流體傳動與控制基礎(chǔ)（第3版）課件：液壓基本回路

流體傳動及控制基礎(chǔ)（

液壓基本回路1）

液壓基本回路2

液壓基本回路7.1壓力控制回路7.2調(diào)速回路7.3快速運動和速度換接回路7.4多缸動作回路液壓基本回路分類n

液壓基本回路，就是由有關(guān)液壓元件所組成，用來完成某種特定功能的基本回路。任何機械設(shè)備的液壓傳動系統(tǒng)，都是由一些液壓基本回路組合而成。n

按實現(xiàn)功能不同，分為n

壓力控制回路n

速度控制回路n

多缸控制回路7.1

壓力控制回路n

壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)中油液的壓力，從而完成系統(tǒng)所需要的特定功能。這類回路包括調(diào)壓、卸荷、減壓、平衡和保壓等多種回路。調(diào)壓回路n

調(diào)壓回路是用來控制液壓系統(tǒng)的工作壓力，使之不超過壓力控制閥的調(diào)定值，或使執(zhí)行機構(gòu)在工作各個階段具有不同的壓力。直動式溢流閥6溢流閥定壓回路n

節(jié)流調(diào)速的基本原理5432節(jié)流閥由調(diào)壓閥設(shè)定由負載決定1調(diào)壓閥7兩級調(diào)壓回路遠控調(diào)壓閥遠控調(diào)壓閥54閥體調(diào)壓閥231主調(diào)壓閥電磁溢流閥電液比例調(diào)壓回路n

可由電信號遠程控制調(diào)壓n

調(diào)節(jié)方便、自動化程度高2節(jié)流閥3比例調(diào)壓閥19溢流閥調(diào)節(jié)壓力的設(shè)定58472節(jié)流閥節(jié)流閥63調(diào)壓閥試問

設(shè)定壓力?110減壓回路先導(dǎo)式減壓閥n

減壓回路的功用是采用減壓閥使系統(tǒng)中某一支路的壓力低于主油路的工作壓力，并保持恒定。n

減壓回路多用于機床的工件夾緊油路、潤滑油路及控制油路等。11普通減壓閥減壓回路n

減壓閥使其出口壓力減壓閥降低并保持在設(shè)定值比例減壓閥減壓回路n

電信號調(diào)節(jié)出口壓力n

比例減壓閥可進行遠程調(diào)節(jié)n

調(diào)節(jié)方便、自動化程度高比例減壓閥13卸荷回路n

卸荷回路是使液壓泵輸出的油直接回油箱，因此泵輸出油的壓力很低，也稱為液壓泵或系統(tǒng)卸荷。n

采用卸荷回路對液壓泵卸荷，可有效減少系統(tǒng)的功率損失。三位四通換向閥卸荷回路n

由換向閥中位

M型機能卸荷4n

卸荷時液壓泵排油直接流油箱n

卸荷時排油管路壓力接近零3即三位四通換向閥2思考題：換向閥通徑對卸荷壓力有影響嗎？115電磁溢流閥卸荷回路至系統(tǒng)電磁換向閥先導(dǎo)式溢流閥2電磁溢流閥1n

電磁換向閥和先導(dǎo)溢流閥電磁溢流閥組合成電磁溢流閥n

電磁換向閥可控制主閥開啟卸荷時系統(tǒng)壓力等于大氣壓嗎？而使泵的排油直接回油箱換向閥旁路卸荷回路n

電磁換向閥旁路接通，而使5泵的排油直接回油箱4二位二通換向閥32117思考題：卸荷時系統(tǒng)壓力與哪些因素有關(guān)？平衡回路n

平衡回路的功用是使執(zhí)行元件保持一定的背壓，以平衡重力負載，防止運動部件因自重而超速下滑。n

平衡回路的基本要求是閉鎖性能好，工作可靠。應(yīng)用平衡回路的導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)液壓缸19應(yīng)用平衡回路的起運設(shè)備液壓缸20應(yīng)用平衡回路的起重機n

大國重器徐工QAY1200汽車起重機可用于5兆瓦級風(fēng)電建設(shè)和維護石化設(shè)備吊裝及橋梁建設(shè)等工程建設(shè)。起升高度

：106m起升重量

：1200t21液控單向閥平衡回路n

液控單向閥閉鎖作用防止重物快速下降n

單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)下降速度6單向節(jié)流閥5重物4液控單向閥AB液控單向閥3單向節(jié)流閥2PTAB1思考題：液控單向閥平衡回路有什么特點？外控式單向順序閥平衡回路重物n

單向順序閥外控制口壓力達到設(shè)定壓力時才開啟5n

利用單向順序閥的控制作用可防止重物快速下降4單向順序閥32123思考題：外控順序閥平衡回路有什么特點？內(nèi)控式單向順序閥平衡回路n

單向順序閥的入口壓力平衡閥達到設(shè)定壓力時才開啟n

利用單向順序閥的控制作用防止重物快速下降24思考題：內(nèi)控順序閥平衡回路有什么特點？【案例】平衡回路應(yīng)用n

導(dǎo)彈重量幾百噸n

導(dǎo)彈從起豎狀態(tài)收放落下，需要才平衡回路。n

導(dǎo)彈收放落下應(yīng)平穩(wěn)分析比較三種平衡回路n

液控單向閥平衡回路n

外控順序閥平衡回路n

內(nèi)控順序閥平衡回路保壓回路n

液壓執(zhí)行元件在工作過程中的某一階段，需要保持恒定壓力一段時間，可采用保壓回路。液壓缸支腿26液壓支腿調(diào)平蓄能器－壓力繼電器保壓回路n

保壓時，液壓泵卸荷，蓄能器補充閥、缸的泄漏使壓力不快速降低。n

當壓力降低到需要的保壓壓力以下時，壓力繼電器可控制泵重新向系統(tǒng)補油。28蓄能器－卸荷閥保壓回路n

保壓時蓄能器補充閥、缸的泄漏使壓力不快速降低n

當壓力達到保壓壓力時，外控順序閥接通使液壓泵卸荷外控順序閥7.2

調(diào)速回路n

調(diào)速回路是最基本的速度控制回路，它是通過控制輸入執(zhí)行元件的流量，從而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)運動速度進行調(diào)節(jié)的回路。30液壓缸和液壓馬達的運動速度n

不考慮液壓油壓縮性和泄漏，液壓缸運動速度為n

液壓馬達轉(zhuǎn)速為液壓系統(tǒng)的調(diào)速方法n

節(jié)流調(diào)速

采用定量泵供油，由流量閥調(diào)節(jié)進入執(zhí)行元件的流量。n

容積調(diào)速

采用改變變量泵、變量馬達的排量或液壓泵轉(zhuǎn)速的方法，來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。n

容積節(jié)流調(diào)速

采用變量泵和流量閥相配合調(diào)節(jié)的方法，來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。322.1節(jié)流調(diào)速及功率損失分析n

用節(jié)流閥(或調(diào)速閥)控制進入執(zhí)行元件的流量，達到調(diào)速目的。n

根據(jù)流量控制閥安裝位置不同，分為n

進油節(jié)流調(diào)速n

回油節(jié)流調(diào)速n

旁路節(jié)流調(diào)速液壓缸、液壓馬達進油路節(jié)流調(diào)速單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥34進油路節(jié)流調(diào)速的工作原理n

定量液壓泵輸出流量一定，其中一部分由節(jié)流閥調(diào)節(jié)輸入液壓缸，而剩余部分則通過溢流閥流回油箱。n

溢流閥起定壓作用，即保持節(jié)流閥進口壓力為常值。n

調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口，可調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，即調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度。35進油路節(jié)流調(diào)速的特點n

負載變化將引起節(jié)流閥前后壓力差變化，從而改變了通過節(jié)流閥的流量，使液壓缸運動速度發(fā)生變化。n

節(jié)流閥進油路調(diào)速一般用于負載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高場合。節(jié)流閥進油路調(diào)速速度負載特性節(jié)流調(diào)速基本原理節(jié)流閥開口面積速度負載特性曲線n

開口面積大則速度快n

負載增大速度降低調(diào)速閥進油路調(diào)速的速度負載特性基本為常數(shù)有以下結(jié)論：n

速度只與流量閥的開口面積有關(guān)n

速度基本為常數(shù)n

開口面積大則速度快進油路節(jié)流調(diào)速的功率損失(1)n

進油路節(jié)流調(diào)速，由于節(jié)流口的阻力作用，其前后壓力差所產(chǎn)生的功率損失為n

溢流閥所產(chǎn)生的功率損失為39進油路節(jié)流調(diào)速的功率損失(2)n

節(jié)流閥的功率損失與前后壓力降和通過的流量成正比。n

溢流閥溢流的功率損失與定壓壓力和溢流流量成正比。n

進油路節(jié)流調(diào)速多用于中小功率的調(diào)速系統(tǒng)。40進油路節(jié)流調(diào)速的功率損失(3)液壓缸運動節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速n

液壓缸速度由回油路單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)42液壓缸伸、縮調(diào)速閥回油節(jié)流調(diào)速n

液壓缸伸出速度由單向節(jié)流閥2調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥1n

液壓缸縮回速度由單向節(jié)流閥1調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥2回油路節(jié)流調(diào)速的特性n

調(diào)節(jié)回油路上節(jié)流阻力，間接調(diào)節(jié)輸入液壓缸的流量，從而達到調(diào)節(jié)液壓缸運動速度的目的。n

調(diào)速的速度穩(wěn)定性也受負載變化的影響，速度剛性差。n

也必然存在溢流功率損失和節(jié)流閥的壓力降功率損失。44回油路節(jié)流調(diào)速與進油路節(jié)流調(diào)速的區(qū)別n

回油路節(jié)流調(diào)速，液壓缸回油腔要產(chǎn)生一定背壓，提高了運動平穩(wěn)性；由于回油腔有背壓，還能承受負向負載。n

回油路節(jié)流調(diào)速因進油路上沒有節(jié)流閥，啟動時會使液壓缸產(chǎn)生前沖；而進油路節(jié)流調(diào)速則基本沒有前沖現(xiàn)象。45回油路節(jié)流調(diào)速與進油路節(jié)流調(diào)速的區(qū)別進油路節(jié)流調(diào)速回油路節(jié)流調(diào)速46旁路節(jié)流調(diào)速n

節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上。ABn

液壓泵輸出流量，一部分進入液壓缸，一部分經(jīng)節(jié)流閥流回油箱。n

改變節(jié)流閥開口面積，可調(diào)節(jié)流回油箱的流量，即調(diào)節(jié)了進入液壓缸的流量。采用節(jié)流閥的旁路節(jié)流調(diào)速n

旁路調(diào)速基本原理n

調(diào)節(jié)也就調(diào)節(jié)節(jié)流閥安全閥思考題：旁路調(diào)速回路有哪些功率損失？48采用調(diào)速閥的旁路節(jié)流調(diào)速n

旁路調(diào)速基本原理也就調(diào)節(jié)n

調(diào)節(jié)安全閥調(diào)速閥49旁路節(jié)流調(diào)速的特點n

液壓泵出口壓力取決于負載，溢流閥起安全閥作用，處于常閉狀態(tài)。n

只有節(jié)流閥產(chǎn)生功率損失而無溢流功率損失。n

液壓泵出口壓力隨負載變化而變化；即節(jié)流閥產(chǎn)生的功率損失隨負載變化而變化。50三種節(jié)流調(diào)速回路比較n

進油路節(jié)流調(diào)速：消除執(zhí)行元件前沖現(xiàn)象，但沒有背壓、低速穩(wěn)定性差。產(chǎn)生節(jié)流、溢流功率損失。n

回油路節(jié)流調(diào)速：執(zhí)行元件有前沖現(xiàn)象，但有背壓、低速穩(wěn)定性好。產(chǎn)生節(jié)流、溢流功率損失。n

旁路路節(jié)流調(diào)速：執(zhí)行元件可能有前沖現(xiàn)象，但沒有背壓、低速穩(wěn)定性差。液壓泵出口壓力隨負載變化而變化；只有節(jié)流功率損失，沒有溢流功率損失。n

進油路、旁路調(diào)速改善低速穩(wěn)定性，可采取什么措施？例7.1n

試分析三種節(jié)流調(diào)速回路是否正確？52例7.2如圖7-13所示回路例7.3n

溢流閥的設(shè)定值應(yīng)為多少？n

液壓缸伸出、縮回時，系統(tǒng)的功率損失各是多少？54Theend55流體傳動及控制基礎(chǔ)（

液壓基本回路2）7.2.2容積調(diào)速及功率損失分析n

容積調(diào)速是通過改變液壓泵、液壓馬達的排量或液壓泵轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)調(diào)速。由于容積調(diào)速沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，系統(tǒng)發(fā)熱少，主要用于大功率液壓系統(tǒng)調(diào)速。變量泵—液壓缸容積調(diào)速回路n

調(diào)速基本原理n

變量泵流量n

液壓缸速度思考題：溢流閥的作用是什么？n

調(diào)節(jié)泵排量即調(diào)節(jié)泵輸出流量，即調(diào)節(jié)液壓缸速度【案例1】變量泵—液壓缸容積調(diào)速應(yīng)用變量泵—液壓馬達容積調(diào)速回路n

調(diào)速基本原理n

變量泵流量n

液壓馬達轉(zhuǎn)速n

調(diào)節(jié)泵排量即調(diào)節(jié)泵輸出流量，即調(diào)節(jié)液壓馬達轉(zhuǎn)速開式回路n

液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油流回油箱，這就是開式回路。n

開式回路油液能得到較好的冷卻，但油箱體積較大。閉式回路n

液壓泵吸油口與執(zhí)行元件回油路連通，油液封閉回路循環(huán)，即閉式回路。n

閉式回路結(jié)構(gòu)緊湊，但油液散熱條件差。為補充回路泄漏，并進行換油冷卻，用輔助液壓泵將小油箱冷油輸入回路。變量泵定量馬達變量泵—定量馬達容積調(diào)速回路定量馬達變量泵補油泵n

液壓泵角速度和馬達排量為常數(shù)，馬達角速度為8變量泵—定量馬達(液壓缸)回路功率n

若不考慮液壓馬達轉(zhuǎn)矩損失，則n

因此，液壓馬達輸出功率為定量馬達變量泵馬達排量不變，當負載不變時，馬達壓差不變，所以馬達輸出轉(zhuǎn)矩恒定。變量泵—定量馬達輸出特性曲線定量馬達變量泵10采用容積調(diào)速的混泥土攪拌輸送車定量馬達變量泵混泥土攪拌輸送車的容積調(diào)速系統(tǒng)原理變量泵馬達補油泵安全閥n

補油泵靠單向的作用總是向低壓管路補油n

改變泵的旋轉(zhuǎn)方向則泵的吸油、排油對換，即改變馬達的轉(zhuǎn)向混泥土攪拌輸送車的容積調(diào)速系統(tǒng)原理定量馬達變量泵割草機液壓系統(tǒng)定量馬達變量泵變量泵排量的調(diào)節(jié)n

改變變量泵的排量，常規(guī)的方案是通過手動調(diào)節(jié)。這種控制方式自動化程度低。n

為了提高提高自動化程度，減少對車輛行走性能的影響，可采用電比例控制變量泵。手動變量泵比例變量泵比例變量泵、控制放大器比例閥比例變量泵控制放大器16比例變量泵及其在行走機械上的應(yīng)用雙向馬達減速機比例變量泵行走機械靜液傳動裝置17比例變量泵及其在行走機械上的應(yīng)用變量泵—定量馬達(液壓缸)回路特點n

改變液壓泵排量或轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸出流量。n

調(diào)速過程不存在節(jié)流和溢流功率損失。n

當負載轉(zhuǎn)矩增大時，則系統(tǒng)工作壓力也增大，這將使液壓泵和馬達泄漏增加，造成馬達轉(zhuǎn)速降低。定量泵—變量馬達調(diào)速回路變量馬達定量泵n

變量馬達排量可調(diào)節(jié)n

調(diào)節(jié)馬達排量即調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速20定量泵—變量馬達調(diào)速的特性曲線負載不變時，馬達壓差不變，當馬達排量減小時，馬達轉(zhuǎn)速升高、轉(zhuǎn)矩減小，馬達輸出功率恒定。定量泵—變量馬達調(diào)速特點n

在各種轉(zhuǎn)速下輸出功率保持不變。n

其缺點是調(diào)速范圍小，而且當馬達排量減小到一定值時，馬達輸出轉(zhuǎn)矩不足以克服負載，馬達便停止轉(zhuǎn)動。n

這種調(diào)速方式往往不單獨使用。22變量泵—變量馬達容積調(diào)速回路雙向變量泵雙向變量馬達23變量泵—變量馬達容積調(diào)速的特性曲線低速段：變量馬達排量最大，馬達轉(zhuǎn)矩大，變量泵調(diào)速；高速段：泵變量達到最大，變量馬達調(diào)速，馬達轉(zhuǎn)矩減小；這種回路調(diào)速范圍寬。24變量泵—變量馬達調(diào)速回路的特點n

由于液壓泵的排量和馬達的排量都可調(diào)，因此擴大了馬達的調(diào)速范圍。n

當改變液壓泵的旋轉(zhuǎn)方向時，泵的進、出油路互換，馬達隨之反轉(zhuǎn)。25變量泵—變量馬達液壓行走驅(qū)動應(yīng)用變量馬達雙向變量泵變量馬達變量泵—變量馬達驅(qū)動應(yīng)用27Hydraulichybridtechnologybus容積調(diào)速回路功率損失分析(1)n

液壓泵的功率損失n

液壓泵機械功率損失n

液壓泵容積功率損失n

液壓馬達的功率損失n

液壓馬達的機械功率損失n

液壓馬達的容積功率損失容積調(diào)速回路功率損失分析(2)【案例2】容積調(diào)速回路應(yīng)用n

艦炮液壓系統(tǒng)nnn揚彈系統(tǒng)供彈輸彈引信測合n

容積調(diào)速優(yōu)點nnn功率損失少液壓驅(qū)動功率大、體積小調(diào)速方便【案例3】容積調(diào)速回路應(yīng)用n

坦克轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)采用雙向變量泵和定量馬達組成的容積調(diào)速系統(tǒng)，獲得無級變化的轉(zhuǎn)向半徑，大大提高坦克的轉(zhuǎn)向性能。n

容積調(diào)速的優(yōu)點nnn功率損失少液壓驅(qū)動功率大、體積小調(diào)速方便例7.4

變量泵－定量馬達調(diào)速例7.5

變量泵－變量馬達容積調(diào)速容積調(diào)速回路的速度負載特性n

容積調(diào)速回路，液壓泵工作壓力由負載決定，隨著負載增大，工作壓力隨之增大，液壓泵和執(zhí)行元件泄漏也增大，執(zhí)行元件速度隨負載增大而下降。357.2.3容積節(jié)流調(diào)速回路n

容積調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小的優(yōu)點，但是，隨負載增大，泄漏增大，將影響執(zhí)行元件的速度穩(wěn)定性。n

在某些應(yīng)用場合，為減少功率損失，并滿足速度穩(wěn)定性要求，常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。容積節(jié)流調(diào)速回路的特點n

容積節(jié)流調(diào)速回路是用壓力補償變量泵作為液壓源，用流量控制閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。n

沒有溢流閥的溢流能量損失。n

其速度穩(wěn)定性較一般容積調(diào)速回路好。壓力補償變量泵變量泵－液壓缸容積節(jié)流調(diào)速回路n

比例流量閥調(diào)節(jié)液壓缸速度n

系統(tǒng)最大流量由變量泵控制n

兩種方式配合減少溢流損失比例流量閥調(diào)速原理壓力補償變量泵分級容積節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速原理比例流量閥n

比例流量閥調(diào)節(jié)液壓缸速度n

負載小、低壓，雙泵供油壓力補償變量泵定量泵n

負載大、高壓，變量泵供油，定量泵卸荷調(diào)速回路選用與經(jīng)濟因素n

進油、回油節(jié)流調(diào)速回路n

有溢流和節(jié)流功率損失，能耗大，需要冷卻系統(tǒng)，成本高n

適合小功率調(diào)速回路n

旁路節(jié)流調(diào)速回路n

有節(jié)流閥功率損失，適合大功率開式調(diào)速回路n

容積調(diào)速回路n

沒有節(jié)流和溢流功率損失，適合大功率閉式調(diào)速回路n

負載變化影響大，速度剛性差，需要采用變量泵，成本高n

容積節(jié)流調(diào)速n

速度剛性好，無溢流功率損失，需要采用變量泵，成本高7.3

快速運動和速度換接回路n

快速運動回路是使執(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。一般采用差動缸、雙泵供油和蓄能器來實現(xiàn)。41液壓缸差動連接回路換向閥4處于左位，換向閥5處于右位，油缸快速伸出閥4處于右位，閥5處于左位，則液壓缸縮回【案例4】液壓缸差動連接回路應(yīng)用n

雙作用液壓打樁錘在打樁過程中，錘芯除了重力的自由落體運動，還通過液壓缸對錘芯做功，使錘芯以大于自由落體的加速度向下運動；采用液壓缸無桿腔和有桿腔連通形成差動回路以及液壓油源、蓄能器輔助供油方式，從而提高錘芯的沖擊速度。蓄能器快速運動回路n

負載小、低壓時，蓄能器和液壓泵同時向系統(tǒng)供油，流量大，速度快。n

負載大、高壓時，蓄能器充液蓄能，液壓泵向系統(tǒng)供油，流量小，速度慢。雙泵供油回路n

負載小、低壓，雙泵供油n

負載大、高壓，高壓泵供油，低壓泵卸荷低壓泵高壓泵45速度換接回路n

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

實現(xiàn)這種功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。46用行程閥的速度換接回路n

液壓缸伸出，行程閥不起作用時，液壓缸回油沒有節(jié)流，速度快。行程閥液壓缸伸出，行程閥起作用時，液壓缸回油路節(jié)流閥起作用，速度降低.節(jié)流閥nn

液壓缸縮回時，節(jié)流閥不起作用用兩種調(diào)速閥的速度換接回路調(diào)速閥串聯(lián)調(diào)速閥并聯(lián)思考題：比較調(diào)速閥并聯(lián)、串聯(lián)，系統(tǒng)功率損失大??？7.4

多缸動作控制回路n

在某些液壓系統(tǒng)的應(yīng)用中，有時往往需要兩個或兩個以上的執(zhí)行元件進行同步運動或順序動作。n

同步運動一般可用同步回路來完成，而順序動作可用順序動作回路來實現(xiàn)。49同步回路n

同步回路是實現(xiàn)兩個或多個執(zhí)行元件在運動中以相同的位移或相同的速度運動。n

由于外負載不