液壓-第7章液壓基本回路(12)

1、12本章提要本章提要本章提要 本章介紹液壓基本回路，這些回路主要包括： 速度控制回路 壓力控制回路 順序回路、同步回路等 熟悉和掌握這些基本回路的組成、工作原理及應(yīng)用，是分析、設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 液壓泵的供油壓力可以通過(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)，使液壓系統(tǒng)整體或某液壓泵的供油壓力可以通過(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)，使液壓系統(tǒng)整體或某一部分壓力保持恒定或不超過(guò)某個(gè)數(shù)值。一部分壓力保持恒定或不超過(guò)某個(gè)數(shù)值。 一、調(diào)壓回路一、調(diào)壓回路 （1 1） 單級(jí)調(diào)壓回路單級(jí)調(diào)壓回路 溢流閥調(diào)壓彈簧溢流閥調(diào)壓彈簧壓力表壓力表（2 2） 多級(jí)調(diào)壓回路多級(jí)調(diào)壓回路 換向閥居中位，溢流閥換向閥居中位，溢流閥主閥主閥1調(diào)壓調(diào)壓10MPa

2、開(kāi)啟開(kāi)啟換向閥居左位，遠(yuǎn)程溢流換向閥居左位，遠(yuǎn)程溢流閥閥2調(diào)壓調(diào)壓8MPa開(kāi)啟開(kāi)啟換向閥居右位，遠(yuǎn)程溢流換向閥居右位，遠(yuǎn)程溢流閥閥3調(diào)壓調(diào)壓9MPa開(kāi)啟開(kāi)啟二、減壓回路二、減壓回路 主油路壓力由溢流閥主油路壓力由溢流閥調(diào)定，主路壓力為調(diào)定，主路壓力為10MPa經(jīng)過(guò)減壓后經(jīng)過(guò)減壓后支路壓力為支路壓力為3MPa 使系統(tǒng)中的某部分使系統(tǒng)中的某部分油路具有較低的穩(wěn)定壓油路具有較低的穩(wěn)定壓力。力。6三、增壓回路三、增壓回路p1p2單作用增壓器的增壓回路單作用增壓器的增壓回路 增壓回路用以提高系統(tǒng)中增壓回路用以提高系統(tǒng)中局部油路中的壓力。能使局部局部油路中的壓力。能使局部壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油源的壓力。壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高

3、于油源的壓力。 增壓的倍數(shù)等于增壓器增壓的倍數(shù)等于增壓器大、小活塞的工作面積大、小活塞的工作面積之比。之比。7四、卸荷回路四、卸荷回路 使液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不頻繁啟閉，且使液壓泵在接近零使液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不頻繁啟閉，且使液壓泵在接近零壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電機(jī)的使用壽命機(jī)的使用壽命8五、保壓回路五、保壓回路 保證執(zhí)行元件在某一保證執(zhí)行元件在某一工作循環(huán)的某段時(shí)間內(nèi)壓工作循環(huán)的某段時(shí)間內(nèi)壓力保持在規(guī)定的壓力范圍力保持在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)內(nèi)蓄能器9六、平衡回路六、平衡回路 防止工作部件因自重防止工作部件因自重而自行下落而自

4、行下落10 液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸的速度為： Aq液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速: MVqn 式中 q 輸入液壓缸或液壓馬達(dá)的流量； A 液壓缸的有效面積（相當(dāng)于排量）； VM 液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。 11 由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過(guò)改變流入流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)改變排量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于液壓缸來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來(lái)調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來(lái)調(diào)速。 對(duì)變量馬達(dá)來(lái)說(shuō)，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。AqMVqn 缸馬達(dá)12目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種： (1)(1)節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路 采用定量泵供

5、油，通過(guò)改變回路中節(jié)流面積的大小來(lái)控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。 (2)(2)容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路 通過(guò)改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。 (3)(3)容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）主要討論節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路。 節(jié)流調(diào)速回路有 ， ，旁路節(jié)流調(diào)速旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。13V進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并保持定值。注意注意 節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間14速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性 (當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時(shí)) 活塞運(yùn)動(dòng)速度為： 11Aq活塞受力方程為： 11AFp 缸的流

6、量方程為： mPTmPTmTTAFpKAppKApKAq)()()(111p2 液壓缸回油腔壓力，p20。 F 外負(fù)載力； 式中：V 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 15mpTAFpAKAAq)(1111 上式為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo)，按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱(chēng)為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。161maxApFP最大負(fù)載tgvFk1速度剛度：分析：TAv 調(diào)節(jié)AT可以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)調(diào)定TAF v k說(shuō)明回路的速度負(fù)載特性“軟”，即剛性差。恒定FTA曲線陡kv這種回路適合低速輕載的場(chǎng)合17 回油節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方采用同樣的分析方法可

7、以得到與進(jìn)油法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性似的速度負(fù)載特性. 節(jié)流閥串聯(lián)在節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上液壓缸的回油路上，回油節(jié)流調(diào)速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并保持定值。注注意意mpTAFAApAKAAq)(22122218 旁油節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流閥裝在與節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油閥把液壓泵供油的一部分排回油的一部分排回油箱實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)箱實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)溢流閥作安全閥用，溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力液壓泵的供油壓力P Pp p取決于負(fù)載取決于負(fù)載。 19速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性

8、考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的輸出流量qp應(yīng)考慮泵的泄漏量隨壓力的變化 ,采用與前述相同的分析方法可得速度表達(dá)式為： pq式中 qt泵的理論流量； k泵的泄漏系數(shù)，其余符號(hào)意義同前。 111AqqqAqpt11111)/()/(AAFKAAFkqAqmTltuFoAT1AT2AT3調(diào)速閥節(jié)流閥q1A120 節(jié)流調(diào)速回路效率低，發(fā)熱大，溫升高。節(jié)流調(diào)速回路效率低，發(fā)熱大，溫升高。 容積調(diào)速回路是用改變泵或馬達(dá)的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。容積調(diào)速回路是用改變泵或馬達(dá)的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。采用變量泵或變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路，因?yàn)闆](méi)有節(jié)流損失采用變量泵或變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路，因?yàn)闆](méi)有節(jié)流損失或溢流損失

9、，故效率高，發(fā)熱小。適用于高速大功率調(diào)速系或溢流損失，故效率高，發(fā)熱小。適用于高速大功率調(diào)速系統(tǒng)。缺點(diǎn)是變量泵和變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。統(tǒng)。缺點(diǎn)是變量泵和變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 根據(jù)油路的循環(huán)方式，容積調(diào)速回路可分為根據(jù)油路的循環(huán)方式，容積調(diào)速回路可分為開(kāi)式回路開(kāi)式回路和和閉閉式回路式回路：開(kāi)式回路：開(kāi)式回路：泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油返回油箱。泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油返回油箱。優(yōu)點(diǎn)：油液在油箱中便于沉淀和析出氣體，并得到良好的冷卻， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：空氣、雜物易侵入油液。 21閉式回路：閉式回路：執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相連。系統(tǒng)只需執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相連。

10、系統(tǒng)只需一個(gè)很小的補(bǔ)油油箱。一個(gè)很小的補(bǔ)油油箱。優(yōu)點(diǎn)：油液在系統(tǒng)中封閉循環(huán)，油氣隔絕，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平 穩(wěn)，噪音小。 缺點(diǎn)：散熱條件差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 馬達(dá)為定量馬達(dá)為定量, ,改變泵排改變泵排量量V VP P可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速n nM M隨之成隨之成比例地變化比例地變化. .22變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 防止回路過(guò)載 補(bǔ)償泵3和馬達(dá)5的泄漏 調(diào) 定 油 泵 1的供油壓力輔助泵使低壓輔助泵使低壓管路始終保持管路始終保持一定壓力一定壓力, , 改改善了主泵的吸善了主泵的吸油條件油條件, ,且可且可置換部分發(fā)熱置換部分發(fā)熱油液油液, ,降低系降低系統(tǒng)溫升。統(tǒng)溫升。23變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速

11、回路 MpMVqn馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩2MMVpT馬達(dá)輸出功率MMMnVpP變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路工作特性曲線 若負(fù)載恒定，恒定Mp恒定TMnP qp nM P此回路稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路此回路稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路24MpMVqn馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩MpMMMnqpVpT22馬達(dá)輸出功率pMMMMqpnVpP若負(fù)載恒定，恒定MpMnT1恒定PVM nM T改變馬達(dá)排量調(diào)速，改變馬達(dá)排量調(diào)速，且且nM1/VM過(guò)低排量，輸出扭矩會(huì)降至很小，以至帶不動(dòng)負(fù)載，造成自鎖，這種回路很少單獨(dú)使用25此回路稱(chēng)為恒功率調(diào)速回路此回路稱(chēng)為恒功率調(diào)速回路26538746 這種回路是上述兩種回路的組合。由于泵和馬達(dá)的排量都可以改變，

12、擴(kuò)大了調(diào)速范圍，增加了扭矩和功率輸出特性的 選擇。設(shè)備設(shè)備低速大扭矩啟動(dòng)；高速低速大扭矩啟動(dòng)；高速恒功率輸出恒功率輸出調(diào)速步驟：MV調(diào)至最大固定由小到大調(diào)泵的排量變量泵變量泵- -定量馬達(dá)容積調(diào)速回路定量馬達(dá)容積調(diào)速回路MpMVqn2MMVpTMMMnVpPqp nM P T恒定27538746pV調(diào)至最大后固定。開(kāi)始由大到小調(diào)馬達(dá)的排量定量泵定量泵- -變量馬達(dá)容積調(diào)速回路變量馬達(dá)容積調(diào)速回路MpMVqnMpMnqpT2pMqpPVM nM T P恒定28 快速運(yùn)動(dòng)回路快速運(yùn)動(dòng)回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并使功率得到合理的利用。實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)可以有幾種方法。

13、 這里僅介紹液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路、雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路、采用蓄能回路、雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路、采用蓄能器的快速運(yùn)動(dòng)回路器的快速運(yùn)動(dòng)回路29 換向閥2處于原位時(shí)，液壓泵1輸出的液壓油同時(shí)與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由于液壓缸由于液壓缸無(wú)桿腔的有效面積無(wú)桿腔的有效面積A1A1大于有桿腔的大于有桿腔的有效面積有效面積A2A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，導(dǎo)致活塞向右運(yùn)動(dòng)。 于是無(wú)桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進(jìn)入無(wú)桿腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供給無(wú)桿腔的油液量，使活塞快速向右運(yùn)動(dòng)。 液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路液壓缸差動(dòng)連接的快速

14、運(yùn)動(dòng)回路30 這種回路比較簡(jiǎn)單也比較經(jīng)濟(jì)，但液壓缸的速度加快有限，差動(dòng)連接與非差動(dòng)連接的速度之比為:)(21111AAA 有時(shí)仍不能滿足快速運(yùn)動(dòng)的要求，常常要求和其它方法（如限壓式變量泵）聯(lián)合使用。 液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路31雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路 當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使系統(tǒng)壓力低于順序閥3的調(diào)定壓力時(shí)，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運(yùn)動(dòng)； 設(shè)定雙泵供油時(shí)設(shè)定雙泵供油時(shí)系統(tǒng)的泵系統(tǒng)的泵1 1最高最高工作壓力工作壓力低壓大流量泵低壓大流量泵1 1和高壓和高壓小流量泵小流量泵2 2組成的雙聯(lián)組成的雙聯(lián)泵作為系統(tǒng)的動(dòng)

15、力源。泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源。 32 換向閥6的電磁鐵通電后, 缸有桿腔經(jīng)節(jié)流閥7回油箱，達(dá)到達(dá)到順序閥順序閥3 3的調(diào)定壓力的調(diào)定壓力后后, ,大流量泵大流量泵1 1通過(guò)閥通過(guò)閥3 3卸荷卸荷, ,單向閥單向閥4 4自動(dòng)自動(dòng)關(guān)閉關(guān)閉, ,只有小流量泵只有小流量泵2 2單獨(dú)向系統(tǒng)供油單獨(dú)向系統(tǒng)供油,活塞慢速向右運(yùn)動(dòng). 設(shè)定小流量泵設(shè)定小流量泵2 2的最高的最高工作壓力工作壓力 注意注意：順序閥：順序閥3 3的的調(diào)定壓力比溢流閥調(diào)定壓力比溢流閥5 5的調(diào)定壓力低的調(diào)定壓力低33 設(shè)定小流量泵設(shè)定小流量泵2 2的最高的最高工作壓力工作壓力 注意注意：順序閥：順序閥3 3的的調(diào)定壓力應(yīng)比溢流調(diào)定壓力應(yīng)比

16、溢流閥閥5 5的調(diào)定壓力低。的調(diào)定壓力低。 大流量泵1的卸荷減少了動(dòng)力消耗，回路效率較高。這種回路常用在執(zhí)行元件快進(jìn)和工進(jìn)速度相差較大的場(chǎng)合，特別是在機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。3435 執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度用行程閥的快慢速度換接回路用行程閥的快慢速度換接回路36用兩個(gè)并聯(lián)調(diào)速閥的速度換接回路用兩個(gè)并聯(lián)調(diào)速閥的速度換接回路37用行程開(kāi)關(guān)控制換向回路用行程開(kāi)關(guān)控制換向回路ABEFS1S2S3S4 38時(shí)間控制順序動(dòng)作回路時(shí)間控制順序動(dòng)作回路39 同步運(yùn)動(dòng)包括速度同步和位置同步兩類(lèi)。速度同步是指各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度相同；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)中或停止時(shí)都保持相同的位移量。 用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路 40 這種同步回路結(jié)這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩, ,而且還受油溫而且還受油溫 泄漏等泄漏等的影響故同步精度不的影響故同步精度不高高, ,不宜用在偏載或負(fù)不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合。載變化頻繁的場(chǎng)合。 用調(diào)速閥的同步回路 41 用串聯(lián)液壓缸的同步回路 當(dāng)兩缸同時(shí)下行時(shí)當(dāng)兩缸同時(shí)下行時(shí), ,若缸若缸5 5活塞先到達(dá)行程端點(diǎn)活塞先到達(dá)行程端點(diǎn), ,則擋塊則擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)壓下行程開(kāi)關(guān)1S1S，電磁鐵，電磁鐵3YA3YA得電得電, ,