7—3旁路节流调速回路
定油泵输出流量q B，一部分（q1） 进入液压缸，一部分（q2）经过节流阀流回油箱。溢流阀在这里起安全作用，回路正常工作时，溢流阀不打开，当供油压力超出正常工作压力时，溢流阀才打开，以防过载。溢流阀调整压力应大于回路正常工作压力，在这种回路中，缸进油压力p1等于泵供油压力p B，溢流阀调整压力通常为缸克服最大负载所需工作压力p1max1.1~1.3倍.
4）采取调速阀节流调速回路 前面介绍三种基础回路其速度稳定性均随负载改变而改变，对于部分负载改变较大，对速度稳定性要求较高液压系统，可采取调速阀来改善起速度-负载特征。

图7—4调速阀进油节流调速回路

采取调速阀也可按其安装位置不一样，分为进油节流、回油节流、旁路节流三种基础调速回路。
图7-4为调速阀进油调速回路。图7-4(a)为回路简图，图7-4(b)为其速度—负载特征曲线图。
其工作原理和采取节流进油节流阀调速回路相同。在这里当负载F改变而使p1改变时，因为调速阀中定差输出减压阀调整作用，使调速阀中节流阀前后压差Δp保持不变，从而使流经调速阀流量q1不变，所以活塞运动速度v也不变。
其速度—负载特征曲线图7-4(b)所表示。因为泄漏影响，实际上随负载F增加，速度v有所减小。
在此回路中，调速阀上压差Δp包含两部分：节流口压差和定差输出减压口上压差。
所以调速阀调整压差比采取节流阀时要大，通常Δp≥5×105Pa，高压调速阀则达10×105Pa。这么泵供油压力pB对应地比采取节流阀时也要调得高些，故其功率损失也要大些。
这种回路其它调速性能分析方法和采取节流阀时基础相同。
总而言之，采取调速阀节流调速回路低速稳定性、回路刚度、调速范围等，要比采取节流阀节流调速回路全部好，所以它在机床液压系统中取得广泛应用。

2.容积调速回路
容积调速回路是经过改变回路中液压泵或液压马达排量来实现调速。其关键优点是功率损失小(没有溢流损失和节流损失)且其工作压力随负载改变，所以效率高、油温度低，适适用于高速、大功率系统。
按油路循环方法不一样，容积调速回路有开式回路和闭式回路两种。开式回路中泵从油箱吸油，实施机构回油直接回到油箱，油箱容积大，油液能得到较充足冷却，但空气和脏物易进入回路。闭式回路中，液压泵将油输出进入实施机构进油腔，又从实施机构回油腔吸油。闭式回路结构紧凑，只需很小补油箱，但冷却条件差。为了赔偿工作中油液泄漏，通常设补油泵，补油泵流量为主泵流量10%～15%。压力调整为3×105～10×105Pa。容积调速回路通常有三种基础形式：变量泵和定量液动机容积调速回路；定量泵和变量马达容积调速回路；变量泵和变量马达容积调速回路。
(1)变量泵和定量液动机容积调速回路。
这种调速回路可由变量泵和液压缸或变量泵和定量液压马达组成。其回路原理图图7-5所表示，图7-5(a)为变量泵和液压缸所组成开式容积调速回路；图7-5(b)为变量泵和定量液压马达组成闭式容积调速回路。

图7-5变量泵定量液动机容积调速回路
(a)开式回路 (b)闭式回路 (c)闭式回路特征曲线
其工作原理是：图7-5(a)中活塞5运动速度v由变量泵1调整，2为安全阀，4为换向阀，6为背压阀。图7-5(b)所表示为采取变量泵3来调整液压马达5转速，安全阀4用以预防过载，低压辅助泵1用以补油，其补油压力由低压溢流阀6来调整。
其关键工作特征：
① ①              速度特征：当不考虑回路容积效率时，实施机构速度nm或(Vm)和变量泵排量VB关系为：
nm=nBVB/Vm或vm=nBVB/A (7-5)
上式表明：因马达排量Vm和缸有效工作面积A是不变，当变量泵转速nB不变，则马达转速nm(或活塞运动速度)和变量泵排量成正比，是一条经过坐标原点直线，图7-5(c)中虚线所表示。实际上回路泄漏是不可避免，在一定负载下，需要一定流量才能开启和带动负载。所以其实际nm(或Vm)和VB关系如实线所表示。这种回路在低速下承载能力差，速度不稳定。
②转矩特征、功率特征：当不考虑回路损失时，液压马达输出转矩Tm(或缸输出推力F)为Tm=VmΔp/2π或F=A(pB-p0)。它表明当泵输出压力pB和吸油路(也即马达或缸排油)压力p0不变，马达输出转矩Tm或缸输出推力F理论上是恒定，和变量泵VB无关。但实际上因为泄漏和机械摩擦等影响，也存在一个“死区”，图7-5(c)所表示。
此回路中实施机构输出功率：
Pm=(pB-p0)qB=(pB-p0)nBvB或Pm=nmTm=VBnBTm/Vm (7-6)
式(7-6)表明：马达或缸输出功率Pm随变量泵排量VB增减而线性地增减。其理论和实际功率特征亦见图7-6(c)。
③调速范围：这种回路调速范围，关键决定于变量泵变量范围，其次是受回路泄漏和负载影响。采取变量叶片泵可达10，变量柱塞泵可达20。
总而言之，变量泵和定量液动机所组成容积调速回路为恒转矩输出，可正反向实现无级调速，调速范围较大。适适用于调速范围较大，要求恒扭矩输出场所，如大型机床主运动或进给系统中。
(2)定量泵和变量马达容积调速回路。 定量泵和变量马达容积调速回路图7-6所表示。图7-6(a)为开式回路：由定量泵1、变量马达2、安全阀3、换向阀4组成；图7-6(b)为闭式回路：1、2为定量泵和变量马达，3为安全阀，4为低压溢流阀，5为补油泵。
此回路是由调整变量马达排量Vm来实现调速。
①速度特征：在不考虑回路泄漏时，液压马达转速nm为：
nm=qB/Vm
式中qB为定量泵输出流量。可见变量马达转速nm和其排量Vm成正比，当排量Vm最小时，马达转速nm最高。其理论和实际特征曲线图7-6(c)中虚、实线所表示。
由上述分析和调速特征可知：此种用调整变量马达排量调速回路，假如用变量马达来换向，在换向瞬间要经过“高转速—零转速—反向高转速”突变过程，所以，不宜用变量马达来实现平稳换向。
②转矩和功率特征：
液压马达输出转矩：Tm=Vm(pB-p0)/2π
液压马达输出功率：Pm=nmTm=qB(pB-p0)
上式表明：马达输出转矩Tm和其排量Vm成正比；而马达输出功率Pm和其排量Vm无关，若进油压力pB和回油压力p0不变时，Pm=C，故此种回路属恒功率调速。其转矩特征和功率特征见图7-6(c)所表示。

图7-6定量泵变量马达容积调速回路
(a)开式回路(b)闭式回路(c)工作特征
总而言之，定量泵变量马达容积调速回路，因为不能用改变马达排量来实现平稳换向，调速范围比较小(通常为3～4)，所以较少单独应用。
(3)变量泵和变量马达容积调速回路。这种调速回路是上述两种调速回路组合，其调速特征也含有二者之特点。
图7-7所表示为其工作原理和调速特征，由双向变量泵2和双向变量马达9等组成闭式容积调速回路。
该回路工作原理：调整变量泵2排量VB和变量马达9排量Vm，全部可调整马达转速nm；补油泵1经过单向阀3和4向低压腔补油，其补油压力由溢流阀10来调整；安全阀5和6分别用以预防正反两个方向高压过载。液控换向阀7和溢流阀8用于改善回路工作性能，当高、低压油路压差(pB-p0)大于一定值时，液动滑阀7处于上位或下位，使低压油路和溢流阀8接通，部分低压热油经7、8流回油箱。所以溢流阀8调整压力应比溢流阀10调整压力低些。为合理地利用变量泵和变量马达调速中各自优点，克服其缺点，在实际应用时，通常采取分段调速方法。

图7-7变量泵变量马达容积调速回路
(a)工作原理 (b)调速特征
第一阶段将变量马达排量Vm调到最大值并使之恒定，然后调整变量泵排量VB从最小逐步加大到最大值，则马达转速nm便从最小逐步升高到对应最大值(变量马达输出
转矩Tm不变，输出功率Pm逐步加大)。这一阶段相当于变量泵定量马达容积调速回路。第二阶段将已调到最大值变量泵排量VB固定不变，然后调整变量马达排量Vm，
之从最大逐步调到最小，此时马达转速nm便深入逐步升高到最高值(在此阶段中，马达输出转矩Tm逐步减小，而输出功率Pm不变)。这一阶段相当于定量泵变量马达容积调速回路。
上述分段调速特征曲线图7-7(b)所表示。
这么，就可使马达换向平稳，且第一阶段为恒转矩调速，第二阶段为恒功率调速。这种容积调速回路调速范围是变量泵调整范围和变量马达调整范围之乘积，所以其调速范围大(可达100)，而且有较高效率，它适适用于大功率场所，如矿山机械、起重机械和大型机床主运动液压系统。
3.容积节流调速回路 容积节流调速回路基础工作原理是采取压力赔偿式变量泵供油、调速阀(或节流阀)调整进入液压缸流量并使泵输出流量自动地和液压缸所需流量相适应。
常见容积节流调速回路有：限压式变量泵和调速阀等组成容积节流调速回路；变压式变量泵和节流阀等组成容积调速回路。

图7-8限压式变量泵调速阀容积节流调速回路
(a)调速原理图(b)调速特征图
图7-8所表示为限压式变量泵和调速阀组成调速回路工作原理和工作特征图。在图示位置，活塞4快速向右运动，泵1按快速运动要求调整其输出流量qmax，同时调整限压式变量泵压力调整螺钉，使泵限定压力pC大于快速运动所需压力〔图7-8(b)中AB段〕。当换向阀3通电，泵输出压力油经调速阀2进入缸4，其回油经背压阀5回油箱。调整调速阀2流量q1就可调整活塞运动速度v，因为q1＜qB，压力油迫使泵出口和调速阀进口之间油压憋高，即泵供油压力升高，泵流量便自动减小到qB≈q1为止。
这种调速回路运动稳定性、速度负载特征、承载能力和调速范围均和采取调速阀节流调速回路相同。图7-8(b)所表示为其调速特征，由图可知，此回路只有节流损失而无溢流损失。
当不考虑回路中泵和管路泄漏损失时，回路效率为：
ηc=〔p1-p2(A2/A1)〕q1/pBq1=[p1-p2(A2/A1)]/pB
上式表明：泵输油压力pB调得低部分，回路效率就可高部分，但为了确保调速阀正常工作压差，泵压力应比负载压力p1最少大5×105Pa。当此回路用于“死档铁停留”、压力继电器发讯实现快退时，泵压力还应调高些，以确保压力继电器可靠发讯，故此时实际工作特征曲线图7-8(b)中AB′C′所表示。另外，当pC不变时，负载越小，p1便越小，回路效率越低。
总而言之：限压式变量泵和调速阀等组成容积节流调速回路，含有效率较高、调速较稳定、结构较简单等优点。现在已广泛应用于负载改变不大中、小功率组合机床液压系统中。
4.调速回路比较和选择
(1)调速回路比较。见表7-1。
表7-1 调速回路比较
回路类

关键性能
节流调速回路
容积调速回路
容积节流调速回路
用节流阀
用调速阀
限压式
稳流式
进回油
旁路
进回油
旁路
机械特征
速度稳定性
较差
差
好
很好
好
承载能力
很好
较差
好
很好
好
调速范围
较大
小
较大
大
较大
功率特征
效率
低
较高
低
较高
最高
较高
高
发烧
大
较小
大
较小
最小
较小
小
适用范围
小功率、轻载中、低压系统
大功率、重载高速中、高压系统
中、小功率中压系统

(2)调速回路选择。调速回路选择关键考虑以下问题：
①实施机构负载性质、运动速度、速度稳定性等要求：负载小，且工作中负载改变也小系统可采取节流阀节流调速；在工作中负载改变较大且要求低速稳定性好系统，宜采取调速阀节流调速或容积节流调速；负载大、运动速度高、油温升要求小系统，宜采取容积调速回路。
通常来说，功率在3kW以下液压系统宜采取节流调速；3～5kW范围宜采取容积节流调速；功率在5kW以上宜采取容积调速回路。

图7-9能实现差动连接工作进给回路

②工作环境要求：处于温度较高环境下工作，且要求整个液压装置体积小、重量轻情况，宜采取闭式回路容积调速。
③经济性要求：节流调速回路成本低，功率损失大，效率也低；容积调速回路因变量泵、变量马达结构较复杂，所以价钱高，但其效率高、功率损失小；而容积节流调速则介于二者之间。所以需综合分析选择哪种回路。
二、快速运动回路
为了提升生产效率，机床工作部件常常要求实现空行程(或空载)快速运动。这时要求液压系统流量大而压力低。这和工作运动时通常需要流量较小和压力较高情况恰好相反。对快速运动回路要求关键是在快速运动时，尽可能减小需要液压泵输出流量，或在加大液压泵输出流量后，但在工作运动时又不致于引发过多能量消耗。以下介绍多个机床上常见快速运动回路。

图7-10 双泵供油回路

1.差动连接回路 这是在不增加液压泵输出流量情况下，来提升工作部件运动速度一个快速回路，其实质是改变了液压缸有效作用面积。
图7-9是用于快、慢速转换，其中快速运动采取差动连接回路。当换向阀3左端电磁铁通电时，阀3左位进入系统，液压泵1输出压力油同缸右腔油经3左位、5下位(此时外控次序阀7关闭)也进入缸4左腔，进入液压缸4左腔，实现了差动连接，使活塞快速向右运动。当快速运动结束，工作部件上挡铁压下机动换向阀5时，泵压力升高，阀7打开，液压缸4右腔回油只能经调速阀6流回油箱，这时是工作进给。当换向阀3右端电磁铁通电时，活塞向左快速退回(非差动连接)。采取差动连接快速回路方法简单，较经济，但快、慢速度换接不够平稳。必需注意，差动油路换向阀和油管通道应按差动时流量选择，不然流动液阻过大，会使液压泵部分油从溢流阀流回油箱，速度减慢，甚至不起差动作用。
2.双泵供油快速运动回路 这种回路是利用低压大流量泵和高压小流量泵并联为系统供油，回路见图7-10。
图中1为高压小流量泵，用以实现工作进给运动。2为低压大流量泵，用以实现快速运动。在快速运动时，液压泵2输出油经单向阀4和液压泵1输出油共同向系统供油。在工作进给时，系统压力升高，打开液控次序阀(卸荷阀)3使液压泵2卸荷，此时单向阀4关闭，由液压泵1单独向系统供油。溢流阀5控制液压泵1供油压力是依据系统所需最大工作压力来调整，而卸荷阀3使液压泵2在快速运动时供油，在工作进给时则卸荷，所以它调整压力应比快速运动时系统所需压力要高，但比溢流阀5调整压力低。
双泵供油回路功率利用合理、效率高，而且速度换接较平稳，在快、慢速度相差较大机床中应用很广泛，缺点是要用一个双联泵，油路系统也稍复杂。
三、速度换接回路
速度换接回路用来实现运动速度变换，即在原来设计或调整好多个运动速度中，从一个速度换成另一个速度。对这种回路要求是速度换接要平稳，即不许可在速度变换过程中有前冲(速度忽然增加)现象。下面介绍多个回路换接方法及特点。
1.快速运动和工作进给运动换接回路 图7-11是用单向行程节流阀换接快速运动(简称快进)和工作进给运动(简称工进)速度换接回路。在图示位置液压缸3右腔回油可经行程阀4和换向阀2流回油箱，使活塞快速向右运动。当快速运动抵达所需位置时，活塞上挡块压下行程阀4，将其通路关闭，这时液压缸3右腔回油就必需经过节流阀6流回油箱，活塞运动转换为工作进给运动(简称工进)。当操纵换向阀2使活塞换向后，压力油可经换向阀2和单向阀5进入液压缸3右腔，使活塞快速向左退回。
在这种速度换接回路中，因为行程阀通油路是由液压缸活塞行程控制阀芯移动而逐步关闭，所以换接时位置精度高，冲出量小，运动速度变换也比较平稳。这种回路在机床液压系统中应用较多，它缺点是行程阀安装位置受一定限制(要由挡铁压下)，所以有时管路连接稍复杂。行程阀也能够用电磁换向阀来替换，这时电磁阀安装位置不受限制(挡铁只需要压下行程开关)，但其换接精度及速度变换平稳性较差。

图7-11用行程节流阀速度换接回路 图7-12利用液压缸本身结构速度换接回路
图7-12是利用液压缸本身管路连接实现速度换接回路。在图示位置时，活塞快速向
右移动，液压缸右腔回油经油路1和换向阀流回油箱。当活塞运动到将油路1封闭后，液压缸右腔回油须经节流阀3流回油箱，活塞则由快速运动变换为工作进给运动。
这种速度换接回路方法简单，换接较可靠，但速度换接位置不能调整，工作行程也不能过长以免活塞过宽，所以仅适适用于工作情况固定场所。这种回路也常见作活塞运动抵达端部时缓冲制动回路。
2.两种工作进给速度换接回路 对于一些自动机床、注塑机等，需要在自动工作循环中变换两种以上工作进给速度，这时需要采取两种(或多个)工作进给速度换接回路。
图7-13是两个调速阀并联以实现两种工作进给速度换接回路。在图7-13(a)中，液压泵输出压力油经调速阀3和电磁阀5进人液压缸。当需要第二种工作进给速度时，电磁阀5通电，其右位接入回路，液压泵输出压力油经调速阀4和电磁阀5进入液压缸。这种回路中两个调速阀节流口能够独调整，互不影响，即第一个工作进给速度和第二种工作进给速度相互间没有什么限制。但一个调速阀工作时，另一个调速阀中没有油液经过，它减压阀则处于完全打开位置，在速度换接开始瞬间不能起减压作用，轻易出现部件忽然前冲现象。
图7-13(b)为另一个调速阀并联速度换接回路。在这个回路中，两个调速阀一直处于工作状态，在由一个工作进给速度转换为另一个工作进给速度时，不会出现工作部件忽然前冲现象，所以工作可靠。不过液压系统在工作中总有一定量油液经过不起调速作用那个调速阀流回油箱，造成能量损失，使系统发烧。
图7-14是两个调速阀串联速度换接回路。图中液压泵输出压力油经调速阀3和电磁阀5进入液压缸，这时流量由调速阀3控制。当需要第二种工作进给速度时，阀5通电，其右位接入回路，则液压泵输出压力油先经调速阀3，再经调速阀4进入液压缸，这时流量应由调速阀4控制，所以这种图7-14两个调速阀串联式 回路中调速阀4节流口应调得比调速阀3小，不然调速阀4 速度换接回路将不起作用。这种回路在工作时调速阀3一直工作，它限制着进入液压 缸或调速阀4流量，所以在速度换接时不会使液压缸产生前冲现象，换接平稳性很好。在调速阀4工作时，油液需经两个调速阀，故能量损失较大。系统发烧也较大，但却比图7-13(b)所表示回路要小。

图7-13两个调速阀并联式速度换接回路

图7-1