西北工業(yè)大學(xué),機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ),李育錫Ch16a

1、第十六章 液壓基本回路及液壓系統(tǒng)161 壓力控制回路162 速度控制回路163 其他回路164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 一個(gè)液壓系統(tǒng)不管如何復(fù)雜，總是由一些簡單的基本回路組成。所謂液壓基本回路，是指由幾個(gè)液壓元件組成的用來完成特定功能的典型回路。按其功能的不同，基本回路可以分為壓力控制回路、速度控制回路、方向控制回路和順序動(dòng)作控制回路等。熟悉和掌握這些基本回路的結(jié)構(gòu)組成和原理性能，有助于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。161 壓力控制回路 壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制液壓系統(tǒng)的壓力，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、保壓、減壓、卸荷等目的，以滿足執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)負(fù)載的要求。 一、調(diào)壓回路一、調(diào)壓回路1雙向調(diào)壓回路 圖16-1 雙向調(diào)壓回路

2、通過調(diào)壓回路控制系統(tǒng)的工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)定好的數(shù)值，或使工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中各階段具有不同的壓力。 執(zhí)行元件正反行程需要不同的供油壓力時(shí)，可采用圖示的雙向調(diào)壓回路。 圖中溢流閥2的調(diào)定壓力低于溢流閥1的調(diào)定壓力161 壓力控制回路2多級(jí)調(diào)壓回路 圖16-2 多級(jí)調(diào)壓回路遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2和3的調(diào)定壓力小于先導(dǎo)溢流閥1的調(diào)定壓力。遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2和3的調(diào)定壓力可以不同，以獲得不同的泵出口壓力。161 壓力控制回路 二、卸荷回路二、卸荷回路 在液壓設(shè)備短時(shí)間停止工作期間，一般不宜關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，因頻繁啟閉對電動(dòng)機(jī)和泵的壽命有嚴(yán)重影響。但若讓泵在溢流閥調(diào)定壓力下回油，又造成很大的能量浪費(fèi)，使油溫升高，

3、系統(tǒng)性能下降。為此應(yīng)設(shè)置卸荷回路解決上述矛盾。 1換向閥卸荷回路圖16-3 換向閥卸荷回路 利用換向閥的中位機(jī)能形成卸荷回路。161 壓力控制回路2溢流閥卸荷回路 圖16-4 溢流閥的卸荷回路 如圖為采用先導(dǎo)型溢流閥的卸荷回路。適用于流量較大的場合。實(shí)用中常采用這種卸荷方法，故將溢流閥和串聯(lián)在該閥外控口的電磁換向閥組合成一個(gè)元件，稱為電磁溢流閥。 電磁換向閥上位工作，液控口X接通油箱，溢流閥打開，泵卸荷。161 壓力控制回路三、減壓回路三、減壓回路 在單泵的液壓系統(tǒng)中（有多個(gè)執(zhí)行元件或支路的情況），當(dāng)某個(gè)執(zhí)行元件或某個(gè)支路所需的工作壓力低于溢流閥所調(diào)定的穩(wěn)定值，或要求有可調(diào)的穩(wěn)定的低壓輸出時(shí)，

4、就要采用減壓閥組成的減壓回路。1 單級(jí)減壓回路 如圖16-5a所示是夾緊機(jī)構(gòu)上通用的減壓回路。2 二級(jí)減壓回路 如圖16-5b所示是一種二級(jí)減壓回路。161 壓力控制回路1.單級(jí)減壓回路2二級(jí)減壓回路161 壓力控制回路 四、保壓回路四、保壓回路 液壓缸在工作循環(huán)的某一階段，若需要保持一定的工作壓力，就應(yīng)采用保壓回路。可在回路中設(shè)置蓄能器，使液壓泵在保壓期間處于卸荷狀態(tài)，節(jié)省能源。圖16-6 泵卸荷的保壓回路 換向閥左位工作，活塞桿伸出，進(jìn)油壓力升高，達(dá)到壓力繼電器設(shè)定值時(shí)，發(fā)信號(hào)使二位二通閥通電，泵卸荷，單向閥關(guān)閉，液壓缸由蓄能器保壓。161 壓力控制回路 五、平衡回路五、平衡回路 平衡回路

5、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，或在下行運(yùn)動(dòng)中由于自重而造成失控超速的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。 圖16-7平衡回路 單向順序閥，由單向閥和順序閥組成，也稱平衡閥。 換向閥左位工作，順序閥起到背壓閥作用，使油缸下腔壓力增大而緩降；中位工作，活塞停止在任意處；右位工作，單向閥起作用。162 速度控制回路 速度控制回路包括調(diào)整工作行程速度的調(diào)速回路、空行程的快速運(yùn)動(dòng)回路和實(shí)現(xiàn)快慢速度切換的速度換接回路。162 速度控制回路 一、節(jié)流調(diào)速回路一、節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速回路采用定量泵供油，用節(jié)流閥或調(diào)速閥改變進(jìn)入執(zhí)行元件的流量使之變速。根據(jù)流量閥在回路中的位置不同，分為進(jìn)油

6、節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種回路。（a）進(jìn)油調(diào)速回路 （b）回油調(diào)速回路 162 速度控制回路 在采用調(diào)速閥的調(diào)速回路中，雖然解決了速度穩(wěn)定性問題，但由于調(diào)速閥中包含了減壓閥和節(jié)流閥的損失，并且同樣存在著溢流閥損失，故此回路的功率損失比節(jié)流閥調(diào)速回路還要大些。（c）速度負(fù)載特性曲線 采用節(jié)流閥的調(diào)速回路，負(fù)載大時(shí)，速度負(fù)載特性曲線的斜率大，說明負(fù)載變化對速度的影響大，即速度的剛性差；節(jié)流閥的通流面積AT大時(shí)，速度負(fù)載特性曲線的斜率大，說明通流面積大時(shí)，速度的剛性差。因此，節(jié)流閥調(diào)速回路通常用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。162 速度控制回路 二、容積調(diào)速回

7、路二、容積調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速回路效率低、發(fā)熱大，只適用于小功率系統(tǒng)。而采用變量泵或變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路，因無節(jié)流損失或溢流損失，故效率高，發(fā)熱小。容積調(diào)速回路適用于大功率液壓系統(tǒng)。 圖16-9 變量泵容積調(diào)速回路圖 如圖所示為由變量泵與液壓缸組成的容積調(diào)速回路，此回路為開式油路。 4是安全閥，回路最大壓力由它限定。 2是背壓閥，提高活塞運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。162 速度控制回路圖16-9 變量泵容積調(diào)速回路圖 如圖所示為由變量泵與定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路，此回路為閉式油路。 1是小流量輔助泵，用于補(bǔ)償回路泄漏等，其輸出壓力由溢流閥2調(diào)定。5是安全閥，防止回路過載。162 速度控制回路三、速度換接回

8、路三、速度換接回路 設(shè)備的工作部件在自動(dòng)循環(huán)工作過程中，需要進(jìn)行速度換接，例如機(jī)床的二次進(jìn)給工作循環(huán)為：快進(jìn)第一次工進(jìn)第二次工進(jìn)快退，對液缸活塞的速度有由快速轉(zhuǎn)換為慢速、由第一種慢速轉(zhuǎn)換為第二種慢速的速度換接等要求。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路稱為速度換接回路。圖16-10 用行程閥的快慢速換接回路162 速度控制回路 如圖所示為一種采用行程閥的速度換接回路。 4是行程閥（機(jī)動(dòng)換向閥），布置在液壓缸附近。 換向閥2右位工作的情況。 換向閥2左位工作的情況。162 速度控制回路 （a） （b）圖16-11 兩種工進(jìn)速度的換接回路兩調(diào)速閥串聯(lián)獲得3種速度。閥B的開口調(diào)得比閥A小。兩調(diào)速閥并聯(lián)獲得3種速度。閥

9、B的開口調(diào)得比閥A小。163 其他回路 一、順序動(dòng)作回路一、順序動(dòng)作回路 在液壓傳動(dòng)的機(jī)械中，有些執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)常常要求按嚴(yán)格順序依次動(dòng)作。例如工件應(yīng)先定位、后夾緊、再加工等。順序動(dòng)作回路就是滿足這些要求的液壓回路。按照控制方式的不同，有行程控制和壓力控制之分。1用行程閥控制的順序動(dòng)作回路換向閥1右位工作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作；手動(dòng)換向閥復(fù)位；換向閥1左位工作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。163 其他回路2用行程開關(guān)控制的順序動(dòng)作回路圖16-13 行程開關(guān)控制的順序動(dòng)作回路 1YA通電，完成動(dòng)作；觸動(dòng)1ST使2YA通電，完成動(dòng)作;觸動(dòng)2ST使1YA斷電，完成動(dòng)作；觸動(dòng)3ST使2YA斷電，完成動(dòng)作；觸動(dòng)4ST使泵卸荷或做其它

10、動(dòng)作。163 其他回路3用順序閥控制的順序動(dòng)作回路圖16-14 順序閥控制的順序動(dòng)作回路 如圖系統(tǒng)中，要求A缸先動(dòng)，B缸后動(dòng)，通過順序閥2實(shí)現(xiàn)。 A缸動(dòng)作壓力由溢流閥確定， A缸到位壓力升高，達(dá)到順序閥調(diào)定壓力，實(shí)現(xiàn)B缸動(dòng)作。163 其他回路4用壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路圖16-15 壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路電磁鐵1YA通電；油進(jìn)A左缸，動(dòng)作1；缸壓力上升；壓力繼電器發(fā)信號(hào)；電磁鐵2YA通電；油進(jìn)B左缸，動(dòng)作2。163 其他回路 二、鎖緊回路二、鎖緊回路 鎖緊回路是使液壓缸能在任意位置上停留，且停留后不會(huì)在外力作用下移動(dòng)位置的回路。 可以利用換向閥的中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)鎖緊，如圖16-3a。圖1

11、6-16 鎖緊回路 圖16-16是利用液控單向閥的雙向鎖緊回路。當(dāng)換向閥在左位工作時(shí)，液控口X2打開通入壓力油，缸的回油反向流過單向閥口。當(dāng)換向閥在右位工作時(shí)情況類似。 若要使活塞停止運(yùn)動(dòng)，只要讓換向閥在中位工作，液壓缸兩腔油液無法通過單向閥流回，故鎖緊。163 其他回路 三、同步回路三、同步回路 使兩個(gè)或多個(gè)液壓缸在運(yùn)動(dòng)中保持相對位置不變或保持速度相同的回路稱為同步回路。液壓缸外負(fù)載、泄漏、摩擦阻力、制造精度、結(jié)構(gòu)彈性變形以及油液中含氣量，都會(huì)使運(yùn)動(dòng)不同步。同步回路要盡量克服或減少這些因素的影響。 圖16-17 同步回路 換向閥左位工作，活塞右行，活塞油腔油液通過調(diào)速閥流向油箱，相同性能的調(diào)

12、速閥使得流出流量一致而保持同步。 換向閥右位工作，活塞左行，活塞油腔油液通過單向閥流進(jìn)活塞右腔。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)是根據(jù)液壓設(shè)備的工作要求，選用適當(dāng)?shù)幕净芈窐?gòu)成的。在液壓系統(tǒng)圖中，各個(gè)液壓元件及它們之間的連接與控制方式，均按標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)畫出。 下面是幾個(gè)典型液壓系統(tǒng)實(shí)例。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)一、升降缸緩沖裝置的液壓系統(tǒng)一、升降缸緩沖裝置的液壓系統(tǒng) 圖示為應(yīng)用二位二通閥4與調(diào)速閥5并聯(lián)使升降缸1實(shí)現(xiàn)緩沖的液壓回路。一般機(jī)械手升降缸緩沖裝置常用這種液壓回路。 圖16-18 升降缸緩沖裝置的液壓系統(tǒng) 在圖示位置，壓力油進(jìn)入液壓缸上腔，活塞下行。 檔塊碰1ST使1YA通電，閥4關(guān)閉，由調(diào)

13、速閥5緩沖。 活塞下行至底， 1YA斷電，閥4復(fù)位。 2YA通電，換向閥3左位工作。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)二、二、Z6312D型拋砂機(jī)液壓系統(tǒng)型拋砂機(jī)液壓系統(tǒng) 液壓缸1用于驅(qū)動(dòng)拋砂機(jī)大轉(zhuǎn)臂擺動(dòng)；液壓缸3用于驅(qū)動(dòng)小轉(zhuǎn)臂擺動(dòng)；升降液壓缸2用于驅(qū)動(dòng)拋砂機(jī)小轉(zhuǎn)臂連同拋砂頭的升降運(yùn)動(dòng)。定量泵11是動(dòng)力元件。本系統(tǒng)有缸1擺動(dòng)，缸3擺動(dòng)，缸2升降運(yùn)動(dòng)和液壓泵11卸荷四種工作狀態(tài)。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1 缸1或缸3擺動(dòng) 1YA通電，換向閥5左位工作，缸1左腔進(jìn)油大轉(zhuǎn)臂順時(shí)針擺動(dòng)，到位后1YA斷電，缸1停止運(yùn)動(dòng)。2YA通電，反向擺動(dòng)。缸1擺動(dòng)速度由調(diào)速閥9調(diào)節(jié)。2 缸2升降運(yùn)動(dòng) 3YA通電，換向閥6左位工作，缸2

14、下腔進(jìn)油并快速上升。4YA通電，油液經(jīng)節(jié)流閥4流回油箱，缸2慢速下降，由節(jié)流閥調(diào)節(jié)下降速度。單向閥8防止系統(tǒng)中的油液倒流。 3 液壓泵11卸荷 當(dāng)三個(gè)缸都停止工作，7通電，電磁閥下位接入系統(tǒng)，泵通過溢流閥10 卸荷。壓力計(jì)12顯示油壓。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)三、YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 圖示液壓系統(tǒng)采用單桿活塞式液壓缸及限壓式變量葉片泵。該動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種不同的工作循環(huán)，其中一種比較典型的工作循環(huán)是：快進(jìn)第一次工作進(jìn)給第二次工作進(jìn)給止擋塊停留快退原位停止。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 1工作循環(huán)分析 1) 快進(jìn) 按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，電液換向閥4左位接入系統(tǒng)，這時(shí)液壓缸5形

15、成差動(dòng)連接回路。因?yàn)榭爝M(jìn)時(shí)滑臺(tái)的載荷較小，系統(tǒng)中的壓力較低，所以變量泵2輸出較大流量，動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，其油路為： 進(jìn)油路：過濾器1泵2單向閥3換向閥4行程閥6液壓缸5左腔。 回油路：液壓缸5右腔換向閥4單向閥12行程閥6液壓缸5左腔。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 2) 第一次工作進(jìn)給 當(dāng)快進(jìn)行程結(jié)束時(shí)，滑臺(tái)上的擋塊壓下行程閥6，切斷快速運(yùn)動(dòng)進(jìn)油路，此時(shí)電磁鐵1YA繼續(xù)通電，閥4仍以左位接入系統(tǒng)，液壓油只能經(jīng)調(diào)速閥11和二位二通換向閥9進(jìn)入液壓缸5左腔。其油路是： 進(jìn)油路：過濾器1泵2閥3閥4閥11閥9液壓缸5左腔。 回油路：液壓缸5右腔閥4閥13閥14油箱。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)3) 第二次工作進(jìn)給

16、當(dāng)?shù)谝淮喂ぷ鬟M(jìn)給結(jié)束時(shí)，滑臺(tái)上的擋塊壓下行程開關(guān)，發(fā)出電信號(hào)使閥9電磁鐵3YA通電，使其油路關(guān)閉，這時(shí)液壓油須通過閥11和10進(jìn)入液壓缸左腔。因調(diào)速閥10的通流面積比調(diào)速閥11通流面積小，故第二次工作進(jìn)給的進(jìn)給量由調(diào)速閥10來決定。其他油路流動(dòng)情況與第一次工作進(jìn)給相同。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 4) 止擋塊停留 當(dāng)滑臺(tái)完成第二次工作進(jìn)給后，碰上止擋塊即停留下來。這時(shí)液壓缸5左腔的壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器8的調(diào)定值時(shí)，壓力繼電器動(dòng)作，發(fā)出電信號(hào)給時(shí)間繼電器，停留時(shí)間長短由時(shí)間繼電器調(diào)定。此時(shí)滑臺(tái)停止在止擋塊限定的位置上。164 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 5) 快退 滑臺(tái)停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA、3YA斷電，2YA通電，這時(shí)閥4