第六章 液壓基本回路

液壓與氣壓傳動第六章液壓基本回路編寫：石延平1主要內(nèi)容壓力控制回路速度控制回路（調(diào)速回路）速度控制回路（快速回路與速度換接回路）方向控制回路多執(zhí)行元件控制回路注意

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)。2本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容：卸荷回路，遠(yuǎn)程調(diào)壓回路；進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路；節(jié)流閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性；恒轉(zhuǎn)矩、恒功率容積調(diào)速回路；差壓式變量泵與節(jié)流閥組成的調(diào)速回路；差動快速回路；平衡回路；互不干涉回路。難點(diǎn)內(nèi)容：平衡回路；節(jié)流閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性；差壓式變量泵與節(jié)流閥組成的調(diào)速回路。解題要領(lǐng)：掌物液壓元件的工作原理；以調(diào)速回路為主的液壓基本回路的性能及工作原理；回路或系統(tǒng)的有關(guān)液壓物理量的計(jì)算。3第一節(jié)壓力控制回路調(diào)壓回路卸載回路減壓回路增壓回路平衡回路保壓回路泄壓回路4調(diào)壓回路系統(tǒng)中有節(jié)流閥。當(dāng)執(zhí)行元件工作時溢流閥始終開啟，使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在調(diào)定壓力附近，溢流閥作定壓閥用。

功用

調(diào)定和限制液壓系統(tǒng)的最高工作壓力，或者使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作過程不同階段實(shí)現(xiàn)多級壓力變換。一般用溢流閥來實(shí)現(xiàn)這一功能。

單級調(diào)壓回路系統(tǒng)中無節(jié)流閥。當(dāng)系統(tǒng)工作壓力達(dá)到或超過溢流閥調(diào)定壓力時，溢流閥才開啟，對系統(tǒng)起安全保護(hù)作用。

利用先導(dǎo)型溢流閥遙控口遠(yuǎn)程調(diào)壓時，主溢流閥的調(diào)定壓力必須大于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力。5

調(diào)節(jié)溢流閥便可調(diào)節(jié)泵的供油壓力。單級調(diào)壓回路

溢流閥調(diào)壓彈簧壓力表為了便于調(diào)壓和觀察，溢流閥旁一般要就近安裝壓力表。6單級調(diào)壓回路7二級調(diào)壓回路8二級調(diào)壓回路9二級調(diào)壓回路10多級調(diào)壓回路

換向閥居中位，溢流閥主閥1調(diào)壓10MPa開啟換向閥居左位，遠(yuǎn)程溢流閥2調(diào)壓8MPa開啟換向閥居右位，遠(yuǎn)程溢流閥3調(diào)壓10MPa開啟11三級調(diào)壓回路12無級調(diào)壓回路

主溢流閥調(diào)壓彈簧作安全調(diào)壓至12MPa比例閥作遠(yuǎn)程溢流實(shí)現(xiàn)比例調(diào)壓0-10MPa13無級調(diào)壓回路14卸載回路功用

在液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件短時間不工作時，不頻繁啟動原動機(jī)而使泵在很小的輸出功率下運(yùn)轉(zhuǎn)。卸載方式：壓力卸載；流量卸載（僅適用于變量泵）

用換向閥中位機(jī)能的卸載回路泵可借助M型、H型或K型換向閥中位機(jī)能來實(shí)現(xiàn)降壓卸載。

用先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路采用二位二通電磁閥控制先導(dǎo)型溢流閥的遙控口來實(shí)現(xiàn)卸載。15用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路當(dāng)換向閥處于中位時，液壓泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需保持一定的控制壓力以操縱執(zhí)行元件，故在泵出口安裝單向閥。

用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路

16用電磁溢流閥的卸荷回路用電磁溢流閥的卸荷回路電磁溢流閥是帶遙控口的先導(dǎo)式溢流閥與二位二通電磁閥的組合。當(dāng)執(zhí)行元件停止運(yùn)動時，二位二通電磁閥得電，溢流閥的遙控口通過電磁閥回油箱，泵輸出的油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱，實(shí)現(xiàn)泵卸荷。

17電磁溢流閥原理圖電磁閥通電卸壓先導(dǎo)式溢流閥部分PT符號18電磁溢流閥卸荷19

限壓式變量泵的卸載回路為零流量卸載，泵的壓力升高到泵的壓力調(diào)節(jié)螺釘調(diào)定的極限值時，泵的流量減小到只補(bǔ)充缸或閥的泄漏，回路實(shí)現(xiàn)保壓卸載。

有蓄能器的卸載回路當(dāng)回路壓力到達(dá)卸載溢流閥調(diào)定壓力時，泵通過該閥卸載，蓄能器保持系統(tǒng)壓力。20執(zhí)行元件需要保壓的卸荷回路限壓式變量泵的卸荷回路

當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到變量泵壓力調(diào)節(jié)螺釘調(diào)定壓力時，壓力補(bǔ)償裝置動作，液壓泵3輸出流量隨供油壓力升高而減小，直到維持系統(tǒng)壓力所必需的流量，回路實(shí)現(xiàn)保壓卸荷，系統(tǒng)中的溢流閥1作安全閥用，以防止泵的壓力補(bǔ)償裝置的失效而導(dǎo)致壓力異常。用限壓式變量泵的卸荷回路

21用卸荷閥的卸荷回路

當(dāng)電磁鐵1YA得電時，泵和蓄能器同時向液壓缸左腔供油，推動活塞右移，接觸工件后，系統(tǒng)壓力升高。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥1的調(diào)定值時，卸荷閥打開，液壓泵通過卸荷閥卸荷，而系統(tǒng)壓力用蓄能器保持。圖中的溢流閥2是當(dāng)安全閥用。用卸荷閥的卸荷回路蓄能器保壓卸荷閥使泵卸荷22減壓回路功用減小系統(tǒng)壓力到需要的穩(wěn)定值，以滿足機(jī)床的夾緊、定位、潤滑及控制油路的要求。注意要減壓閥穩(wěn)定工作，最低調(diào)整壓力≮0.5MPa，最高調(diào)整壓力至少比系統(tǒng)壓力低0.5MPa。單級減壓回路在需要低壓的支路上串聯(lián)定值減壓閥。單向閥用來防止缸5的壓力受主油路的干擾。二級減壓回路在先導(dǎo)型減壓閥遙控口接入遠(yuǎn)程調(diào)壓閥和二位二通電磁閥。23減壓回路

主油路壓力由溢流閥調(diào)定，主路壓力為10MPa經(jīng)過減壓后支路壓力為3MPa

液壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、控制油路等支路，工作中往往需要穩(wěn)定的低壓，為此，在該支路上需串接一個減壓閥[圖6.28(a)]。24減壓回路

圖為用于工件夾緊的減壓回路。夾緊時，為了防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時保壓，在減壓閥后串接一個單向閥。圖示狀態(tài)，低壓由減壓閥1調(diào)定；當(dāng)二通閥通電后，閥1出口壓力則由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2決定，故此回路為二級減壓回路。

換向閥居左位，減壓閥由閥1彈簧調(diào)壓為5MPa換向閥居右位，減壓閥由遠(yuǎn)程閥2調(diào)壓為3MPa25二級減壓回路26無級減壓回路27增壓回路功用

使系統(tǒng)的局部支路獲得比系統(tǒng)壓力高且流量不大的油液供應(yīng)。實(shí)現(xiàn)壓力放大的元件主要是增壓器，其增壓比為增壓器大小活塞的面積比。注意：壓力放大是在降低有效流量的前提下得到的。

雙作用增壓器的增壓回路它能連續(xù)輸出高壓油，適用于增壓行程要求較長的場合。

單作用增壓器的增壓回路適用于單向作用力大、行程小、作業(yè)時間短的場合。282930平衡回路采用單向順序閥的平衡回路順序閥壓力調(diào)定后，若工作負(fù)載變小，系統(tǒng)功率損失將增大。由于滑閥結(jié)構(gòu)的順序閥和換向閥存在泄漏，活塞不可能長時間停在任意位置。該回路適用于工作負(fù)載固定且活塞閉鎖要求不高的場合。

功用

使立式液壓缸的回油路保持一定背壓，以防止運(yùn)動部件在懸空停止期間因自重而自行下落，或下行運(yùn)動時因自重超速失控。3132

采用液控單向閥的平衡回路液控單向閥是錐面密封，故閉鎖性能好?；芈酚吐飞洗?lián)單向節(jié)流閥用于保證活塞下行的平穩(wěn)。33

采用遠(yuǎn)控平衡閥的平衡回路

它不但具有很好的密封性，能起到長時間的閉鎖定位作用，還能自動適應(yīng)不同負(fù)載對背壓的要求。中位：泵卸荷、重物鎖在空中左位：重物在限制速度下下放右位：提升重物34保壓回路功用使系統(tǒng)在缸不動或因工件變形而產(chǎn)生微小位移的工況保持穩(wěn)定不變的壓力。保壓性能有兩個指標(biāo)：保壓時間和壓力穩(wěn)定性。采用液控單向閥的保壓回路適用于保壓時間短、對保壓穩(wěn)定性要求不高的場合。液壓泵自動補(bǔ)油的保壓回路采用液控單向閥、電接觸式壓力表發(fā)訊使泵自動補(bǔ)油。35

采用輔助泵的保壓回路

當(dāng)液壓缸加壓完畢要求保壓時，由壓力繼電器4發(fā)訊，主泵卸載，由輔助泵供油維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。由于輔助泵只需補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏，可選小流量泵，功率損失小，壓力穩(wěn)定性取決于溢流閥7的穩(wěn)壓性能。采用蓄能器補(bǔ)油的保壓回路

用蓄能器代替輔助泵亦可達(dá)到補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏的目的。3637泄壓回路功用

使執(zhí)行元件高壓腔中的壓力緩慢地釋放，以免泄壓過快引起劇烈的沖擊和振動。

延緩換向閥切換時間的泄壓回路

換向閥處于中位時，主泵和輔助泵卸載，液壓缸上腔壓力油通過節(jié)流閥6和溢流閥7泄壓，節(jié)流閥6在卸載時起緩沖作用。泄壓時間由時間繼電器控制。

用順序閥控制的泄壓回路

回路采用帶卸載小閥芯的液控單向閥4實(shí)現(xiàn)保壓和泄壓，泄壓壓力和回程壓力均由順序閥控制。38例1.圖所示系統(tǒng)，液壓缸的有效面積A1=A2＝100cm2，缸Ⅰ負(fù)載FL＝35000N，缸Ⅱ運(yùn)動時負(fù)載為零，不計(jì)摩擦阻力、慣性力和管路損失。溢流閥各閥、順序閥和減壓閥的調(diào)定壓力分別為4MPa，3MPa和2MPa。求下列三種工況下A、B和C處的壓力。

1)液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位；

2)1YA通電，液壓缸Ⅰ活塞運(yùn)動時及活塞運(yùn)動到終點(diǎn)后；

3)1YA斷電，2YA通電，液壓缸Ⅱ活塞運(yùn)動時及活塞碰到固定擋塊時。39

解：1)液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位時：順序閥處于打開狀態(tài)；減壓閥的先導(dǎo)閥打開，減壓閥口關(guān)小，A點(diǎn)壓力憋高，溢流閥打開，此時

pA＝4MPa，pB＝4MPa，pC＝2MPa2)1YA通電，液壓缸Ⅰ活塞運(yùn)動時

pA＝pB＝3.5MPapC＝2MPa（不考慮油液流經(jīng)順序閥壓力損失）活塞運(yùn)動到終點(diǎn)后，B、A點(diǎn)壓力升高至溢流閥打開，此時

pA＝pB＝4MPapC＝2MPa3)1YA斷電，2YA通電，液壓缸Ⅱ活塞運(yùn)動時

pC＝0pB＝0pA＝0（不考慮油液流經(jīng)減壓閥壓力損失）活塞碰到固定擋塊時

pC＝2MPapA＝pB＝4MPa40例2試用一個先導(dǎo)型溢流閥、兩個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥和兩個二位電磁閥組成一個三級調(diào)壓且能卸荷的回路41速度控制回路速度控制回路是討論液壓執(zhí)行元件速度的調(diào)節(jié)和變換的問題。1、調(diào)速回路調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動速度的回路。2、快速回路使執(zhí)行元件快速運(yùn)動的回路。3、速度換接回路變換執(zhí)行元件運(yùn)動速度的回路。42第二節(jié)速度控制回路（調(diào)速回路）定量泵節(jié)流調(diào)速變量泵容積調(diào)速43調(diào)速回路調(diào)速方法概述

液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達(dá)的運(yùn)動速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。液壓缸的速度為：

液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:

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。44目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種：

(1)節(jié)流調(diào)速回路采用定量泵供油，通過改變回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。

(2)容積調(diào)速回路通過改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度。

(3)容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）下面主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。45進(jìn)油路節(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。注意節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間46節(jié)流調(diào)速47進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速48

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),FL為橫坐標(biāo)，將式按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。49進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線

50式中—溢流閥的溢流量,。

進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失和節(jié)流功率損失(8.6)51回油路節(jié)流調(diào)速回路

采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上52回油路節(jié)流調(diào)速53進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較

(1)承受負(fù)值負(fù)載的能力

回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載

(2)運(yùn)動平穩(wěn)性

回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動平穩(wěn)性好。

(3)油液發(fā)熱對回路的影響

進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會使缸的內(nèi)外泄漏增加；

(4)啟動性能

回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動時背壓不能立即建立，會引起瞬間工作機(jī)構(gòu)的前沖現(xiàn)象。進(jìn)油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。54

旁油路節(jié)流調(diào)速回路

節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力ps取決于負(fù)載。

55旁油路節(jié)流調(diào)速56速度受負(fù)載變化的影響大，在小負(fù)載或低速時，曲線陡，回路的速度剛性差。在不同節(jié)流閥通流面積下，回路有不同的最大承載能力。AT越大，F(xiàn)max越小，回路的調(diào)速范圍受到限制。只有節(jié)流功率損失，無溢流功率損失，回路效率較高。57采用調(diào)速閥地調(diào)速回路采用旁通型調(diào)速閥的調(diào)速回路58

變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

工作特性曲線

防止回路過載

補(bǔ)償泵3和馬達(dá)5的泄漏

調(diào)定油泵1的供油壓力59定量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路60

變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路

。

61限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路62第三節(jié)速度控制回路（快速和速度換接回路）快速運(yùn)動回路速度換接回路63差動缸快速運(yùn)動回路64雙泵供油快速回路6566增速缸快速回路67采用蓄能器的快速回路68用行程閥實(shí)現(xiàn)速度換接69液壓馬達(dá)串并聯(lián)速度換接70調(diào)速閥串連的速度換接71調(diào)速閥并連的速度換接