液壓基本回路(經(jīng)典)課件

本章提要

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

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)。注意1本章提要本章介紹液壓基本回路，這些回路主要包括：

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?？焖龠\(yùn)動(dòng)回路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。2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液壓缸差動(dòng)連接的快速運(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)致活塞向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路3液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路換向閥2處于原位時(shí)，液壓液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路于是無桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進(jìn)入無桿腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供給無桿腔的油液量，使活塞快速向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路4液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路于是無桿腔排出的油液與泵這種回路比較簡(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:

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。

液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路5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當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使系統(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)；

圖雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路設(shè)定雙泵供油時(shí)系統(tǒng)的最高工作壓力低壓大流量泵1和高壓小流量泵2組成的雙聯(lián)泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源。雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路

6當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，

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2的最高工作壓力

注意：順序閥3的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥5的調(diào)定壓力低10%-20%。

7換向閥6的電磁鐵通電后,缸有桿腔

設(shè)定小流量泵2的最高工作壓力

注意：順序閥3的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥5的調(diào)定壓力低10%-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。8設(shè)定小流量泵2的最高工作壓力注意：順序閥3的第二節(jié)速度控制回路（一）——調(diào)速回路調(diào)速方法概述

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：

液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:

式中

q—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。9第二節(jié)速度控制回路（一）——調(diào)速回路調(diào)速方法概述

由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過改變流入流量來實(shí)現(xiàn)，也可以通過改變排量來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于液壓缸來說，通過改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來調(diào)速。對(duì)變量馬達(dá)來說，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。10由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過改目前常用的調(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，通過改變回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。

(2)容積調(diào)速回路通過改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(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）下面主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。一.定量泵節(jié)流調(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。設(shè)節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中m＝1/2。11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（一）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路圖1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。注意節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間12（一）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)油節(jié)流調(diào)

（1）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：

(1)

活塞受力方程為：缸的流量方程為：

=p2—液壓缸回油腔壓力，p20。F—外負(fù)載力；

式中：圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路

13

（1）速度負(fù)載特性當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時(shí)，活于是(2)式中C—與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；AT—節(jié)流閥的開口面積；—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。14于是(2)式中C—與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；AT—節(jié)(2)式(2)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(2)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。15(2)式(2)為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方圖2進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線

16圖2進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線16（2）功率特性圖1中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為：

回路的功率損失為：

==而缸的輸出功率為：

圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路

17（2）功率特性圖1中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入式中—溢流閥的溢流量,。

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(3)18式中—溢流閥的溢流量,。（二）回油路節(jié)流調(diào)速回路

圖3回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，19（二）回油路節(jié)流調(diào)速回路圖3回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的進(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)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載

(2)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。

(3)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。（5）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實(shí)現(xiàn)壓力控制。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，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，可控制下一步動(dòng)作。20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

（三）旁油路節(jié)流調(diào)速回路

圖4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)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負(fù)載。

21（三）旁油路節(jié)流調(diào)速回路圖4旁油路（1）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：

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。

22（1）速度負(fù)載特性考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的（2）功率特性

回路的輸入功率回路的輸出功率回路的功率損失回路效率

旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無溢流損失，功率損失較小。

用于功率較大且對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合23（2）功率特性回路的輸入功率回路的輸出功率回路的功率損失二容積調(diào)速回路

容積調(diào)速回路通過改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量來調(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)。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。

24二容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路通過改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量（一）變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路閉式調(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.泵的轉(zhuǎn)速np和馬達(dá)排量VM視為常數(shù)，改變泵的排量Vp可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM和輸出功率PM隨之成比例的變化。馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩TM和回路的工作壓力Δp取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不會(huì)因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路常稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。25（一）變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路閉式調(diào)速回路馬達(dá)為定量

圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

防止回路過載

補(bǔ)償泵3和馬達(dá)5的泄漏

調(diào)定油泵1的供油壓力輔助泵使低壓管路始終保持一定壓力,改善了主泵的吸油條件,且可置換部分發(fā)熱油液,降低系統(tǒng)溫升。26圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路防止回路過載補(bǔ)償泵3和

圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

圖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27圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路圖8變量在低速段，先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當(dāng)泵的排量由小變大，直至最大，馬達(dá)轉(zhuǎn)速隨之升高，輸出功率也隨之線性增加。此時(shí)因馬達(dá)排量最大，馬達(dá)能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩，且處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)）。高速段，泵為最大排量，用變量馬達(dá)調(diào)速，將馬達(dá)排量由大調(diào)小，馬達(dá)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，輸出轉(zhuǎn)矩隨之降低。此時(shí)因泵處于最大輸出功率狀態(tài)不變，故馬達(dá)處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。二變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路

28在低速段，先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當(dāng)泵的排量由小

。

29。298.3同步回路

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。8.3.1液壓缸機(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308.3同步回路同步運(yùn)動(dòng)包括速度同步和位置同8.3.1液壓缸機(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)以便來實(shí)現(xiàn)位移的同步。

318.3.1液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的8.3.2采用調(diào)速閥的同步回路

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328.3.2采用調(diào)速閥的同步回路這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

8.3.3用串聯(lián)液壓缸的同步回路圖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。

這種回路同步精度較高,回路效率也較高.注意:回路中泵的供油壓力至少是兩個(gè)液壓缸工作壓力之和。338.3.3用串聯(lián)液壓缸的同步回路8.3.4用同步馬達(dá)的同步回路圖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348.3.4用同步馬達(dá)的同步回路圖8.16用同步馬達(dá)的同8.4順序回路

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。

358.4順序回路順序動(dòng)作回路，根據(jù)其控制方8.4.1行程控制順序動(dòng)作回路圖8.17用行程開關(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1368.4.1行程控制順序動(dòng)作回路圖8.17用行程開關(guān)和

活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)6S后,通過電氣上的連鎖使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,使其按箭頭2所示的方向向右運(yùn)動(dòng);

動(dòng)作237活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)6S后,通過電氣上當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)8S,使3YA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338當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)8S,使3YA斷電,2YA得電，當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(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)。

動(dòng)作439當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)5,使2YA斷電8.4.2壓力控制順序動(dòng)作回路按啟動(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1408.4.2壓力控制順序動(dòng)作回路按啟動(dòng)按鈕，1YA得電到右端后，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)動(dòng)作順序2；動(dòng)作241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342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)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443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)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144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8.5平衡回路

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或沖擊，可以采用平衡回路。

8.5.1用單向順序閥的平衡回路

圖8.19用單向順序閥的平衡回路

458.5平衡回路為了防止立式液壓調(diào)節(jié)單向順序閥1的開啟壓力,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

此處的單向順序閥又稱為平衡閥46調(diào)節(jié)單向順序閥1的開啟壓力,使其稍大于立式液壓缸下腔8.5.2采用液控單向閥的平衡回路478.5.2采用液控單向閥的平衡回路478.6卸荷回路

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。488.6卸荷回路當(dāng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件短時(shí)間8.6.1執(zhí)行元件不需保壓的卸荷回路

8.6.1.1用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路當(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

498.6.1執(zhí)行元件不需保壓的卸荷回路8.6.1.18.6.1.2用電磁溢流閥的卸荷回路圖8.22用電磁溢流閥的卸荷回路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。

508.6.1.2用電磁溢流閥的卸荷回路圖8.228.6.2執(zhí)行元件需要保壓的卸荷回路8.6.2.1限壓式變量泵的卸荷回路

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

518.6.2執(zhí)行元件需要保壓的卸荷回路8.6.2.18.6.2.2用卸荷閥的卸荷回路

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，液壓泵通過卸荷閥卸荷，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蓄能器保壓卸荷閥使泵卸荷528.6.2.2用卸荷閥的卸荷回路當(dāng)電磁鐵1Y小結(jié)

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。53小結(jié)本章所介紹的是一些比較典本章提要

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

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)。注意54本章提要本章介紹液壓基本回路，這些回路主要包括：

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。快速運(yùn)動(dòng)回路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。55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液壓缸差動(dòng)連接的快速運(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)致活塞向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路56液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路換向閥2處于原位時(shí)，液壓液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路于是無桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進(jìn)入無桿腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供給無桿腔的油液量，使活塞快速向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路57液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路于是無桿腔排出的油液與泵這種回路比較簡(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:

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。

液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路58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當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使系統(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)；

圖雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路設(shè)定雙泵供油時(shí)系統(tǒng)的最高工作壓力低壓大流量泵1和高壓小流量泵2組成的雙聯(lián)泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源。雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路

59當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，

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2的最高工作壓力

注意：順序閥3的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥5的調(diào)定壓力低10%-20%。

60換向閥6的電磁鐵通電后,缸有桿腔

設(shè)定小流量泵2的最高工作壓力

注意：順序閥3的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥5的調(diào)定壓力低10%-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。61設(shè)定小流量泵2的最高工作壓力注意：順序閥3的第二節(jié)速度控制回路（一）——調(diào)速回路調(diào)速方法概述

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：

液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:

式中

q—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。62第二節(jié)速度控制回路（一）——調(diào)速回路調(diào)速方法概述

由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過改變流入流量來實(shí)現(xiàn)，也可以通過改變排量來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于液壓缸來說，通過改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來調(diào)速。對(duì)變量馬達(dá)來說，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。63由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過改目前常用的調(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，通過改變回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。

(2)容積調(diào)速回路通過改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(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）下面主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。一.定量泵節(jié)流調(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。設(shè)節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中m＝1/2。64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（一）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路圖1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。注意節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間65（一）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)油節(jié)流調(diào)

（1）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：

(1)

活塞受力方程為：缸的流量方程為：

=p2—液壓缸回油腔壓力，p20。F—外負(fù)載力；

式中：圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路

66

（1）速度負(fù)載特性當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時(shí)，活于是(2)式中C—與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；AT—節(jié)流閥的開口面積；—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。67于是(2)式中C—與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；AT—節(jié)(2)式(2)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(2)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。68(2)式(2)為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方圖2進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線

69圖2進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線16（2）功率特性圖1中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為：

回路的功率損失為：

==而缸的輸出功率為：

圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路

70（2）功率特性圖1中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入式中—溢流閥的溢流量,。

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(3)71式中—溢流閥的溢流量,。（二）回油路節(jié)流調(diào)速回路

圖3回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，72（二）回油路節(jié)流調(diào)速回路圖3回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的進(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)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載

(2)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。

(3)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。（5）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實(shí)現(xiàn)壓力控制。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，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，可控制下一步動(dòng)作。73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

（三）旁油路節(jié)流調(diào)速回路

圖4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)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負(fù)載。

74（三）旁油路節(jié)流調(diào)速回路圖4旁油路（1）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：

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。

75（1）速度負(fù)載特性考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的（2）功率特性

回路的輸入功率回路的輸出功率回路的功率損失回路效率

旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無溢流損失，功率損失較小。

用于功率較大且對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合76（2）功率特性回路的輸入功率回路的輸出功率回路的功率損失二容積調(diào)速回路

容積調(diào)速回路通過改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量來調(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)。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。

77二容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路通過改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量（一）變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路閉式調(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.泵的轉(zhuǎn)速np和馬達(dá)排量VM視為常數(shù)，改變泵的排量Vp可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM和輸出功率PM隨之成比例的變化。馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩TM和回路的工作壓力Δp取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不會(huì)因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路常稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。78（一）變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路閉式調(diào)速回路馬達(dá)為定量

圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

防止回路過載

補(bǔ)償泵3和馬達(dá)5的泄漏

調(diào)定油泵1的供油壓力輔助泵使低壓管路始終保持一定壓力,改善了主泵的吸油條件,且可置換部分發(fā)熱油液,降低系統(tǒng)溫升。79圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路防止回路過載補(bǔ)償泵3和

圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

圖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80圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路圖8變量在低速段，先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當(dāng)泵的排量由小變大，直至最大，馬達(dá)轉(zhuǎn)速隨之升高，輸出功率也隨之線性增加。此時(shí)因馬達(dá)排量最大，馬達(dá)能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩，且處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)）。高速段，泵為最大排量，用變量馬達(dá)調(diào)速，將馬達(dá)排量由大調(diào)小，馬達(dá)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，輸出轉(zhuǎn)矩隨之降低。此時(shí)因泵處于最大輸出功率狀態(tài)不變，故馬達(dá)處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。二變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路

81在低速段，先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當(dāng)泵的排量由小

。

82。298.3同步回路

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。8.3.1液壓缸機(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838.3同步回路同步運(yùn)動(dòng)包括速度同步和位置同8.3.1液壓缸機(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)以便來實(shí)現(xiàn)位移的同步。

848.3.1液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的8.3.2采用調(diào)速閥的同步回路

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858.3.2采用調(diào)速閥的同步回路這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

8.3.3用串聯(lián)液壓缸的同步回路圖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。

這種回路同步精度較高,回路效率也較高.注意:回路中泵的供油壓力至少是兩個(gè)液壓缸工作壓力之和。868.3.3用串聯(lián)液壓缸的同步回路8.3.4用同步馬達(dá)的同步回路圖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878.3.4用同步馬達(dá)的同步回路圖8.16用同步馬達(dá)的同8.4順序回路

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。

888.4順序回路順序動(dòng)作回路，根據(jù)其控制方8.4.1行程控制順序動(dòng)作回路圖8.17用行程開關(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1898.4.1行程控制順序動(dòng)作回路圖8.17用行程開關(guān)和

活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)6S后,通過電氣上的連鎖使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,使其按箭頭2所示的方向向右運(yùn)動(dòng);

動(dòng)作290活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)6S后,通過電氣上當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)8S,使3YA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391當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)8S,使3YA斷電,2YA得電，當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(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)。

動(dòng)作492當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)5,使2YA斷電8.4.2壓力控制順序動(dòng)作回路按啟動(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1938.4.2壓力控制順序動(dòng)作回路按啟動(dòng)按鈕，1YA得電到右端后，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)動(dòng)作順序2；動(dòng)作294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395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)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)