液壓與氣壓傳動第二版姜繼海第7章 液壓傳動回路-LF

第7章液壓與氣壓傳動回路

液壓基本回路:由有關(guān)液壓元件和管道組合而成以實(shí)現(xiàn)某種特定功能的典型油路。任何一個(gè)液壓系統(tǒng)都是由一個(gè)或幾個(gè)基本回路組成。24六月20247.1概述

7.3壓力控制回路7.4速度控制回路7.5多缸運(yùn)動控制回路7.2方向控制回路本章學(xué)習(xí)內(nèi)容24六月2024液壓基本回路分類（按功用）：1.方向控制回路：控制執(zhí)行元件運(yùn)動方向的變換和鎖停，包括換向回路和鎖緊回路等；2.壓力控制回路：控制整個(gè)系統(tǒng)或局部油路的工作壓力，包括調(diào)壓、減壓、卸荷和平衡等多種回路；3.速度控制回路：控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度，包括調(diào)速回路、快速運(yùn)動和速度換接回路等；4.多缸工作控制回路：控制幾個(gè)執(zhí)行元件相互間的工作循環(huán)，包括順序動作回路、同步回路和多缸快慢速互不干擾回路等。7.1概述

24六月2024

方向控制回路是利用各種方向控制閥來控制流體的通斷和變向，以便使執(zhí)行元件啟動、停止和換向。7.2方向控制回路24六月20247.2.1一般方向控制回路手動換向閥：換向精度和平穩(wěn)性不高，常用于換向不頻繁且無需自動化的場合，如一般機(jī)床夾具、工程機(jī)械等。機(jī)動換向閥：換向精度高，沖擊小，一般用于速度和慣性較大的系統(tǒng)中。液動和電液換向閥：流量超過63L/min，對換向精度與平穩(wěn)有一定要求的液壓系統(tǒng)。性能特點(diǎn)：

一般方向控制回路只需在動力元件和執(zhí)行元件之間采用普通換向閥。電磁換向閥：方便的實(shí)現(xiàn)自動往復(fù)運(yùn)動，但換向平穩(wěn)性和換向精度不高的場合。24六月2024

圖7-1所示為雙作用油缸的換向回路。由三位四通M型電磁換向閥控制油缸換向，電磁鐵1YA通電時(shí)，液壓力推動活塞向右運(yùn)動；電磁鐵2YA通電時(shí)，液壓力推動活塞向左運(yùn)動；換向閥在中位時(shí)，液壓缸停止，液壓泵卸荷。應(yīng)用實(shí)例1：24六月2024三位閥有中位，不同中位機(jī)能可使系統(tǒng)獲得不同性能。二位閥只能使執(zhí)行元件正、反向運(yùn)動.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。應(yīng)用實(shí)例2：

24六月2024

對于換向要求高的主機(jī)（如各類磨床），若用手動換向閥就不能實(shí)現(xiàn)自動往復(fù)運(yùn)動，一般采用特殊設(shè)計(jì)的機(jī)液換向閥，以行程擋塊推動機(jī)動先導(dǎo)閥，由它控制一個(gè)可調(diào)式液動換向閥來實(shí)現(xiàn)工作臺的換向，既可避免“換向死點(diǎn)”，又可消除換向沖擊。分類：換向要求不同可分為時(shí)間控制制動式行程控制制動式

7.2.2復(fù)雜換向回路24六月2024圖7.3時(shí)間控制制動式換向回路1時(shí)間控制制動式換向回路它由執(zhí)行元件帶動的工作臺上的撥塊撥動機(jī)動先導(dǎo)閥，機(jī)動閥使控制油路換向，進(jìn)而使液動主閥換位，執(zhí)行元件反向運(yùn)動。24六月2024圖7.3時(shí)間控制制動式換向回路

其制動時(shí)間可通過節(jié)流閥J1和J2的開口量得到調(diào)節(jié)；此外，換向閥中位機(jī)能采用H型，對減小沖擊量和提高換向平穩(wěn)性都有利。其主要缺點(diǎn)是換向精度不高。24六月2024圖7.4行程控制制動式換向回路2行程控制制動式換向回路換向精度較高，沖擊量較??；但制動時(shí)間的長短不可調(diào)。無論液壓缸運(yùn)動速度快慢，先導(dǎo)閥心總是移動L距離使工作部件預(yù)制動后，再用換向閥來使它實(shí)現(xiàn)制動并換向。24六月2024

鎖緊回路可使活塞在任一位置停止，可防其竄動。

方法：利用三位換向閥的M、O型中位機(jī)能封閉液壓缸兩腔。但換向閥有泄漏，此法不夠可靠，只適用于鎖緊要求不高的回路。最常用方法：采用雙液控單向閥。液控單向閥有良好的密封性，在外力作用下，也能使執(zhí)行元件長期鎖緊。

鎖緊回路7.2.3鎖緊回路24六月2024

壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉(zhuǎn)矩要求的回路。

包括：調(diào)壓回路、減壓回路、增壓回路、卸荷回路、保壓回路、平衡回路、釋壓回路。7.3壓力控制回路24六月20247.3.1調(diào)壓回路

作用：使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定或不超過某個(gè)數(shù)值。

調(diào)壓回路又可以分為:

壓力調(diào)定回路壓力限定回路

若系統(tǒng)中需要二種以上壓力，可實(shí)現(xiàn)多級調(diào)壓回路。

24六月2024

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。24六月2024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(shí)現(xiàn)這種要求。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。2．二級調(diào)壓回路24六月20243.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24六月2024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7MPa開啟24六月20244．連續(xù)、按比例進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的回路

如圖7-6c所示調(diào)節(jié)先導(dǎo)型比例電磁溢流閥的輸入電流I，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無級調(diào)節(jié)，這樣不但回路結(jié)構(gòu)簡單，壓力切換平穩(wěn)。而且更容易使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制或程序控制。24六月2024

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中某一部分油路具有較低的穩(wěn)定壓力。7.3.2減壓回路

分類：單級減壓和多級減壓回路。24六月2024

例：圖為用于工件夾緊的減壓回路,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5MPa24六月2024換向閥居右位，減壓閥由遠(yuǎn)程閥2調(diào)壓為3MPa

為使減壓回路工作可靠，減壓閥的最低調(diào)整壓力不應(yīng)小于0.5Mpa，最高調(diào)整壓力至少比系統(tǒng)壓力小0.5Mpa。夾緊時(shí)，為防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時(shí)保壓，在減壓閥后串接一個(gè)單向閥。24六月2024

增壓回路是使系統(tǒng)中某一部分具有較高的穩(wěn)定壓力。它能使系統(tǒng)中的局部壓力遠(yuǎn)高于液壓泵的輸出壓力。7.3.3增壓回路24六月2024

液壓泵的卸荷有流量卸荷和壓力卸荷。

流量卸荷是:使用變量泵的液壓系統(tǒng)，使泵僅為補(bǔ)償泄漏而以最小流量運(yùn)轉(zhuǎn)，此方法比較簡單，但泵仍處在高壓狀態(tài)下運(yùn)行，磨損比較嚴(yán)重。

壓力卸荷是:使泵在接近零壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。一般液壓泵卸荷均指壓力卸荷。

7.3.4卸荷回路24六月2024

卸荷回路的作用:

在液壓泵驅(qū)動電動機(jī)不頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在功率損耗接近于零的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電機(jī)的壽命。

常見的壓力卸荷方式有：

換向閥卸荷回路

電磁溢流閥的卸荷回路卸荷閥的卸荷回路

24六月20241換向閥卸荷回路

Ｍ、Ｈ和Ｋ型中位機(jī)能的三位換向閥處于中位時(shí)，泵即卸荷。如圖所示為采用Ｍ型中位機(jī)能的電液換向閥的卸荷回路。這種回路切換時(shí)壓力沖擊小，但回路中必須設(shè)置單向閥等背壓閥，以使系統(tǒng)能保持0.3MPa左右的壓力，供操縱控制油路之用。24六月20242用電磁溢流閥的卸荷回路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。

24六月20243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24六月2024

機(jī)械設(shè)備在工作過程中,常常要求液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在其行程終止時(shí),保持壓力一段時(shí)間,這時(shí)需采用保壓回路。所謂保壓回路,也就是使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有工件變形所產(chǎn)生的微小位移下穩(wěn)定地維持住壓力,最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路,但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時(shí)間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種:7.3.5保壓回路利用蓄能器的保壓回路利用液壓泵的保壓回路利用液控單向閥的保壓回路24六月2024蓄能器保壓回路1利用蓄能器的保壓回路借助蓄能器來保持系統(tǒng)壓力，補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏。如圖所示，當(dāng)主換向閥左位工作時(shí)，油缸向右移動進(jìn)行夾緊工作，壓力升至少調(diào)定值時(shí)，液壓泵卸荷，油缸由蓄能器保壓。24六月2024

在保壓過程中,液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)工作。若采用定量泵則壓力油幾乎全經(jīng)溢流閥流回箱，系統(tǒng)功率損失大,易發(fā)熱。小功率系統(tǒng)且保壓時(shí)間較短才使用；若采用變量泵，在保壓時(shí)，泵的壓力較高,但輸出流量幾乎為零。液壓系統(tǒng)的功率損失小，隨泄漏量的變化而自動調(diào)整輸出流量，效率較高。液壓泵保壓回路2利用液壓泵的保壓回路24六月2024

圖示為采用液控單向閥和電接點(diǎn)壓力表的自動補(bǔ)油式保壓回路。當(dāng)油缸壓力下降到下限值時(shí)，電接點(diǎn)壓力表發(fā)電信號，電磁鐵2YA通電，換向閥右位得電，液壓泵給系統(tǒng)補(bǔ)油，壓力上升。液控單向閥保壓回路3利用液控單向閥的保壓回路24六月2024

平衡回路的功用：

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。

1用單向順序閥的平衡回路

圖7.13用單向順序閥的平衡回路

7.3.6平衡回路24六月2024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.

圖7.13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由于滑閥結(jié)構(gòu)的順序閥和換向閥存在泄漏，活塞不可能長時(shí)間停在任意位置。該回路適用于工作負(fù)載固定且活塞閉鎖要求不高的場合。24六月20242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)。24六月2024作用：控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。分類：

調(diào)速回路：調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行元件運(yùn)動速度的速度控制回路。

快速回路：使之獲得快速運(yùn)動的速度控制回路。液壓缸差動連接回路、采用蓄能器的快速運(yùn)動回路、雙泵供油回路、用增速缸的快速運(yùn)動回路。

速度換接回路：快速運(yùn)動與工作進(jìn)給速度以及工作進(jìn)給速度之間的速度控制回路。7.4速度控制回路24六月2024

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）；

V—液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。7.4.1調(diào)速回路概述vqA液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。

24六月2024目前常用調(diào)速回路主要有：

(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）

24六月2024

節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中流量控制元件（節(jié)流閥或調(diào)速閥）通流截面積的大小來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動速度。

根據(jù)流量閥在回路中的位置不同，分為:進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路7.4.2節(jié)流式調(diào)速回路24六月2024一、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路圖7.16進(jìn)口節(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

溢流閥的作用：（1）調(diào)整并基本恒定系統(tǒng)的壓力；（2）將液壓泵輸出的多于流量溢回油箱。24六月2024（1）泵的流量和工作壓力—節(jié)流閥的最小壓差—液壓缸最大負(fù)載力泵的工作壓力：泵的輸出流量：—與液壓缸最大速度相對應(yīng)的通過節(jié)流閥的最大流量?！ㄟ^溢流閥的最小溢流量。

24六月2024故液壓缸的速度為:經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量：節(jié)流閥兩端的壓差：回油腔通油箱，p2視為零，故:力平衡方程式：（2）速度負(fù)載特性

24六月2024(7.5)

式(7.5)為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo)，將式(7.5)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)口節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。24六月2024

液壓缸速度v與節(jié)流閥通流面積AT成正比,調(diào)節(jié)AT可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速;AT調(diào)定后，速度隨負(fù)載的增大而減小，負(fù)載最大時(shí)液壓缸移動速度為零;為保證該回路正常工作，必須使泵的工作壓力大于負(fù)載壓力，以保證節(jié)流閥的工作壓差大于零;各曲線在速度為零時(shí)都匯交到同一負(fù)載點(diǎn)，說明回路的承載能力不受節(jié)流閥截面積變化的影響。24六月2024（3）功率特性

圖7.16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：24六月2024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：溢流功率損失節(jié)流功率損失(7.11)1

q

p

q

p

P

T

p

D

+

D

=

D

回路效率：24六月2024（4）調(diào)速特性調(diào)速特性是以其所驅(qū)動的液壓缸在某個(gè)負(fù)載下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比（調(diào)速范圍）。24六月2024在執(zhí)行元件的回油路上串接一個(gè)節(jié)流閥，即構(gòu)成回油節(jié)流調(diào)速回路，如圖所示。

（1）泵的輸出流量和壓力

液壓泵的輸出流量：

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，二、出油節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路

液壓泵的輸出壓力：24六月2024（2）速度—負(fù)載特性故液壓缸的速度為:經(jīng)節(jié)流閥流出液壓缸的流量：節(jié)流閥兩端的壓差：故:力平衡方程式：24六月2024功率損失：回路效率：出口節(jié)流調(diào)速回路的輸出功率：出口節(jié)流調(diào)速回路的輸入功率：(3)功率特性進(jìn)口和出口節(jié)流調(diào)速的比較

進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路24六月2024進(jìn)口和出口節(jié)流調(diào)速的比較

(1)運(yùn)動平穩(wěn)性

出口節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動平穩(wěn)性好。

(2)油液發(fā)熱對回路的影響

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

(3)啟動性能

出口節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動時(shí)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)口、出口節(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。工作中回路的供油壓力不隨負(fù)載變化而變化又被稱為定壓式節(jié)流調(diào)速回路；24六月2024三、旁路節(jié)流閥式節(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。

24六月2024（1）液壓泵的輸出流量與壓力旁路節(jié)流調(diào)速回路由于回路的供油壓力隨負(fù)載的變化而變化又被稱為變壓式節(jié)流調(diào)速回路。

24六月2024（2）速度—負(fù)載特性液壓缸的速度：在節(jié)流閥通流面積不變的情況下，液壓缸的速度因負(fù)載增大而明顯減小，速度-負(fù)載特性很軟。24六月2024（3）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。為克服這個(gè)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24六月20247.4.3調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路速度-負(fù)載曲線24六月2024用調(diào)速閥來代替節(jié)流閥，由于調(diào)速閥本身能在負(fù)載變化的條件下保證節(jié)流閥進(jìn)出油口間的壓差基本不變(調(diào)速閥的工作壓差大于其正常最小壓差），節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性將得到改善，旁路節(jié)流調(diào)速回路的承載能力亦不因活塞速度降低而減小。24六月2024已知：qP=25L/min，A1＝100cm2，A2＝50cm2，F(xiàn)由零增至30000N時(shí)活塞向右移動速度基本無變化，v=20cm/min，如調(diào)速閥要求的最小壓差，求：（1）溢流閥的調(diào)整壓力是多少（不計(jì)調(diào)壓偏差）？泵的工作壓力是多少？（2）液壓缸可能達(dá)到的最高工作壓力是多少？（3）回路的最高效率是多少？解：（1）溢流閥應(yīng)保證回路在時(shí)仍能正常工作，根據(jù)液壓缸受力平衡式：得進(jìn)入液壓缸大腔的流量：24六月2024（2）當(dāng)時(shí)，液壓缸小腔中壓力達(dá)到最大值，由液壓缸受力平衡式故：（3），回路效率最高溢流閥處于正常溢流狀態(tài)，所以泵的工作壓力24六月2024

調(diào)速回路按油液的循環(huán)方式不同，可分為：7.4.4容積式調(diào)速回路

容積調(diào)速回路是用改變泵或馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。

優(yōu)點(diǎn)：沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，油液溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。

開式：油箱——泵——執(zhí)行元件——油箱。

閉式：泵——執(zhí)行元件——泵。24六月2024在開式循環(huán)回路中，液壓泵從油箱中吸入液壓油，同時(shí)送到液壓執(zhí)行元件中去，執(zhí)行元件的回油排至油箱。

優(yōu)點(diǎn)：油液在油箱中便于沉淀雜質(zhì)和析出氣體，并得到良好的冷卻。缺點(diǎn)：空氣易侵入油液，致使運(yùn)動不平穩(wěn)，并產(chǎn)生噪聲。24六月2024

在閉式循環(huán)回路中，液壓泵將液壓油壓送到執(zhí)行元件的進(jìn)油腔，同時(shí)又從執(zhí)行元件的回油腔吸入液壓油。只有少量的液壓油通過補(bǔ)油液壓泵從油箱中吸油進(jìn)入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)油液的降溫、補(bǔ)油。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小。

缺點(diǎn)：散熱條件差。

容積調(diào)速回路按所用執(zhí)行元件的不同分為泵-缸式容積調(diào)速回路和泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路。24六月2024

（1)泵-缸開式容積調(diào)速回路

一、泵-缸式容積調(diào)速回路

當(dāng)不考慮管路、液壓缸的泄漏和壓力損失時(shí)，液壓缸的速度為：

24六月2024

在泵的流量一定的情況下，由于泵泄漏量的影響，活塞運(yùn)動速度會隨負(fù)載的增大而減小。當(dāng)負(fù)載增加到一定值時(shí)，在低速下會出現(xiàn)活塞停止運(yùn)動的現(xiàn)象（圖中F’點(diǎn)），這時(shí)變量泵的理論流量等于其泄漏量。

24六月2024

液壓缸由雙向變量泵7供油驅(qū)動，泵與缸之間組成閉式循環(huán)回路。改變泵的排量可調(diào)節(jié)液壓缸的速度，改變泵的輸出方向，可使液壓缸運(yùn)動換向。該回路設(shè)有補(bǔ)油和運(yùn)動換向裝置。（2)泵—缸閉式容積調(diào)速回路24六月2024二、泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路

分類：變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路、定量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路、變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路。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.24六月2024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。液壓泵3的轉(zhuǎn)速np和液壓馬達(dá)5的排量Vm為常量，改變泵3的排量Vp可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm和輸出功率Pm變化。24六月2024在不考慮管路壓力損失和泄漏時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為：由于變量泵和液壓馬達(dá)的泄漏量，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大而減小。當(dāng)泵的徘量Vp很小時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不太大，馬達(dá)就停止轉(zhuǎn)動，這說明泵在小排量時(shí)(低轉(zhuǎn)速)回路承載能力差。24六月2024回路的工作壓力由負(fù)載轉(zhuǎn)矩決定。當(dāng)回路的工作壓力隨負(fù)載增大到安全閥調(diào)定的壓力ps時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩如果再增大，回路就無力驅(qū)動負(fù)載，則馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動。該回路輸出的最大轉(zhuǎn)矩為：

馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩Tm和回路的工作壓力Δp取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，當(dāng)負(fù)載不變對馬達(dá)5的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，馬達(dá)5輸出的轉(zhuǎn)矩不會因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路?；芈份敵龅淖畲蠊β蕿椋?4六月20242）定量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路

定量泵1的輸出流量不變，改變變量馬達(dá)2的排量Vm可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm變化。溢流閥3作為安全閥使用，防止回路過載；泵4是補(bǔ)油泵，用來補(bǔ)充泵1和馬達(dá)2的泄漏量，泵4的供油壓力低壓由溢流閥5調(diào)定。馬達(dá)的轉(zhuǎn)速：24六月2024調(diào)速特性如圖所示,在這種調(diào)速回路中，由于液壓泵的轉(zhuǎn)速和排量均為常值，當(dāng)負(fù)載功率恒定時(shí)，定量泵和變量馬達(dá)輸出功率Pp、Pm以及回路工作壓力Δp都恒定不變，而馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm與馬達(dá)的排量Vm成正比，輸出轉(zhuǎn)速nm與排量Vm成反比。所以這種回路稱為恒功率調(diào)速回路。這種回路調(diào)速范圍很小，不能用來使馬達(dá)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的反向調(diào)速，一般很少單獨(dú)使用。24六月2024

（3）變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路

回路中元件對稱布置，變換泵的供油方向，即可實(shí)現(xiàn)馬達(dá)正反向旋轉(zhuǎn)。單向閥6、8用于輔助泵雙向補(bǔ)油，單向閥7、9使溢流閥4在兩個(gè)方向都起過載保護(hù)作用。

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)）。24六月2024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)）。由于泵和馬達(dá)的排量都可調(diào)，擴(kuò)大了回路的調(diào)速范圍，可達(dá)100左右。適用于大功率液壓系統(tǒng)如重型起重機(jī)、礦山挖掘機(jī)。

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容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是采用壓力補(bǔ)償型變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸或由液壓缸流出的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動速度，并使變量泵的輸出流量自動地與液壓缸所需的流量相適應(yīng)。

這種調(diào)速回路沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性也比單純的容積調(diào)速回路好，常用在速度范圍大，中小功率系統(tǒng)中，例如組合機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)等。

7.4.5容積節(jié)流式調(diào)速回路24六月2024

組成：限壓式變量葉片泵1、調(diào)速閥3和液壓油缸5等。7.4.5容積節(jié)流式調(diào)速回路一、限壓式變量泵-調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路24六月2024

2.在該種調(diào)速回路中調(diào)速閥的功用不僅是決定和穩(wěn)定進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，而且控制液壓泵的輸出流量，使液壓泵的輸出流量與執(zhí)行元件所需流量恰好匹配，因而也可使泵的供油壓力基本恒定。（故該調(diào)速回路也稱定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路）。

特性：

1.由于調(diào)速閥有較好的穩(wěn)流作用，可以保證活塞工作速度不隨負(fù)載的變化而變動。此時(shí)，限壓式變量葉片泵能根據(jù)調(diào)速閥節(jié)流口通流面積所決定的流量，自動調(diào)節(jié)輸出流量,消除溢流損失。24六月2024

節(jié)流調(diào)速回路優(yōu)點(diǎn)：回路結(jié)構(gòu)簡單，可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速，得到廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：工作速度隨負(fù)載變化，（負(fù)載變化引起節(jié)流閥前后壓力差的變化）?？捎谜{(diào)速閥或溢流節(jié)流閥來取代節(jié)流閥，以增強(qiáng)回路的抗負(fù)載能力。注意：采用調(diào)速閥的三種節(jié)流調(diào)速回路，為確保調(diào)速閥工作性能良好，調(diào)速閥前后的壓力差最小為0.5MPa，高壓調(diào)速閥則需1MPa。三類調(diào)速回路的比較24六月2024容積調(diào)速回路

優(yōu)點(diǎn)：正常工作階段均無節(jié)流（溢流）損失，效率高，油液溫升小，可實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級變速；缺點(diǎn)：低速工況時(shí)，由于受液壓泵和液壓馬達(dá)排量及兩者內(nèi)泄漏的影響，低速穩(wěn)定性較差，馬達(dá)的輸出扭矩也受到較大的影響；容積調(diào)速回路較適合于閉式液壓系統(tǒng)。閉式液壓系統(tǒng)若采用雙向變量泵時(shí)，不需換向閥也可方便地?fù)Q向，換向平穩(wěn)，換向沖擊小，但換向時(shí)間較長。容積調(diào)速回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、維護(hù)較困難。24六月2024容積節(jié)流調(diào)速回路

沒有溢流損失但存在節(jié)流損失，回路效率較高；速度穩(wěn)定性比單純的容積調(diào)速回路好。該種回路是以增加壓力損失為代價(jià)來換取執(zhí)行元件低速穩(wěn)定性。常用在速度范圍大，中、小功率液壓機(jī)械的液壓系統(tǒng)，例如組合機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)等。24六月2024

快速運(yùn)動回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動生產(chǎn)率并使功率得到合理的利用。實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動可以有幾種方法。

7.4.6快速運(yùn)動回路在工作部件的工作循環(huán)中，快進(jìn)和快退時(shí)負(fù)載小，要求壓力低，流量大；工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載大，速度低，要求壓力高，流量小，在這種情況下，用一個(gè)定量泵供油，在低速時(shí)大部分流量從溢流閥溢流，造成很大的功率損失。24六月2024一、液壓缸差動連接的快速運(yùn)動回路

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。缸差動連接的快速回路24六月2024

圖7－38所示為一補(bǔ)助能源回路。將換向閥移到閥左位或右位時(shí)，液壓泵和蓄能器所儲存的液壓油即釋放出來加到液壓缸，活塞快速前進(jìn)。當(dāng)換向閥移到閥中位時(shí)，液壓泵向蓄能器充液，隨蓄能器內(nèi)油量的增加，壓力升高到液控順序閥的調(diào)定壓力時(shí)，泵卸荷。

二、采用蓄能器的快速補(bǔ)油回路24六月2024當(dāng)換向閥6處圖示位置，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；

圖7.39雙泵供油的快速運(yùn)動回路設(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)的動力源。三、雙泵供油的快速運(yùn)動回路

24六月2024

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.

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%。

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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)速度相差較大的場合，特別是在機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。24六月2024圖7－40所示的為用行程閥來實(shí)現(xiàn)快慢速換接的回路。在圖示狀態(tài)下，液壓缸快進(jìn),當(dāng)活塞所連接的擋塊壓下行程閥時(shí)，行程閥關(guān)閉,液壓缸右腔的油液必須通過節(jié)流閥才能流回油箱，活塞運(yùn)動速度轉(zhuǎn)變?yōu)槁俟みM(jìn)；當(dāng)換向閥左位接人回路時(shí),壓力油進(jìn)入液壓缸右腔，活塞快速向右返回。這種回路的快慢速換接過程比較平穩(wěn),換接點(diǎn)的位置比較準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是行程閥的安裝位置不能任意布置，管路連接較為復(fù)雜。若將行程閥改為電磁閥，安裝連接比較方便,但速度換接的平穩(wěn)性、可靠性以及換向精度都較差。

四、快速與慢速換接回路24六月202424六月2024

7.4.7速度換接回路

速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動速度變換到另一種運(yùn)動速度。

這個(gè)轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接，而且也包括兩個(gè)慢速之間的換接。

實(shí)現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。24六月2024圖7－43所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。第二個(gè)調(diào)速閥比第一個(gè)調(diào)速閥的開口小，電磁閥斷電時(shí)油缸速度由調(diào)速閥1調(diào)定，通電使由調(diào)速閥2調(diào)定。24六月2024

在液壓與氣壓系統(tǒng)中，用一個(gè)能源向兩個(gè)或多個(gè)缸（或馬達(dá)）提供液壓油或壓縮空氣，按各缸之間運(yùn)動關(guān)系要求進(jìn)行控制，完成預(yù)定功能的回路，稱為多缸運(yùn)動回路。

多缸動作回路分類：

順序動作回路

同步動作回路

互不干擾回路7.5多缸運(yùn)動控制回路24六月2024順序動作回路的功用是使多缸液壓系統(tǒng)中的各個(gè)液壓缸嚴(yán)格地按規(guī)定的順序動作。

如：組合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺的抬起和轉(zhuǎn)位、定位夾緊機(jī)構(gòu)的定位和夾緊、進(jìn)給系統(tǒng)的先夾緊后進(jìn)給等。

行程控制

按控制方式不同

壓力控制順序動作回路

時(shí)間控制7.5.1順序運(yùn)動回路24六月2024一、行程控制順序動作回路圖7.44所示是用行程換向閥（又稱機(jī)動換向閥）控制的順序動作回路。24六月2024首先按動啟動按鈕，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。

動作124六月2024

活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)k2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，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;

動作224六月2024當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)k4,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；

動作324六月2024當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)k1,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)k3時(shí),4YA斷電,活塞停止運(yùn)動,至此完成一個(gè)工作循環(huán)。

動作424六月2024二、壓力控制順序動作回路圖7.46所示為一使用順序閥的壓力控制順序動作回路。

回路動作的可靠性取決于順序閥的性能及其壓力調(diào)定值,即它的調(diào)定壓力應(yīng)比前一個(gè)動作的壓力高出0.8～1.0Mpa，否則順序閥易在系統(tǒng)壓力脈沖中造成誤動作。適用于液壓缸數(shù)目不多、負(fù)載變化不大的場合。其優(yōu)點(diǎn)是動作靈敏,安裝連接較方便；缺點(diǎn)是可靠性不高,位置精度低。24六月2024在一個(gè)執(zhí)行元件開始運(yùn)動后，經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后，另一個(gè)執(zhí)行元件再開始運(yùn)動的回路。時(shí)間控制可利用時(shí)間繼電器、延時(shí)繼電器或延時(shí)閥。三、時(shí)間控制順序動作回路2