液压与气压传动第二版姜继海第7章 液压传动回路-LF

1、液压与气压传动第第7 7章章 液压与气压传动回路液压与气压传动回路 液压基本回路液压基本回路:由有关由有关液压元件和管道组合而成以液压元件和管道组合而成以实现某种特定功能的典型油实现某种特定功能的典型油路。路。 任何一个液压系统都是由任何一个液压系统都是由一个或几个基本回路组成。一个或几个基本回路组成。2021年11月25日星期四7.1 7.1 概述概述 7.3 7.3 压力控制回路压力控制回路7.4 7.4 7.5 7.5 7.2 7.2 2021年11月25日星期四液压基本回路分类液压基本回路分类（按功用）：（按功用）：1.1.方向控制回路：方向控制回路：控制执行元件运动方向的变换和锁控制

2、执行元件运动方向的变换和锁停，停，包括换向回路和锁紧回路等；2.2.压力控制回路：压力控制回路：控制整个系统或局部油路的工作压控制整个系统或局部油路的工作压力，力，包括调压、减压、卸荷和平衡等多种回路；3.3.速度控制回路：速度控制回路：控制和调节执行元件的速度，控制和调节执行元件的速度，包括调速回路、快速运动和速度换接回路等； 4.4.多缸工作控制回路：多缸工作控制回路：控制几个执行元件相互间的工控制几个执行元件相互间的工作循环，作循环，包括顺序动作回路、同步回路和多缸快慢速互不干扰回路等。 2021年11月25日星期四 方向控制回路是利用各种方向控制阀来控制流体的通断和变向，以便使执行元件

3、启动、停止和换向。2021年11月25日星期四手动换向阀手动换向阀：换向精度和平稳性不高，常用于换向不频繁且无需自动化的场合，如一般机床夹具、工 程机械等。机动换向阀：机动换向阀：换向精度高，冲击小，一般用于速度和惯性较大的系统中。液动和电液换向阀液动和电液换向阀：流量超过63L/min，对换向精度与平稳有一定要求的液压系统。性能特点：电磁换向阀：电磁换向阀：方便的实现自动往复运动，但换向平稳性 和换向精度不高的场合。2021年11月25日星期四 图7-1所示为双作用油缸的换向回路。由三位四通M型电磁换向阀控制油缸换向，电磁铁1YA通电时，液压力推动活塞向右运动；电磁铁2YA通电时，液压力推动

4、活塞向左运动；换向阀在中位时，液压缸停止，液压泵卸荷。应用实例应用实例1 1：2021年11月25日星期四 三三位阀有中位，位阀有中位，不同不同中位机能中位机能可使系统获得不同可使系统获得不同性能。二位阀只能使执行元件正、反向运动性能。二位阀只能使执行元件正、反向运动. 采用采用二位四通换向阀、三位四通换向阀二位四通换向阀、三位四通换向阀都可以使都可以使双作用执行元件换向。双作用执行元件换向。应用实例应用实例2 2： 2021年11月25日星期四 对于换向要求高的主机（如各类磨床），若用手动换向阀就不能实现自动往复运动，一般采用特殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式

5、液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”， 又可消除换向冲击。分类：换向要求不同可分为时间控制制动式 行程控制制动式 2021年11月25日星期四图7.3 时间控制制动式换向回路 1 时间控制制动时间控制制动式换向回路式换向回路 它由执行元件带动的工作台上的拨块拨动机动先导阀，机动阀使控制油路换向，进而使液动主阀换位，执行元件反向运动。2021年11月25日星期四图7.3 时间控制制动式换向回路 其制 动 时间可通过节流阀J1和J2的开口量得到调节；此外，换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。其主要缺点是换向精度不高。 2021年11月25日星期四图7.4 行程

6、控制制动式换向回路 2 行程控制制动式换向回路行程控制制动式换向回路换向精度较高，冲击量较小；但制动时间的长短不可调。 无论液压缸运动速度快慢，先导阀心总是移动L距离使工作部件预制动后，再用换向阀来使它实现制动并换向。 2021年11月25日星期四 锁紧回路可使活塞在锁紧回路可使活塞在任任一位置停止一位置停止，可防其窜动。，可防其窜动。 方法：利用三位换向阀的M M、O O型型中位机能封闭液压缸两腔。但换向阀有泄漏，此法不够可靠，只适用于锁紧要求不高的回路。 最常用方法：采用双液控双液控单向阀。单向阀。液控单向阀有良好的密封性，在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。 锁紧回路 2021年11月

7、25日星期四 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。要求的回路。 包括：包括：调压调压回路回路、 减压减压回路回路、 增压增压回路回路、 卸荷卸荷回路回路、 保压保压回路回路、平衡、平衡回路回路、 释压释压回路。回路。2021年11月25日星期四 作用：使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不作用：使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。超过某个数值。 调压回路又可以分为调压回路又可以分为: 压力调定回路压力调定回路 压力限定回路压力限

8、定回路 若系统中需要二种以上压力，可实现多级调压回路。若系统中需要二种以上压力，可实现多级调压回路。 2021年11月25日星期四 调节溢流阀便可调节溢流阀便可调节泵的供油压力。调节泵的供油压力。1. 1. 单级调压回路单级调压回路 溢流阀调压弹簧溢流阀调压弹簧压力表压力表 为了便于调压和观察，溢流为了便于调压和观察，溢流阀旁一般要就近安装压力表。阀旁一般要就近安装压力表。 2021年11月25日星期四 在不同的工在不同的工作阶段，液压系作阶段，液压系统需要不同的工统需要不同的工作压力，多级调作压力，多级调压回路便可实现压回路便可实现这种要求。这种要求。 主溢流阀调主溢流阀调10MPa远程溢流

9、阀调远程溢流阀调4MPa 切断切断右图所示为二级右图所示为二级调压回路。图示调压回路。图示状态下，泵出口状态下，泵出口压力由溢流阀压力由溢流阀3调定为较高压力。调定为较高压力。2 2二级调压回路二级调压回路2021年11月25日星期四3.3.多级调压回路多级调压回路 换向阀居中位，溢流阀换向阀居中位，溢流阀 主阀主阀1调压调压10MPa开启开启2021年11月25日星期四换向阀居左位，远程溢流换向阀居左位，远程溢流 阀阀2调压调压8MPa开启开启换向阀居右位，远程溢流换向阀居右位，远程溢流 阀阀3调压调压7MPa开启开启2021年11月25日星期四4连续、按比例进行压力调节的回路连续、按比例进

10、行压力调节的回路 如图7-6c所示调节先导型比例电磁溢流阀的输入电流I，即可实现系统压力的无级调节，这样不但回路结构简单，压力切换平稳。而且更容易使系统实现远距离控制或程序控制。2021年11月25日星期四 减压回路的功用是使系统中某一部分油路具有较减压回路的功用是使系统中某一部分油路具有较低的稳定压力。低的稳定压力。 分类：分类：单级减压单级减压和和多级减压回路。多级减压回路。2021年11月25日星期四 例：例：图为用于工件夹紧的减压回路,为二级减压回路。 换向阀居左位，减压阀换向阀居左位，减压阀 由阀由阀1弹簧调压为弹簧调压为5MPa2021年11月25日星期四 换向阀居右位，减压阀换向

11、阀居右位，减压阀 由远程阀由远程阀2调压为调压为3MPa 为使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5Mpa，最高调整压力至少比系统压力小0.5Mpa。 夹紧时，为防止系统压力降低油液倒流，并短时保压，在减压阀后串接一个单向阀。2021年11月25日星期四 增压回路是使系统中某一部分具有较高的稳定压力。它能使系统中的局部压力远高于液压泵的输出压力。1212pAAp2021年11月25日星期四 液压泵的卸荷有液压泵的卸荷有流量卸流量卸荷和压力卸荷。荷和压力卸荷。 流量卸荷流量卸荷是是: :使用变量泵使用变量泵的液压系统，的液压系统，使泵仅为补偿使泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，此泄漏

12、而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍处在方法比较简单，但泵仍处在高压状态下运行高压状态下运行，磨损比较，磨损比较严重。严重。 压力卸荷压力卸荷是是: :使泵在接近使泵在接近零压下运转。一般液压泵卸零压下运转。一般液压泵卸荷均指压力卸荷。荷均指压力卸荷。 2021年11月25日星期四 卸荷回路的作用卸荷回路的作用: : 在液压泵驱动电动机不频繁启闭在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，的情况下，使液压泵在功率损耗接使液压泵在功率损耗接近于零的情况下运转近于零的情况下运转，以减少功率，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电损耗，降低系统发热，延长泵和电机的寿命。机的寿命。 常见的压力卸荷方式

13、有：常见的压力卸荷方式有： 换向阀卸荷回路换向阀卸荷回路 2021年11月25日星期四1 1 换向阀卸荷回路换向阀卸荷回路 、和型中位机能的三位换向阀处于中位时，泵即卸荷。 如图所示为采用型中位机能的电液换向阀的卸荷回路。 这种回路切换时压力冲击小，但回路中必须设置单向阀等背压阀，以使系统能保持0.3 MPa 左右的压力，供操纵控制油路之用。2021年11月25日星期四用电磁溢流阀的卸荷回路 1 电磁溢流阀是带遥控口的先导式溢流阀与二位二通电磁阀的组合。当执行元件停止运动时，二位二通电磁阀得电，溢流阀的遥控口通过电磁阀回油箱，泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱，实现泵卸荷。 2021年11

14、月25日星期四 当电磁铁1YA得电时，泵和蓄能器同时向液压缸左腔供油，推动活塞右移，接触工件后，系统压力升高。当系统压力升高到卸荷阀1的调定值时，卸荷阀打开，液压泵通过卸荷阀卸荷，而系统压力用蓄能器保持。 图中的溢流阀2是当安全阀用。 图8.24 用卸荷阀的卸荷回路2YA1YA3142蓄能器保压卸荷阀使泵卸荷2021年11月25日星期四 机械设备在工作过程中,常常要求液压执行机构在其行程终止时,保持压力一段时间,这时需采用保压回路。 所谓保压回路,也就是使系统在液压缸不动或仅有工件变形所产生的微小位移下稳定地维持住压力,最简单的保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回路,但是阀类元件处的泄漏

15、使得这种回路的保压时间不能维持太久。 常用的保压回路有以下几种:利用蓄能器的保压回路利用蓄能器的保压回路利用液压泵的保压回路利用液压泵的保压回路利用液控单向阀的保压回路利用液控单向阀的保压回路2021年11月25日星期四蓄能器保压回路1 利用蓄能器的保压回路利用蓄能器的保压回路 借助蓄能器来保持系统压力，补偿系统泄漏。如图所示，当主换向阀左位工作时，油缸向右移动进行夹紧工作，压力升至少调定值时，液压泵卸荷，油缸由蓄能器保压。2021年11月25日星期四 在保压过程中,液压泵仍以较高的压力(保压所需压力)工作。 若采用定量泵则压力油几乎全经溢流阀流回箱，系统功率损失大,易发热。小功率系统且保压时

16、间较短才使用； 若采用变量泵，在保压时，泵的压力较高,但输出流量几乎为零。液压系统的功率损失小，随泄漏量的变化而自动调整输出流量，效率较高。液压泵保压回路2 利用液压泵的保压回路利用液压泵的保压回路2021年11月25日星期四 图示为采用液控单向阀和电接点压力表的自动补油式保压回路。当油缸压力下降到下限值时，电接点压力表发电信号，电磁铁2YA通电，换向阀右位得电，液压泵给系统补油，压力上升。液控单向阀保压回路3 利用液控单向利用液控单向阀的保压回路阀的保压回路2021年11月25日星期四 平衡回路的功用：平衡回路的功用： 防止立式液压缸与垂直运动的工作部件由于自重而自行下落造成事故或冲击。 图

17、7.13 用单向顺序阀的平衡回路 12021年11月25日星期四 调节单向顺序阀1的开启压力,使其稍大于立式液压缸下腔的背压.活塞下行时,由于回路上存在一定背压支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位时,活塞停止运动. 图7.13 用单向顺序阀的平衡回路 此处的单向顺序阀又称为平衡阀 由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不可能长时间停在任意位置。 该回路适用于工作负载固定且活塞闭锁要求不高的场合。2021年11月25日星期四 液控单向阀是锥面密封，故闭锁性能好。回路油路上串联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳。2021年11月25日星期四作用：控制和调节执行元件的速度。分类： 调速回路

18、：调节液压执行元件运动速度的速度控制回路。 快速回路：使之获得快速运动的速度控制回路。液压缸差动连接回路、采用蓄能器的快速运动回路、双泵供油回路、用增速缸的快速运动回路。 速度换接回路：快速运动与工作进给速度以及工作进给速度之间的速度控制回路。2021年11月25日星期四 液压系统常常需要调节的运动速度，以适应主机的工作循环需要。 液压缸的速度为： Aq 液压马达的转速: Vqn 式中: q 输入液压缸或液压马达的流量； A 液压缸的有效面积（相当于排量）； V 液压马达的每转排量。 vqA 2021年11月25日星期四目前常用调速回路主要有： (1)(1)节流调速回路节流调速回路 采用定量泵

19、供油，通过改变回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。 (2)(2)容积调速回路容积调速回路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。 (3)(3)容积节流调速回路（联合调速）容积节流调速回路（联合调速） 2021年11月25日星期四 节流调速回路的节流调速回路的工作原理工作原理是通过是通过改变改变回路中回路中流流量控制元件量控制元件（节流阀或调速阀）（节流阀或调速阀）通流截面积的大小通流截面积的大小来来控制控制流入或流出执行元件的流入或流出执行元件的流量流量，以调节其运动，以调节其运动速度。速度。 根据流量阀在回路中的位置不同，根据流量阀在回路中的位置不同，分为分

20、为: : 进油进油节流调速回路节流调速回路 回油回油节流调速回路节流调速回路 旁路旁路节流调速回路节流调速回路2021年11月25日星期四图7.16 进口节流调速回路 进油节流调速回路正常工作的条件:泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。注注意意 节流阀串联在泵和缸之间 溢流阀的作用：（1）调整并基本恒定系统的压力；（2）将液压泵输出的多于流量溢回油箱。2021年11月25日星期四（ 1）泵的流量和工作压力min1maxminmax1TTPpAFpppminTp 节流阀的最小压差maxF液压缸最大负载力泵的工作压力：泵的工作压力： 泵的输出流量泵的输出流量：minmax1minmax1qv

21、Aqqqpmax1q与液压缸最大速度相对应的 通过节流阀的最大流量。 minq通过溢流阀的最小溢流量。 2021年11月25日星期四2211ApFAp11AFp11AFppppPP)(11AFpCApCAqPTT111111)(AFpCAAFpACAAqvPTPT（故液压缸的速度为:经节流阀进入液压缸的流量：节流阀两端的压差：回油腔通油箱，p2视为零，故:力平衡方程式：（2 2）速度负载特性）速度负载特性 2021年11月25日星期四)(11111FApACAAqpT(7.5) 式 (7.5)为进口节流调速回路的速度负载特性方程。以v为纵坐标,F为横坐标，将式(7.5)按不同节流阀通流面积AT

22、作图，可得一组抛物线，称为进口节流调速回路的速度负载特性曲线。2021年11月25日星期四 液压缸速度v与节流阀通流面积AT成正比,调节AT可实现无级调速; AT调定后，速度随负载的增大而减小，负载最大时液压缸移动速度为零; 为保证该回路正常工作，必须使泵的工作压力大于负载压力，以保证节流阀的工作压差大于零; 各曲线在速度为零时都汇交到同一负载点，说明回路的承载能力不受节流阀截面积变化的影响。)(11111FApACAAqpT2021年11月25日星期四（3 3）功率特性）功率特性 图7.16中，液压泵输出功率即为该回路的输入功率为： pppqpPFFP11111qpAq 回路的功率损失为：

23、111qpqpPPPppp11)()(qppqqpTpp=1qpqpTp=而缸的输出功率为： 2021年11月25日星期四 式中 溢流阀的溢流量, 。 q1qqqp 进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功率损失 节流功率损失 qpPp112qpPTpqpqpPPPppp11P1ciPP(7.11)1 q p q p P T p 回路效率：2021年11月25日星期四（4 4）调速特性）调速特性 调速特性是以其所驱动的液压缸在某个负载下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比（调速范围）。1min1max1minmaxTTTciRAAvvR2021年11月25日星期四 在执行元件的回油

24、路上串接一个节流阀，即构成回油节流调速回路，如图所示。 （1 1）泵的输出流量和压力）泵的输出流量和压力 液压泵的输出流量：minmax1TpqvAq 节流阀串联在节流阀串联在液压缸的回油路上液压缸的回油路上， 2min121max,pppAAAFpTTp液压泵的输出压力：2021年11月25日星期四（2 2）速度）速度负载特性负载特性12122)AAFpCAAqvPT（221ApFApP212/ )(AFAppP232pppp)AF(212ApCApCAqPTT故液压缸的速度为:经节流阀流出液压缸的流量：节流阀两端的压差：故:力平衡方程式：2021年11月25日星期四212PPqpqpPTp

25、功率损失 ：P22211121,)()(ppqpqpAApqpqpAApPPTppTpppTppci回路效率 ：ci常量PPpqpP1212P11221P1)()(qpAApAqApApFvP出口节流调速回路的输出功率：出口节流调速回路的输入功率：(3)(3)功率特性功率特性2021年11月25日星期四 出口节流调速回路运动平稳性好。 进口节流调速的油液发热会使缸的内外泄漏增加； 出口节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象。 进口、出口节流调速回路结构简单，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。 工作中回路的工作中回路的供油

26、压力供油压力不随负载变化而变化又被称为不随负载变化而变化又被称为定定压式节流调速回路；压式节流调速回路；2021年11月25日星期四 节流阀装在与节流阀装在与液压缸并联的支液压缸并联的支路上，利用节流路上，利用节流阀把液压泵供油阀把液压泵供油的一部分排回油的一部分排回油箱实现速度调节箱实现速度调节溢流阀作安全阀用，溢流阀作安全阀用，液压泵的供油压力液压泵的供油压力P Pp p取决于负载取决于负载。 2021年11月25日星期四（1 1）液压泵的输出流量与压力）液压泵的输出流量与压力 旁路节流调速回路由于回路的旁路节流调速回路由于回路的供油压力供油压力随负载的变化而变化又被随负载的变化而变化又被

27、称为称为变压式节流调速回路。变压式节流调速回路。 2021年11月25日星期四（2 2）速度）速度负载特性负载特性)()()(1111AFCAAFkqqqqqqqTtTPtTP111111)()(AAFCAAFkqAqvTt液压缸的速度： 在节流阀通流面积不变的情况下，液压缸的速度因负载增大而明显减小，速度-负载特性很软。2021年11月25日星期四（3 3）功率特性）功率特性 回路的输入功率pppqpqpP1p 回路的输出功率11111qpApFP回路的功率损失 qpqpqpPPPpp11111回路效率 ppqqqpqpPPp11111旁路节流调速只有节旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失流

28、损失，无溢流损失，功率损失较小。 注意注意:节流调速回路速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。 用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合2021年11月25日星期四111111)()(AAFCAAFkqAqvTt)(11111FApACAAqpT进油节流调速回路速度-负载曲线2021年11月25日星期四 用调速阀来代替节流阀，由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流阀进出油口间的压差基本不变压差基本不变( (调速阀的工作压差大于调速阀的工作压差大于其正常最小压差），其正常最小压差），节流调速回路的速度负载特性将得到改善，旁路节流调速回

29、路的承载能力亦不因活塞速度降低而减小。2021年11月25日星期四 已知：qP=25L/min，A1100cm2，A250cm2，F由零增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化，v=20cm/min，如调速阀要求的最小压差 ，求：（1）溢流阀的调整压力 是多少（不计调压偏差）？泵的工作压力是多少？（2）液压缸可能达到的最高工作压力是多少？（3）回路的最高效率是多少？MPap5 . 0minYp解：（1）溢流阀应保证回路在时 仍能正常工作，根据液压缸受力平衡式： NFF30000maxmax2minmax221FApFApApYMPaAFAppY25. 3/ )(1max2min得 PqLL

30、vAqmin/2min/1020100311进入液压缸大腔的流量：2021年11月25日星期四MPappYP25. 3（2）当 时，液压缸小腔中压力达到最大值，由液压缸受力平衡式 故：0min FF2max1ApApYMPaMPapAApY5 . 625. 35010021max2（3） ，回路效率最高NFF30000max074. 01060251025. 310602030000362PPqpFv溢流阀处于正常溢流状态，所以泵的工作压力2021年11月25日星期四 调速回路按油液的循环方式不同，可分为： 容积调速回路是用改变泵或马达的排量排量来实现调速的。 优点：没有节流损失和溢流损失，因

31、而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。 缺点：结构较复杂，成本较高。 开式：油箱泵执行元件油箱。 闭式：泵执行元件泵。2021年11月25日星期四 在开式循环回路中，液压泵从油箱中吸入液压油，同时送到液压执行元件中去，执行元件的回油排至油箱。 优点：油液在油箱中便于沉淀杂质和析出气体，并得到良好的冷却。缺点：空气易侵入油液，致使运动不平稳，并产生噪声。2021年11月25日星期四 在闭式循环回路中，液压泵将液压油压送到执行元件的进油腔，同时又从执行元件的回油腔吸入液压油。只有少量的液压油通过补油液压泵从油箱中吸油进入到系统中，实现系统油液的降温、补油。 优点：结构紧凑，运 行平稳，

32、噪声小。 缺点：散热条件差。 容积调速回路按所用执行元件的不同分为泵泵-缸式容积调速缸式容积调速回路回路和泵泵-马达式容积调速回路马达式容积调速回路。2021年11月25日星期四 （1)泵-缸开式容积调速回路 11111AAFknVApkqAqvlppltp 一、一、 泵泵-缸式容积调速回路缸式容积调速回路 当不考虑管路、液压缸的泄漏和压力损失时，液压缸的速度为： 2021年11月25日星期四 在泵的流量一定的情况下，由于泵泄漏量的影响，活塞运动速度会随负载的增大而减小。当负载增加到一定值时，在低速下会出现活塞停止运动的现象（图中F点），这时变量泵的理论流量等于其泄漏量。 11111AAFkn

33、VApkqAqvlppltp2021年11月25日星期四 液压缸由双向变量泵7供油驱动，泵与缸之间组成闭式循环回路。改变泵的排量可调节液压缸的速度，改变泵的输出方向，可使液压缸运动换向。该回路设有补油和运动换向装置。 （2)泵缸闭式容积调速回路2021年11月25日星期四二、二、泵泵-马达式容积调速回路马达式容积调速回路 分类：变量泵-定量马达式容积调速回路、 定量泵-变量马达式容积调速回路、 变量泵-变量马达式容积调速回路。 马达为定量,改变泵排量VP可使马达转速nm随之成比例地变化.2021年11月25日星期四防止回路过载 补偿泵3和马达5的泄漏 调定油泵1的供油压力辅助泵使低辅助泵使低压

34、管路始终压管路始终保持一定压保持一定压力力, , 改善了改善了主泵的吸油主泵的吸油条件条件, ,且可置且可置换部分发热换部分发热油液油液, ,降低系降低系统温升。统温升。 液压泵3的转速np和液压马达5的排量Vm为常量，改变泵3的排量Vp可使马达转速nm和输出功率Pm变化。2021年11月25日星期四 在不考虑管路压力损失和泄漏时，马达转速为：mmmlppmpmVVTknVVqn2 由于变量泵和液压马达的泄漏量，使马达转速随着负载转矩的增大而减小。当泵的徘量Vp很小时，负载转矩不太大，马达就停止转动，这说明泵在小排量时(低转速)回路承载能力差。2021年11月25日星期四 回路的工作压力由负载

35、转矩决定。当回路的工作压力随负载增大到安全阀调定的压力ps时，负载转矩如果再增大，回路就无力驱动负载，则马达停止转动。该回路输出的最大转矩为：mmmsmmmVpppVT2)(20max 马达输出转矩Tm和回路的工作压力p取决于负载转矩，当负载不变对马达5的转速进行调节时，马达5输出的转矩不会因调速而发生变化，所以这种回路称为恒转矩调速回路。回路输出的最大功率为：mmppsmmmmmmVnpnpVnTPmaxmax22021年11月25日星期四 定量泵1的输出流量不变，改变变量马达2的排量Vm可使马达转速nm变化。溢流阀3作为安全阀使用，防止回路过载；泵4是补油泵，用来补充泵1和马达2的泄漏量，

36、泵4的供油压力低压由溢流阀5调定。 马达的转速：mmmlppmVVTkVnn22021年11月25日星期四 调速特性如图所示,在这种调速回路中，由于液压泵的转速和排量均为常值，当负载功率恒定时，定量泵和变量马达输出功率Pp、Pm以及回路工作压力p都恒定不变，而马达的输出转矩Tm与马达的排量Vm成正比，输出转速nm与排量Vm成反比。所以这种回路称为恒功率调速回路恒功率调速回路。 这种回路调速范围很小，不能用来使马达实现平稳的反向调速，一般很少单独使用。2021年11月25日星期四 回路中元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀6、8 用于辅助泵 双向补油，单向阀7、9 使溢

37、流阀4 在两个方向都起过载保护作用。 在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。2021年11月25日星期四 高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。 由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范围，可达100左右。适用于大功率液压系统如重型起重机、矿山挖掘机。 2021年11月25日星期四 容积节流调速回路的容积节流调速

38、回路的工作原理是采用压力补偿工作原理是采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入液压缸或由型变量泵供油，用流量控制阀调节进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节液压缸的运动速度，液压缸流出的流量来调节液压缸的运动速度，并使并使变量泵的输出流量自动地与液压缸所需的流量相适变量泵的输出流量自动地与液压缸所需的流量相适应。应。 这种调速回路这种调速回路没有溢流损失，效率较高，速度没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比单纯的容积调速回路好，稳定性也比单纯的容积调速回路好，常用在速度范常用在速度范围大，中小功率系统中，例如组合机床的进给系统围大，中小功率系统中，例如组合机床的进给系统等。等。2021年1

39、1月25日星期四 组成：限压式变量叶片泵1、调速阀3和液压油缸5等。一、限压式变量泵一、限压式变量泵-调速阀式容积节流调速回路调速阀式容积节流调速回路2021年11月25日星期四 2.在该种调速回路中调速阀的功用不仅是决定和稳定进入执行元件的流量，而且控制液压泵的输出流量，使液压泵的输出流量与执行元件所需流量恰好匹配，因而也可使泵的供油压力基本恒定。（故该调速回路也称定压式容积节流调速回路）。 特性： 1.由于调速阀有较好的稳流作用，可以保证活塞工作速度不随负载的变化而变动。此时，限压式变量叶片泵能根据调速阀节流口通流面积所决定的流量，自动调节输出流量, 消除溢流损失。2021年11月25日星

40、期四 节流调速回路节流调速回路l优点：回路结构简单，可以在较大范围内实现无级优点：回路结构简单，可以在较大范围内实现无级变速，得到广泛的应用。变速，得到广泛的应用。l缺点：工作速度随负载变化，（负载变化引起节流缺点：工作速度随负载变化，（负载变化引起节流阀前后压力差的变化）。可用调速阀或溢流节流阀阀前后压力差的变化）。可用调速阀或溢流节流阀来取代节流阀，以增强回路的抗负载能力。来取代节流阀，以增强回路的抗负载能力。l注意：采用调速阀的三种节流调速回路，为确保调注意：采用调速阀的三种节流调速回路，为确保调速阀工作性能良好，调速阀前后的压力差最小为速阀工作性能良好，调速阀前后的压力差最小为0.5M

41、Pa0.5MPa，高压调速阀则需，高压调速阀则需1MPa1MPa。三类调速回路的比较三类调速回路的比较2021年11月25日星期四容积调速回路容积调速回路l 优点：正常工作阶段均无节流（溢流）损失，效优点：正常工作阶段均无节流（溢流）损失，效率高，油液温升小，可实现较大范围的无级变速；率高，油液温升小，可实现较大范围的无级变速；l 缺点：低速工况时，由于受液压泵和液压马达排缺点：低速工况时，由于受液压泵和液压马达排量及两者内泄漏的影响，低速稳定性较差，马达的量及两者内泄漏的影响，低速稳定性较差，马达的输出扭矩也受到较大的影响；输出扭矩也受到较大的影响；l 容积调速回路较适合于闭式液压系统。闭式

42、液压容积调速回路较适合于闭式液压系统。闭式液压系统若采用双向变量泵时，不需换向阀也可方便地系统若采用双向变量泵时，不需换向阀也可方便地换向，换向平稳，换向冲击小，但换向时间较长。换向，换向平稳，换向冲击小，但换向时间较长。l 容积调速回路结构复杂、价格高、维护较困难。容积调速回路结构复杂、价格高、维护较困难。2021年11月25日星期四容积节流调速回路容积节流调速回路l 没有溢流损失但存在节流损失，回路效率较高；没有溢流损失但存在节流损失，回路效率较高；l 速度稳定性比单纯的容积调速回路好。速度稳定性比单纯的容积调速回路好。l 该种回路是以增加压力损失为代价来换取执行元件该种回路是以增加压力损

43、失为代价来换取执行元件低速稳定性。低速稳定性。l 常用在速度范围大，中、小功率液压机械的液压系常用在速度范围大，中、小功率液压机械的液压系统，例如组合机床的进给系统等。统，例如组合机床的进给系统等。2021年11月25日星期四 快速运动回路快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。 实现快速运动可以有几种方法。 在工作部件的工作循环中，快进和快退时负载小，要求压力低，流量大； 工作进给时负载大，速度低，要求压力高，流量小，在这种情况下，用一个定量泵供油，在低速时大部分流量从溢流阀溢流，造成很大的功率损失。2021年11月25日星期四 于是无

44、杆腔排出的油液与泵1输出的油液合流进入无杆腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量，使活塞快速向右运动。 缸差动连接的快速回路2021年11月25日星期四 图738所示为一补助能源回路。将换向阀移到阀左位或右位时，液压泵和蓄能器所储存的液压油即释放出来加到液压缸，活塞快速前进。当换向阀移到阀中位时，液压泵向蓄能器充液，随蓄能器内油量的增加，压力升高到液控顺序阀的调定压力时，泵卸荷。 二、采用蓄能器的快速补油回路二、采用蓄能器的快速补油回路2021年11月25日星期四 当换向阀6处图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动

45、； 图图7.39 双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路 设定双泵供油时设定双泵供油时系统的最高工作系统的最高工作压力压力低压大流量泵低压大流量泵1 1和高压和高压小流量泵小流量泵2 2组成的双联组成的双联泵作为系统的动力源。泵作为系统的动力源。 2021年11月25日星期四 换向阀6的电磁铁通电后, 缸有杆腔经节流阀7回油箱，达到达到顺序阀顺序阀3 3的调定压力的调定压力后后, ,大流量泵大流量泵1 1通过阀通过阀3 3卸荷卸荷, ,单向阀单向阀4 4自动自动关闭关闭, ,只有小流量泵只有小流量泵2 2单独向系统供油单独向系统供油,活塞慢速向右运动. 设定小流量泵设定小流量泵2 2的最

46、高的最高工作压力工作压力 注意注意：顺序阀：顺序阀3 3的的调定压力至少应比调定压力至少应比溢流阀溢流阀5 5的调定压力的调定压力低低10%-20%10%-20%。 2021年11月25日星期四 设定小流量泵设定小流量泵2 2的最高的最高工作压力工作压力 注意注意：顺序阀：顺序阀3 3的的调定压力至少应比调定压力至少应比溢流阀溢流阀5 5的调定压力的调定压力低低10%-20%10%-20%。 大流量泵1的卸荷减少了动力消耗，回路效率较高。这种回路常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合，特别是在机床中得到了广泛的应用。2021年11月25日星期四 图740所示的为用行程阀来实现快慢速换接的回

47、路。在图示状态下，液压缸快进,当活塞所连接的挡块压下行程阀时，行程阀关闭,液压缸右腔的油液必须通过节流阀才能流回油箱，活塞运动速度转变为慢速工进；当换向阀左位接人回路时,压力油进入液压缸右腔，活塞快速向右返回。这种回路的快慢速换接过程比较平稳, 换接点的位置比较准确。缺点是行 程阀的安装位置不能任意布置，管 路连接较为复杂。若将行程阀改为 电磁阀，安装连接比较方便, 但速 度换接的平稳性、可靠性以及换向 精度都较差。 四、快速与慢速换接回路四、快速与慢速换接回路2021年11月25日星期四2021年11月25日星期四 速度换接回路的速度换接回路的功用功用是是使液压执行元件在一个使液压执行元件在

48、一个工作循环中从一种运动速度变换到另一种运动速度。工作循环中从一种运动速度变换到另一种运动速度。 这个转换不仅包括液压执行元件这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速快速到慢速的的换接，而且也包括换接，而且也包括两个慢速之间两个慢速之间的换接的换接。 实现这些功能的回路应该具有实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接较高的速度换接平稳性。平稳性。 2021年11月25日星期四 图743所示为两调速阀串联的速度换接回路。第二个调速阀比第一个调速阀的开口小，电磁阀断电时油缸速度由调速阀1调定，通电使由调速阀2调定。 2021年11月25日星期四 在液压与气压系统中，用一个能源向两个或多用一个能源向两

49、个或多个缸（或马达）提供液压油或压缩空气，按各缸之个缸（或马达）提供液压油或压缩空气，按各缸之间运动关系要求进行控制，完成预定功能的回路，间运动关系要求进行控制，完成预定功能的回路，称为多缸运动回路。称为多缸运动回路。 多缸动作回路分类： 顺序动作回路顺序动作回路 同步动作回路同步动作回路 互不干扰回路互不干扰回路2021年11月25日星期四 顺序动作回路的功用是使多缸液压系统中的各个液压使多缸液压系统中的各个液压缸严格地按规定的顺序动作。缸严格地按规定的顺序动作。 如：组合机床回转工作台的抬起和转位、 定位夹紧机构的定位和夹紧、 进给系统的先夹紧后进给等。 行程控制 按控制方式不同 压力控制

50、 顺序动作回路顺序动作回路 时间控制2021年11月25日星期四一、行程控制顺序动作回路一、行程控制顺序动作回路 图7.44所示是用行程换向阀（又称机动换向阀）控制的顺序动作回路。2021年11月25日星期四 首先按动启动按钮，使电磁铁1YA得电，压力油进入油缸3的左腔, 使活塞按箭头1所示方向向右运动。 动作动作12021年11月25日星期四 活塞杆上的挡块压下行程开关k2后,通过电气上的连锁使1YA断电，3YA得电.油缸3的活塞停止运动，压力油进入油缸4的左腔,使其按箭头2所示的方向向右运动; 动作动作22021年11月25日星期四当活塞杆上的挡块压下行程开关k4,使3YA断电,2YA得电

51、，压力油进入缸3的右腔,使其活塞按箭头3所示的方向向左运动； 动作动作32021年11月25日星期四 当活塞杆上的挡块压下行程开关k1,使2YA断电,4YA得电,压力油进入油缸4右腔,使其活塞按箭头4的方向返回. 当挡块压下行程开关k3时,4YA断电,活塞停止运动,至此完成一个工作循环。 2021年11月25日星期四二、压力控制顺序动作回路 图7.46所示为一使用顺序阀的压力控制顺序动作回路。 回路动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值,即它的调定压力应比前一个动作的压力高出0.81.0Mpa，否则顺序阀易在系统压力脉冲中造成误动作。 适用于液压缸数目不多、负载变化不大的场合。 其优点是动作灵敏,安装连接较方便； 缺点是可靠性不高,位置精度低。2021年11月25日星期四 在一个执行元件开始运动后，经过预先设定的时间后，另一个执行元件再开始运动的回路。时间控制可利用时间继电器、延时继电器或延时阀