液壓-第08章液壓基本回路ppt課件

1、 本章介紹液壓基本回路，這些回路主要包括： 調(diào)速回路(包括節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路)快速運(yùn)動(dòng)回路同步回路順序回路平衡回路和卸荷回路 熟悉和掌握這些基本回路的組成、工作原理及應(yīng)用，是分析、設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。留意留意 快速運(yùn)動(dòng)回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并使功率得到合理的利用。實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)可以有幾種方法。 這里僅介紹液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路和雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路。 換向閥2處于原位時(shí)，液壓泵1輸出的液壓油同時(shí)與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由于液壓缸無(wú)桿腔的有效面積A1大于有桿腔的有效面積A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，導(dǎo)致

2、活塞向右運(yùn)動(dòng)。圖圖8.1 8.1 液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路 于是無(wú)桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進(jìn)入無(wú)桿腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供給無(wú)桿腔的油液量，使活塞快速向右運(yùn)動(dòng)。 圖圖8.1 8.1 液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路 這種回路比較簡(jiǎn)單也比較經(jīng)濟(jì)，但液壓缸的速度加快有限，差動(dòng)連接與非差動(dòng)連接的速度之比為:)(21111AAA 有時(shí)仍不能滿足快速運(yùn)動(dòng)的要求，常常要求和其它方法如限壓式變量泵聯(lián)合使用。 圖圖8.1 8.1 液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路 當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使

3、系統(tǒng)壓力低于順序閥3的調(diào)定壓力時(shí)，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運(yùn)動(dòng)； 圖8.2雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路 設(shè)定雙泵供油時(shí)設(shè)定雙泵供油時(shí)系統(tǒng)的最高工作系統(tǒng)的最高工作壓力壓力低壓大流量泵低壓大流量泵1 1和高壓和高壓小流量泵小流量泵2 2組成的雙聯(lián)組成的雙聯(lián)泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源。泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源。 換 向 閥 6 的電磁鐵通電后, 缸有桿腔經(jīng)節(jié)流閥7回油箱，系統(tǒng)壓力升高，達(dá)到順序閥3的調(diào)定壓力后,大流量泵1通過(guò)閥3卸荷,單向閥4自動(dòng)關(guān)閉,只有小流量泵2單獨(dú)向系統(tǒng)供油,活塞慢速向右運(yùn)動(dòng). 設(shè)定小流量泵設(shè)定小流量泵2 2的最高的最高工作壓力工作壓力 留意：順序閥留意：順序閥3 3的調(diào)定壓力至少的調(diào)定

4、壓力至少應(yīng)比溢流閥應(yīng)比溢流閥5 5的的調(diào)定壓力低調(diào)定壓力低10%-10%-20%20%。 設(shè)定小流量泵設(shè)定小流量泵2 2的最高的最高工作壓力工作壓力 留意：順序閥留意：順序閥3 3的調(diào)定壓力至少的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥應(yīng)比溢流閥5 5的的調(diào)定壓力低調(diào)定壓力低10%-10%-20%20%。 大流量泵1的卸荷減少了動(dòng)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(chǎng)合，特別是在機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。 液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。液壓缸的速度為： Aq 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速: MVqn 式中 q

5、 輸入液壓缸或液壓馬達(dá)的流量； A 液壓缸的有效面積相當(dāng)于排量）； VM 液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。 由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過(guò)改變流入流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)改變排量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于液壓缸來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變其有效作用面積A相當(dāng)于排量來(lái)調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來(lái)調(diào)速。 對(duì)變量馬達(dá)來(lái)說(shuō)，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種： (1)節(jié)流調(diào)速回路 采用定量泵供油，通過(guò)改變回路中節(jié)流面積的大小來(lái)控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。 (2)容積調(diào)速回路 通過(guò)改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。 (3)容積節(jié)流調(diào)速回路聯(lián)合調(diào)速） 下面

6、主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。 節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。V圖8.3進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并保持定值。留留意意 節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間（1 1速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性 當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度為： 11Aq(8.1) 活塞受力方程為： 11AFp 缸的流量方程為： mTTpCAq)(1mpTppCAq)(11 =mpTAFpCA)(1p2 液壓缸回油腔壓力，p20。 F 外負(fù)載力； 式中： 于是 mpmTFApACAAq)(11111(8.4)式中C 與油液種類等有關(guān)的系數(shù)

7、；AT 節(jié)流閥的開(kāi)口面積；Tp1ppppT節(jié)流閥前后的壓強(qiáng)差，m 為節(jié)流閥的指數(shù)；當(dāng)為薄壁孔口時(shí)，m =0.5。mpmTFApACAAq)(11111(8.4) 式 (8.4)為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),FL為橫坐標(biāo)，將式(8.4)按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。mpmTFApACAAq)(11111圖8.4 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線 100minmaxmaxcR（2 2功率特性功率特性 圖8.3中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為： pppqpPFFP11111qpAq 回路的功率損失為： 111

8、qpqpPPPppp11)()(qppqqpTpp=1qpqpTp=而缸的輸出功率為： 式中 溢流閥的溢流量, 。 q1qqqp 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失 和節(jié)流功率損失 qpPp112qpPT1qpqpPTppqpqpPPPppp11(8.6)V圖8.5回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性似的速度負(fù)載特性.mpmFApACAT)(112 節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較 (1) 承受負(fù)值負(fù)載的能力 回油節(jié)流調(diào)速能承受

9、一定的負(fù)值負(fù)載 (2) (2) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好。回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好。 (3) (3) 油液發(fā)熱對(duì)回路的影響油液發(fā)熱對(duì)回路的影響 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會(huì)使缸的內(nèi)外泄漏增加；會(huì)使缸的內(nèi)外泄漏增加； (4) 啟動(dòng)性能 回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動(dòng)時(shí)背壓不能立即建立，會(huì)引起瞬間工作機(jī)構(gòu)的前沖現(xiàn)象。 進(jìn)油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場(chǎng)合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。 圖8.6 旁油路節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)溢流閥作安全閥

10、用，溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力液壓泵的供油壓力PpPp取決于負(fù)載。取決于負(fù)載。 （1 1速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性 考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的輸出流量qp應(yīng)計(jì)入泵的泄漏量隨壓力的變化 ,采用與前述相同的分析方法可得速度表達(dá)式為： pq式中 qpt泵的理論流量； k泵的泄漏系數(shù)，其余符號(hào)意義同前。 1)()(11111AAFCAAFkqvAqqqAqvmTptptp(8.8)（2 2功率特性功率特性 回路的輸入功率ppqpP1 回路的輸出功率11111qpApFP回路的功率損失 qpqpqpPPPpp11111回路效率 ppqqqpqpPPp11111旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)旁路節(jié)流調(diào)速

11、只有節(jié)流損失，無(wú)溢流損失，流損失，無(wú)溢流損失，功率損失較小。功率損失較小。 留意留意: :節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性比較差。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，回路中的節(jié)流閥運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性比較差。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來(lái)代替?？捎谜{(diào)速閥來(lái)代替。 用于功率較大且對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合 容積調(diào)速回路有泵-缸式回路和泵-馬達(dá)式回路。這里主要介紹泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路。 馬達(dá)為定量,改變泵排量VP可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM隨之成比例地變化. 圖8.7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 防止回路過(guò)載 補(bǔ)償泵3和馬達(dá)5的泄漏 調(diào) 定 油 泵 1的供油壓

12、力輔助泵使低壓輔助泵使低壓管路始終保持管路始終保持一定壓力一定壓力, , 改改善了主泵的吸善了主泵的吸油條件油條件, ,且可且可置換部分發(fā)熱置換部分發(fā)熱油液油液, ,降低系降低系統(tǒng)溫升。統(tǒng)溫升。 圖8.7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 圖8.8變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 工作特性曲線 防止 回路過(guò)載 補(bǔ)償泵3和馬達(dá)5的泄漏 調(diào) 定 油 泵 1的供油壓力 。 538746 同步運(yùn)動(dòng)包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度相同；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)中或停止時(shí)都保持相同的位移量。 圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路 圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路 由于機(jī)械零件在制造，安裝上

13、的誤差，同步精度不高。同時(shí)，兩個(gè)液壓缸的負(fù)載差異不宜過(guò)大，否則會(huì)造成卡死現(xiàn)象。 這種同步回路是用剛性梁齒輪齒條等機(jī)械零件在兩個(gè)液壓缸的活塞桿間實(shí)現(xiàn)剛性聯(lián)結(jié)以便來(lái)實(shí)現(xiàn)位移的同步。 這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩,而且還受油溫泄漏等的影響故同步精度不高,不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合。 圖8.14 用調(diào)速閥的同步回路 圖8.15用串聯(lián)液壓缸的同步回路 當(dāng)兩缸同時(shí)下行時(shí),若缸5活塞先到達(dá)行程端點(diǎn),則擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)1S，電磁鐵3YA得電,換向閥3左位投入工作,壓力油經(jīng)換向閥3和液控單向閥4進(jìn)入缸6上腔,進(jìn)行補(bǔ)油,使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)，從而消除累積誤差。 這種回路同步精度

14、較高,回路效率也較高.留意:回路中泵的供油壓力至少 是兩個(gè)液壓缸工作壓力之和。圖8.16 用同步馬達(dá)的同步回路 兩個(gè)馬達(dá)軸剛性連接，把等量的油分別輸入兩個(gè)尺寸相同的液壓油缸中，使兩液壓缸實(shí)現(xiàn)同步。消除行程端點(diǎn)兩缸的位置誤差 順序動(dòng)作回路，根據(jù)其控制方式的不同，分為行程控制、壓力控制和時(shí)間控制三類，這里只對(duì)前兩種進(jìn)行介紹。 圖8.17 用行程開(kāi)關(guān)和電磁閥配合的順序回路 首先按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，使電磁鐵1YA得電，壓力油進(jìn)入油缸3的左腔, 使活塞按箭頭1所示方向向右運(yùn)動(dòng)。 動(dòng)作動(dòng)作1 活塞桿上的擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)6S后,通過(guò)電氣上的連鎖使1YA斷電，3YA得電.油缸3的活塞停止運(yùn)動(dòng)，壓力油進(jìn)入油缸4的左腔

15、,使其按箭頭2所示的方向向右運(yùn)動(dòng); 動(dòng)作動(dòng)作2當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)8S,使 3 Y A 斷電,2YA得電，壓力油進(jìn)入缸3的右腔,使其活塞按箭頭3所示的方向向左運(yùn)動(dòng)； 動(dòng)作動(dòng)作3 當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)5,使2YA斷電,4YA得電,壓力油進(jìn)入油缸4右腔,使其活塞按箭頭4的方向返回. 當(dāng)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)7S時(shí),4YA斷電,活塞停止運(yùn)動(dòng),至此完成一個(gè)工作循環(huán)。 按啟動(dòng)按鈕，1YA得電，閥1左位工作，液壓缸7的活塞向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序1;動(dòng)作動(dòng)作1到右端后，缸7左腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器3的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，1YA 斷電，3YA得電，閥2左位工作，壓力油進(jìn)入缸8的左腔，其活塞右移，實(shí)現(xiàn)

16、動(dòng)作順序2；動(dòng)作動(dòng)作2 到 行 程 端點(diǎn)后，缸8左腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器5的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，3YA斷電，4YA得電, 閥2右位工作，壓力油進(jìn)入缸8的右腔，其活塞左移，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序3; 動(dòng)作動(dòng)作3到行程端點(diǎn)后，缸8右腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器6的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，4YA斷電，2YA得電,閥1右位工作，缸7的活塞向左退回，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序4。動(dòng)作動(dòng)作4到左端后，缸7右端壓力上升，達(dá)到壓力繼電器4的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，2YA斷電，1YA得電，閥1左位工作，壓力油進(jìn)入缸7左腔，自動(dòng)重復(fù)上述動(dòng)作循環(huán)，直到按下停止按鈕為止。循環(huán)至動(dòng)作循環(huán)至動(dòng)作1 為了防止立式液壓缸與垂直運(yùn)動(dòng)的工作部件由于自重而自行下落造成事故

17、或沖擊，可以采用平衡回路。 圖8.19 用單向順序閥的平衡回路 1 調(diào)節(jié)單向順序閥1的開(kāi)啟壓力,使其稍大于立式液壓缸下腔的背壓.活塞下行時(shí),由于回路上存在一定背壓支承重力負(fù)載,活塞將平穩(wěn)下落;換向閥處于中位時(shí),活塞停止運(yùn)動(dòng). 圖8.19 用單向順序閥的平衡回路 1 此處的單向順序閥又稱為平衡閥 當(dāng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件短時(shí)間工作時(shí),常使液壓泵在很小的功率下作空運(yùn)轉(zhuǎn).這種卸荷可以減少液壓泵磨損，降低功率消耗，減小溫升。卸荷的方式有兩類，一類是液壓缸卸荷，執(zhí)行元件不需要保持壓力；另一類是液壓泵卸荷，執(zhí)行元件需要保持壓力。 當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，液壓泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需保持一定的控制壓力以操縱執(zhí)行

18、元件，故在泵出口安裝單向閥。 圖8.21 用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路 圖8.22 用電磁溢流閥的卸荷回路1 電磁溢流閥是帶遙控口的先導(dǎo)式溢流閥與二位二通電磁閥的組合。當(dāng)執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，二位二通電磁閥得電，溢流閥的遙控口通過(guò)電磁閥回油箱，泵輸出的油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱，實(shí)現(xiàn)泵卸荷。 當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到變量泵壓力調(diào)節(jié)螺釘調(diào)定壓力時(shí)，壓力補(bǔ)償裝置動(dòng)作，液壓泵3輸出流量隨供油壓力升高而減小，直到維持系統(tǒng)壓力所必需的流量，回路實(shí)現(xiàn)保壓卸荷，系統(tǒng)中的溢流閥1作安全閥用，以防止泵的壓力補(bǔ)償裝置的失效而導(dǎo)致壓力異常。圖8.23 用限壓式變量泵的卸荷回路 當(dāng)電磁鐵1YA得電時(shí)，泵和蓄能器同時(shí)向液壓缸

19、左腔供油，推動(dòng)活塞右移，接觸工件后，系統(tǒng)壓力升高。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥1的調(diào)定值時(shí)，卸荷閥打開(kāi)，液壓泵通過(guò)卸荷閥卸荷，而系統(tǒng)壓力用蓄能器保持。 圖中的溢流閥2是當(dāng)安全閥用。 圖8.24 用卸荷閥的卸荷回路2YA1YA3142蓄能器保壓卸荷閥使泵卸荷 本章所介紹的是一些比較典型和比較常用的基本回路。對(duì)于其他一些基本回路，感興趣的讀者可以根據(jù)書(shū)后所列的參考文獻(xiàn)查閱。學(xué)習(xí)基本回路的目的，就是要掌握它的基本原理、特點(diǎn)，并能將它們有機(jī)的組合應(yīng)用于復(fù)雜液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，以滿足所設(shè)計(jì)系統(tǒng)特定的工作要求。 8.1 在圖8.25所示的雙向差動(dòng)回路中,A1A2和A3分別表示液壓缸左 右 腔 及 柱 塞 缸 的

20、 有 效 工 作 面 積 . q p 為 液 壓 泵 輸 出 流 量 .如 ,試確定活塞向左和向右移動(dòng)的速度表達(dá)式。13221,AAAAA 圖8.25 題8.1圖 8.2 在圖8.26所示的系統(tǒng)中，液壓缸兩腔面積A1=2A2。液壓泵和閥的額定流量均為q。在額定流量下，通過(guò)各換向閥的壓力損失相同 MPa。液壓缸空載快速前進(jìn)時(shí)，忽略摩擦力及管道壓力損失。試填寫(xiě)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)系統(tǒng)最高可能達(dá)到的速度工進(jìn)快退停止工作循環(huán)的電磁鐵動(dòng)作順序表，并計(jì)算： 2 . 0PA1A2 (1)空載差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，液壓泵的工作壓力為多少？ (2)當(dāng)活塞桿的直徑較小時(shí)，若泵無(wú)足夠的高壓，差動(dòng)缸的推力連本身的摩擦力和元件的阻力都不能克服，因而不能使活塞運(yùn)動(dòng)。試分析差動(dòng)連接的液壓缸在這種情況下活塞兩腔的壓力是否相等。 圖8.26 題8.2圖A1A2 8.3 圖8.27所示回路中的活塞在其往返運(yùn)動(dòng)中受到的阻力F大小相等，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，試比較活塞向左和向右的速度哪個(gè)大？ 圖8.27 題8.3圖 8.4 圖8.28所示回路中，泵的輸出流量 ，溢流閥調(diào)整壓力 MPa，兩個(gè)薄壁孔口型節(jié)流閥的流量系數(shù)均為 ，兩個(gè)節(jié)流閥