第七章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基本回路

第七章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基本回路第1頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基本回路

任何液壓系統(tǒng)都是有一個(gè)或多個(gè)基本液壓回路組成的。所謂基本回路，是指為了實(shí)現(xiàn)特定的功能而把某些液壓元件和管道按一定的方式組合起來的油路結(jié)構(gòu)。

液壓基本回路可分為方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路（調(diào)速回路）和多執(zhí)行元件控制回路。其中，速度控制回路是液壓系統(tǒng)的核心部分，其主要功能是傳遞動(dòng)力。其他回路起輔助作用，同樣也是液壓系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分，其功用不在于傳遞動(dòng)力，而在于實(shí)現(xiàn)某些特定的功能。第2頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本回路的定義

為了實(shí)現(xiàn)特定的功能而把某些液壓元件和管道按一定的方式組合起來的油路結(jié)構(gòu)。它是任何液壓系統(tǒng)的基本組成部分。基本回路的分類

按功用分，方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路和多缸動(dòng)作回路。其中，速度控制回路是液壓系統(tǒng)的核心部分，尤其以調(diào)速回路的性能最關(guān)鍵。速度控制回路的功用

改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度調(diào)速回路的特性

調(diào)速特性、機(jī)械特性和功率特性對(duì)調(diào)速回路的要求

調(diào)速范圍大、速度穩(wěn)定性好、效率高第七章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基本回路第3頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1方向控制回路在液壓系統(tǒng)中，用以改變液流流向、控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)、制動(dòng)和換向的基本回路，稱為方向控制回路。一、啟動(dòng)、制動(dòng)和換向回路1、啟動(dòng)、制動(dòng)回路啟動(dòng)、制動(dòng)回路是指對(duì)執(zhí)行元件的啟動(dòng)運(yùn)行、停止運(yùn)行的控制回路。這種回路通常是在油泵和換向閥之間設(shè)置一個(gè)二位二通或二位三通換向閥（相當(dāng)于開關(guān)）。第4頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1方向控制回路2、利用兩位四通閥、三位四通閥的換向回路第5頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1方向控制回路3、時(shí)間制動(dòng)換向回路第6頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1方向控制回路4、行程制動(dòng)換向回路第7頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1方向控制回路二、鎖緊回路鎖緊回路是指用于執(zhí)行元件不工作時(shí)，為了防止在外力作用下自由運(yùn)動(dòng)的控制回路第8頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路一、調(diào)壓回路壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)主油路或某一支路的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對(duì)力或轉(zhuǎn)矩要求的回路，這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。

調(diào)壓回路的功用是調(diào)節(jié)、穩(wěn)定或限定液壓系統(tǒng)主油路或局部油路壓力的回路。

調(diào)壓回路的顯著特征是必有溢流閥存在。在定量泵系統(tǒng)中，溢流閥起調(diào)壓、穩(wěn)壓作用；在變量泵系統(tǒng)中，溢流閥則起限定系統(tǒng)最高壓力，防止系統(tǒng)過載的作用第9頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路1、單級(jí)調(diào)壓回路在液壓泵出口處設(shè)置并聯(lián)溢流閥2即可組成單級(jí)調(diào)壓回路，從而控制了液壓系統(tǒng)的工作壓力。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(diào)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(jí)調(diào)壓回路。

第10頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路2、二級(jí)、三級(jí)和連續(xù)調(diào)壓回路第11頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．二級(jí)調(diào)壓回路如圖a所示為二級(jí)調(diào)壓回路,可實(shí)現(xiàn)兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由溢流閥2和溢流閥4各調(diào)一級(jí)，當(dāng)二位二通電磁閥3處于圖示位置時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定,當(dāng)閥3得電后處于右位時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定，但要注意:閥4的調(diào)定壓力一定要小于閥2的調(diào)定壓力，否則不能實(shí)現(xiàn)；當(dāng)系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定時(shí)，溢流閥2的先導(dǎo)閥口關(guān)閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經(jīng)主閥回油箱。

2．多級(jí)調(diào)壓回路如圖b所示的由溢流閥1、2、3分別控制系統(tǒng)的壓力，從而組成了三級(jí)調(diào)壓回路。當(dāng)兩電磁鐵均不帶電時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥1調(diào)定,當(dāng)1YA得電，由閥2調(diào)定系統(tǒng)壓力；當(dāng)2YA帶電時(shí)系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定。但在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力都要小于閥1的調(diào)定壓力，而閥2和閥3的調(diào)定壓力之間沒有什么一定的關(guān)系。

3．連續(xù)、按比例進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的回路如圖c所示調(diào)節(jié)先導(dǎo)型比例電磁溢流閥的輸入電流I，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無級(jí)調(diào)節(jié)，這樣不但回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力切換平穩(wěn)。而且更容易使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制或程序控制。第12頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路二、減壓回路

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中某一部分油路具有比主油路壓力低的穩(wěn)定壓力。回路的顯著特征是有減壓閥的存在。減壓閥的最大調(diào)定壓力應(yīng)比溢流閥的調(diào)定壓力低0.5~1Mpa。（原因？減壓閥無法工作）

減壓回路中的單向閥是防止主油路壓力降低時(shí)油液倒流，起短時(shí)保壓作用。第13頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路三、增壓回路

將小直徑液壓缸和大直徑液壓缸串聯(lián)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(jìn)入小直徑液壓缸活塞后側(cè)，沖柱急速推出，此時(shí)大直徑液壓缸由單向閥將油液吸入，且充滿大液壓缸左側(cè)空間。當(dāng)沖柱前進(jìn)達(dá)盡頭受阻時(shí)，泵送出的油液壓力升高，而使順序閥動(dòng)作，

當(dāng)然如想以單獨(dú)使用大直徑液壓缸以同樣速度運(yùn)動(dòng)話，勢(shì)必選用更大容量的泵，而采用這種串聯(lián)液壓缸則只要用小容量泵就夠了，節(jié)省許多動(dòng)力。第15頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路三、增壓回路第16頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路四、卸荷回路卸荷回路的功用是在油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不須頻繁啟閉的情況下，使油泵在零壓或很低的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)油泵和電機(jī)的使用壽命。

卸荷回路的顯著特征是有卸荷閥存在。卸荷閥不是一種單獨(dú)的控制閥，它可以是二位二通閥、帶卸荷功能的三位換向閥，還可以溢流閥。第17頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路1、復(fù)合泵卸荷第18頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路2、直接卸荷回路第19頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路3、三位閥的中位機(jī)能卸荷回路4、溢流閥遠(yuǎn)程遙控卸荷回路第20頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路五、保壓回路保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有微小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。

保壓有泵保壓和執(zhí)行元件保壓之分。這里主要介紹的是執(zhí)行元件保壓。最簡(jiǎn)單的保壓回路是使用三位換向閥的中位機(jī)能,或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(shí)間不能維持太久。常見的幾種保壓回路有開泵保壓、蓄能器保壓和換向閥保壓等第21頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路1、開泵保壓回路2、三位換向閥保壓回路第22頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shí),若采用定量泵則壓力油幾乎全經(jīng)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(shí)間較短的場(chǎng)合下才使用；若采用變量泵，在保壓時(shí)，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(dòng)調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。第23頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路3、蓄能器保壓回路4、電接點(diǎn)壓力表控制保壓回路第24頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路六、平衡回路平衡回路的功用是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。1、單向節(jié)流閥串接液控單向閥第25頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2壓力控制回路2、單向順序閥3、單向液控順序閥第26頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)活塞下行時(shí),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(dāng)停止工作時(shí),液控順序閥關(guān)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(diǎn)是只有上腔進(jìn)油時(shí)活塞才下行,比較安全可靠；缺點(diǎn)是,活塞下行時(shí)平穩(wěn)性較差。這是因?yàn)榛钊滦袝r(shí),液壓缸上腔油壓降低,將使液控順序閥關(guān)閉。當(dāng)順序閥關(guān)閉時(shí),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(yùn)動(dòng)部件重量不很大、停留時(shí)間較短的液壓系統(tǒng)中。第27頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路一、快速運(yùn)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制執(zhí)行元件速度的回路稱為速度控制回路。速度控制回路分為快速運(yùn)動(dòng)回路、調(diào)速回路和快慢速換接回路。

又稱增速回路,其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時(shí)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。實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的方法不同有多種方案,下面介紹幾種常用的快速運(yùn)動(dòng)回路。第28頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路1、差動(dòng)快速回路：

右圖所示。其特點(diǎn)為當(dāng)液壓缸前進(jìn)時(shí)，活塞從液壓缸右側(cè)排出的油再?gòu)淖髠?cè)進(jìn)入液壓缸，增加進(jìn)油處的一些油量，即和泵同時(shí)供應(yīng)液壓缸進(jìn)口處的液壓油，可使液壓缸快速前進(jìn)，但使液壓缸推力變小。第29頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路2、雙聯(lián)泵供油快速回路：第30頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路3、蓄能器輔助供油快速回路：第31頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路3、蓄能器輔助供油快速回路：4、增速缸快速回路第32頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路二、調(diào)速回路對(duì)任何液壓系統(tǒng)來說，調(diào)速回路都是它的核心部分。是對(duì)執(zhí)行元件的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的回路。調(diào)速回路根據(jù)調(diào)速方式的不同可以分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和節(jié)流容積調(diào)速。第33頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)速回路的調(diào)速原理液壓缸

液壓馬達(dá)由上兩式可知，改變液壓缸、液壓馬達(dá)的流量，排量和作用面積，都能改變其速度。

節(jié)流調(diào)速——

改變?nèi)莘e調(diào)速——

改變節(jié)流容積調(diào)速——

同時(shí)改變和7.3速度控制回路第34頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路的組成

定量泵、流量閥、溢流閥、執(zhí)行元件等節(jié)流調(diào)速工作原理

通過改變回路中流量控制元件通流截面積的大小來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度節(jié)流調(diào)速回路的分類

按流量閥的不同，可以分為節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速和調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速；按流量閥安裝位置不同，可分為進(jìn)口、出口和旁路節(jié)流調(diào)速.第35頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路定壓式節(jié)流調(diào)速回路（進(jìn)口節(jié)流）

1、回路特征

節(jié)流閥位于進(jìn)油路上，執(zhí)行元件和動(dòng)力源中間，而且必須加溢流閥才能起調(diào)速作用第36頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2節(jié)流調(diào)速回路2、機(jī)械特性（速度—負(fù)載特性）活塞運(yùn)動(dòng)速度節(jié)流閥進(jìn)口壓力由溢流閥調(diào)定，不變節(jié)流閥出口壓力流過節(jié)流閥的流量由以上幾個(gè)式子，可得

第37頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路由上式，可知：當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度與節(jié)流閥通流面積大小成正比調(diào)節(jié)同流面積即可調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度，且具有無極調(diào)速能。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，活塞速度將受負(fù)載變化影響，它所受負(fù)載變化影響的程度，可以用速度剛性來表示第38頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路速度剛性

以不同的通流截面進(jìn)行試驗(yàn)，得到一組速度—負(fù)載關(guān)系曲線，如右圖結(jié)論：1）從總的趨勢(shì)看，隨著負(fù)載增加，速度減小2）曲線越陡，速度剛性越差，機(jī)械特性越軟3）最大承載能力不受通流面積影響4）通流截面一定，負(fù)載增加，速度剛性下降5）負(fù)載一定，加大通流截面積（增大速度），速度剛性下降

因此，從速度穩(wěn)定性考慮，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路適合輕載、低速場(chǎng)合。（負(fù)載越小，速度剛性越大，抵抗負(fù)載的影響的能力越大，運(yùn)動(dòng)越平穩(wěn)，速度精度越高。第39頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路3、功率和效率輸入功率輸出功率功率損失其中，為溢流損失，為節(jié)流損失效率為輸出功率與輸入功率的比值第40頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路4、調(diào)速范圍上式表明，節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速范圍與節(jié)流閥的調(diào)速范圍相同出口節(jié)流調(diào)速出口節(jié)流調(diào)速的一些特性基本上和進(jìn)口節(jié)流調(diào)速相同，但有些區(qū)別：1、出口節(jié)流運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好；2、能承受負(fù)方向負(fù)載；3、節(jié)流閥發(fā)熱或泄露對(duì)系統(tǒng)的影響小第41頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路變壓式節(jié)流調(diào)速回路（旁路節(jié)流）

1、回路特征

節(jié)流閥位于旁路上，與執(zhí)行元件并聯(lián)。溢流閥在此處作安全閥。油泵出口壓力隨負(fù)載變化而變化第42頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路2、機(jī)械特性同進(jìn)口節(jié)流的比較1）總的趨勢(shì)看，活塞速度隨負(fù)載增大減小2）速度剛性更差；3）節(jié)流閥通流截面積不同，最大承受負(fù)載不同，低速時(shí)，承載能力差；4）通流截面調(diào)定后，速度剛性隨負(fù)載增大而提高；5）負(fù)載一定時(shí)，通流截面越?。ㄋ俣仍礁撸?，剛性越好

因此，旁路節(jié)流調(diào)速回路適用于重載、高速場(chǎng)合第43頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路3、功率和效率輸入功率：有效功率：損失功率（節(jié)流損失）

旁路節(jié)流調(diào)速比進(jìn)口、出口節(jié)流調(diào)速效率高，損失小。第44頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流調(diào)速回路4、調(diào)速特性旁路節(jié)流的調(diào)速范圍較進(jìn)、出口節(jié)流的調(diào)速范圍窄。結(jié)論：

旁路（變壓）節(jié)流調(diào)速回路負(fù)載特性很軟，低速承載能力又差，故，一般僅用于高速、重載、對(duì)速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率系統(tǒng)中，如牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。第45頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路是通過改變泵或馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。主要優(yōu)點(diǎn)是沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，發(fā)熱小，適用于大功率、大流量場(chǎng)合。（尤其是行走機(jī)械液壓系統(tǒng)）容積調(diào)速回路的分類：根據(jù)油路的循環(huán)方式，可分為開式和閉式回路根據(jù)執(zhí)行元件的不同，泵—缸式泵—馬達(dá)式變量泵—定量馬達(dá)定量泵—變量馬達(dá)變量泵—變量馬達(dá)第46頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路泵—缸式容積調(diào)速回路第47頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路活塞運(yùn)動(dòng)速度：速度剛性速度剛性不好，低速負(fù)載能力差。第48頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路泵—馬達(dá)式容積調(diào)速回路1）變量泵—定量馬達(dá)式（恒轉(zhuǎn)矩）泵轉(zhuǎn)速，馬達(dá)排量，恒定不變馬達(dá)轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)矩，不因調(diào)速而變輸出功率第49頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路調(diào)速范圍寬第50頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路2）定量泵—變量馬達(dá)式（恒功率）泵轉(zhuǎn)速、排量，恒定不變馬達(dá)轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)矩輸出功率第51頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路1）定量泵—變量馬達(dá)式（恒功率）調(diào)速范圍窄第52頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路3）變量泵—變量馬達(dá)式前兩種回路工作特性的綜合，調(diào)速范圍大，并擴(kuò)大了馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩和功率的選擇余地。一般機(jī)械都要求在低速時(shí)要求有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，在調(diào)速時(shí)，分兩段進(jìn)行1、先將調(diào)至最大，并固定。然后，將由小調(diào)大，2、將固定至最大，然后將由大調(diào)小第53頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容積調(diào)速回路3）變量泵—變量馬達(dá)式（恒轉(zhuǎn)矩、恒功率）第54頁(yè)，課件共65頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3速度控制回路三、速度換接回路速度換接回路的功用是使執(zhí)行元件可以在多種速度之間轉(zhuǎn)