液壓與氣壓傳動 第5版 課件 第六章 液壓基本回路

液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水1液壓基本回路一些液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)雖然很復(fù)雜，但它通常都由一些基本回路組成，液壓基本回路就是為了完成某種特定功能而由元件組成的油路結(jié)構(gòu)。所以需要掌握一些液壓基本回路的組成、原理和特點，以有助于認(rèn)識分析一個完成的液壓系統(tǒng)。功用壓力控制回路速度控制回路方向控制回路多執(zhí)行元件控制回路2壓力控制回路壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制整個系統(tǒng)或局部支路的壓力，以滿足執(zhí)行元件對力和轉(zhuǎn)矩的要求。功能調(diào)壓回路卸載回路減壓回路增壓回路平衡回路保壓回路泄壓回路3壓力控制回路一、調(diào)壓回路調(diào)定和限制液壓系統(tǒng)的最高工作壓力，或者使執(zhí)行機構(gòu)在工作過程不同階段實現(xiàn)多級壓力變換。一般用溢流閥來實現(xiàn)這一功能。1、單級調(diào)壓回路系統(tǒng)壓力可由遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥控制，主溢流閥的調(diào)定壓力必須大于遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力。4壓力控制回路一、調(diào)壓回路2、多級調(diào)壓回路系統(tǒng)壓力可由三個閥換擋控制。p1i＞p2ip1i＞p3i5壓力控制回路一、調(diào)壓回路3、無級調(diào)壓回路系統(tǒng)壓力可由輸入電流大小控制。6壓力控制回路二、卸載回路1、用換向閥中位機能的卸載回路使泵在工作間歇期間輸出很小的功率，分為壓力卸載和流量卸載。在進(jìn)油口安裝單向閥使泵在卸載時輸出一定壓力的液壓油，以操縱控制控制閥。7壓力控制回路二、卸載回路2、用先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路在溢流閥遙控口與電磁閥之間安裝節(jié)流孔，防止卸載或升壓時產(chǎn)生壓力沖擊。8壓力控制回路二、卸載回路3、有蓄能器的卸載回路蓄能器能夠保持系統(tǒng)壓力，補充系統(tǒng)泄漏。9壓力控制回路二、卸載回路4、限壓式變量泵的卸載回路該卸載回路為零流量卸載。10壓力控制回路三、減壓回路二級減壓回路串接減壓閥回路11壓力控制回路四、增壓回路1、單作用增壓器的增壓回路適用于單向作用力大、行程小、作業(yè)時間短的場合。使系統(tǒng)的局部支路獲得比系統(tǒng)壓力高且流量不大的油液供應(yīng)。12壓力控制回路四、增壓回路2、雙作用增壓器的增壓回路13適用于增壓行程要求較長的場合。壓力控制回路五、平衡回路1、采用單向順序閥的平衡回路使立式液壓缸的回油路保持一定背壓，以防止運動部件在懸空停止期間因自重而自行下落，或下行運動時因自重超速失控。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14壓力控制回路五、平衡回路2、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)。15壓力控制回路五、平衡回路3、采用遠(yuǎn)控平衡閥的平衡回路密封性好，閥口大小能自動適應(yīng)不同載荷對背壓的要求。16壓力控制回路六、保壓回路1、采用液控單向閥的保壓回路適用于保壓時間短、對保壓穩(wěn)定性要求不高的場合使系統(tǒng)在缸不動或因工件變形而產(chǎn)生微小位移的工況保持穩(wěn)定不變的壓力。保壓性能有兩個指標(biāo)：保壓時間和壓力穩(wěn)定性。17壓力控制回路六、保壓回路2、液壓泵自動補油的保壓回路采用液控單向閥、電接觸式壓力表發(fā)訊使泵自動補油。保壓時間長，壓力穩(wěn)定性高18壓力控制回路六、保壓回路3、采用輔助泵的保壓回路輔助泵供油維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。由于輔助泵只需補償系統(tǒng)泄漏，可選小流量泵，功率損失小，壓力穩(wěn)定性取決于溢流閥的穩(wěn)壓性能。19壓力控制回路六、保壓回路4、采用蓄能器的保壓回路20壓力控制回路七、泄壓回路使執(zhí)行元件高壓腔中的壓力緩慢地釋放，以免泄壓過快引起劇烈的沖擊和振動。211、延緩換向閥切換時間的泄壓回路壓力控制回路七、泄壓回路2、用順序閥控制的泄壓回路回路采用帶卸載小閥芯的液控單向閥實現(xiàn)保壓和泄壓，泄壓壓力和回程壓力均由順序閥控制。22液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水23速度控制回路-調(diào)速回路速度控制回路是調(diào)節(jié)和變換液壓執(zhí)行元件速度。調(diào)速回路是調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的回路。（液壓缸）（液壓馬達(dá))液壓缸：改變活塞有效作用面積困難液壓缸：改變活塞有效作用面積困難液壓馬達(dá)：改變馬達(dá)排量較為容易改變幾何參數(shù)定量泵節(jié)流調(diào)速變量泵容積調(diào)速定量泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速改變輸入流量24速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路改變輸入執(zhí)行元件的流量，必須在泵的出口旁接一條支路，泵多余的流量溢流回油箱。這種定量泵節(jié)流調(diào)速回路由定量泵、執(zhí)行元件、流量控制閥、溢流閥組成。流量控制閥安放位置進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回油節(jié)流調(diào)速旁路節(jié)流調(diào)速25速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路26一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路27速度負(fù)載特性速度控制回路-調(diào)速回路速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性28

v與AT成正比，調(diào)節(jié)AT可實現(xiàn)無級調(diào)速；

v隨FL的增加按拋物線規(guī)律下降；

FL越小、v越低、增大ps和A1，可提高速度剛度。速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路功率特性291、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔有一定背壓，故液壓缸能承受負(fù)值負(fù)載，且運動速度比較平穩(wěn)；實現(xiàn)程序控制的壓力信號采取方法不同。進(jìn)油節(jié)流調(diào)速中工作部件運動碰到死擋鐵后，液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力；回油節(jié)流調(diào)速中工作部件運動碰到死擋鐵后，回油腔壓力下降至零?；赜凸?jié)流調(diào)速回路中，油液經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后回油箱冷卻，對系統(tǒng)泄漏影響小；進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速應(yīng)用于單作用桿缸時，能獲得更低的穩(wěn)定速度；30速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路1、進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中，啟動時可減小或避免壓力沖擊；回油節(jié)流調(diào)速回路回油腔壓力較高，特別是負(fù)載接近零時，壓力更高，這對回油管的安全、密封及壽命均有影響。這種回路適用于低速、小負(fù)載、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。為了提高回路的綜合性能，一般采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背壓閥。31速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路32速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性33負(fù)載增加，速度顯著下降；負(fù)載越大，速度剛性越大；節(jié)流口越小，速度剛性越大。速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路功率特性34速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路2、旁路節(jié)流調(diào)速回路速度受負(fù)載變化的影響大，在小負(fù)載或高速時，曲線陡，回路的速度剛性差；在不同節(jié)流閥通流面積下，回路有不同的最大承載能力。AT越大，F(xiàn)max越小，回路的調(diào)速范圍受到限制；只有節(jié)流功率損失，無溢流功率損失，回路效率較高；一般用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。35速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路3、改善調(diào)速閥的調(diào)速回路36速度控制回路-調(diào)速回路一、定量泵節(jié)流調(diào)速回路3、改善調(diào)速閥的調(diào)速回路負(fù)載變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時，由于定差減壓閥的作用，通過調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定，速度剛性大；旁通型節(jié)流閥只能用于進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路中，供油壓力隨負(fù)載而變化，功率損失小，效率高；低速穩(wěn)定性較差；采用電液比例流量閥替代普通流量調(diào)速閥，可形成回路的閉環(huán)控制，速度穩(wěn)定性和精確度大為提高，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。37速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(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)。手動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路自動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路改變排量方法38速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路1、手動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路回路中變量泵或馬達(dá)的排量通過人為調(diào)節(jié)，無溢流損失和節(jié)流損失，效率高，根據(jù)油液循環(huán)方式分為開式回路和閉式回路。⑴變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速回路39馬達(dá)工作壓力和輸出轉(zhuǎn)矩不會隨著轉(zhuǎn)速的變化而發(fā)生改變，這種回路也稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路1、手動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路⑵變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速回路40調(diào)節(jié)泵排量的過程為恒轉(zhuǎn)矩階段；調(diào)節(jié)馬達(dá)排量的過程為恒功率階段。速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路2、自動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路⑴恒功率變量泵調(diào)速回路41泵的排量隨著負(fù)載壓力的變化而自動改變，并保持壓力和流量的乘積為定值。速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路2、自動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路42對應(yīng)于調(diào)速閥一定的開口，調(diào)速閥的進(jìn)口具有一定的壓力，泵輸出相應(yīng)的流量；在工作范圍內(nèi)，負(fù)載越大，效率越高。⑵限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路速度控制回路-調(diào)速回路二、變量泵容積調(diào)速回路2、自動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路⑶差壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路43節(jié)流閥兩端的壓差基本由變量泵控制活塞上的彈簧力來確定，因此輸入液壓缸的流量基本不受負(fù)載變化的影響；能補償負(fù)載變化引起泵的泄漏變化，回路效率高，發(fā)熱小。泵的壓力和流量均自適應(yīng)負(fù)載的需求，又稱為功率適應(yīng)調(diào)速回路或負(fù)載敏感調(diào)速回路?？焖俸退俣葥Q接回路一、快速運動速度使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功率實現(xiàn)方式差動缸雙泵供油充液增速蓄能器44快速和速度換接回路一、快速運動速度結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多；差動連接與非差動連接速度比：A1:(A1-A2)；451、液壓缸差動連接快速運動回路快速和速度換接回路一、快速運動速度卸載閥和溢流閥的設(shè)定壓力分別為雙泵供油和小流量泵供油的最高工作壓力；效率較高；常用于執(zhí)行元件快進(jìn)和工進(jìn)速度相差較大的場合。462、雙泵供油快速運動回路快速和速度換接回路一、快速運動速度3、充液增速回路用于垂直運動部件質(zhì)量較大的液壓系統(tǒng)；充液箱常被充壓油箱代替，實現(xiàn)強制充液。⑴

自重充液快速回路47快速和速度換接回路一、快速運動速度3、充液增速回路功率利用比較合理；增速比受增壓缸尺寸限制，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；⑵

增速缸的增速回路48快速和速度換接回路一、快速運動速度3、充液增速回路⑶采用輔助缸的快速運動回路49回路簡單易行，效率較高；常用于冶金機械?？焖俸退俣葥Q接回路一、快速運動速度4、采用蓄能器的快速運動回路常用于間歇工作且停留時間較長、或存在快慢兩種工作速度的液壓設(shè)備；回路效率較高；50快速和速度換接回路二、速度換接回路用于切換執(zhí)行元件的速度，換接過程要求平穩(wěn)，換接精度要求高。切換前后速度不同快速-慢速慢速-慢速51快速和速度換接回路二、速度換接回路1、快、慢速換接回路⑴

用行程閥（電磁閥）的速度換接回路切換過程比較平穩(wěn)，換接點位置準(zhǔn)確；安裝位置不能任意布置，管路連接較為復(fù)雜；采用電磁閥使得安裝較為靈活、連接方便，但速度接換的平穩(wěn)性、可靠性和換接精度較差。52快速和速度換接回路二、速度換接回路實現(xiàn)高、低速換擋；行走機械應(yīng)用較多；531、快、慢速換接回路⑵

液壓馬達(dá)串、并聯(lián)雙速換接回路快速和速度換接回路二、速度換接回路串聯(lián)方式中第二進(jìn)給速度小于第一進(jìn)給速度；換接平穩(wěn)性較好；并聯(lián)方式中兩進(jìn)給速度可分別調(diào)整，互不干擾；換接平穩(wěn)性較差。542、兩種慢速的換接回路液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水55方向控制回路通過控制進(jìn)入執(zhí)行元件液流的通、斷或變向，來實現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動、停止或改變運動方向的回路稱為方向控制回路。實現(xiàn)功能換向回路鎖緊回路制動回路56方向控制回路一、換向回路571、采用換向閥的換向回路方向控制回路一、換向回路1、采用換向閥的換向回路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。二位閥只能使執(zhí)行元件正、反向運動，三位閥有中位，不同中位機能可使系統(tǒng)獲得不同性能。

采用電磁換向閥和電液換向閥可以方便的實現(xiàn)自動往復(fù)運動，但對換向平穩(wěn)性和換向精度要求較高的場合，顯然不能滿足要求。對于頻繁的連續(xù)的往復(fù)運動，且換向過程要求平穩(wěn)，換向精度高，換向端點能停留的場合（如磨床工作臺），常采用機動換向閥作先導(dǎo)閥，液動換向閥作主閥的換向回路。58方向控制回路一、換向回路主要用于工作部件運動速度較大、換向頻率高、換向精度要求不高的場合換向精度高，沖出量較小，易用于工作部件運動速度不大但換向精度要求較高的場合。591、采用換向閥的換向回路時間控制制動行程控制制動方向控制回路一、換向回路適用于壓力較高、流量較大的場合。602、采用雙向變量泵的換向回路方向控制回路二、鎖緊回路61

通過切斷執(zhí)行元件進(jìn)油、出油通道而使執(zhí)行元件準(zhǔn)確的停在確定的位置，并防止停止運動后因外界因素而發(fā)生竄動。方向控制回路三、制動回路使液壓執(zhí)行元件平穩(wěn)地由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為靜止?fàn)顟B(tài)，制動快，沖擊小，制動過程中油路出現(xiàn)的異常高壓和負(fù)壓能自動有效地被控制。62方向控制回路三、制動回路1、用溢流閥的液壓缸制動回路溢流閥2和4為反應(yīng)靈敏的小型直動型溢流閥。溢流閥2和4的調(diào)定壓力一般比系統(tǒng)溢流閥調(diào)定壓力高5％～10％。63方向控制回路三、制動回路2、用溢流閥的液壓馬達(dá)制動回路馬達(dá)排油通過背壓閥3回油箱，背壓閥調(diào)定壓力一般為0.3～0.7MPa。溢流閥2的調(diào)定壓力一般等于系統(tǒng)額定工作壓力。64多執(zhí)行元件控制回路如果一個油源給多個執(zhí)行元件供油，各執(zhí)行元件因回路中壓力、流量的相互影響而在動作上受到牽制。我們可以通過壓力、流量、行程控制來實現(xiàn)多執(zhí)行元件預(yù)定動作的要求。動作順序順序動作回路同步回路互不干擾回路多路換向閥控制回路65多執(zhí)行元件控制回路1、壓力控制順序動作回路一、順序動作回路使幾個執(zhí)行元件嚴(yán)格按照預(yù)定順序動作。按控制方式不同，順序動作回路分為壓力控制和行程控制兩種方式。66多執(zhí)行元件控制回路1、壓力控制順序動作回路一、順序動作回路順序閥或壓力繼電器的調(diào)定壓力必須大于前一動作執(zhí)行元件的最高工作壓力的10％～15％，否則在管路中的壓力沖擊或波動下會造成誤動作。這種回路適用于執(zhí)行元件數(shù)目不多、負(fù)載變化不大的場合。67多執(zhí)行元件控制回路2、行程控制順序動作回路一、順序動作回路回路動作可靠，但改變動作順序難。調(diào)整擋塊可調(diào)整缸的行程，通過電控系統(tǒng)可改變動作順序。68多執(zhí)行元件控制回路能保證系統(tǒng)中兩個或多個執(zhí)行元件克服負(fù)載、摩擦阻力、泄漏、制造質(zhì)量和結(jié)構(gòu)變形上的差異，在運動中以相同的位移或相同的速度運動。二、同步回路69多執(zhí)行元件控制回路二、同步回路回路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整麻煩，同步精度不高?；芈穳毫p失大，不宜用在低壓系統(tǒng)中。701、用流量控制閥的同步回路多執(zhí)行元件控制回路2、用串聯(lián)液壓缸的同步回路二、同步回路

回路允許較大偏載，同步精度較高，回路效率也較高；泵的供油壓力至少是兩缸工作壓力之和。71多執(zhí)行元件控制回路3、用同步缸或同步馬達(dá)的同步回路二、同步回路同步精度比采用流量控制閥的同步精度高，但專用的配流元件是系統(tǒng)復(fù)雜、制造成本高。72多執(zhí)行元件控制回路