內容簡介
本書系統、深入地剖析了液壓技術在多種工況下控制速度（流量）的百餘種方法：從簡單液阻控制開始，直到國外二十世紀八九十年代發展起來的各種負載敏感控制方法——AVR、CLSS、LSC、LUDV、EPC、容積控制等，很多迴路採用壓降圖方法作了詳盡的分析。這些都是當前每個從事液壓系統設計的技術人員都應該了解和掌握的關鍵技術。
本書適合於機械類專業從業人員，各類機械、特別是工程機械和農業機械的系統設計師，以及大學、高職液壓專業教師等參考使用；也可以作為在校機械類本科生和研究生流體動力控制專業課程補充讀物，以及在職液壓技術人員的培訓教材，可以幫助他們深入認識液壓技術的各種速度（流量）控制方法，為技術創新打下基礎。
前言
親愛的讀者，首先，感謝你購買和閱讀本書。
我猜想，你是或將是液壓機械的使用者、調試員或設計師。你打算閱讀這本書，一定是希望知道，液壓技術是怎么實現速度控制的。液壓作為一門傳動與控制技術，可完成的和只能完成的任務就是推動和限制某個機械部件運動。既然是運動，當然必須控制速度：太慢，則效率太低；太快，也會影響任務的合理完成，甚至導致事故發生。所以，你的願望是樸素而又合理的。
不過，如果我現在告訴你：“液壓技術，在絕大多數場合，都不能直接控制運動速度，很少有液壓元件能夠直接控制執行器的速度！”你會不會大叫：“又上當啦，又被一個‘磚家’騙了！既然不能，何必要寫此書？”不過，你也先不必忙於合上書本，且看完下面這段話。
你肯定知道，汽車駕駛員要對汽車的速度負責。可是，仔細想一想，汽車駕駛員能直接控制速度嗎？不能！大多數汽車的駕駛員只能通過加速踏板控制進入氣缸的燃料量，或通過制動踏板消耗汽車的運能，間接地控制汽車速度。汽車的實際運動速度還取決於許多其他因素。
液壓技術也是這樣，大多數液壓元件只能通過控制進入執行器的流量來間接地影響執行器的運動速度，就是所謂的調速閥也不例外。唯一的例外——排量可變的馬達，在輸入流量不變的前提下，改變馬達的排量，可以算是直接改變馬達的轉速。
因此，本書主要是圍繞液壓技術如何控制流量來展開討論的。這確實是有點“掛羊頭，賣狗肉”，名不副實。但這是真實情況，與其糊弄，不如坦白：你關心的是控制速度問題，液壓只能控制流量，間接地影響速度。
儘管液壓技術控速能力有限，可是，截至2014年很多場合，還沒有比它更適當的控制方式，所以液壓技術還是獲得了廣泛的套用。明確地意識到流量控制與速度控制之間的差別，有助於正確套用液壓技術。
套用液壓傳動技術的目的，就是為了利用液壓執行器（液壓缸和馬達等），把液壓能轉化為需要的機械能，克服負載的反抗——力或轉矩，使負載按希望的速度進行運動，或到指定的位置。在這裡，是流量決定了速度。因此，如何調節流量，使執行器的運動速度（加速度）滿足主機設計師及用戶的要求，同時，還要儘可能地節能、降低投資成本和運營成本，就成了液壓系統設計師的最基本、也最具挑戰性的任務。
要造出優秀的液壓系統，不僅需要性能優良的液壓元件，還需要恰當的液壓迴路，能把它們最佳地組合在一起。在我編著《液壓螺紋插裝閥》[2]一書時，就有很多朋友提出，希望我多介紹一些實用的液壓迴路。只是那書篇幅已經不小，而近二三十年來，工業先進國家的液壓技術在迴路方面也有了長足的進步，出現了很多新的迴路，即使單寫一本書也是難以做到完全介紹、深入剖析的。
有鑒於此，作者結合自己二十餘年來在德國從事液壓系統研發的經驗和心得，編著本書，介紹分析液壓技術控制速度（流量）的各種方法，特別是一些二十世紀八九十年代以後出現的，用於移動工程設備，但目前尚未見有學術專著論述的一些方法。希望幫助讀者系統地、深入地了解近代液壓的各種速度（流量）控制迴路，為技術創新打下基礎。
著名的液壓專家路甬祥教授指出：“在我們學科，大量是集成化的創新套用，根據套用的需要和需求，把已有的技術、最適合的技術集成起來，組成一個新的技術，這也是創新，而且是非常有作為的創新。”液壓技術中還有很多組合的可能性未被充分研究與實現。只要博採已有的技術，深入了解其特點與局限性，融會貫通之後，新主意就容易出來了。要想不花苦功，守株待兔，等待靈感的到來，那幾率是極低的。秉承這樣的宗旨，本書儘可能搜羅已有的技術，對流量控制方法作系統性的梳理，分析各種組合的可能性，為讀者的創新鋪路。
當然，本書不可能也不需要羅列所有速度（流量）控制迴路，重點在於提供一些新的思考方法、思考角度。
作者非常贊同中國液氣密工業協會沙寶森先生提倡的“凡事都要具體，只有具體才能深入”。因此，在本書中，儘可能地多用圖，把論述具體化，以便深入。
本書採用壓降圖分析或表達液壓迴路，從而可以深入地、直觀地反映出液壓迴路，特別是複雜迴路中的壓降過程和控制因素。因為壓降是液壓迴路的核心本質。壓降圖可以通過測試驗證，可以幫助使用者提高測試分析實際系統的能力，理解實測結果。
本書對流量控制方法的剖析擴展到了非正常工況。因為，作為一個工程師，一定要清醒地認識到在非正常工況下可能出現的後果，才能防範事故，減少損 失。
當前，由於環保節能的大趨勢要求，固定液壓設備受到電驅動技術的競爭和排擠，發展相對緩慢。移動液壓設備，特別是在車輛、工程機械和農業機械上的套用，則迅速發展，所占比重已大大超過了固定液壓設備。有鑒於此，本書力求內容符合這一趨勢，較近代化。如HAWE、Eaton、Bucher的平衡閥，AVR、CLSS、LSC、LUDV、東芝等迴路，馬達變速迴路、功率分流等，都是出現於二十世紀八九十年代，而國內至今鮮有書籍深入分析介紹過的。
溫故而知新，本書假定讀者已讀過大專或大學液壓傳動教材，對液壓已有基礎性的了解。從液壓教材中已介紹過的基礎知識出發，由簡入繁，逐步深入，努力做到無縫銜接。有些迴路可能讀者已在其他書籍中看到，或從自己的工作中了解過，在本書中作者試圖從另一個角度分析，以深化讀者對它的認識。書中各部分大都以前面的介紹為基礎，因此建議不要跳讀。
現代的一些工程機械的液壓迴路，如挖掘機、旋挖鑽、連續牆抓鬥等，看上去相當複雜，但萬變不離其宗，按執行器分解開來看，也不複雜。只要掌握了基本迴路，理解整機的迴路也就不難了。
作者認為，對於液壓技術人員：
1）能掌握揭示液壓技術內在規律的數學公式，肯定是好事。但是，公式推導要為分析實際工況服務，定性分析先於定量分析，因果關係重於數學公式。所以，本書儘可能地把一些複雜的數學推導放在附錄中，以提高本書的易讀性。
2）儘管液壓技術中準確計算是不可能的，但是還是應該儘可能地做一些估算，以減少盲目性。為此，作者把一些常用的計算公式都轉化成EXCEL計算表格，放在書附光碟中，以便讀者套用、檢驗、理解。
由於國內的液壓技術術語大多是舶來詞，多人各自翻譯，很不統一，有些直譯未反映本意，似是而非，容易引起誤解。本書儘可能列舉各種同義詞，糾正了一些名不副實的名稱，以便利初學液壓者。
關於壓力單位問題。作者查閱了歐美所有世界知名液壓公司的產品樣本：壓力單位全都使用bar，沒有一家公司的產品樣本中出現過MPa這個單位。但為了執行我國關於法定計量單位的規定，作者不得不花了很多精力，把所引用的材料中的bar都一一改為MPa。但希望讀者還是能非常熟悉bar：1bar=0.1MPa。這樣，將來在閱讀國外產品樣本時才不會有困難。
根據GB 3102.3—1993，質量流量的代號為qm，體積流量的代號為qv。鑒於在液壓技術中，只使用體積流量，行業內也普遍接受代號q，所以為了簡潔起見，本書中用q表示體積流量。
截至2014年，在液壓系統中使用的壓力（工作）介質，雖說主要還是礦物油（約占85%～95%），但是，為了安全、環保等各種因素，其他液體，如難燃油、油包水、水包油懸浮液、可生物快速降解的合成酯、植物油等用做壓力（工作）介質的也越來越多。為敘述簡便起見，本書仍使用“液壓油”代表所有壓力介質。
全面地來說，輸送液體的泵有容積式和動力式兩大類。因為液壓技術中幾乎不使用動力式泵，所以本書中略去“容積式”，簡稱其為“液壓泵”或“泵”。
“馬達”一詞，有時也用於稱呼電動機和汽車發動機，但都屬於不規範漢語，應該避免使用。按國家標準《GB/T 17446—2012流體傳動系統及元件 辭彙》，馬達含“液壓馬達”和“氣動馬達”。因為本書不涉及氣動，所以，本書中的“馬達”專指“液壓馬達”。
本書所附的光碟中有各章的數字版插圖，讀者在需要時，可以利用電腦放大觀看。
本書分段較多，排版較松，是希望層次清晰，給讀者在閱讀時留出喘息、思索、批註的空間。通過批註，提出問題、疑惑，糾正錯誤，才能加深理解。作者至今為止所翻閱過的所有國內外液壓教科書或專著多少都有錯誤或可改進之處。如果讀者有判斷能力，少量錯誤並不可怕。通過發現和糾正錯誤也可以學習和提高自己。
本書中很多內容不是抄現成的，而是作者自己想出來，編出來，譯出來，屬於“無中生有”，第一次見諸文字的，所以，儘管反覆檢查多次修改，難免還有錯誤。作者衷心歡迎讀者提出意見和建議，
同濟大學誾耀保教授細緻地審閱了本書全部初稿，哈爾濱工業大學姜繼海教授審閱了第12章，香港聯合出版集團資深編輯趙斌先生審閱了本書前言與尾聲，他們都提出了中肯的指導性的改進意見，作者謹在此表示衷心感謝。並也在此特別感謝我的博士後導師巴克先生（前大學教授、博士工程師、多重名譽博士Wolfgang Backé）。是他提醒我，要注重實際，到實際中去，使我從一個脫離實際的教師變成一個研究實際問題的工程師，並注重歸納和提煉總結實踐中的生動經歷和經驗。
本書寫作期間得到了上海同濟大學“985三期”模組化專家引智計畫資助，作者謹在此表示衷心感謝。
感謝本書所引用的參考文獻的所有作者。由於本書寫作時間較長，有些引用文獻可能遺漏標註，懇請有關作者諒解。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 測試是液壓技術的基礎 1
1.2 節能的必要性與基本途徑 8
1.3 壓降圖 10
1.4 速度（流量）控制迴路分類 11
1.4.1 單泵迴路與多泵迴路 12
1.4.2 單執行器迴路和多執行器迴路 12
1.4.3 定流量迴路與變流量迴路 12
1.4.4 開式迴路與閉式迴路 13
1.4.5 液阻控制迴路與容積控制迴路 17
1.4.6 簡單液阻控制迴路和含定壓差閥控制迴路 18
1.4.7 開中心迴路與閉中心迴路 19
1.4.8 初級迴路與次級迴路 21
1.4.9 流量、壓力與功率適應迴路 22
1.4.10 根據執行器的特點分類 22
1.5 液壓技術中的基本因果關係 24
第2章 液壓執行器中的因果關係 26
2.1 負載決定壓力 26
2.1.1 簡化穩態工況 26
2.1.2 非穩態工況 36
2.1.3 各種類型的負載 37
2.1.4 液壓系統中壓力多變 43
2.2 流量決定速度 48
2.2.1 液壓缸的流量速度特性 48
2.2.2 液壓缸終端緩衝裝置 50
2.2.3 流量突變時壓力速度的動態變化過程 52
2.2.4 馬達的流量轉速特性 54
2.2.5 馬達排量調節 58
2.2.6 閉環速度調節系統 62
第3章 液壓源 64
3.1 原動機的特性 64
3.1.1 交流電動機 64
3.1.2 直流電動機 71
3.1.3 內燃機 73
3.2 液壓源的工況 75
3.2.1 恆排量工況 75
3.2.2 恆壓工況 76
3.2.3 恆壓差工況 81
3.2.4 恆功率工況 83
3.2.5 外控調節排量概述 89
3.3 液壓泵的流量脈動 90
3.3.1 流量脈動的原因 91
3.3.2 流量脈動的影響 93
3.3.3 降低流量脈動的措施 95
第4章 液阻 98
4.1 液壓閥的本質 98
4.2 固定液阻 103
4.2.1 縫隙的液阻 103
4.2.2 細長孔的液阻 104
4.2.3 薄壁孔的液阻 104
4.3 可變液阻 106
4.4 節流閥 110
4.4.1 單通道節流閥 110
4.4.2 多通道節流閥 114
第5章 單泵單執行器簡單液阻控制迴路 122
5.1 進口節流迴路 122
5.1.1 組成 122
5.1.2 特性 124
5.1.3 實際套用 128
5.2 出口節流迴路 130
5.2.1 組成 130
5.2.2 特性 133
5.2.3 實際套用 136
5.3 旁路節流迴路 139
5.3.1 組成 139
5.3.2 特性 141
5.3.3 實際套用 144
5.4 進出口節流迴路 147
5.4.1 組成 147
5.4.2 特性 150
5.4.3 實際套用 154
5.5 綜述 158
5.5.1 可能配合的液壓源工況 158
5.5.2 其他可能的節流口組合 159
第6章 單泵單執行器含定壓差閥的液阻控制迴路 162
6.1 定壓差閥 162
6.1.1 基本結構與工作原理 162
6.1.2 類型 163
6.1.3 穩態特性 166
6.1.4 動態特性 168
6.2 使用二通流量調節閥的流量控制迴路 170
6.2.1 二通流量閥 170
6.2.2 二通流量閥設定在執行器進口或出口 176
6.2.3 用二通流量閥構成旁路節流迴路 180
6.2.4 用二通流量閥作為出口與旁路節流的一個控制迴路 182
6.2.5 用二通流量閥構成流量有級變換控制迴路 183
6.3 使用三通流量調節閥的流量控制迴路 184
6.3.1 三通流量閥 184
6.3.2 三通流量閥的套用 188
6.3.3 用三通流量閥構成流量有級變換控制迴路 191
6.4 定壓差閥與流量感應口分離的迴路 192
6.4.1 進出口節流 192
6.4.2 旁路節流 199
第7章 其他使用液阻的流量控制迴路 201
7.1 平衡閥概述 201
7.1.1 功能 201
7.1.2 穩態特性 203
7.1.3 系統穩定性和閥的瞬態回響特性 207
7.1.4 其他特性 211
7.1.5 一些套用迴路 212
7.2 各類平衡閥 215
7.2.1 帶附加阻尼三連線埠型平衡閥 217
7.2.2 兩級開啟平衡閥 219
7.2.3 布赫BBV型平衡閥 220
7.3 先導控制節流下降閥（綠閥） 224
7.4 差動迴路 228
第8章 執行器與換向（節流）閥的串並聯迴路 234
8.1 執行器的串並聯 235
8.1.1 執行器並聯 235
8.1.2 執行器串聯 238
8.1.3 執行器混合連線 240
8.2 換向閥的串並聯 240
8.2.1 換向閥的並聯迴路 241
8.2.2 換向閥的串聯迴路 241
8.2.3 換向閥的優先迴路 243
8.2.4 換向閥的混合迴路 244
8.3 換節閥的串並聯 245
8.3.1 換節閥的並聯迴路 246
8.3.2 換節閥的串聯迴路 247
8.3.3 換節閥的優先迴路 248
第9章 單泵多執行器的簡單液阻控制迴路 250
9.1 定流量控制迴路 250
9.1.1 迴路與工作原理 250
9.1.2 工作通道開啟過程 252
9.1.3 能耗狀況 253
9.2 負流量控制迴路 255
9.2.1 迴路與工作原理 255
9.2.2 負流量變數泵 257
9.2.3 工作通道開啟過程 258
9.2.4 能耗狀況 260
9.2.5 時間回響過程 262
9.3 正流量控制迴路 263
9.3.1 迴路與工作原理 263
9.3.2 正流量變數泵 265
9.3.3 工作通道開啟過程 266
9.3.4 不足之處 268
9.4 小結 269
第10章 單泵多執行器系統的負載敏感迴路 272
10.1 定壓差閥前置的定流量負載敏感迴路 272
10.1.1 迴路 272
10.1.2 工作通道開啟過程 274
10.1.3 能耗狀況 276
10.2 定壓差閥前置的變流量負載敏感迴路 278
10.2.1 迴路 278
10.2.2 能耗狀況 279
10.2.3 泵流量飽和問題 282
10.2.4 優先通道 284
10.3 自動流量降低迴路——布赫AVR 285
10.4 定壓差閥後置的負載敏感迴路 288
10.4.1 定壓差閥後置 288
10.4.2 林德LSC 291
10.5 定壓差閥後置的負載敏感迴路——力士樂LUDV 293
10.5.1 結構特點 293
10.5.2 工作原理 294
10.5.3 力士樂SX-14型多路閥 295
10.5.4 優先通道 297
10.6 定壓差閥在執行器出口的負載敏感迴路——東芝 299
10.6.1 迴路組成 299
10.6.2 工作原理 301
10.6.3 能耗狀況 304
10.7 小結 304
第11章 容積控制迴路 310
11.1 液壓缸的容積迴路 311
11.1.1 液壓缸開式容積迴路 311
11.1.2 液壓缸閉式容積迴路 312
11.2 馬達容積迴路 315
11.2.1 迴路 316
11.2.2 調節特性 317
11.2.3 實用迴路 321
11.2.4 能耗狀況 329
11.3 液壓變速器 330
11.3.1 液壓變速器（HST） 331
11.3.2 機液複合傳動 333
11.4 多執行器的容積迴路 334
第12章 恆壓網路 337
12.1 恆壓網路的組成與特點 337
12.1.1 組成 337
12.1.2 恆壓網路的特點 340
12.1.3 調節執行器速度的途徑 340
12.2 液壓變壓器 342
12.2.1 液壓缸型變壓器 342
12.2.2 馬達型變壓器 345
12.2.3 液壓變壓器的套用 346
12.3 蓄能器 349
12.3.1 蓄能器類型與特點 349
12.3.2 蓄能器基本特性 352
12.3.3 網路恆壓特性 354
12.4 含中壓層的恆壓網路 357
第13章 多泵系統的流量控制迴路 359
13.1 多泵單執行器系統的流量控制迴路 359
13.2 多泵多執行器系統的流量控制迴路 363
13.2.1 合流 363
13.2.2 多泵的恆功率控制 366
第14章 液電一體化 371
14.1 電子正流量控制（EPC） 373
14.2 電液流量匹配（EFM） 375
14.3 執行器進出口獨立控制 377
14.4 電液控制綜述 381
14.4.1 電子控制器 381
14.4.2 液壓系統電控的三個水平和可能遇到的問題 382
第15章 尾聲 385
15.1 給青年液壓技術人員的一些建議 385
15.2 關於液壓技術的前景 389
附錄 391
附錄A 液壓估算表格說明 391
A-1 液壓缸負載壓力、流量速度 391
A-2 液壓泵馬達負載壓力、流量轉速、功率 391
A-3 液壓缸容腔慣量系統 392
A-4 轉動慣量、馬達-負載轉動慣量系統 395
A-5 流量脈動對壓力速度的影響 396
A-6 彈簧-慣量系統的固有頻率 398
A-7 間隙泄漏、滑閥泄漏 398
A-8 管道壓降 400
A-9 通過固定液阻的流量 401
A-10 滑閥開口流量 402
A-11 滑閥穩態液動力 403
A-12 滑閥閥芯移動摩擦力 404
A-13 錐閥通流 404
A-14 彈簧剛度與彈簧力 405
A-15 進出節流口面積估算 406
附錄B 光碟內容 408
參考文獻 409
作者其他出版著作
著有：
《液壓螺紋插裝閥》機械工業出版社
