第七章 基本回路

第七章基本回路第一頁，共五十五頁，2022年，8月28日教學內容：速度控制回路方向控制回路壓力控制回路多缸工作控制回路液壓基本回路故障分析第二頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29所謂液壓基本回路就是由一定的液壓元件組成用來完成某種特定功能的典型回路。一些液壓設備的液壓系統(tǒng)雖然很復雜，但它通常都由一些基本回路組成，所以掌握一些基本回路的組成、原理和特點將有助于認識分析一個完整的液壓系統(tǒng)。液壓基本回路：速度控制回路、壓力控制回路、方向控制回路、多缸順序動作回路

第７章基本回路

第三頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29分類:調速回路、快速回路、速度換接回路7.1.1調速回路一、節(jié)流調速回路分類：進油節(jié)流調速、回油節(jié)流調速、旁路節(jié)流調速1．進油節(jié)流調速：用節(jié)流閥控制執(zhí)行元件入口的流量。7．1速度控制回路第四頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297．1速度控制回路特性：（1）速度負載特性（2）最大承載能力（節(jié)流壓力損失為0即油缸輸出速度為0時）Fmax=P泵A第五頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297．1速度控制回路特性：（3）功率損失=溢流損失+節(jié)流損失（4）特點：泵的壓力負載特性較差，平穩(wěn)性較差，輕載低速下溢流損失比例高，效率低。不能在負值負荷下工作（5）適用范圍：輕載、低速，負載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)第六頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/292.回油節(jié)流調速：就是控制執(zhí)行元件出口的流量，圖4－36所示，回油節(jié)流調速是控制排油，節(jié)流閥可提供背壓，使液壓缸能承受各種負荷。進油節(jié)流調速、回油節(jié)流調速靜態(tài)特性相同（節(jié)流閥調速回路可承受負載荷）7．1速度控制回路第七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

3．旁路節(jié)流調速：是控制不需流入執(zhí)行元件也不經溢流閥而直接流回油箱的油的流量，從而達到控制流入執(zhí)行元件油液流量的目的。特點：液壓缸的工作壓力基本上等于泵的輸出壓力，其大小取決于負載，該回路中的溢流閥只有在過載時才打開。7．1速度控制回路第八頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

3．旁路節(jié)流調速的特性：（1）速度負載特性（2）承載能力隨節(jié)流閥開口增大而減小。低速承載能力差（3）只有節(jié)流損失，無溢流損失。效率較高。（4）適用范圍：高速、重載且對速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率液壓系統(tǒng)。節(jié)流閥調速系統(tǒng)速度平穩(wěn)性較差，采用調速閥調速回路可大為改善平穩(wěn)性，但功率損失將增大。7．1速度控制回路第九頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29三種調速方法不同點為：1）用旁路調速作速度控制時，無溢流損失，效率最高，控制性能最差，主要用于負載變化很小的正向負載的場合。2）用進油調速作速度控制時，效率次之，主用于負荷變化較大之正向負載的場合。3）用回油調速作速度控制時，效率最差，控制性能最佳，主要用于有負向負載的場合。7．1速度控制回路第十頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29二、容積調速回路通過改變液壓泵和液壓馬達的排量來達到調速，功率損失小，系統(tǒng)效率高，適用于大功率系統(tǒng)。1.變量泵+定量馬達容積調速回路特點：馬達輸出轉矩取決于負載，不因調速而變化（恒轉矩調速系統(tǒng)）調速范圍寬7．1速度控制回路第十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29二、容積調速回路2.定量泵+變量馬達容積調速回路特點：改變油馬達排量，油馬達轉速與排量成反比，轉矩與排量成正比變化，但輸出功率不變（恒功率調速系統(tǒng)）調速范圍窄3.變量泵+變量馬達容積調速回路特點：工作特性是上兩種回路的綜合調速范圍很大7．1速度控制回路第十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29三、容積節(jié)流調速回路（聯合調速回路）既有容積調速回路效率高的優(yōu)點，同時負載特性又比單純容積調速提高了。1.限壓式變量泵+調速閥要點：調速閥使進入油缸的流量保持恒定；同時，使泵的供油量和供油壓力基本保持不變，從而使變量泵進行入油缸的流量匹配適用：負載較平穩(wěn)、高速工況7．1速度控制回路第十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29三、容積節(jié)流調速回路（聯合調速回路）2.差壓式變量泵+節(jié)流閥要點：節(jié)流閥兩端壓差由作用在變量泵的彈簧力確定，通過差壓式變量泵流量的改變確保節(jié)流閥兩端的壓差不變，從而使進入油缸的流量不變（原理與調速閥相似）適用：負載變化大，低速工況7．1速度控制回路第十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.1.2快速回路快速運動回路又稱增速回路,其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時獲得所需的高速,以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。常見實現快速運動的幾種回路：1、液壓缸差動連接快速回路2、雙泵供油快速回路3、增速缸快速回路4、蓄能器快速回路5、自重補油快速回路7．1速度控制回路第十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/291．差動回路：其特點為當液壓缸前進時，活塞從液壓缸右側排出的油再從左側進入液壓缸，增加進油處的一些油量，即和泵同時供應液壓缸進口處的液壓油，可使液壓缸快速前進，但使液壓缸推力變小。7．1速度控制回路第十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/292．雙泵供油的快速運動回路：工作行程時，系統(tǒng)壓力升高，打開右邊卸荷閥，大流量泵卸荷，系統(tǒng)由小流量泵供油；當需要快速運動時，系統(tǒng)壓力較低，由兩臺泵共同向系統(tǒng)供油。7．1速度控制回路第十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/293．增速缸快速回路：7．1速度控制回路第十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/294．蓄能器快速回路

：對于間歇運轉的液壓機械，當執(zhí)行元件間歇或低速運動時，泵向蓄能器充油。而在工作循環(huán)中某一工作階段執(zhí)行元件需要快速運動時，蓄能器作為泵的輔助動力源，可與泵同時向系統(tǒng)提供壓力油。圖5－13所示為一補助能源回路。將換向閥移到閥右位時，蓄能器所儲存的液壓油即釋放出來加到液壓缸，活塞快速前進。例如活塞在做澆注或加壓等操作過程時，液壓泵即對蓄能器充壓（蓄油）。當換向閥移到閥左位時，此時蓄能器液壓油和泵排出的液壓油同時送到液壓缸的活塞桿端，活塞快速回行。這樣，系統(tǒng)中可選用流量較小的油泵及功率較小電動機，可節(jié)約能源并降低油溫。7．1速度控制回路第十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/295．自重補油快速回路：7．1速度控制回路第二十頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/295．自重補油快速回路：大型壓床為確保加工精度，都使用柱塞式液壓缸，在使用上會產生前進時需非常大的流量；后退時幾乎不需什么流量。這兩個問題使得泵的選用變成非常困難，圖5－14所示的補油回路就可解決此難題，此圖所示將三位四通換向閥移到閥右位時,泵輸出的壓力油全部送到輔助液壓缸,輔助液壓缸帶動主液壓缸下降,而主液壓缸的壓力油由上方油箱經液控單向閥注入,此時壓板下降速度為v=Qp/2a.當壓床壓板碰到工件時,管路壓力上升把順序閥打開,高壓油注到主液壓缸,此時壓床推出力為F=Py×(A+2a).換向閥移到閥位左位時,泵輸出的壓力油流入補助液壓缸,壓板上升，液控單向閥逆流油路被打開，主液壓缸的回油經液控單向閥流回上方的油箱.回路中的平衡閥是在支撐壓板及柱塞的重量而設計的.在此回路中因使用補充油箱,故換向閥及平衡閥的選擇依泵的流量而定,且泵的流量可較小,為一節(jié)約能源回路。7．1速度控制回路第二十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29速度換接回路作用：實現平穩(wěn)的速度轉換一、快速與慢速換接回路用電磁閥的速度換接回路用行程閥的速度換接回路二、兩種進給速度的換接回路調速閥串聯的二次進給速度換接回路調速閥并聯的二次進給速度換接回路(a、b）7．1速度控制回路第二十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29功能：控制進入執(zhí)行元件的油流的通斷及改變流動方向7.2.1換向回路鎖緊回路

7．2方向控制回路第二十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉矩要求的回路，這類回路包括調壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。

7.3.1調壓回路：調壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定或不超過某個數值。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中,用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。若系統(tǒng)中需要二種以上的壓力，則可采用多級調壓回路。

7．3壓力控制回路第二十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.3.1調壓回路1．單級調壓回路2．雙向調壓回路（a、b）3．多級調壓回路（a、b）4．連續(xù)、按比例進行壓力調節(jié)的回路7．3壓力控制回路第二十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.3.2卸荷回路作用：執(zhí)行元件停止工作時，使泵卸荷不輸出功率（不停泵）

7．3壓力控制回路第二十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29卸荷回路的類型1．采用復合泵的卸荷回路7．3壓力控制回路第二十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297．3壓力控制回路2．利用二位二通閥旁路卸荷的回路：b3．利用換向閥中位卸載的回路：a、c第二十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/294．利用溢流閥遠程控制口卸載的回路：圖5－6所示，將溢流閥的遠程控制口和二位二通電磁閥相接。當二位二通電磁閥通電，溢流閥的遠程控制口通油箱，這時溢流閥的平衡活塞上移，主閥閥口打開，泵排出的液壓油全部流回油箱，泵出口壓力幾乎是零，故泵成卸荷運轉狀態(tài)。注意圖中二位二通電磁閥只通過很少流量，因此可用小流量規(guī)格（尺寸為1/8或1/4）。在實際應用上，此二位二通電磁閥和溢流閥組合在一起，此種組合稱為電磁控制溢流閥。7．3壓力控制回路第二十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.3.3卸壓回路作用：使液壓缸高壓腔的壓力能在換向前緩慢釋

放，避免換向時產生液壓沖擊。1.節(jié)流閥卸壓回路（圖7.3.6）2.溢流閥卸壓回路）7．3壓力控制回路第三十頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.3.4減壓回路：減壓回路的功用是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較系統(tǒng)壓力低的穩(wěn)定壓力。

最常見的減壓回路通過定值減壓閥與主油路相連

常規(guī)減壓回路

無級減壓回路：利用比例減壓閥構成。

7．3壓力控制回路第三十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.3.5增壓回路

1．利用串聯液壓缸的增壓回路：圖5－7所示，將小直徑液壓缸和大直徑液壓缸串聯可使沖柱急速推出，且在低壓下可得很大的力量輸出。將換向閥移到左位，泵所送過來的油液全部進入小直徑液壓缸活塞后側，沖柱急速推出，此時大直徑液壓缸由單向閥將油液吸入，且充滿大液壓缸后側空間。當沖柱前進達盡頭受阻時，泵送出的油液壓力升高，而使順序閥動作，此時油液以溢流閥所設定的壓力作用在大小直徑液壓缸活塞后側，故推力等于大小直徑液壓缸活塞后側面積和乘上溢流閥所調定的壓力。當然如想以單獨使用大直徑液壓缸以同樣速度運動話，勢必選用更大容量的泵，而采用這種串聯液壓缸則只要用小容量泵就夠了，節(jié)省許多動力。7．3壓力控制回路第三十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/292．利用增壓缸的增壓回路：單作用增壓缸增壓回路（圖7.3.10）雙作用增壓缸增壓回路：連續(xù)輸出壓力油（圖7.3.11）

7．3壓力控制回路第三十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

3．氣壓－液壓的增壓回路：圖5－9所示，是把上方油箱的油液先送入增壓器的出口側，再由壓縮空氣作用在增壓器大活塞面積上使出口側油液壓力增強。把手動操作換向閥移到閥右位工作時，空氣進入上方油箱把上方油箱的油液經增壓器小直徑活塞下部送到三個液壓缸。當液壓缸沖柱下降碰到工件時，造成阻力使空氣壓力上升打開順序閥，使空氣進入增壓器活塞的上部來推動活塞。增壓器的活塞下降會遮住通往上方油箱的油路，活塞繼續(xù)下移，使小直徑活塞下側的油液變成高油液并注到三支液壓缸。一旦把換向閥移到閥左位時，下方油箱的油會從液壓缸下側進入把沖柱上移，液壓缸沖柱上側的油液流經增壓器并回到上方油箱，增壓器恢復原來位置。7．3壓力控制回路第三十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297．3壓力控制回路資料介紹—江蘇太倉TOX沖壓技術有限公司氣液增力缸第三十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

7.3.6保壓回路：有的機械設備在工作過程中,常常要求液壓執(zhí)行機構在其行程終止時,保持壓力一段時間,這時需采用保壓回路。所謂保壓回路,也就是使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有工件變形所產生的微小位移下穩(wěn)定地維持住壓力,最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路,但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種:

1．利用液壓泵保壓的保壓回路：利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過程中,液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)工作,此時,若采用定量泵則壓力油幾乎全經溢流閥流回箱,系統(tǒng)功率損失大,易發(fā)熱,故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時間較短的場合下才使用；若采用變量泵，在保壓時，泵的壓力較高,但輸出流量幾乎等于零。因而,液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法且能隨泄漏量的變化而自動調整輸出流量，因而其效率也較高。7．3壓力控制回路第三十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

2．利用蓄能器的保壓回路：這種蓄能器借助蓄能器來保持系統(tǒng)壓力，補償系統(tǒng)泄漏。圖5－10所示為利用虎鉗做工件的夾緊。將換向閥移到閥左位時，活塞前進將虎鉗夾緊，這時泵繼續(xù)輸出的壓力油將蓄能器充壓，直到卸荷閥被打開卸載，此時作用在活塞上的壓力由蓄能器來維持并補充液壓缸的漏油作用在活塞上，當工作壓力降低到比卸荷閥所調定的壓力還低時，卸荷閥又關閉，泵的液壓油再繼續(xù)送往蓄能器。本系統(tǒng)可節(jié)約能源并降低油溫。7．3壓力控制回路第三十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

7.3.7平衡回路：平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。圖5－11a所示為采用單向順序閥的平衡回路。圖5－11b為采用液控順序閥的平衡回路7．3壓力控制回路第三十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.3.7平衡回路：圖5－11a所示為采用單向順序閥的平衡回路,當lYA得電后活塞下行時,回油路上就存在著一定的背壓;只要將這個背壓調得能支承住活塞和與之相連的工作部件自重,活塞就可以平穩(wěn)地下落。當換向閥處于中位時，活塞就停止運動,不再繼續(xù)下移。這種回路當活塞向下快速運動時功率損失大,鎖住時活塞和與之相連的工作部件會因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落;因此它只適用于工作部件重量不大、活塞鎖住時定位要求不高的場合。圖5－11b為采用液控順序閥的平衡回路。當活塞下行時,控制壓力油打開液控順序閥,背壓消失,因而回路效率較高,當停止工作時,液控順序閥關閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。這種平衡回路的優(yōu)點是只有上腔進油時活塞才下行,比較安全可靠；缺點是,活塞下行時平穩(wěn)性較差。這是因為活塞下行時,液壓缸上腔油壓降低,將使液控順序閥關閉。當順序閥關閉時,因活塞停止下行,使液壓缸上腔油壓升高,又打開液控順序閥。因此液控順序閥始終工作于啟閉的過渡狀態(tài),因而影響工作的平穩(wěn)性,這種回路適用于運動部件重量不很大、停留時間較短的液壓系統(tǒng)中。7．3壓力控制回路第三十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29在液壓系統(tǒng)中,如果由一個油源給多個液壓缸輸送壓力油,這些液壓缸會因壓力和流量的彼此影響而在動作上相互牽制,必須使用一些特殊的回路才能實現預定的動作要求,常見的這類回路主要有以下三種。

7.4.1同步回路：在液壓裝置中常需使兩個以上的液壓缸作用步運動，理論上依靠流量控制即可達到，但若要作到精密的同步，則可采用比例式閥門或伺服閥配合電子感測元件、計算機來達成，以下將介紹幾種基本的同步回路。采用調速閥的同步回路圖5－17所示為使用調速閥的同步回路，由于很難調整得使兩個流量一致，所以精度較差。7．4多缸動作回路第四十頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29采用調速閥的同步回路：圖5－17所示為使用，由于很難調整得使兩個流量一致，所以精度較差。7．4多缸動作回路第四十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29機械連接同步回路圖5－19所示為機械連接同步回路，將兩支（或若干支）液壓缸運用機械裝置（如齒齒輪或剛性梁）將其活塞桿連結在一起使它們的運動相互受牽制，因此，即可不必在液壓系統(tǒng)中采取任何措施而達到同步，此種同步方法簡單，工作可靠，它不宜使用在兩缸距離過大或兩缸負載差別過大的場合。7．4多缸動作回路第四十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29采用分流集流閥別的同步回路（P109圖7.4.3）；采用補償裝置的串聯液壓缸同步回路（P109圖7.4.4）；7．4多缸動作回路第四十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.4.2順序動作回路：順序動作回路的功用是使多缸液壓系統(tǒng)中的各個液壓缸嚴格地按規(guī)定的順序動作。按控制方式不同,可分為行程控制和壓力控制兩大類。1．行程控制順序動作回路：如圖5－20所示兩個行程控制的順序動作回路。圖5－20a所示為行程閥控制的順序動作回路,在圖示狀態(tài)下,A、B兩液壓缸活塞均在右端。當推動手柄,使閥C左位工作,缸A左行,完成動作①；擋塊壓下行程閥D后,缸B左行,完成動作②；手動換向閥復位后,缸A先復位,實現動作③；隨著擋塊后移,閥D復位,缸B退回實現動作④。至此,順序動作全部完成。這種回路工作可靠,但動作順序一經確定,再改變就比較困難,同時管路長,布置較麻煩。圖5－20b所示為由行程開關控制的順序動作回路,當閥E電磁鐵得電換向時，缸A左行完成動作①后,觸動行程開關S1使閥F電磁鐵得電換向,控制缸B左行完成動作②,當缸B左行至觸動行程開關S2使閥E電磁鐵失電,缸A返回,實現動作③后,觸動S3使F電磁鐵斷電,缸B返回,完成動作④,最后觸動S4使泵卸荷或引起其它動作,完成一個工作循環(huán)。這種回路的優(yōu)點是控制靈活方便,但其可靠程度主要取決于電氣元件的質量。7．4多缸動作回路第四十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/297.4.2順序動作回路：1．行程控制順序動作回路A）用行程開關控制的順序動作回路B）用行程閥控制的順序動作回路7．4多缸動作回路第四十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

2．壓力控制順序動作回路：圖5－21所示為一使用順序閥的壓力控制順序動作回路。當換向閥左位接入回路且順序閥D的調定壓力大于液壓缸A的最大前進工作壓力時，壓力油先進入液壓缸A的左腔，實現動作①；當液壓缸行至終點后，壓力上升，壓力油打開順序閥D進入液壓缸B的左腔,實現動作②;同樣地,當換向閥右位接人回路且順序閥C的調定壓力大于液壓B的最大返回工作壓力時,兩液壓缸則按③和④的順序返回。顯然這種回路動作的可靠性取決于順序閥的性能及其壓力調定值,即它的調定壓力應比前一個動作的壓力高出0.5~1.0Mpa，否則順序閥易在系統(tǒng)壓力脈沖中造成誤動作,由此可見,這種回路適用于液壓缸數目不多、負載變化不大的場合。其優(yōu)點是動作靈敏,安裝連接較方便；缺點是可靠性不高,位置精度低。7．4多缸動作回路第四十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

1．液壓馬達串并聯回路：行走機械,常使用液壓馬達來驅動車輪，依據行駛條件要有轉速:在平地行駛時為高速，上坡時需要有大扭矩輸出，轉速降低，因此采用兩個液壓馬達以串聯或并聯方式達到上述目的。如圖5－22所示，將兩個液壓馬達的輸出軸連結在一起,當電磁鐵2通電，電磁閥1斷電，兩液壓馬達并聯，液馬達輸出扭矩大轉速較低，當電磁閥1、2都通電，兩液壓馬達串聯，液壓馬達扭矩低，但轉速較高。7．5其他回路第四十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2023/3/29

2．液壓馬達剎車回路：如欲使液馬達停止運轉，只要切斷其供油即可，但由于液壓馬達本身轉動慣性及其驅動負荷所造成的慣性都會使液壓馬達在停止供油后繼續(xù)再轉動一會，如此，液壓馬達會像泵一般的起到吸入作用，故必須設法避免馬達把空氣吸入液壓系統(tǒng)中。如圖5－23（a）所示，我們利用一中位“O”型的換向閥來控制液壓馬達的正轉、反轉、停止。只要將換向閥移到中間位置，馬達停止運轉，但由于慣性的原因，馬達出口到換向閥之間的背壓增大，有可能將回油管路或閥件破壞，故必須如圖5－23（b）所示，裝一煞車溢流閥，如此當出口處的壓力增加到煞車溢流閥所調定的壓力時，閥被打開，馬達也剎車。

又