液壓與氣壓傳動(dòng) 第5版 課件 第六章 液壓基本回路

液壓與氣壓傳動(dòng)流體動(dòng)力與控制工程系講課教師：劉銀水1液壓基本回路一些液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)雖然很復(fù)雜，但它通常都由一些基本回路組成，液壓基本回路就是為了完成某種特定功能而由元件組成的油路結(jié)構(gòu)。所以需要掌握一些液壓基本回路的組成、原理和特點(diǎn)，以有助于認(rèn)識(shí)分析一個(gè)完成的液壓系統(tǒng)。功用壓力控制回路速度控制回路方向控制回路多執(zhí)行元件控制回路2壓力控制回路壓力控制回路是利用壓力控制閥來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)或局部支路的壓力，以滿足執(zhí)行元件對(duì)力和轉(zhuǎn)矩的要求。功能調(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3壓力控制回路一、調(diào)壓回路調(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(guò)程不同階段實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓力變換。一般用溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。1、單級(jí)調(diào)壓回路系統(tǒng)壓力可由遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥控制，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。4壓力控制回路一、調(diào)壓回路2、多級(jí)調(diào)壓回路系統(tǒng)壓力可由三個(gè)閥換擋控制。p1i＞p2ip1i＞p3i5壓力控制回路一、調(diào)壓回路3、無(wú)級(jí)調(diào)壓回路系統(tǒng)壓力可由輸入電流大小控制。6壓力控制回路二、卸載回路1、用換向閥中位機(jī)能的卸載回路使泵在工作間歇期間輸出很小的功率，分為壓力卸載和流量卸載。在進(jìn)油口安裝單向閥使泵在卸載時(shí)輸出一定壓力的液壓油，以操縱控制控制閥。7壓力控制回路二、卸載回路2、用先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路在溢流閥遙控口與電磁閥之間安裝節(jié)流孔，防止卸載或升壓時(shí)產(chǎn)生壓力沖擊。8壓力控制回路二、卸載回路3、有蓄能器的卸載回路蓄能器能夠保持系統(tǒng)壓力，補(bǔ)充系統(tǒng)泄漏。9壓力控制回路二、卸載回路4、限壓式變量泵的卸載回路該卸載回路為零流量卸載。10壓力控制回路三、減壓回路二級(jí)減壓回路串接減壓閥回路11壓力控制回路四、增壓回路1、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(shí)間短的場(chǎng)合。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)。12壓力控制回路四、增壓回路2、雙作用增壓器的增壓回路13適用于增壓行程要求較長(zhǎng)的場(chǎng)合。壓力控制回路五、平衡回路1、采用單向順序閥的平衡回路使立式液壓缸的回油路保持一定背壓，以防止運(yùn)動(dòng)部件在懸空停止期間因自重而自行下落，或下行運(yùn)動(dòng)時(shí)因自重超速失控。該回路適用于工作負(fù)載固定且活塞閉鎖要求不高的場(chǎng)合14壓力控制回路五、平衡回路2、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)。15壓力控制回路五、平衡回路3、采用遠(yuǎn)控平衡閥的平衡回路密封性好，閥口大小能自動(dòng)適應(yīng)不同載荷對(duì)背壓的要求。16壓力控制回路六、保壓回路1、采用液控單向閥的保壓回路適用于保壓時(shí)間短、對(duì)保壓穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合使系統(tǒng)在缸不動(dòng)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(gè)指標(biāo)：保壓時(shí)間和壓力穩(wěn)定性。17壓力控制回路六、保壓回路2、液壓泵自動(dòng)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(dòng)補(bǔ)油。保壓時(shí)間長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定性高18壓力控制回路六、保壓回路3、采用輔助泵的保壓回路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)定性取決于溢流閥的穩(wěn)壓性能。19壓力控制回路六、保壓回路4、采用蓄能器的保壓回路20壓力控制回路七、泄壓回路使執(zhí)行元件高壓腔中的壓力緩慢地釋放，以免泄壓過(guò)快引起劇烈的沖擊和振動(dòng)。211、延緩換向閥切換時(shí)間的泄壓回路壓力控制回路七、泄壓回路2、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。22液壓與氣壓傳動(dòng)流體動(dòng)力與控制工程系講課教師：劉銀水23速度控制回路-調(diào)速回路速度控制回路是調(diào)節(jié)和變換液壓執(zhí)行元件速度。調(diào)速回路是調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。（液壓缸）（液壓馬達(dá))液壓缸：改變活塞有效作用面積困難液壓缸：改變活塞有效作用面積困難液壓馬達(dá)：改變馬達(dá)排量較為容易改變幾何參數(shù)定量泵節(jié)流調(diào)速變量泵容積調(diào)速定量泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速改變輸入流量24速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路改變輸入執(zhí)行元件的流量，必須在泵的出口旁接一條支路，泵多余的流量溢流回油箱。這種定量泵節(jié)流調(diào)速回路由定量泵、執(zhí)行元件、流量控制閥、溢流閥組成。流量控制閥安放位置進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回油節(jié)流調(diào)速旁路節(jié)流調(diào)速25速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路26一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路27速度負(fù)載特性速度控制回路-調(diào)速回路速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性28

v與AT成正比，調(diào)節(jié)AT可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；

v隨FL的增加按拋物線規(guī)律下降；

FL越小、v越低、增大ps和A1，可提高速度剛度。速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路功率特性291、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負(fù)值負(fù)載，且運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)；實(shí)現(xiàn)程序控制的壓力信號(hào)采取方法不同。進(jìn)油節(jié)流調(diào)速中工作部件運(yùn)動(dòng)碰到死擋鐵后，液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力；回油節(jié)流調(diào)速中工作部件運(yùn)動(dòng)碰到死擋鐵后，回油腔壓力下降至零?；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(duì)系統(tǒng)泄漏影響?。贿M(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速應(yīng)用于單作用桿缸時(shí)，能獲得更低的穩(wěn)定速度；30速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中，啟動(dòng)時(shí)可減小或避免壓力沖擊；回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔壓力較高，特別是負(fù)載接近零時(shí)，壓力更高，這對(duì)回油管的安全、密封及壽命均有影響。這種回路適用于低速、小負(fù)載、負(fù)載變化不大和對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場(chǎng)合。為了提高回路的綜合性能，一般采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背壓閥。31速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路32速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性33負(fù)載增加，速度顯著下降；負(fù)載越大，速度剛性越大；節(jié)流口越小，速度剛性越大。速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路功率特性34速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路速度受負(fù)載變化的影響大，在小負(fù)載或高速時(shí)，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(wú)溢流功率損失，回路效率較高；一般用于功率較大且對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。35速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路3、改善調(diào)速閥的調(diào)速回路36速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路3、改善調(diào)速閥的調(diào)速回路負(fù)載變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時(shí)，由于定差減壓閥的作用，通過(guò)調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定，速度剛性大；旁通型節(jié)流閥只能用于進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中，供油壓力隨負(fù)載而變化，功率損失小，效率高；低速穩(wěn)定性較差；采用電液比例流量閥替代普通流量調(diào)速閥，可形成回路的閉環(huán)控制，速度穩(wěn)定性和精確度大為提高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。37速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路通過(guò)改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。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)。手動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路自動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路改變排量方法38速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路1、手動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路回路中變量泵或馬達(dá)的排量通過(guò)人為調(diào)節(jié)，無(wú)溢流損失和節(jié)流損失，效率高，根據(jù)油液循環(huán)方式分為開式回路和閉式回路。⑴變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速回路39馬達(dá)工作壓力和輸出轉(zhuǎn)矩不會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的變化而發(fā)生改變，這種回路也稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路1、手動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路⑵變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速回路40調(diào)節(jié)泵排量的過(guò)程為恒轉(zhuǎn)矩階段；調(diào)節(jié)馬達(dá)排量的過(guò)程為恒功率階段。速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路2、自動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路⑴恒功率變量泵調(diào)速回路41泵的排量隨著負(fù)載壓力的變化而自動(dòng)改變，并保持壓力和流量的乘積為定值。速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路2、自動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路42對(duì)應(yīng)于調(diào)速閥一定的開口，調(diào)速閥的進(jìn)口具有一定的壓力，泵輸出相應(yīng)的流量；在工作范圍內(nèi)，負(fù)載越大，效率越高。⑵限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路2、自動(dòng)調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路⑶差壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路43節(jié)流閥兩端的壓差基本由變量泵控制活塞上的彈簧力來(lái)確定，因此輸入液壓缸的流量基本不受負(fù)載變化的影響；能補(bǔ)償負(fù)載變化引起泵的泄漏變化，回路效率高，發(fā)熱小。泵的壓力和流量均自適應(yīng)負(fù)載的需求，又稱為功率適應(yīng)調(diào)速回路或負(fù)載敏感調(diào)速回路?？焖俸退俣葥Q接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功率實(shí)現(xiàn)方式差動(dòng)缸雙泵供油充液增速蓄能器44快速和速度換接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多；差動(dòng)連接與非差動(dòng)連接速度比：A1:(A1-A2)；451、液壓缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路快速和速度換接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度卸載閥和溢流閥的設(shè)定壓力分別為雙泵供油和小流量泵供油的最高工作壓力；效率較高；常用于執(zhí)行元件快進(jìn)和工進(jìn)速度相差較大的場(chǎng)合。462、雙泵供油快速運(yùn)動(dòng)回路快速和速度換接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度3、充液增速回路用于垂直運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量較大的液壓系統(tǒng)；充液箱常被充壓油箱代替，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制充液。⑴

自重充液快速回路47快速和速度換接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度3、充液增速回路功率利用比較合理；增速比受增壓缸尺寸限制，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；⑵

增速缸的增速回路48快速和速度換接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度3、充液增速回路⑶采用輔助缸的快速運(yùn)動(dòng)回路49回路簡(jiǎn)單易行，效率較高；常用于冶金機(jī)械?？焖俸退俣葥Q接回路一、快速運(yùn)動(dòng)速度4、采用蓄能器的快速運(yùn)動(dòng)回路常用于間歇工作且停留時(shí)間較長(zhǎng)、或存在快慢兩種工作速度的液壓設(shè)備；回路效率較高；50快速和速度換接回路二、速度換接回路用于切換執(zhí)行元件的速度，換接過(guò)程要求平穩(wěn)，換接精度要求高。切換前后速度不同快速-慢速慢速-慢速51快速和速度換接回路二、速度換接回路1、快、慢速換接回路⑴

用行程閥（電磁閥）的速度換接回路切換過(guò)程比較平穩(wěn)，換接點(diǎn)位置準(zhǔn)確；安裝位置不能任意布置，管路連接較為復(fù)雜；采用電磁閥使得安裝較為靈活、連接方便，但速度接換的平穩(wěn)性、可靠性和換接精度較差。52快速和速度換接回路二、速度換接回路實(shí)現(xiàn)高、低速換擋；行走機(jī)械應(yīng)用較多；531、快、慢速換接回路⑵

液壓馬達(dá)串、并聯(lián)雙速換接回路快速和速度換接回路二、速度換接回路串聯(lián)方式中第二進(jìn)給速度小于第一進(jìn)給速度；換接平穩(wěn)性較好；并聯(lián)方式中兩進(jìn)給速度可分別調(diào)整，互不干擾；換接平穩(wěn)性較差。542、兩種慢速的換接回路液壓與氣壓傳動(dòng)流體動(dòng)力與控制工程系講課教師：劉銀水55方向控制回路通過(guò)控制進(jìn)入執(zhí)行元件液流的通、斷或變向，來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向的回路稱為方向控制回路。實(shí)現(xiàn)功能換向回路鎖緊回路制動(dòng)回路56方向控制回路一、換向回路571、采用換向閥的換向回路方向控制回路一、換向回路1、采用換向閥的換向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(yùn)動(dòng)，三位閥有中位，不同中位機(jī)能可使系統(tǒng)獲得不同性能。

采用電磁換向閥和電液換向閥可以方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但對(duì)換向平穩(wěn)性和換向精度要求較高的場(chǎng)合，顯然不能滿足要求。對(duì)于頻繁的連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且換向過(guò)程要求平穩(wěn)，換向精度高，換向端點(diǎn)能停留的場(chǎng)合（如磨床工作臺(tái)），常采用機(jī)動(dòng)換向閥作先導(dǎo)閥，液動(dòng)換向閥作主閥的換向回路。58方向控制回路一、換向回路主要用于工作部件運(yùn)動(dòng)速度較大、換向頻率高、換向精度要求不高的場(chǎng)合換向精度高，沖出量較小，易用于工作部件運(yùn)動(dòng)速度不大但換向精度要求較高的場(chǎng)合。591、采用換向閥的換向回路時(shí)間控制制動(dòng)行程控制制動(dòng)方向控制回路一、換向回路適用于壓力較高、流量較大的場(chǎng)合。602、采用雙向變量泵的換向回路方向控制回路二、鎖緊回路61

通過(guò)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(yùn)動(dòng)后因外界因素而發(fā)生竄動(dòng)。方向控制回路三、制動(dòng)回路使液壓執(zhí)行元件平穩(wěn)地由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為靜止?fàn)顟B(tài)，制動(dòng)快，沖擊小，制動(dòng)過(guò)程中油路出現(xiàn)的異常高壓和負(fù)壓能自動(dòng)有效地被控制。62方向控制回路三、制動(dòng)回路1、用溢流閥的液壓缸制動(dòng)回路溢流閥2和4為反應(yīng)靈敏的小型直動(dòng)型溢流閥。溢流閥2和4的調(diào)定壓力一般比系統(tǒng)溢流閥調(diào)定壓力高5％～10％。63方向控制回路三、制動(dòng)回路2、用溢流閥的液壓馬達(dá)制動(dòng)回路馬達(dá)排油通過(guò)背壓閥3回油箱，背壓閥調(diào)定壓力一般為0.3～0.7MPa。溢流閥2的調(diào)定壓力一般等于系統(tǒng)額定工作壓力。64多執(zhí)行元件控制回路如果一個(gè)油源給多個(gè)執(zhí)行元件供油，各執(zhí)行元件因回路中壓力、流量的相互影響而在動(dòng)作上受到牽制。我們可以通過(guò)壓力、流量、行程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行元件預(yù)定動(dòng)作的要求。動(dòng)作順序順序動(dòng)作回路同步回路互不干擾回路多路換向閥控制回路65多執(zhí)行元件控制回路1、壓力控制順序動(dòng)作回路一、順序動(dòng)作回路使幾個(gè)執(zhí)行元件嚴(yán)格按照預(yù)定順序動(dòng)作。按控制方式不同，順序動(dòng)作回路分為壓力控制和行程控制兩種方式。66多執(zhí)行元件控制回路1、壓力控制順序動(dòng)作回路一、順序動(dòng)作回路順序閥或壓力繼電器的調(diào)定壓力必須大于前一動(dòng)作執(zhí)行元件的最高工作壓力的10％～15％，否則在管路中的壓力沖擊或波動(dòng)下會(huì)造成誤動(dòng)作。這種回路適用于執(zhí)行元件數(shù)目不多、負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。67多執(zhí)行元件控制回路2、行程控制順序動(dòng)作回路一、順序動(dòng)作回路回路動(dòng)作可靠，但改變動(dòng)作順序難。調(diào)整擋塊可調(diào)整缸的行程，通過(guò)電控系統(tǒng)可改變動(dòng)作順序。68多執(zhí)行元件控制回路能保證系統(tǒng)中兩個(gè)或多個(gè)執(zhí)行元件克服負(fù)載、摩擦阻力、泄漏、制造質(zhì)量和結(jié)構(gòu)變形上的差異，在運(yùn)動(dòng)中以相同的位移或相同的速度運(yùn)動(dòng)。二、同步回路69多執(zhí)行元件控制回路二、同步回路回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整麻煩，同步精度不高?；芈穳毫p失大，不宜用在低壓系統(tǒng)中。701、用流量控制閥的同步回路多執(zhí)行元件控制回路2、用串聯(lián)液壓缸的同步回路二、同步回路

回路允許較大偏載，同步精度較高，回路效率也較高；泵的供油壓力至少是兩缸工作壓力之和。71多執(zhí)行元件控制回路3、用同步缸或同步馬達(dá)的同步回路二、同步回路同步精度比采用流量控制閥的同步精度高，但專用的配流元件是系統(tǒng)復(fù)雜、制造成本高。72多執(zhí)行元件控制回路