液壓與氣動技術 教案 項目七 液壓控制回路

項目七液壓控制回路項目七液壓控制回路課程名稱液壓與氣動技術項目7項目名稱液壓控制回路課時2項目描述隨著工業(yè)現(xiàn)代化技術的發(fā)展，機械設備的液壓傳動系統(tǒng)為完成各種不同的控制功能，有些液壓傳動系統(tǒng)非常復雜。液壓系統(tǒng)不論如何復雜，都是由一些液壓基本回路所組成?；净芈钒刂茍?zhí)行元件運動速度的速度控制回路，控制液壓系統(tǒng)全部或局部壓力的壓力控制回路，用來控制幾個液壓缸(或液壓馬達)的多缸(或液壓馬達)控制回路以及用來改變執(zhí)行元件運動方向的換向回路。熟悉和掌握這些基本回路的結構組成、工作原理和功能，對分析和設計液壓系統(tǒng)是必不可少的。下面著重介紹壓力控制回路、速度控制回路和多缸控制回路。學習目標知識目標：①掌握壓力控制回路的組成、工作原理和工作性能。②掌握方向控制回路的組成、工作原理和工作性能。③掌握速度控制回路的組成、工作原理和工作性能。④掌握多缸動作控制回路的組成、工作原理和工作性能。能力目標：①能夠設計壓力控制回路并選用元件組裝、調試回路。②能夠設計方向控制回路并選用元件組裝、調試回路。③能夠設計速度控制回路并選用元件組裝、調試回路。④能夠設計多缸動作控制回路并選用元件組裝、調試回路。素質目標：①培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力和一定的應變能力。②培養(yǎng)學生牢固樹立安全操作意識、質量意識、文明規(guī)范操作。③弘揚勞動精神、奮斗精神、奉獻精神、創(chuàng)造精神、勤儉節(jié)約的精神。④培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、一絲不茍、勇于創(chuàng)新等職業(yè)道德。職業(yè)能力①會根據液壓回路任務概述進行回路設計。②會根據液壓回路任務概述選用液壓元件進行組裝搭接。③會根據液壓回路任務進行回路的調試運行。④會判斷液壓回路的簡單故障并進行排除。教學過程主要教學內容備注任務一方向控制回路分析15min【任務概述】了解換向回路、鎖緊回路和啟?；芈?，掌握方向控制回路的工作原理、回路圖的閱讀和繪制，并能進行實際回路的連接?！局R與技能】在液壓設備中，用來控制油流的接通、切斷或方向的改變，以此控制執(zhí)行元件的啟動、停止(包括鎖緊)或運動方向的變換，這種回路稱為方向控制回路。實現(xiàn)方向控制的方法有閥控、泵控(雙向泵)和執(zhí)行元件(雙向馬達)控制等，液壓系統(tǒng)中主要是用方向控制閥進行控制。方向控制回路包括換向回路、啟?；芈泛玩i緊回路。一、換向回路1.換向閥控制的換向回路用換向閥控制的換向回路如圖7.1(a)?(c)所示。換向回路所用換向閥有二位三通、二位四通和三位四通等，其控制方式和中位機能應根據設備的工作需要來選擇。2.雙向泵控制的換向回路如圖7.1(d)所示為用雙向泵控制的換向回路。當液壓泵正轉時，左邊輸出液壓油，通過單向閥8進入液壓缸的左腔，推動活塞向右運動，進油同時通向液控單向閥11的控制口，打開11，液壓缸右腔通過11回油；當液壓泵反轉時，右邊輸出液壓油，通過單向閥9進入液壓缸的右腔，推動活塞向左運動，進油同時通向液控單向閥10的控制口，打開10，液壓缸右腔通過10回油。二、啟停回路1.壓力繼電器控制的啟?；芈啡鐖D7.2(a)所示為電磁鐵斷電狀態(tài)，此時通往液壓缸油流被閥斷開，液壓缸8處于停止狀態(tài)；液壓缸右移到終點后，壓力繼電器控制電磁閥5通電，換向閥換到右位，此時液壓缸開始向右運動。(a)二位三通閥控制(b)二位四通閥控制(c)三位四通閥控制（d）雙向泵控制圖7.1換向回路1.三位四通換向閥控制的啟?；芈啡鐖D7.2(b)所示為H型中位機能的三位四通電磁換向閥控制的啟停回路，1YA通電、2YA斷電，換向閥處于右位，缸右移，1YA斷電、2YA通電，換向閥處于左位，缸左移，1YA、2YA都斷電，換向閥處于中位，此時泵卸荷，油液沒有壓力，液壓缸停止運動。（a）兩位兩通閥控制（b）三位四通閥控制圖7.2啟?；芈啡?、鎖緊回路鎖緊回路是為克服執(zhí)行元件運動慣性、使其能在任意位置上停止不再移動而設計的回路。1.利用換向閥中位機能控制的鎖緊回路液壓系統(tǒng)中，可以用中位機能為O型或M型的三位閥進行鎖緊執(zhí)行元件，如圖7.3(a) 所示為用M型的三位四通電磁換向閥進行的鎖緊控制。當兩端電磁鐵均斷電時，三位閥處于中位，液壓缸兩邊的工作油口被封閉，兩腔中封閉有液壓油，活塞被雙向鎖緊，液壓泵卸荷。當用O型中位機能時，液壓泵不卸荷，和液壓缸相并聯(lián)的其他執(zhí)行元件運動不受影響。利用中位機能的鎖緊回路的特點是結構簡單，不需要增加其他裝置，但由于換向閥是滑閥式的結構，閥體和閥芯間滑動間隙很大，泄漏較大，所以鎖緊效果不好，一般用于要求不高或要求短時間鎖緊的液壓系統(tǒng)。2.利用液壓鎖控制的鎖緊回路如圖7.3(b)所示，利用兩個液控單向閥分別接入液壓缸左、右兩腔，當右邊電磁鐵通電時，液壓泵打出的油液通過三位四通電磁換向閥的右位，流入液控單向閥1，進入液壓缸的左腔，推動活塞向右運動，液壓缸右腔的回油經液控單向閥2反向流動，再經三位四通電磁換向閥的右位流回油箱；當左邊電磁鐵通電時，活塞向左運動；當兩邊電磁鐵均斷電時，三位四通電磁換向閥處于H型中位，此時泵通油箱，油壓為零，兩個液控單向閥的控制口壓力為零，兩閥關閉，液壓缸兩腔的油液也被封閉，液壓缸處于鎖緊狀態(tài)。因液控單向閥是采用密封性能好的錐閥，所以鎖緊性能好，此鎖緊回路常用于起重機械、工程機械和立式壓力機械等。應特別注意的是，此鎖緊回路三位換向閥的中位機能必須采H型或者Y型。3.利用平衡閥控制的鎖緊回路如圖7.3(c)所示的立式液壓缸中，利用平衡閥(單向順序閥)的開啟壓力略大于支撐重物在下腔所需的壓力，從而保證液壓執(zhí)行元件在任意位置上進行停留并鎖緊。一般三位換向閥的中位機能采用O型或M型，以保證鎖緊的可靠性。但由于順序閥的泄漏，鎖緊時間不能太長。(a)三位四通閥控制(中位0、M)(b)液壓鎖控制仲位H、Y)(c)平衡閥控制(中位O、M)圖7.3鎖緊回路【技能訓練】訓練1根據現(xiàn)有設備和實訓條件，制定實訓計劃，選擇性地組裝不同的換向回路、鎖緊回路。驗證其工作原理，了解其性能特點，學習常見故障的診斷及排除方法。（1）在FluidSIM軟件里建立液壓回路圖（必要時還要建立電氣控制圖），進行液壓仿真，模擬調試回路運行過程，直至能夠按照預定要求正確運行。（2）根據仿真生成的回路圖，選擇所需要的元器件。（3）將各元器件按合適的布局位置安裝在液壓綜合實訓臺面板上（液壓元器件都比較重，搬動時要注意安全。）（4）按油路邏輯順序完成各油管的連接。注意各元器件油孔標識字符等，弄清各進出油口的連接順序；同時要防止接頭體或螺母的螺紋出現(xiàn)傷痕，使密封性能下降，造成泄露；選用適當長度的軟管，不要使軟管和接頭造成附加的受力、扭曲、急劇彎曲、磨擦等不良工況。（5）學生請教師檢查回路連接情況。無誤后方可開機，以確保學生無人身安全隱患；操作者需愛護實驗室各設備，謹慎操作。（6）安全操作：接通主油路，調節(jié)好系統(tǒng)工作壓力，調試回路。如果液壓缸不動作，檢查管路是否接好，壓力油是否送到位，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。（7）驗證結束后，拆卸回路，清理元器件、實驗臺，做實訓室衛(wèi)生。（8）規(guī)章制度：教師和學生都必須遵守實驗室各項規(guī)章制度，包括操作流程、著裝要求、清潔整理等內容。任務二壓力控制回路分析25min【任務概述】了解調壓回路、減壓回路、增壓回路、保壓回路、卸壓回路、背壓回路、卸荷回路和平衡回路等，掌握壓力控制回路工作原理、回路圖的閱讀與繪制方法，并能進行實際回路的連接?！局R與技能】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，它包括調壓、減壓、增壓、保壓、卸壓、背壓、卸荷、平衡和制動(緩沖)等多種回路。一、調壓回路調壓回路就是控制系統(tǒng)的工作壓力，并使其不超過某一預先調定的數(shù)值。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力大小可以通過溢流閥來調節(jié)；在變量泵系統(tǒng)中，用溢流閥作為安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。若系統(tǒng)在不同的工作階段要求不同的壓力，則可采用多級調壓回路。1.單級調壓回路如圖7.4(a)所示為單級調壓回路,系統(tǒng)由定量泵供油,通過調節(jié)節(jié)流閥的開口大小來調節(jié)液壓缸的速度。在工作過程中溢流閥是常開的,液壓泵的工作壓力取決于溢流閥的調整壓力,并且保持基本恒定,溢流閥的調整壓力必須大于液壓缸的最大工作壓力和油路中各種壓力損失的總和。(a)基本單級調壓回路(b)遠程調壓回路(c)雙向調壓回路圖7.4單級調壓回路如圖7.4(b)所示為遠程調壓回路，也屬于單級調壓。遠程調壓閥可以安裝在操作方便的地方，用于系統(tǒng)需要隨時調整壓力的地方。在先導式溢流閥的遙控口接一遠程調壓閥(小流量的直動式溢流閥，與先導是閥并聯(lián)關系)，即可實現(xiàn)遠程調壓。遠程調壓閥的調定壓力應小于先導閥所調定的壓力，這時遠程調壓閥才能起到調壓作用。液壓缸正反向行程中需不同的供油壓力時可采用雙向調壓回路,如圖7.4(c)所示。當換向閥左位工作時,液壓缸為工作行程,泵出口壓力由溢流閥1調定為較高壓力,缸右端的油液通過換向閥回油箱,此時,溢流閥2不起作用。當換向閥處于圖示工作狀態(tài)時,液壓缸為返回行程，泵出口壓力由溢流閥2調定為較低壓力,溢流閥1不起作用。缸退至終點,泵在低壓下回油,功率損耗小。2.二級調壓回路二級及以上調壓回路都屬于多級調壓回路，當系統(tǒng)工作過程中的壓力需要兩種或以上級別的壓力時常用此回路。圖7.5(a)所示為二級調壓回路。在圖示狀態(tài)下,泵出口壓力由溢流閥1調定為較高壓力,二位二通換向閥通電后,則由遠程調壓閥2調定為較低壓力。閥2的調定壓力必須小于閥1的調定壓力。圖7.5(b)所示為三級調壓回路。在圖示狀態(tài)下,泵出口壓力由閥1調定為最高壓力,當換向閥4的右、左電磁鐵分別通電時,泵出口壓力分別由遠程調壓閥2和3調定。閥2和閥3的調定壓力必須小于閥1的調定壓力。(a)二級調壓回路(b)三級調壓回路圖7.5多級調壓回路二、減壓回路在定量泵供油的液壓系統(tǒng)中，主油路的壓力比較高，由與泵并接的溢流閥調定，但有一支路或多個支路需要的壓力較低，如潤滑油路、控制油路和夾緊油路等，為了使其油路得到穩(wěn)定的、可以單獨調節(jié)的低壓，就要在此支路上串接一個定輸出減壓閥，這就是減壓回路。要使減壓閥能穩(wěn)定工作，減壓閥的最低調定壓力不應小于0.5MPa，最高調定壓力至少應比系統(tǒng)壓力小0.5MPa，以使減壓回路工作可靠。當執(zhí)行元件需要調速時，調速元件應放在減壓閥的后面，避免減壓閥泄漏(指由減壓閥泄油口流回油箱的油液)對執(zhí)行元件的速度發(fā)生影響。(a)單級減壓回路（b）二級減壓回路圖7.6減壓回路1.單級減壓回路圖7.6（a）所示為單級減壓回路?；芈分写?lián)了一個單向減壓閥5,換向閥4左位工作時，液壓泵輸出的壓力油,經單向閥3、換向閥4、單向減壓閥5進入油缸左腔,推動活塞向右運動。由于減壓閥的作用,使夾緊缸能得到較低而又穩(wěn)定的夾緊力。換向閥4右位工作時，液壓泵向左運動,這時減壓閥不起作用。單向閥3的作用是當主油路壓力低于減壓閥的調定壓力時，保證減壓油路的壓力不變,使夾緊缸保持夾緊力不變。還應指出的是，減壓閥的調定壓力應低于溢流閥2的調整壓力，才能保證減壓閥正常工作。2.二級減壓回路圖7.6（b）所示為由減壓閥和遠程調壓閥組成的二級減壓回路。在圖示狀態(tài)下,夾緊缸的壓由減壓閥1調定；當二通閥通電后,夾緊缸的壓力則由遠程調壓閥2調定。故稱為二級減壓回格。必須注意的是，遠程調壓閥2的調整壓力應低于減壓閥1的調整壓力,才能實現(xiàn)二級減壓，并且減壓閥的調整壓力應低于回路中溢流閥的調整壓力,才能保證減壓閥正常工作。三、增壓回路增壓回路是為了提高液壓系統(tǒng)中的某一支路的壓力，它比主系統(tǒng)油路的壓力高，但支路流量又不大，此時就應采用增壓回路。低壓泵供油的液壓系統(tǒng)采用增壓回路，比用高壓泵供油的液壓系統(tǒng)成本低、效率高。1.單作用增壓缸的增壓回路如圖7.7(a)所示為單作用增壓回路，當電磁鐵通電時，二位四通電磁換向閥處于左位，泵打出的油進入增壓缸的左腔，推動活塞向右移動，小活塞右腔出油壓力比大活塞左腔進油壓力高（具體見公式4-14），工作缸克服彈簧力下行工作；當換向閥斷電處于右位時，液壓油進入增壓缸的中部，推動活塞左移，工作缸靠彈簧力回程，上面高位油箱的油液可在大氣壓力的作用下頂開單向閥向增壓缸右腔補油。此回路只能間歇增壓，不能獲得連續(xù)穩(wěn)定的高壓，只適用于執(zhí)行元件需要較大的單向作用、行程而作業(yè)時間短的液系統(tǒng)中。

2.雙作用增壓缸增壓回路圖7.7(b)所示為采用雙作用增壓缸的增壓回路，能連續(xù)輸出高壓油。在圖示位置，液壓泵輸出的壓力油經換向閥5進入增壓缸左端大活塞腔，同時經單向閥1進入增壓缸左端小活塞腔，右端大活塞腔的回油通油箱，右端小活塞腔增壓后的高壓油經單向閥4輸出，此時單向閥2、3被關閉；當增壓缸活塞移到右端時，換向閥換向，同理，增壓缸活塞向左移動，左端小活塞腔輸出的高壓油經單向閥3輸出，此時單向閥1、4被關閉。這樣，增壓缸的活塞不斷往復運動，兩端便交替輸出高壓油，從而實現(xiàn)連續(xù)增壓供油。(a)單作用增壓缸增壓回路(b)雙作用增壓缸增壓回路圖7.7增壓回路四、保壓回路在一些壓力設備中，往往要求在工作行程的終點停留，且要保持壓力一定的時間，保壓回路就是使系統(tǒng)在液壓缸停止運動或有微小變形運動時，缸內要能穩(wěn)定地維持住一段時間壓力的回路。保壓回路就是要補償泄漏對壓力的影響，它常用于夾緊和壓力機壓制工件等液壓系統(tǒng)中，典型的保壓回路有如下幾種。1.液壓泵保壓回路若采定量泵保壓，保壓過程中液壓泵仍以較高的壓力工作，缸內保壓只需少量油液補充，剩余的大量油液在高壓下經溢流閥流回油箱，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；若采用變量泵保壓，在保壓時雖然泵的壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，液壓系統(tǒng)的功率損失小，所以用限壓式變量泵進行保壓比較好。2.蓄能器保壓回路圖7.8（a）所示為利用蓄能器的保壓回路。當主換向閥7在左位工作時,液壓缸向右運動且壓緊工件,進油路壓力升高至調定值時,壓力繼電器5動作使二通閥4通電,泵1即卸荷,單向閥2自動關閉,防止液壓缸油液倒流，液壓缸則由蓄能器6保壓補漏。保壓時間的長短取決于蓄能器容量,缸中壓力的最大和最小值取決于壓力繼電器的工作區(qū)間。當缸壓力不足時,低于壓力繼電器的最低工作壓力時，信號中斷，二位二通閥關閉，液壓泵重新向缸供油，補充泄漏，保證所需的壓力。3.液控單向閥保壓回路（a）蓄能器保壓回路（b）液控單向閥保壓回路）圖7.8保壓回路圖7.8（b）所示為采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動補油式保壓回路。當1YA得電換向閥3右位接入回路,液壓缸上腔壓力上升至電接觸式壓力表5的上限值時,電接觸式壓力表5發(fā)出信號,使電磁鐵1YA失電,換向閥處于中位,液壓泵卸荷,液壓缸由液控單向閥4保壓。當液玉缸上腔壓力下降到預定的下限值時,電接觸式壓力表5又發(fā)出信號,使1YA得電，液壓泵再次向系統(tǒng)供油,使壓力上升。當壓力達到上限值時，電接觸式壓力表5又發(fā)出信號,使1YA失電因此,這一回路能自動地使液壓缸補充壓力油,使其壓力能長期保持在一定范圍內。五、卸壓回路卸壓回路用于缸直徑大于250mm、壓力大于7MPa時的壓力機等液壓設備的系統(tǒng)中。它們在工作階段壓力比較高，儲存了大量的能量使油液壓縮，這時若立即改變運動方向，將會產生液壓沖擊。在液壓機液壓系統(tǒng)中增設卸壓回路，使液壓缸高壓腔的壓力能在換向前緩慢釋放，將有效提高液壓缸的運行平穩(wěn)性.降低液壓沖擊和能量損耗。1.節(jié)流閥卸壓回路如圖7.9(a)所示，當液壓缸向下運動壓制工件完成后，不能馬上回程，需把換向閥換到中位，使液壓泵卸荷，缸的上腔高壓經過節(jié)流閥和二位二通換向閥緩慢卸壓。卸壓的快慢由節(jié)流閥來調節(jié)。卸壓后再把換向閥換到右位工作，使液壓缸向上回程。(a)節(jié)流閥卸壓回路(b)節(jié)流閥和壓力繼電器卸壓回路圖7.9卸壓回路2.節(jié)流閥和壓力繼電器卸壓回路如圖7.9(b)所示卸壓后可自動返程的回路。工作缸完成工作后，換向閥換到中位，缸上腔壓力經節(jié)流閥卸壓回油箱，當壓力釋放到壓力繼電器調定的最低值時，其開關復位發(fā)出信號給換向閥，使其換到左位，缸的下腔進油，液壓缸上升回程。六、背壓回路背壓回路是為了提高執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性，提高加工精度，在回油路上設置背壓閥2以形成一定的液壓阻力的一種回路，其原理如圖7.10所示。這種回路的回油路上都存在背壓阻力，相當于增大了負載，需要提高供油壓力，背壓力一般為0.2?0.5MPa?？勺鳛楸硥洪y使用的元件有單向閥、溢流閥、節(jié)流閥和順序閥等。圖7.10背壓回路七、卸荷回路卸荷回路是指液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在短時間停止工作時，因不能關閉電動機(頻繁啟動和關閉會影響電機和泵的壽命)，泵就會一直在溢流閥調定的高壓下供油，并經溢流閥回油箱，造成很大的功率浪費。為了減少功率損耗，降低發(fā)熱，延長泵和電機的壽命，應使液壓泵在功率損耗(PX\qq接近于零的情況下轉這就需要卸荷回路。因功率是流量和壓力的乘積，兩個參數(shù)任一個接近于零即是卸荷回路。所以卸荷回路分為流量卸荷和壓力卸荷兩種類型。流量卸荷主要是使用限壓式變量泵，使泵僅為補償泄漏而以最小流量運轉，但泵仍處在高壓狀態(tài)，磨損比較嚴重；壓力卸荷是使泵的出口接回油箱，使其在接近零壓下運轉，常用壓力卸荷。卸荷回路主要有以下幾種方式。1.限壓式變量泵的流量卸荷回路如圖7.11所示，當液壓缸活塞運動到行程終點或換向閥處于中位時，泵的壓力升高，而流量減小，當壓力接近變量泵的限定螺釘調定的極限值時，泵的流量減小到只補充液壓缸或換向閥的泄漏，回路實現(xiàn)保壓卸載，系統(tǒng)中的溢流閥作安全閥用。因系統(tǒng)在卸荷狀態(tài)下具有很高的壓力，比較適合模具成型中的合模保壓階段的工作情況。圖7.11變量泵的流量卸荷回路以下均為壓力卸荷回路。2.換向閥中位機能的卸荷回路如圖7.12所示，當電磁換向閥中位機能為M、H和K型時，泵打出的油液直接回油箱，泵即卸荷。但回路中必須設置單向閥等背壓閥，以使泵卸荷時仍能保持0.3?0.5MPa左右的壓力，保證系統(tǒng)重啟時有足夠的控制油壓。3.二位二通電磁換向閥的卸荷回路如圖7.13所示，三位四通換向閥的中位機能為O型。當工作缸停止工作時，二位二通電磁換向閥電磁鐵通電，泵輸出的油液經二位二通換向閥流回油箱而卸荷，此時泵的流量和二位二通換向閥的流量應匹配，此種卸荷方式適于小流量系統(tǒng)。圖7.12換向閥中位機能卸荷回路圖7.13二位二通電磁換向閥卸荷回路4.電磁溢流閥卸荷回路如圖7.14所示，先導型溢流閥的外控口直接與二位二通電磁閥相連（組成電磁溢流閥），當電磁鐵通電時，外控口控制的壓力為零，這時泵通過溢流閥而卸荷，這種回路卸荷時的壓力沖擊比圖7.13直接用二位二通閥卸荷時要小，此二位二通閥也可以選用小流量規(guī)格的。圖7.14電磁溢流閥卸荷回路八、平衡回路平衡回路是在執(zhí)行機構沿垂直方向運動時，為了防止液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落或因超速而使操作動作失控，在回油路上都要保持一定的背壓，以此來實現(xiàn)對系統(tǒng)的可靠控制。1.采用單向順序閥的平衡回路如圖7.15(a)所示為采用內控式單向順序閥(平衡閥)的平衡回路。當換向閥在左位時，活塞下行，回油路上存在著一定的背壓，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W，活塞就可以平穩(wěn)地下落，即調整順序閥的開啟壓力p，使p≥w/A2。當換向閥處于中位時，順序閥關閉，活塞就會被鎖緊到一定的位置。由于順序閥和換向閥一般都是滑閥結構，閉鎖不嚴，會因泄漏而緩慢下落。此外，若工作過程中負載變小，為打開順序閥，則泵的輸出壓力依然比較高，使功率損失增大。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且如圖7.15(b)所示為采用外控順序閥的平衡回路。由于順序閥的打開與運動部件重量無關，只取決于外控口即進油腔的壓力，沒有背壓，所以功率損失較小。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,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,液控順序閥外控口壓力的變化而造成順序閥時開時關，使活塞走走停停，運動的平穩(wěn)性較差，為此，可在下行油路中接入單向節(jié)流閥以改善這種狀況。(a)內控順序閥控制(b)外控順序閥控制圖7.15單向順序閥平衡回路2.采用液控單向閥的平衡回路如圖7.16所示為單向節(jié)流閥串聯(lián)一液控單向閥組成的平衡回路。當換向閥在左位，上行液壓油把液控單向閥打開，活塞下行。若沒有節(jié)流閥，回油腔沒有背壓，運動部件由于自重而加速下降，使液壓缸上腔供油不足甚至出現(xiàn)真空，致使液控單向閥關閉。液控單向閥關閉后，活塞停止運動，壓力開始上升，控制油路又建立起壓力，此閥再次被打開。液控單向閥時開時閉，使活塞在向下行過程中產生振動和沖擊。所以在回油路上串接一單向節(jié)流閥，用于保證活塞下行時運動的平穩(wěn)性。由于液控單向閥是錐面密封，泄漏量小，故其閉鎖性能好，活塞能夠較長時間停止不動。圖7.16液控單向閥平衡回路【技能訓練】訓練2根據現(xiàn)有設備和實訓條件，制定實訓計劃，選擇性地組裝不同的調壓回路、減壓回路、增壓回路、卸荷回路、平衡回路及保壓回路等各類回路。驗證其工作原理，了解其性能特點，學習常見故障的診斷及排除方法。（1）在FluidSIM軟件里建立液壓回路圖（必要時還要建立電氣控制圖），進行液壓仿真，模擬調試回路運行過程，直至能夠按照預定要求正確運行。（2）根據仿真生成的回路圖，選擇所需要的元器件。（3）將各元器件按合適的布局位置安裝在液壓綜合實訓臺面板上（液壓元器件都比較重，搬動時要注意安全。）（4）按油路邏輯順序完成各油管的連接。注意各元器件油孔標識字符等，弄清各進出油口的連接順序；同時要防止接頭體或螺母的螺紋出現(xiàn)傷痕，使密封性能下降，造成泄露；選用適當長度的軟管，不要使軟管和接頭造成附加的受力、扭曲、急劇彎曲、磨擦等不良工況。（5）學生請教師檢查回路連接情況。無誤后方可開機，以確保學生無人身安全隱患；操作者需愛護實驗室各設備，謹慎操作。（6）安全操作：接通主油路，調節(jié)好系統(tǒng)工作壓力，調試回路。操作過程中注意觀察壓力表指針的變化，分析回路原理，并看看實訓結果是否和仿真情況相一致，如果不一致，檢查回路，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。（7）驗證結束后，拆卸回路，清理元器件、實驗臺，做實訓室衛(wèi)生。（8）規(guī)章制度：教師和學生都必須遵守實驗室各項規(guī)章制度，包括操作流程、著裝要求、清潔整理等內容。任務三速度控制回路分析30min【任務概述】了解和掌握調速回路、快速運動回路和速度換接回路的作用、構成、回路原理及應用?！局R與技能】速度控制回路是用于控制調節(jié)液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件運動速度的回路。這種回路工作性能的好壞直接決定著整個系統(tǒng)的工作性能，它是系統(tǒng)的核心。液壓傳動系統(tǒng)中速度控制回路包括調速回路、快速運動回路和速度換接回路。一、調速回路調速回路是用來調節(jié)執(zhí)行元件工作行程速度的回路。液壓缸的運動速度為ν=液壓馬達的轉速為n=式中qv——輸入液壓執(zhí)行元件的流量A——液壓缸的有效面積；VM——液壓馬達的排量。由以上兩式可知，改變輸入液壓執(zhí)行元件的流量qv(或液壓馬達的排量VM)所以調速回路可分為三種形式：節(jié)流調速回路：定量泵供油，節(jié)流閥（或調速閥）調節(jié)進入執(zhí)行元件的流量。容積調速回路：采用變量泵或變量馬達實現(xiàn)調速。容積節(jié)流(聯(lián)合)調速：變量泵和節(jié)流閥（或調速閥）相配合調速。1.節(jié)流調速回路節(jié)流調速回路由定量泵供油，用流量閥改變進入執(zhí)行元件的流量來實現(xiàn)調速。該回路結構簡單，成本低，使用維修方便，所以在機床液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應用。但其能量損失大，效率低，發(fā)熱大，故一般只用于小功率場合。節(jié)流調速回路按其流量閥安放位置的不同，分進油路節(jié)流調速、回油路節(jié)流調速和旁油路節(jié)流調速三種形式。（1）進油路節(jié)流調速回路節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和執(zhí)行元件之間，如圖7.17所示為采用節(jié)流閥的液壓缸進油路節(jié)流調速回路。節(jié)流閥控制進入液壓缸的流量，以達到調速的目的。定量泵多余的油液通過溢流閥流回油箱，泵的出口壓力PP①速度負載特性從圖7.17可看出，活塞運動速度決定于進入液壓缸的流量qV1和液壓缸進油腔的有效面積A1圖7.17進油節(jié)流調速ν=q進入液壓缸的流量qV1qV1當活塞以穩(wěn)定的速度運動時，作用在活塞上的力平衡方程為p1A式中F——負載力；p2——液壓缸回油腔壓力，此處回油管直接接油箱，p2A1、A2——分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的有效面積。所以，p1qV1故液壓缸的運動速度為ν=q式(7-5)即為進油路節(jié)流調速回路的速度負載特性方程。由該式可知，液壓缸的運動速度v和節(jié)流閥通流面積A成正比。調節(jié)A可實現(xiàn)無級調速，這種回路的調速范圍較大(速比最高可達100)。若按式(7-5)選用不同的A值作v-F坐標曲線圖，可得一組曲線，即為該回路的速度負載特性曲線，如圖7.18所示。圖7.18速度負載特性曲線速度負載特性曲線表明速度隨負載而變化的規(guī)律:曲線越陡，說明負載變化對速度的影響越大，即速度剛性差。曲線越平緩，剛性就越好。因此，從速度負載特性曲可知:1)當節(jié)流閥通流面積不變時，隨著負載的增加，活塞的運動速度隨之下降。因此，這種調速的速度負載特性較軟。2)當節(jié)流閥通流面積A一定時，重載區(qū)域比輕載區(qū)域的速度剛性差。3)在相同負載的情況下，節(jié)流閥通流面積大的比小的速度剛性差，即高速時的速度剛生差。4)回路的最大承載能力為Fmax=ppA1。液壓缸面積A1不變，所以在液壓泵供油壓力PP已經調定的情況下，其承載能力不隨節(jié)流閥通流面積A的改變而改變。②功率和效率液壓泵的輸出功率為PP=pPqVP===p式中qvy由上式可知，這種調速回路的功率損失由兩部分組成，即溢流損失功率?Py回路的效率為η=P由于存在兩部分功率損失，故這種調速回路的效率較低。當負載恒定或變化較小時，η=0.2~0.6；當負載變化時，回路的效率η=0.385。機械加工設備常有快進-工進-快退的工作循環(huán)，工進時液壓泵的大部分流量溢流，回路效率極低，導致溫升和泄漏增加，進而影響了速度穩(wěn)定性和效率?；芈饭β试酱螅瑔栴}越嚴重。進油路節(jié)流調速回路適用于輕載、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)，且要求系統(tǒng)負載為正值。（2）回油路節(jié)流調速回路在這種調速回路中，把節(jié)流閥串聯(lián)在執(zhí)行元件的回油路上，如圖7.19所示為采用節(jié)流閥的液壓缸回油節(jié)流調速回路。用節(jié)流閥調節(jié)液壓缸的回油流量，也就控制了進入液壓缸的流量。定量泵多余的油液經溢流閥流回油箱，泵的出口壓力pp為溢流閥的調整壓力并基本穩(wěn)定。圖7.19回油節(jié)流調速①速度負載特性液壓缸運動速度為ν=qV2A2液壓缸排出的流量等于通過節(jié)流閥的流量。即qV2=CAT式中?p—節(jié)流閥兩端的壓差，?p=pp2p這里，p1p2=將式(7-9)代入式(7-8)，得q故液壓缸的運動速度為ν=CAT比較式(7-5)和式(7-10)可以發(fā)現(xiàn)，進油路節(jié)流調速回路和回油路節(jié)流調速回路的速度負載特性基本相同。如果液壓缸是兩腔有效面積相同的雙出桿液壓缸(A1=A2)，那么兩種調速回路的速度負載特性就完全一樣，功率特性也一樣。因此，進油路節(jié)流調速回路的一些分析，對回油路節(jié)流調速回路完全適用。但是這兩種調速回路仍有許多不同之處。③進、回油路節(jié)流調速回路比較1)承受負值負載的能力回油路節(jié)流調速回路的節(jié)流閥使液壓缸回油腔形成一定的背壓，在負值負載時，背壓能阻止工作部件的前沖，即能在負值負載下工作；而進油路節(jié)流調速由于回油腔沒有背壓力，因而不能在負值負載下工作。2)停車后的起動性能長時間停車后，當液壓泵重新向液壓缸供油時，在回油節(jié)流調速回路中，由于進油路上沒有節(jié)流閥控制流量，會使活塞前沖；而在進油路節(jié)流調速回路中，由于進油路上有節(jié)流閥控制流量，故活塞前沖很小，甚至沒有前沖。3)實現(xiàn)壓力控制的方便性進油節(jié)流調速回路中，進油腔的壓力將隨負載而變化，當工作部件碰到死擋鐵而停止后，其壓力將升到溢流閥的調定壓力，利用這一壓力變化來實現(xiàn)壓力控制是很方便的；但在回油節(jié)流調速回路中，只有回油腔的壓力才會隨負載而變化，當工作部件碰到死擋塊后，其壓力將降至為零，雖然也可以利用這一壓力變化來實現(xiàn)壓力控制，但其可靠性差，一般不采用。4)油液發(fā)熱的影響在進油節(jié)流調速回路中，經過節(jié)流閥發(fā)熱后的液壓油將直接進入液壓缸的進油腔，影響較大；而在回油節(jié)流調速回路中，經過節(jié)流閥發(fā)熱后的液壓油將直接流回油箱冷卻，影響較小。5)運動平穩(wěn)性在回油節(jié)流調速回路中，由于有背壓力存在，它可以起到阻尼作用；而在進油路節(jié)流調速回路中則沒有背壓力存在。因此，回油節(jié)流調速回路的運動平穩(wěn)性好一些，但是在使用單出桿液壓缸的場合，無桿腔的進油量大于有桿腔的回油量，故在缸徑、缸速均相同的情況下，進油節(jié)流調速回路的節(jié)流閥通流面積較大，低速時不易堵塞。因此，進油節(jié)流調速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度。6)回油腔壓力回油路節(jié)流調速回路中，回油腔壓力p2較高，特別是在輕載時，回油腔壓力有可能比進油腔壓力p1還要高。這樣會使節(jié)流功率損失大大提高，且加大泄漏，因而其效率實際上比進油路節(jié)流調速回路要低。為了提高回路的綜合性能，一般常采用進油路節(jié)流調速，并在回油路上加背壓閥的回路，使其兼具兩者的優(yōu)點。（3）旁油路節(jié)流調速回路這種節(jié)流調速回路是將節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，如圖7.20所示。節(jié)流閥調節(jié)了液壓泵溢回油箱的流量，也就控制了進入液壓缸的流量，調節(jié)節(jié)流閥的通流面積，即可實現(xiàn)調速。由于溢流作用已由節(jié)流閥承擔，故溢流閥實際上是安全閥，常態(tài)時關閉。因此，液壓泵工作過程中的壓力完全取決于負載而不恒定，所以這種調速方式又稱變壓式節(jié)流調速。圖7.20旁油路節(jié)流調速回路①速度負載特性活塞運動速度為ν=qv1A通過節(jié)流閥的流量為qvT=CAT?式中?p=pp=pp1A1=p2A所以p1=F/A1，將其代入式(7-12)得qvT=CAT(故液壓缸的運動速度為ν=qvp根據式(7-15)，選取不同的A值可作出一組速度負載特性曲線，如圖7.21所示。分析曲線可知，旁油路節(jié)流調速回路有如下特點:1)開大節(jié)流閥閥口，活塞運動速度減??；關小節(jié)流閥閥口，活塞運動速度增加。2)當節(jié)流閥通流面積A不變，負載增加時，活塞運動速度減小，其剛性比進、回油路節(jié)流調速更軟。3)當節(jié)流閥通流面積一定時，負載越大，速度剛度越大。4)當負載一定時，節(jié)流閥通流面積A越小(即活塞運動速度越高)，速度剛度越大。5)由圖7.21可知，速度負載特性曲線在橫坐標上并不匯交，其最大承載能力隨節(jié)流閥通流面積A的增加而減小，即低速承載能力差，調速范圍小。圖7.21旁油路節(jié)流調速速度負載特性曲線(2)功率與效率液壓泵的輸出功率為P液壓缸的輸出功率P故功率損失?P=PP-式中?P——節(jié)流閥進、出口壓力差;qVT——回路的效率η=P1P旁路節(jié)流調速回路只有節(jié)流損失而無溢流損失；泵的壓力隨負載變化，即節(jié)流損失和輸入功率隨負載而增減，不象上兩回路泵壓為恒定值。因此，本回路的效率較高。從上面分析可得出:旁路節(jié)流調速回路速度負載特性很軟，低速承載能力又差，故其應用比上兩回路少，一般只用于高速、重載和對速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率系統(tǒng)，如牛頭刨床主運動系統(tǒng)、輸送機械液壓系統(tǒng)等。（4）采用調速閥的節(jié)流調速回路使用節(jié)流閥的節(jié)流調速回路，速度負載特性都比較軟，變載荷下的運動平穩(wěn)性都比較差。為了克服這個缺點，回路中的節(jié)流閥可由調速閥來代替。由于調速閥本身能在負載變化的條件下保證節(jié)流閥進、出油口間的壓差基本不變，因而使用調速閥后，節(jié)流調速回路的速度負載特性將得到改善。旁油路節(jié)流調速回路的承載能力也不因活塞速度降低而減小。但需注意，為了保證調速閥中定差減壓閥起到壓力補償作用，調速閥兩端壓差必須大于一定數(shù)值，中低壓調速閥為0.5MPa，高壓調速閥為1MPa，否則調速閥和節(jié)流閥調速回路的負載特性將沒有區(qū)別。由于調速閥的最小壓差比節(jié)流閥的壓差大，所以其調速回路的節(jié)流功率損失比節(jié)流閥調速回路要大一些。2.容積調速回路容積調速回路是用改變變量泵或變量液壓馬達的排量進行調速的。在節(jié)流調速回路中，定量泵供應一定的流量，它不會因速度的降低而變少，供多用少，多余的流量要經溢流而損失；容積調速回路是泵供出的流量隨著執(zhí)行元件的需要而變化，沒有多余的流量損失，系統(tǒng)發(fā)熱少，效率高。但速度穩(wěn)定性不高，速度會隨著負載的增加而下降。主要用在高速、大功率的工程、礦山、農業(yè)機械、大型機床、壓力機等設備的液壓系統(tǒng)中。按油路循環(huán)方式不同，容積調速回路可分為開式回路(泵-缸)和閉式回路(泵-馬達)兩種。開式回路是泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油再返回油箱進行油液循環(huán)的回路；閉式回路不經油箱進行循環(huán)，而是泵的吸油口和執(zhí)行元件的回油口直接封閉循環(huán)連接。(1)泵-缸式容積調速回路如圖7.22(a)所示，為變量泵和液壓缸組成的容積調速回路。改變變量泵的排量，就可調節(jié)液壓缸的運動速度，溢流閥2是安全閥。這種回路多應用于升降機、拉床、推土機等大功率設備中。(2)泵-馬達式容積調速回路這種回路有三種形式。變量泵-定量馬達組成的調速回路如圖7.22(b)所示，其原理是變量泵3打出的液壓油進入馬達5中，使馬達旋轉，馬達的回油直接回到泵3的吸油口，形成一個閉式回路。因泵和馬達都有泄漏，所以泵1是補油低壓泵，壓力由溢流閥2調節(jié)，溢流閥4則作為安全閥使用。改變變量泵的排量，就可調節(jié)液壓馬達的轉速，常用于工程機械和塑料機械中。(a)變量泵-液壓缸 (b)變量泵-定量馬達圖7.22容積調速回路一(a)定量泵一變量馬達(b)變量泵—變量馬達圖7.23容積調速回路二①定量泵-變量馬達組成的調速回路如圖7.23(a)所示，泵的流量為定值，要調整馬達的轉速，則需要調整變量馬達的排量，其原理同上。②變量泵-變量馬達組成的調速回路如圖7.23(b)所示，雙向變量泵4和雙向變量馬達9組成閉式容積調速回路，馬達可正反向旋轉，單向閥7和8使溢流閥3雙向起過載保護作用。單向閥5和6能使補油泵1雙向補油。2.容積節(jié)流調速回路容積節(jié)流調速回路雖然具有效率高，發(fā)熱小的優(yōu)點，但隨著負載的增加，容積效率將下降，于是速度發(fā)生變化，尤其低速時穩(wěn)定性更差，此時可采用容積節(jié)流調速回路。這種回路的特點是效率高，發(fā)熱小，速度剛性比容積調速好。如圖7.24(a)所示為容積節(jié)流調速回路。這種回路的工作原理是采用限壓式變量泵供油，用流量閥調定進人液壓缸的流量，而變量泵的輸油量能自動地與通過調速閥進入液壓缸的流量相適應。若關小調速閥，q1減小，泵的流量來不及跟著變化，這時qP>q1，泵口堆積的多余油液使泵的供油壓力pP上升，經過變量泵的反饋調整，偏心率變小，輸出流量自動減小，直到qP=q1；反之，若開大調速閥，q1增大，泵的流量來不及跟著變化，這時qP<q1，泵口壓力pP減小如圖7.24(b)所示為容積節(jié)流調速回路流量壓力特性曲線。D點為液壓泵的工作點，F(xiàn)點為液壓缸的工作點，泵的工作壓力和流量分別為pP和q1，缸的工作壓力和流量分別為p1和q1，?p是調速閥兩端的壓力差，?pmin是保證調速閥正常工作的最小壓力差。工作時，應合理調整泵的特性曲線BC段，使?p(a)回路圖(b)回路壓力-流量特性曲線圖7.24容積節(jié)流調速回路二、快速運動回路快速運動回路又稱增速回路，當液壓缸空載運動時，為了縮短空程運行時間，提高生產效率，要求液壓執(zhí)行元件高速運行，一般把能夠實現(xiàn)這種要求的回路稱為快速運動回路，例如快進或快退階段。當液壓缸帶負載工作時，要求其運動速度慢，以獲得較高的產品質量，實現(xiàn)這種要求的回路稱為慢速運動回路，例如工進階段。在機床“快進一工進一快退”的自動工作循環(huán)中，在快進和快退時，負載輕，壓力低，流量大，工作進給時剛好相反。若用大流量的定量泵供油，則慢速時大部分流量從溢流閥溢回油箱，造成很大功率損失。為此，在選用小流量泵的情況下，利用幾種快速運動回路來達到節(jié)能降耗的要求。快速運動回路有多種，常見的主要有差動連接、雙泵供油、蓄能器供油、充液增速等回路。1.差動連接快速運動回路如圖7.25(a)所示為差動連接快速運動回路。該回路能夠實現(xiàn)“快進一工進一快退”的工作循環(huán)過程，它能在不增大液壓泵流量的情況下提高液壓缸運動的速度。（a）二位三通電磁換向閥差動回路（b）P型中位機能電磁換閥差動回路圖7.25差動連接快速運動回路快進時，定量泵打出的液壓油經三位四通電磁換向閥的右位(2YA通電)進入液壓缸的左腔，推動活塞向右運動；液壓缸右腔的回油經二位三通電磁換向閥的左位（3YA通電）又進入液壓缸的左腔，從而加大了缸左腔的流量而實現(xiàn)快速運動。工進時，定量泵打出的液壓油同上，經三位四通電磁換向閥的右位進入液壓缸的左腔，推動活塞向右運動；液壓缸右腔的回油經二位三通電磁換閥的右位（3YA斷電）向下，通過節(jié)流閥，再通過三位四通電磁換向閥的右位回油箱，實現(xiàn)了慢速進給。快退時，定量泵打出的液壓油經三位四通電磁換向閥的左位（1YA通電），通過單向閥，再經二位三通電磁換閥的右位進入液壓缸的右腔，推動活塞向左運動；液壓缸左腔的回油通過三位四通電磁換向閥的左位回油箱，實現(xiàn)了快速退回運動。以上差動連接快速運動回路中，使用了二位三通電磁換閥和三位四通電磁換向閥配合實現(xiàn)差動連接，也可以直接用P型中位機能的三位四通電磁換向閥來實現(xiàn)。圖7.25（b）所示為用三位換向閥的P型中位機能的差動快速回路。差動回路簡單實用，但其快速運動的速度有限。且只能用于單桿缸，對于雙桿缸則無此種連接方式。2.雙泵供油快速運動回路如圖7.26所示為雙泵供油快速運動回路。它是由高壓小流量泵1和低壓大流量泵2組成的雙聯(lián)泵作為動力源，也可以是兩臺獨立的單泵。溢流閥6調定高壓小流量泵1供油時的工進最高工作壓力（高壓），卸荷閥3（外控內泄順序閥）調定的壓力應高于空載快進時系統(tǒng)壓力的0.5MPa，而應低于工進系統(tǒng)壓力，即卸荷閥3應比溢流閥6的調定壓方至少低10%?20%。快進時，因無負載，系統(tǒng)壓力低，卸荷閥3關閉，低壓大流量泵2打出的液壓油經單向閥4與高壓小流量泵1打出的液壓油合并，一起通過二位二通電磁換向閥8的左位和二位四通電磁換向閥9的左位進入液壓缸左腔，推動活塞快速向右運動；缸右腔的回油經閥9的左位回油箱，從而實現(xiàn)快速運動。工進時，系統(tǒng)壓力升高，卸荷閥3被打開，低壓大流量泵2經此閥卸荷。單向閥4的右側是高壓、左側是低壓，使通道被關閉，此時高壓小流量泵1打出的液壓油經節(jié)流閥7和二位四通電磁換向閥9的左位進入液壓缸左腔，推動活塞慢速向右運動，實現(xiàn)工進?？焱藭r，卸荷閥3再關閉，雙泵打出的液壓油一起通過二位二通電磁換向閥8的左位和二位四通電磁換向閥9的右位進入液壓缸右腔，推動活塞快速向左運動；缸左腔的回油經閥9的右位回油箱，從而實現(xiàn)了快速退回運動。雙泵供油快速運動回路工進時大流量泵卸荷，減少了功率消耗，效率較高。這種回路常用在執(zhí)行元件在輕載快進時需要低壓大流量、重載工進時需要高壓小流量的速度相差較大的場合。但這種泵的成本較高，主要用于組合機床、注塑機等設備的液壓系統(tǒng)中。圖7.26雙泵供油快速運動回路1—高壓小流量泵；2—低壓大流量泵；3—卸荷閥；4、5—單向閥；6—溢流閥；7一節(jié)流閥；8—二位二通電磁換向閥；9—二位四通電磁換向閥；10—液壓缸2.蓄能器快速運動回路圖7.27所示為蓄能器快速運動回路。通過接入蓄能器，可以在不增大液壓泵流量的情況下提高液壓缸運動的速度。當缸停止工作時，三位四通電磁換向閥處于中位，泵經單向閥向蓄能器充液；當蓄能器壓力升到卸荷閥（外控內泄順序閥）調定壓力時，泵卸荷；當缸工作時，三位四通電磁換向閥換到左位或右位，蓄能器和泵同時向液壓缸供油，實現(xiàn)了快速運動。回路中卸荷閥的調定壓力應高于系統(tǒng)最高工作壓力，以防止工作行程時卸荷閥使泵卸荷液壓缸無法工作。圖7.27蓄能器快速運動回路圖7.27蓄能器快速運動回路圖7.28自動補液快速運動回路3.自動補液快速運動回路圖7.27蓄能器快速運動回路圖7.28自動補液快速運動回路圖7.28所示為自動補液快速運動回路。對于立式、運動部件重量大的設備（如液壓機），可以利用其下行過程中運動部件的重量作為動力實現(xiàn)空行程時快速向下運動，系統(tǒng)簡單，功率消耗少。快速下行時，換向閥3換到左位，泵打出液壓油進入缸的上腔，活塞下行。因運動部分很重，靠本身自重下降很快，這時泵的供油量不能滿足上腔的需油量，上腔形成真空，上面的高位油箱中的油液在大氣壓的作用下自動經液控單向閥1向缸的上腔進行補油，實現(xiàn)了快速運動。工進時，模具接觸工件進行成型壓制，上腔壓力升高而大于大氣壓力，上面的液控單向閥1自動關閉，這時只有泵的供油，開始慢速運動?？焱藭r，換向閥3換到右位，泵的供油進入下腔，活塞上行。上腔回油一部分經液控單向2回油箱，一部分經液控單向閥1充入上面的高位油箱。三、速度換接回路速度換接回路是指執(zhí)行元件在完成一個自動工作循環(huán)的過程中，需要從一種運動速度轉換成另一種運動速度。如從快進自動換接為工進，機床的二次進給時由第一工進速度轉換為第二次工進速度。這種回路要求換接時速度平穩(wěn)，換接位置精度高，不允許有前沖現(xiàn)象發(fā)生。常見的轉換有快、慢速的換接和兩次慢速之間的換接回路。1.快、慢速換接回路以上的快速運動回路都可以使液壓缸的運動由快速轉換為慢速，以下再介紹兩種常用的這種換接回路。(1)采用行程閥的快、慢速換接回路如圖7.29所示，當換向閥2換到左位，行程閥1處于下位導通狀態(tài)，則液壓缸的運動為快進；當活塞所連接的擋塊運動到壓下行程閥1時，該閥處于上位關閉狀態(tài)，缸的回油只有通過節(jié)流閥回油箱，這時的運動就變?yōu)楣みM；當換向閥2換到右位時，則泵打出的液壓油主要通過單向閥進入缸的右腔，液壓缸實現(xiàn)快退。行程閥的快、慢速換接回路因行程閥在被壓下的過程中，其閥口是逐漸關閉的，所以，速度的換接比較平穩(wěn)，液壓沖擊小，換接點的位置比較精確，但是行程閥的安裝位置必須在液壓缸的附近能觸碰到的位置，不能任意布置，管路連接起來較為復雜。圖7.29行程閥快慢速換接回路圖7.30電磁換向閥快、慢速換接回路(2)采用電磁閥的快、慢速換接回路圖7.30所示為將以上的行程閥改為二位二通電磁閥，并通過擋塊壓下電氣行程開關進行操縱，安裝連接起來比較方便，且動作快，便于實現(xiàn)自動快、慢速的轉換。但這種回路速度換接的平穩(wěn)性差，液壓沖擊大，可靠性以及換向位置精度都不太理想。2.兩種慢速換接回路某些設備需要在自動工作循環(huán)中有兩種工進速度進行轉換，第一工進往往為稍大的速度，以實現(xiàn)粗加工；第二工進速度較小，多用于精加工。要實現(xiàn)這兩種速度的轉換，一般是通過兩個預調好的調速閥通過迅速切換來實現(xiàn)的，這兩個調速閥的安裝形式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種回路。(1)串聯(lián)調速閥的兩種慢速換接回路圖7.31為串聯(lián)調速閥的慢速換接回路。當2YA通電時，泵打出的液壓油經三位四通電磁換向閥右位和左邊二位二通電磁換向閥的右位進入缸的左腔，實現(xiàn)液壓缸的快進；2YA、3YA通電，則泵打出的液壓油經調速閥1和二位二通電磁換向閥4的左位進入液壓缸，實現(xiàn)第一次工進；2YA、3YA、4YA，均通電，則泵打出的液壓油經調速閥1和2進入液壓缸，實現(xiàn)第二次工進，其速度由調速閥2調定，且應比調速閥1的流量小，因通過的流量由流量小的閥來限定。這種回路換接時不會使缸產生前沖現(xiàn)象，速度換接平穩(wěn)性高，但缺點是一個工進要比另一工進的速度小才可使用，又因需要經過兩個閥，壓力損失大，效率低。圖7.31串聯(lián)調速閥的兩種慢速換接回路(2)并聯(lián)調速閥的兩種慢速換接回路圖7.32為并聯(lián)調速閥的慢速換接回路。此種回路的兩次工進速度可單獨調節(jié)，兩個調速閥開口大小互不影響。分別經過調速閥1和2，便可得到兩次工進速度，但缸會發(fā)生前沖現(xiàn)象。因一閥工作時，另一閥無油液通過，減壓閥處于非工作狀態(tài)，閥口全開，瞬間換接時，它不起減壓作用，液壓油大量通過此閥而產生液壓沖擊。因此，它不能用在加工過程中的速度換接。圖7.32并聯(lián)調速閥的兩種慢速換接回路【技能訓練】訓練3根據現(xiàn)有設備和實訓條件，制定實訓計劃，選擇性地組裝不同的調速回路。驗證其工作原理，了解其性能特點，學習常見故障的診斷及排除方法。（1）在FluidSIM軟件里建立液壓回路圖（必要時還要建立電氣控制圖），進行液壓仿真，模擬調試回路運行過程，直至能夠按照預定要求正確運行。（2）根據仿真生成的回路圖，選擇所需要的元器件。（3）將各元器件按合適的布局位置安裝在液壓綜合實訓臺面板上（液壓元器件都比較重，搬動時要注意安全。）（4）按油路邏輯順序完成各油管的連接。注意各元器件油孔標識字符等，弄清各進出油口的連接順序；同時要防止接頭體或螺母的螺紋出現(xiàn)傷痕，使密封性能下降，造成泄露；選用適當長度的軟管，不要使軟管和接頭造成附加的受力、扭曲、急劇彎曲、磨擦等不良工況。（5）學生請教師檢查回路連接情況。無誤后方可開機，以確保學生無人身安全隱患；操作者需愛護實驗室各設備，謹慎操作。（6）安全操作：接通主油路，調節(jié)好系統(tǒng)工作壓力，調試回路。將流量閥調到不同的開口，觀察回路現(xiàn)象，分析回路原理。如果出現(xiàn)回路現(xiàn)象不能驗證原理的情況，檢查回路，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。（7）驗證結束后，拆卸回路，清理元器件、實驗臺，做實訓室衛(wèi)生。（8）規(guī)章制度：教師和學生都必須遵守實驗室各項規(guī)章制度，包括操作流程、著裝要求、清潔整理等內容。任務四多缸控制回路分析20min【任務概述】了解多缸控制的順序動作回路、同步回路和互不干擾回路的作用、構成、回路原理及應用。【知識與技能】在液壓系統(tǒng)中，用一個油源給兩個或多個液壓缸提供液壓油，各缸的運動關系可按一定的要求進行控制。但各個液壓缸會因壓力和流量的彼此影響而在動作上相互牽制或干涉，為此，必須使用一些特殊的回路才能實現(xiàn)預定的動作要求，如順序動作回路、同步回路和互不干擾回路等。一、順序動作回路在多缸液壓系統(tǒng)中，控制各個液壓缸嚴格地按規(guī)定的先后順序進行動作的回路就是順序動作回路。按控制的方式不同，順序動作回路可分為行程控制的順序動作回路、壓力控制的順序動作回路。1.行程控制的順序動作回路行程控制就是利用液壓缸運動到指定的位置時觸碰控制裝置，或使其發(fā)出控制信號，用以起動下一個液壓缸的動作開始，使各個液壓缸之間實現(xiàn)順序動作的控制過程。行程控制可以用行程閥、行程開關等來實現(xiàn)。（1）行程閥控制的順序動作回路如圖7.33(a)，兩液壓缸的動作順序為①→②→③→④，工作循環(huán)開始前，兩液壓缸的停留位置如圖所示(a)行程閥控制(b)行程開關控制圖7.33行程控制的順序動作回路當搬動二位四通手動換向閥1到左位，泵打出的液壓油經此閥進入缸A的左腔，推動活塞向右運動，完成動作①；當缸A到達其預定的位置時，其擋塊壓下二位四通行程閥2后，使閥芯下移，此閥換到上位工作，液壓油進入缸B的左腔，推動活塞右移，完成動作②；當缸B到達終點后，松開手動換向閥1使之回到右位工作，液壓油進入A缸的右腔，推動活塞左行，完成動作③；當缸A的擋塊離開行程閥2時，此閥復位回到下位工作，液壓油進入B缸右腔使其向左運動，完成動作④。這種回路工作可靠，不會產生誤動作，順序動作換向平穩(wěn)，位置精度高，行程位置可調，但需調整行程閥的安裝位置，動作順序一經確定要改變就比較困難，同時管路長，布置較麻煩。(2)行程開關控制的順序動作回路如圖7.33(b)，兩缸的動作順序仍為①→②→③→④，把它改為用行程開關控制來實現(xiàn)這一動作循環(huán)。當二位四通電磁換向閥1得電，其在左位工作，泵打出的液壓油經此閥進入缸A的左腔，推動活塞向右運動，完成動作①；當缸A到達其預定的位置時，其擋塊觸動行程開關XK1后，通過電氣控制線路，使換向閥2得電換到左位工作，液壓油進入缸B的左腔，推動活塞右移，完成動作②；當缸B到達預定點后，其擋塊觸動行程開關XK2后，使換向閥1失電回復到右位工作，液壓油進入A缸的右腔，推動活塞左行，完成動作③；當缸A的擋塊觸動行程開關XK3后，使換向閥2失電回復到右位工作，液壓油進入B缸右腔使其向左運動，完成動作④，即完成了一個工作循環(huán)過程。缸B的擋塊觸動行程開關XK4后，即可以開始下一個循環(huán)過程。這種回路是通過行程開關和電氣控制線路對電磁換向閥進行控制，從而實現(xiàn)順序動作。因行程開關布置靈活方便，改變電氣線路或程序即可方便地改變動作順序，所以液壓缸動作的順序和行程調整都比較方便，易于可靠地實現(xiàn)自動控制。但其轉換平穩(wěn)性不好，且動作順序的可靠性主要取決于電氣元件的質量，它多用于機床等轉換位置精度較高的設備。2.壓力控制的順序動作回路壓力控制的順序動作回路就是利用液壓系統(tǒng)在工作過程中的壓力變化，來實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序動作的回路。一般用單向順序閥或壓力繼電器來實現(xiàn)這種回路。（1）順序閥的壓力控制順序動作回路如圖7.34(a)所示，當三位四通換向閥1YA通電換到右位工作時，實現(xiàn)外缸的動作①；當缸A右行到終點時，系統(tǒng)壓力升高，當升到順序閥2的調定壓力時，液壓油便打開此閥進入缸B的左腔實現(xiàn)動作②；當三位四通換向閥2YA通電換到左位工作時，用相同的道理完成動作③和④；兩換向閥均斷電回復到中位時，兩缸停止運動，完成一個工作循環(huán)過程。(a)順序閥的壓力控制(b)壓力繼電器的壓力控制圖7.34壓力控制的順序動作回路這種回路動作靈敏，安裝連接較方便，但可靠性不高，位置精度低。它的動作可靠性主要取決于順序閥的性能及其壓力調定值。為防止因壓力沖擊或波動而造成順序閥的誤動作，順序閥的調定壓力應比前一個缸動作時的工作壓力高出10%?15%(0.5?1MPa)。這種回路適用于缸數(shù)不多、負載變化小的場合。（2）壓力繼電器的壓力控制順序動作回路圖7.34(b)所實現(xiàn)的順序動作是與上相同的4個步驟。開機時，二位四通換向閥3在右位工作，實現(xiàn)A缸的動作①；缸A右行到終點時，系統(tǒng)壓力升高，當升到壓力繼電器1的調定壓力時，控制右邊換向閥4右端電磁鐵3YA得電，液壓油便通過此閥的右位進入缸B的左腔實現(xiàn)動作②；缸B右行到終點時，其擋塊觸動行程開關XK1，使2YA得電換閥4換到左位工作，液壓油便通過此閥進入缸B的右腔完成動作③；缸B向左到達終點后，系統(tǒng)壓力升高，當升到壓力繼電器2的調定壓力時，使換向閥3得電左位工作，液壓油進入A缸的右腔，推動活塞左行，完成動作④，完成一個工作循環(huán)過程。順序動作②和④是由壓力繼電器保證的，動作③是由電氣控制(行程開關)保證的，壓力繼電器的調定壓力應比前一動作時的壓力高約10%?15%(0.5?1MPa)，才不至于因系統(tǒng)壓力波動而產生誤動作。二、同步回路同步回路就是保持兩個或多個液壓缸在運動中的相對位置不變或以相同的速度運動。

多缸液壓系統(tǒng)中，影響同步精度的因素有很多，如泄漏、摩擦阻力、制造精度、外負載等，都會使同步難以保證，為此，同步回路要盡量克服或減少這些因素的影響。1.串聯(lián)液壓缸同步回路圖7.35所示為兩液壓缸串聯(lián)的同步回路。油路連接時使兩液壓缸串聯(lián)，缸1的下腔的有效面積與缸2的上腔的面積相等。把三位四通電磁換向閥5接入右位時，兩缸應是同步下行。因缸1下行時，從下腔排出的油液進入缸2上腔后，2缸也同時下行，兩缸的升降便得到同步，但會有不確定因素使兩個活塞產生同步位置誤差。圖7.35串聯(lián)液壓缸同步回路若缸1先運動到下終點，缸2的上腔就得不到來自缸1下腔的供油，但缸1的活塞桿會觸動接入它下端的行程開關，使三位四通電磁換向閥4的4YA得電換到右位工作，壓力油就經液控單向閥進入缸2上腔，使缸2繼續(xù)下行到終點為止。若缸2先運動到下終點，缸1的下腔就會因無法回油而停止運動，但缸2的活塞桿會觸動接入它下端的行程開關，使三位四通電磁換向閥4的3YA得電換到左位工作，液控單向閥的反向通道打開，缸1下腔的剩余壓力油就經液控單向閥3、電磁換向閥4的左位回油箱，使缸1繼續(xù)下行到終點為止。補償措施使兩缸的同步誤差在每一次下行運動中得以及時消除，避免了累積誤差。因這種回路是串聯(lián)液壓缸，泵的供油壓力至少是兩缸工作壓力之和，所以它只適用于負載較小的液壓系統(tǒng)。2.剛性連接式同步回路圖7.36所示為剛性連接式同步回路。剛性連接同步回路就是將兩個或幾個液壓缸的活塞桿用機械裝置(如齒輪或剛性梁)連接在一起,使它們的運動相互受牽制,從而使這兩個或幾個液壓缸運動同步.此種同步方法簡單，工作可靠，但它不宜使用在兩缸距離過大或兩缸負載差別過大的場合。圖7.36機械連接式同步回路圖7.37調速閥控制的同步回路3.調速閥控制的同步回路圖7.37所示為采用調速閥控制的速度同步回路。圖中兩個調速閥可分別調節(jié)進入兩個并聯(lián)液壓缸下腔的流量,使兩缸活塞向上伸出的速度相等。這種回路可用于兩缸有效工作面積相等時,也可用于兩缸有效工作面積不相等時,其結構簡單,使用方便,且可以調速。其缺點是受油溫變化和調速閥性能差異等影響,不易保證位置同步,速度的同步精度也較低，一般為5%~7%，常用于同步精度要求不高的系統(tǒng)中。三、互鎖回路在多缸工作的液壓系統(tǒng)中,有時要求在一個液壓缸運動時不允許另一個液壓缸有任何運動。這時就要用到液壓缸互鎖回路。圖7.38所示為雙缸并聯(lián)互鎖回路。當三位六通電磁換向閥5位于中位，液壓缸B停止工作時,二位二通液動換向閥1右端的控制油路(圖中虛線)經閥5中位與油箱連通,因此其左位接入系統(tǒng)。這時壓力油可經閥1、閥2進入缸A使其工作。當閥5左位或右位工作時,壓力油可進入缸B使其工作。這時壓力油還進入了閥1的右端使其右位接入系統(tǒng),因而切斷了缸A的進油路,使缸A不能工作，從而實現(xiàn)了兩缸運動的互鎖。圖7.38互鎖回路四、互不干擾回路在一泵多缸的液壓系統(tǒng)中,往往由于其中一個液壓缸快速運動，大量的液壓油進入該缸，使整個系統(tǒng)壓力下降，影響其他液壓缸進給速度的穩(wěn)定性。因此,在進給速度要求比較穩(wěn)定的多缸液壓系統(tǒng)中,需采用快慢速互不干擾回路。圖7.39圖所示為雙泵供油多缸快速互不干擾回路。各缸快速進退都由大泵2供油,當任一缸進入工進時,則改由小泵1供油,彼此無牽連,也就無干擾。圖示狀態(tài)下,各缸原位停止。當3YA,4YA通電時,閥7、閥8左位工作,兩缸都由大泵2供油，做差動快進,小泵1的油在閥5、閥6處被堵截。若缸A先完成快進,由行程開關使電磁鐵1YA通電，3YA斷電，此時大泵2對缸A的進油路被切斷,而小泵1的進油路打開,缸A由調速閥3調速做工進,缸