液壓與氣壓傳動1

退出退出主目錄第7章液壓基本回路7.1壓力控制回路7.2速度控制回路7.3快速運動回路7.4速度換接回路本章介紹常用各種液壓基本控制回路的原理、組成及在液壓系統(tǒng)中的作用。本章重點：壓力控制回路、方向控制回路和速度控制回路。本章難點：壓力控制回路和速度控制回路的應(yīng)用。7.5方向控制回路7.6多缸動作回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路任何液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路組成。所謂液壓基本回路就是指由有關(guān)液壓元件組成，以完成某種特定功能的典型油路?；净芈钒丛谝簤合到y(tǒng)中的功能可分：壓力控制回路—調(diào)節(jié)和控制整個系統(tǒng)或局部油路的工作壓力；速度控制回路—調(diào)節(jié)和控制執(zhí)行元件的速度；方向控制回路—控制執(zhí)行元件運動方向的變換和鎖停；多執(zhí)行元件控制回路—控制幾個執(zhí)行元件間的工作循環(huán)。熟悉和掌握這些基本回路是為了更好地分析、設(shè)計和使用各種液壓系統(tǒng)。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路7.1壓力控制回路壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制整個系統(tǒng)或局部支路的壓力，以滿足執(zhí)行元件對力和轉(zhuǎn)矩的要求。包括: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退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路系統(tǒng)中有節(jié)流閥。當(dāng)執(zhí)行元件工作時，溢流閥閥心浮動，常開溢流，并使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在調(diào)定壓力附近。

此時溢流閥作定壓閥用。多為定量泵節(jié)流調(diào)速回路。1）單級調(diào)壓回路1.調(diào)壓回路控制系統(tǒng)整體或某部分的壓力，使其保持恒定或限定系統(tǒng)的最高壓力。一般用溢流閥來實現(xiàn)這一功能。功用：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路系統(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。此時溢流閥作安全閥用。多為變量泵容積調(diào)速回路。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路2）遠(yuǎn)程調(diào)壓回路利用先導(dǎo)型溢流閥遙控口遠(yuǎn)程調(diào)壓；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。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路注意：ｐ１＞ｐ２＆ｐ３ｐ２的大小與ｐ３無關(guān)由先導(dǎo)型溢流閥、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥和電磁換向閥組成。3）多級調(diào)壓回路（動畫）退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路通過電液比例溢流閥來實現(xiàn)。4）無級調(diào)壓回路（動畫）退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路2.減壓回路功用：系統(tǒng)某一局部支路要求獲得低于系統(tǒng)調(diào)定壓力值時,可采用減壓回路，如機(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。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路注意：在需要低壓的支路上串聯(lián)定值減壓閥。單向閥3用來防止缸4的壓力受主油路的干擾。1）單級減壓回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路在先導(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。2）二級減壓回路注意：遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力要低于減壓閥的調(diào)定壓力。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路3.卸荷回路在液壓系統(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轉(zhuǎn)。功用：壓力卸載；流量卸載（僅適用于變量泵）卸載方式：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路泵可借助M型、H型或K型換向閥中位機(jī)能來實現(xiàn)降壓卸載。1）用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路圖中單向閥a的作用，保持電液換向閥一定的控制壓力以保證換向。注意：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本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現(xiàn)卸載。2）用先導(dǎo)型溢流閥的卸荷回路（動畫）退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路為零流量卸載，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，回路實現(xiàn)保壓卸載。3）限壓式變量泵的卸荷回路（動畫)退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路當(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。4）有蓄能器的卸載回路（動畫）退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路4.保壓回路使系統(tǒng)在液壓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。功用：保壓性能有兩個指標(biāo)：保壓時間和壓力穩(wěn)定性。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本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。1）液壓泵自動補(bǔ)油的保壓回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路當(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。輔助泵也可用蓄能器替代。2）采用輔助泵的保壓回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路5.平衡回路功用：使立式液壓缸的回油路保持一定背壓，以防止運動部件在懸空停止期間因自重而自行下落，或下行運動時因自重超速失控。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。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路

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。1）采用單向順序閥的平衡回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路能自動適應(yīng)不同負(fù)載對背壓的要求。2）采用遠(yuǎn)控平衡閥的平衡回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本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)。3）采用液控單向閥的平衡回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路7.2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)問題的基本回路。按調(diào)速方式的不同主要有以下三種調(diào)速回路：定量泵節(jié)流調(diào)速回路變量泵（或變量馬達(dá)）容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路1.定量泵節(jié)流調(diào)速回路回路組成:由定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥等），溢流閥，執(zhí)行元件。分類:按流量控制閥安放位置的不同分三種：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路分析時忽略油液壓縮性、泄漏、管道壓力損失和執(zhí)行元件的機(jī)械摩擦等。設(shè)節(jié)流口為薄壁孔，節(jié)流口壓力流量方程中m＝1/2。１）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路－采用節(jié)流閥流量連續(xù)性方程qp=q1+Δq速度負(fù)載特性活塞受力平衡方程p1A1=FL退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路速度負(fù)載特性方程流經(jīng)節(jié)流閥的流量速度負(fù)載特性方程反應(yīng)了液壓缸的速度v隨負(fù)載F的變化關(guān)系。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路調(diào)節(jié)節(jié)流閥通流面積AT

可無級調(diào)節(jié)液壓缸活塞速度，v與AT成正比。當(dāng)AT一定時，速度隨負(fù)載FL的增加而下降。當(dāng)v=0時，最大承載能力Fmax=psA1。由公式分析可知退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路當(dāng)FL一定時，AT越小曲線越平直，說明速度在輕低速時，抵抗負(fù)載變化的能力強(qiáng)，速度剛性好。當(dāng)AT一定時，F(xiàn)L越小曲線越平直，說明速度在輕載時，抵抗負(fù)載變化的能力強(qiáng)，速度剛性好。說明液壓缸在低速和輕載時，速度受負(fù)載波動的影響小，即回路的速度剛性大，速度穩(wěn)定性好。由負(fù)載特性曲線可以看出根據(jù)式繪制成如圖所示負(fù)載特性曲線。功率特性液壓泵的輸出功率,即回路的輸入功率：

PP=ppqp

＝常數(shù)

液壓缸的輸出功率，即回路的輸出功率：

P1=FLv=p1q1

（忽略液壓缸的效率損失）

回路的功率損失：△P=PP-P1=pp△q+△pq1

回路效率―回路的輸出功率與回路的輸入功率之比η=P1/PP=FLv

＝p1q1/ppqp

顯然，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失pp△q

，又有節(jié)流損失△pq1，回路效率較低，不適用于大功率的場合。

退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路2）回油節(jié)流調(diào)速回路－采用節(jié)流閥流量連續(xù)性方程qp=q1+Δq速度負(fù)載特性活塞受力平衡方程ppA1=p2A2＋FL退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路流經(jīng)節(jié)流閥的流量速度負(fù)載特性方程由上式可以看出，回油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的基本相似，這里不再贅述。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路功率特性液壓泵的輸出功率，即回路的輸入功率

PP=ppqp

＝常數(shù)液壓缸的輸出功率，即回路的輸出功率

P1=FLv

=p1q1－p2q2

回路的功率損失:△P=PP-P1

=pp

△q

＋△pq2

回路效率－回路的輸出功率與回路的輸入功率之比η=P1/PP=FLv

/ppqp

顯然，回油節(jié)流調(diào)速回路既有溢流損失pp△q

，又有節(jié)流損失△pq2，回路效率較低，不適用于大功率的場合。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路的不同之處：回油節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥在回油路上，回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負(fù)值負(fù)載，且運動速度比較平穩(wěn)；進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路若要達(dá)到同樣效果，須在回油路上安裝背壓閥?；赜凸?jié)流調(diào)速回路中，油液經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后回油箱冷卻，對系統(tǒng)泄漏影響小?；赜凸?jié)流調(diào)速回路中若停車時間較長，回油腔油液會泄漏回油箱，啟動時會造成啟動瞬間液壓缸前沖的現(xiàn)象；對進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，只需在啟動時，關(guān)小節(jié)流閥即可改變啟動性能。結(jié)論：這種回路適用于低速、小負(fù)載、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路3）旁路節(jié)流調(diào)速回路－采用節(jié)流閥定油泵輸出的流量qp，一部分q1進(jìn)入液壓缸，一部分△q通過節(jié)流閥流回油箱，無溢流，溢流閥作安全閥作用，以防過載。

溢流閥的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于回路正常工作壓力，在這種回路中，缸的進(jìn)油壓力p1等于泵的供油壓力pp，溢流閥的調(diào)節(jié)壓力一般為缸克服最大負(fù)載所需的工作壓力p1max的1.1~1.3倍。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路速度受負(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。速度負(fù)載特性方程

結(jié)論：這種回路適用于功率較大，且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路4）改善節(jié)流調(diào)速回路負(fù)載特性的回路——采用調(diào)速閥在節(jié)流閥調(diào)速回路中，當(dāng)負(fù)載變化時，因節(jié)流閥前后壓力差變化，通過節(jié)流閥的流量均變化，故回路的速度負(fù)載特性比較差。若用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，回路的負(fù)載特性將大為提高。調(diào)速閥可以裝在回路的進(jìn)油、回油或旁路上。負(fù)載變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時，由于定差減壓閥的作用，通過調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路2.容積調(diào)速回路由于沒有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，系統(tǒng)溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉式回路兩種。功用：通過改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。特點：分類：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉式回路兩種。分類：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路１）開式容積調(diào)速回路回路通過改變液壓泵的排量，對液壓缸進(jìn)行調(diào)速；在回路中溢流閥做安全閥用，限定系統(tǒng)的最高壓力，只在過載時打開，起安全保護(hù)作用。結(jié)構(gòu)簡單，油液在油箱中冷卻充分，發(fā)熱量小，但油箱體積較大，并且由于是開式系統(tǒng)，空氣和雜質(zhì)容易混入，從而使系統(tǒng)的可靠性減低，影響正常工作。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路閉式回路多為泵—馬達(dá)回路，按變量元件的不同，常分為三種形式：變量泵—定量馬達(dá)回路定量泵—馬達(dá)回路變量泵—變量馬達(dá)回路２）閉式容積調(diào)速回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路（1）變量泵—定量馬達(dá)回路速度剛性：受負(fù)載變化影響的原因隨著負(fù)載增加，因泵和馬達(dá)的泄漏增加，致使馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速下降。死區(qū)：因泵和馬達(dá)的泄漏，存在死區(qū)變量原理：通過改變泵的排量Vp以實現(xiàn)調(diào)速。速度特性：nM=npVp/VM表明馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nM與變量泵Vp的排量成正比

.轉(zhuǎn)矩特性：TM=VMΔp/2π由于Δp取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不隨調(diào)速而變化，當(dāng)負(fù)載恒定時，馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩TM理論上是恒定的，回路常稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。功率特性：PM=TM2πnM=TM2πnpVp/VM表明輸出功率PM與變量泵Vp的排量成正比。調(diào)速范圍:Rc≈40退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路（2）定量泵—變量馬達(dá)回路變量原理：通過改變馬達(dá)的排量VM以實現(xiàn)調(diào)速。速度特性：nM=npVp/VM表明馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nM與變量馬達(dá)的VM的排量成正比

.轉(zhuǎn)矩特性：TM=VMΔp/2π表明馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩TM與變量馬達(dá)的VM的排量成正比。功率特性：PM=TM2πnM=

ΔpnpVp

＝Δpqp

由于Δp不隨調(diào)速而變化，qp也為常\

數(shù)，故該回路為恒功率調(diào)節(jié)。

調(diào)速范圍:Rc≈3～4速度剛性和死區(qū)：同前分析。其它：該調(diào)速回路，如果用變量馬達(dá)來換向，在換向的瞬間要經(jīng)過“高轉(zhuǎn)速—零轉(zhuǎn)速—反向高轉(zhuǎn)速”的突變過程，所以，不宜用變量馬達(dá)來實現(xiàn)平穩(wěn)換向，且調(diào)速范圍小，故很少單獨使用退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路（3）變量泵—變量馬達(dá)回路調(diào)速過程：在低速段：先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，相當(dāng)于變量泵—定量馬達(dá)回路。處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)），同時因馬達(dá)排量最大，馬達(dá)能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩，高速段：泵達(dá)到最大排量，用變量馬達(dá)調(diào)速，相當(dāng)于定量泵—變量馬達(dá)回路。馬達(dá)處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。調(diào)速范圍：由于泵和馬達(dá)的排量都可調(diào)，擴(kuò)大了調(diào)速范圍，一般Rc≤100

退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路3.容積節(jié)流調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路用壓力補(bǔ)償泵供油，用流量控制閥調(diào)定進(jìn)入或流出液壓缸的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的速度；并使變量泵的供油量始終隨流量控制閥調(diào)定流量作相應(yīng)的變化。這種回路無溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性比容積調(diào)速回路好。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路7.3快速運動回路使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功率。功用：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路差動連接與非差動連接的速度之比為

v3/v1＝A1/(A1-A2)1.液壓缸差動連接快速運動回路在差動回路中，泵的流量和缸的有桿腔排出的流量合在一起流過的閥和管道應(yīng)按合成流量來選擇規(guī)格，否則會導(dǎo)致壓力損失過大，泵空載時供油壓力過高。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路

2.雙泵供油快速運動回路卸載閥3的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥5的調(diào)定壓力低10％～20％。大流量泵卸載減少了動力消耗，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)速度相差較大的場合。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路7.4速度換接回路用于切換執(zhí)行元件的速度。換接過程要求平穩(wěn)，換接精度要求高。按切換前后速度的不同，有快速－慢速、慢速－慢速的換接。功用：退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路1.快速運動和工作進(jìn)給運動的換接回路將行程閥改用電磁閥，通過擋塊壓下電氣行程開關(guān)來操作，也可實現(xiàn)快慢速換接。

----以用行程閥的速度換接回路(動畫）為例退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路只能用于第二進(jìn)給速度小于第一進(jìn)給速度的場合，故調(diào)速閥B的開口小于調(diào)速閥A?；芈匪俣葥Q接平穩(wěn)性好。2.兩種工作進(jìn)給速度的換接回路1)調(diào)速閥串聯(lián)速度換接回路（動畫）退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路兩個進(jìn)給速度可以分別調(diào)整，互不影響。2)調(diào)速閥并聯(lián)速度換接回路（動畫）退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路功用：通過控制進(jìn)入執(zhí)行元件液流的通、斷或變向，來實現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動、停止或改變運動方向的回路稱為方向控制回路。常用的方向控制回路有：換向回路鎖緊回路制動回路7.5方向控制回路1.換向回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路采用二位四通換向閥、三位四通換向閥都可以使雙作用執(zhí)行元件換向。二位閥只能使執(zhí)行元件正、反向運動，三位閥有中位，不同中位機(jī)能可使系統(tǒng)獲得不同性能。通過切斷執(zhí)行元件進(jìn)油、出油通道而使執(zhí)行元件準(zhǔn)確的停在確定的位置，并防止停止運動后因外界因素而發(fā)生竄動。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路2.鎖緊回路可利用三位四通換向閥的M型、O型中位機(jī)能進(jìn)行鎖緊，但由于滑閥的泄漏活塞不能長時間保持停止位置不動，鎖緊精度不高。因此一般采用三位四通換向閥與液壓鎖（雙液控單向閥）組合構(gòu)成鎖緊回路。該鎖緊回路為了保證鎖緊迅速、準(zhǔn)確，換向閥應(yīng)采用H型或Y型中位機(jī)能。退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路7.6多缸動作回路順序動作回路同步回路互不干擾回路退出退出下一頁主目錄子目錄第7章液壓基本回路1.順序動作回路使幾個執(zhí)行元件嚴(yán)格按照預(yù)訂的順序動作的回路按控制方式不同，順序動作回路分為壓力控制和行程控制兩種方式。