液壓與氣壓傳動基本回路

關(guān)于液壓與氣壓傳動基本回路5.1壓力控制回路

在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用溢流閥作安全閥用來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。當(dāng)系統(tǒng)中如需要兩種以上壓力時，則可采用多級調(diào)壓回路。5.1.1調(diào)壓回路

第2頁,共51頁，2024年2月25日，星期天

調(diào)節(jié)溢流閥便可調(diào)節(jié)泵的供油壓力。（1）單級調(diào)壓回路

溢流閥調(diào)壓彈簧壓力表

為了便于調(diào)壓和觀察，溢流閥旁一般要就近安裝壓力表。第3頁,共51頁，2024年2月25日，星期天（2）雙向調(diào)壓回路

高壓溢流閥10MPa開啟低壓溢流閥4MPa

當(dāng)執(zhí)行元件正反向運(yùn)動需要不同的供油壓力時，可采用雙向調(diào)壓回路。第4頁,共51頁，2024年2月25日，星期天

在圖示位置時，閥2的出口被高壓油封閉，即閥1的遠(yuǎn)控口被堵塞，故泵壓由閥1調(diào)定為較高壓力。（2）雙向調(diào)壓回路

主溢流閥調(diào)10MPa開啟遠(yuǎn)程溢流閥調(diào)4MPa關(guān)閉第5頁,共51頁，2024年2月25日，星期天

當(dāng)換向閥在右位工作時，液壓缸左腔通油箱，壓力為零，閥2相當(dāng)于閥1的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，泵的壓力由閥2調(diào)定。（2）雙向調(diào)壓回路

主溢流閥調(diào)10MPa關(guān)閉遠(yuǎn)程溢流閥調(diào)4MPa開啟第6頁,共51頁，2024年2月25日，星期天

在不同的工作階段，液壓系統(tǒng)需要不同的工作壓力，多級調(diào)壓回路便可實現(xiàn)這種要求。（3）多級調(diào)壓回路

主溢流閥調(diào)10MPa遠(yuǎn)程溢流閥調(diào)4MPa切斷右圖所示為二級調(diào)壓回路。圖示狀態(tài)下，泵出口壓力由溢流閥3調(diào)定為較高壓力。第7頁,共51頁，2024年2月25日，星期天（3）多級調(diào)壓回路

換向閥居中位，溢流閥主閥1調(diào)壓10MPa開啟換向閥居左位，遠(yuǎn)程溢流閥2調(diào)壓8MPa開啟換向閥居右位，遠(yuǎn)程溢流閥3調(diào)壓10MPa開啟第8頁,共51頁，2024年2月25日，星期天（3）多級調(diào)壓回路

主溢流閥調(diào)壓彈簧作安全調(diào)壓至12MPa比例閥作遠(yuǎn)程溢流實現(xiàn)比例調(diào)壓0-10MPa第9頁,共51頁，2024年2月25日，星期天5.1.2減壓回路

主油路壓力由溢流閥調(diào)定，主路壓力為10MPa經(jīng)過減壓后支路壓力為3MPa

液壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、控制油路等支路，工作中往往需要穩(wěn)定的低壓，為此，在該支路上需串接一個減壓閥。第10頁,共51頁，2024年2月25日，星期天

圖為用于工件夾緊的減壓回路。夾緊時，為了防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時保壓，在減壓閥后串接一個單向閥。圖示狀態(tài)，低壓由減壓閥1調(diào)定；當(dāng)二通閥通電后，閥1出口壓力則由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2決定，故此回路為二級減壓回路。

換向閥居左位，減壓閥由閥1彈簧調(diào)壓為5MPa換向閥居右位，減壓閥由遠(yuǎn)程閥2調(diào)壓為3MPa第11頁,共51頁，2024年2月25日，星期天125.1.3增壓回路單作用增壓缸的增壓回路雙作用增壓缸的增壓回路第12頁,共51頁，2024年2月25日，星期天

液壓系統(tǒng)工作時，執(zhí)行元件短時間停止工作，不宜采用開停液壓泵的方法，而應(yīng)使泵卸荷（如壓力為零）。利用電磁溢流閥可構(gòu)成調(diào)壓-卸荷回路。5.1.4卸荷回路

換向居上位，溢流閥遙控口通油箱，卸壓換向居下位，溢流閥主閥調(diào)壓10MPa開啟電磁溢流閥卸荷回路

第13頁,共51頁，2024年2月25日，星期天14利用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路利用兩位兩通閥的卸荷回路利用外控順序閥的卸荷回路利用限壓式變量泵的卸荷回路第14頁,共51頁，2024年2月25日，星期天155.1.5保壓回路利用限壓式變量泵的保壓回路利用蓄能器的保壓回路自動補(bǔ)油保壓回路5.1.6平衡回路利用平衡閥的平衡回路利用自控式順序閥的平衡回路利用采用液控單向閥的平衡回路第15頁,共51頁，2024年2月25日，星期天16利用平衡閥的平衡回路第16頁,共51頁，2024年2月25日，星期天17用單向順序閥的平衡回路

為了防止立式液壓缸與垂直運(yùn)動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。

用單向順序閥的平衡回路

第17頁,共51頁，2024年2月25日，星期天18

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,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,活塞停止運(yùn)動.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第18頁,共51頁，2024年2月25日，星期天19采用液控單向閥的平衡回路第19頁,共51頁，2024年2月25日，星期天205.2調(diào)速回路5.2.1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。第20頁,共51頁，2024年2月25日，星期天21

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現(xiàn)，也可以通過改變排量來實現(xiàn)。對于液壓缸來說，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)實的，一般只能用改變流量的方法來調(diào)速。對變量馬達(dá)來說，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。第21頁,共51頁，2024年2月25日，星期天22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。5.2.2采用節(jié)流閥的節(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。第22頁,共51頁，2024年2月25日，星期天235.2.2.1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路進(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)在泵和缸之間第23頁,共51頁，2024年2月25日，星期天24

（1）速度負(fù)載特性

當(dāng)不考慮泄漏和壓縮時，活塞運(yùn)動速度為：

活塞受力方程為：

缸的流量方程為：

=p2—

液壓缸回油腔壓力，p2

0。F—

外負(fù)載力；

式中：第24頁,共51頁，2024年2月25日，星期天25

于是式中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，m=0.5。第25頁,共51頁，2024年2月25日，星期天26

上式為進(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)，將公式按不同節(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。第26頁,共51頁，2024年2月25日，星期天27（2）功率特性

圖中，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：

第27頁,共51頁，2024年2月25日，星期天28

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)流功率損失第28頁,共51頁，2024年2月25日，星期天295.2.2.2回油路節(jié)流調(diào)速回路

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，第29頁,共51頁，2024年2月25日，星期天30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)動平穩(wěn)性回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動平穩(wěn)性好。

(3)油液發(fā)熱對回路的影響

進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會使缸的內(nèi)外泄漏增加；

(4)啟動性能回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動時背壓不能立即建立，會引起瞬間工作機(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)簡單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。第30頁,共51頁，2024年2月25日，星期天31

5.2.2.3旁油路節(jié)流調(diào)速回路

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。

第31頁,共51頁，2024年2月25日，星期天32（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)，其余符號意義同前。

(8.8)第32頁,共51頁，2024年2月25日，星期天33（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。

注意: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)動平穩(wěn)性比較差。為了克服這個缺點(diǎn)，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來代替。用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合第33頁,共51頁，2024年2月25日，星期天345.2.3容積調(diào)速回路

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。

5.2.3.1變量泵-定量馬達(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.第34頁,共51頁，2024年2月25日，星期天35

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。第35頁,共51頁，2024年2月25日，星期天36

變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路

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的供油壓力第36頁,共51頁，2024年2月25日，星期天375.2.3.2定量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路第37頁,共51頁，2024年2月25日，星期天38

5.2.3.3變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路

。

第38頁,共51頁，2024年2月25日，星期天395.2.4容積節(jié)流調(diào)速回路

容積調(diào)速回路雖然效率高，發(fā)熱小，但仍存在速度負(fù)載特性較軟的問題（主要由于泄漏所引起）

所以在低速、穩(wěn)定性要求較高的場合（如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中），常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。特點(diǎn)：1）qP自動與流量閥調(diào)節(jié)相吻合，無△P溢，η高。

2）進(jìn)入執(zhí)行元件的qV與F變化無關(guān)，且自動補(bǔ)償泄漏，速度穩(wěn)定性好。

3）因回路有節(jié)流損失，所以η<η容

4）便于實現(xiàn)快進(jìn)-工進(jìn)-快退工作循環(huán)第39頁,共51頁，2024年2月25日，星期天405.2.4.1限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的調(diào)速回路第40頁,共51頁，2024年2月25日，星期天△p=pp–p1（0.5MPa

~1MPa）

正常工作，若△p過大，△P大易發(fā)熱，過小，v穩(wěn)定性不好。 特點(diǎn)：

∵若負(fù)載變化大時，節(jié)流損失大，低速工作時，泄漏量大，系統(tǒng)效率降低。 ∴用于低速、輕載時間較長且變載的場合時，效率很低 故本回路多用于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中。

第41頁,共51頁，2024年2月25日，星期天425.2.4.2差壓式變量泵和節(jié)流閥調(diào)速回路∵pP隨負(fù)載變化而變化，p1也變化?！喾Q變壓式容積節(jié)流調(diào)速回路，且△qP小η高因采用了固定阻尼孔，可防止定子因移動過快而發(fā)生振動。適用于負(fù)載變化大、速度較低的中小功率系統(tǒng)。第42頁,共51頁，2024年2月25日，星期天435.2.5快速運(yùn)動回路雙泵供油增速蓄能器供油增速變量泵供油增速液壓缸差動連接增速增速缸第43頁,共51頁，2024年2月25日，星期天445.2.6速度換接回路快速與慢速的換接回路兩種慢速的換接回路第44頁,共51頁，2024年2月25日，星期天455.3順序回路

順序動作回路，根據(jù)其控制方式的不同，分為行程控制、壓力控制和時間控制三類，這里只對前兩種進(jìn)行介紹。

第45頁,共51頁，2024年2月25日，星期天465.4同步回路

同步運(yùn)動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)動速度相同；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運(yùn)動中或停止時都保持相同的位移量。5.4.1液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路第46頁,共51頁，2024年2月25日，星期天47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，兩個液壓