大学液压与气动技术第七章复习重点

1、第七章液压基本回路.所谓液压基本回路是指由有关液压元件和管道组合而成用以实现某种特定功能的典型油路。.按其在液压系统中的功用，液压基本回路可分为以下几类：，速度控制回路，压力控制回路.方向控制回路Q多缸工作控制回路 第一节调速回路.一、调速原理和调速回路的分类.（一）调速原理:在不考虑油液压缩性和泄漏的情况下，液压缸的运动速度为v=Q/A液压马达的转速为n=Q/qM.（二）常用的调速回路：节流调速、容积调速和容积节流调速。二、节流调速回路节流调速：在定量泵系统中，通过改变回路中流量控制元件通流截面面积的大小来控制输入或流出执行元 件的流量，从而实现调速的一种方法。分为三种：根据流量控制阀在回路

2、中安装位置的不同可分为进口节流调速回路、出口节流调速回路和旁路 节流调速回路。PlP2AiA（一）进口节流调速回路1.工作原理P，活塞运动的工作速度为Q 1v =AiQo =+ Q22.速度一负载特性R Ai = P2 A2 + R活塞以稳定速度运动时，活塞受力平衡方程式为式中：Ri液压缸进油腔压力；R2液压缸回油腔压力，图中液压缸回油腔直接与油箱相通，可以 近似地认为R2为零，即 R2=0 ；A2 液压缸回油腔有效工作面积；R 液压缸工作负载（包括摩擦力）；所以AiPiQ厂 KA PRQi =KA Po- <Ai JKAv 二KAv=Ar(poA-R)m进口节流调速回路速度一负载特性曲

3、线（1）其它条件不变时，活塞运动速度与节流阀通流截面积成正比，即改变通流截面积可以调节速度，通流 面积越大，进入液压缸的，即使通流面积不变，活塞运动速度也将随之变化。.（3）液压缸所能产生的最大推力为 FMax=P°Al ,在P0已由溢流阀调定的情况下，最大推力不会随速度的调节而改变，即抛物线的顶点不改变。进口节流调速回路的速度刚度负载R 对速度V 的微分称为回路的速度刚度，一般用下式表示T£R1T 二一CVtg«式中：负号表示负载增加时，速度是下降的。回路速度刚度的几何意义是速度一负载特性曲线上某一点切 线斜率的倒数。斜率越小，速度刚度就越大，液压缸工作的速度受

4、负载的影响越小。:R.:vAm1KAm1 _m(P0A1 - R)进口节流调速回路的速度-负载特性对同一节流阀，在小通流面积下工作，回路速度刚性较好，速度受负载的影响较小。（2） m没是由节流阀节流口形状决定的参数，m越小，则刚度越大，故节流阀常采用薄壁小孔形状（m=0.5 ）。适当增加液压缸有效工作面积A1和液压泵的工作压力 po ，可以提高速度刚度。（4）当节流阀开度一定时（即对同一条特性曲线而言），负载 R愈小，速度刚度愈高。由上面的分析可知，进口节流调速回路在液压缸低速（V 较小）、轻载（R 较小）时有较高的速度刚度，抗负载能力较强，但在该种工况下工作，系统的功率损失较大，回路效率较低

5、。3进口节流调速回路的功率特性为分析问题简便，设液压泵、液压缸及管道功率损失忽略不计，液压泵的输出功率No为No=PoQo-液压缸输出的有效功率N1为N1=RV=P1Q1-所以，回路的功率损失Qo = Q1Q2N 为 N = N° - N厂 PoQ。- P1Q1P =Po - P故.：N=Q2)QPo-：p)二P0Q2PQj N溢 N节3进口节流调速回路的功率特性进口节流调速回路的功率损失包括两部分：一部分是溢流阀的溢流损失，它是流量在压力下流经溢流阀所 造成的功率损失；另一部分是节流阀处的节流损失，它是流量在压差作用下通过节流阀时造成的功率损失 两部分功率一般均转化成热能，使回路中

6、油液温度升高。进口节流调速回路的回路效率回路效率_ Ni _ PiQiN oPoQ o由于进口节流调速回路不可避免的存在着两种损失，因此回路效率较低，尤其是在执行元件处于低速、小 负载工况时，效率更低。（二）出口节流调速回路.1工作原理.2速度一负载特性 液压缸的运动速度为QiQ 3v =Q3 = KA PmP = P2 卩3PiP2P3 oP P2P3A2Q3 二 KAPoA -RQ3 _A2 一KA (PoA-R)m|Q=yrm 1A2A1A2出口节流调速回路的速度刚度为速度刚度T为:m 1A2PoA-Rg.进口节流调速回路与出口节流调速回路的速度一一负载特性及速度刚度基本相仿。3功率特性

7、液压泵输出的功率为 液压缸输出的功率为 回路的功率损失为No = PoQo弘=Rv 二(PqAi - P，A2)vN = No _N1 =Po(Qo-Q1)P2Q3二PoQ2P2Q3= RQ2PQ3 =：N溢N节（三）进出口节流调速回路的比较（1）承受负性负载的能力所谓负性负载是指负载的作用方向与活塞的运动方向相同，如提升机械在重物下落工况时属负性负载。出口节流调速回路中，节流阀使液压缸回油腔产生可变阻尼力，从而使液 压缸的运动速度受到限制而不致于产生失控。(2) 低速平稳性能出口节流调速回路中，由于节流阀产生背压的阻尼作用，对运动部件的振动有一定的抑制作用，从而有利于提高运动部件的运动平稳性

8、(3) 油液温升出口节流调速回路油液经节流阀产生的能量损失最终使油液发热，然后进入油箱，散热冷却后重新进入系统，而进口节流调速回路经节流阀发热的油液直接进入执行元件，无法进行有效的 散热冷却，导致执行元件内液温升高，泄漏增加，影响执行机构速度的稳定性。起动时的前冲出口节流调速回路在系统做较长时间停止时，液压缸回油腔油液部分地泄漏回油箱，形成空隙。重新启动后，液压泵的油液全部进入液压缸，由于空隙而使回油腔阻尼作用消失，导致活 塞以较快速度前冲一段距离，直到消除空隙形成背压阻尼为止。而进口节流调速回路由于节流阀的存在， 重新启动时，避免了液压泵油液全部涌入执行元件，从而消除了前冲现象(5)回油腔压

9、力在相同的条件下，出口节流调速回路中， 液压缸进油腔和回油腔压力均比进口节流调速回路高，特别是回油路压力在轻载时往往高出系统供油压力许多，以致于造成管道和密封元件的使用寿(四)旁路节流调速回路1工作原理(溢流阀用作安全阀)2速度一负载特性QiQo - Q2当活塞稳定运行时，其运动速度为v -AA根据节流阀特性，通过它的流量为Qo =QiQ2Q2 = KA pm2P =巴_ P命下降，系统的泄漏量增加，实际回路效率下降。A A图9-4当活塞稳定运行时，活塞受力平衡方程为PiAi=P2A2+R由于液压缸回油直接回油箱， 故液压缸背压-因此-所以QoV = 一AmKA根据上式绘制出该调速回路的速度一

10、负载特性曲线旁路节流回路速度刚度速度刚度为R A"T = Rcv KAm以Pi二RAi或AP =Ai1V¥业A>A>A xAA 7AiR(1) 当负载 R不变时，改变节流阀通流面积 A ，即可调整执行元件的工作速度 V 。当A 增 加时V 减小，该种性质与进、出口节流调速回路恰好相反。(2) 当节流阀通流面积 A 一定时，负载 R 的变化将引起执行元件工作速度V 的改变。当负载以，液压泵输出的流量将全部进人液压缸，使液压缸的工作速度达到最大值Qovm a 尸-Ai。且无论节.为何值，其最大速度都相同，也即特性曲线中各曲线的起点为同一点。(3)由式Q二ka&quo

11、t;知，当负载 R 增加时，节流阀前后的压力差2 g丿增加，故经节流阀回油箱流阀开度R =A 仝：A增加时，最大承载能的流量增活塞运动速度V 减小。当KA 时，V=0。节流阀通流面积力将下降。也就是说，执行元件低速运动时，承受负载能力较小，容易引起执行元件工作速度不稳定。因 此该种回路的调速范围比进、出油口节流调速回路要小。此外，该回路的速度刚度也比进、出口节流调速 时小，抵抗负载变化的能力最差，尤其在低速、轻载时更为严重。(4) 液压泵的工作压力 p0随负载的变化而变化，因此液压泵的输出功率随负载变化而变化，故该油路的回路效率较高，发热量较小。3功率特性0 液压泵输出功率为NouPoQohP

12、rQo液压缸输出功率为Nj = RQj = R(Q0-Q2)0 回路的功率损失为 AN =N0 Nj =RQ2=N节.由此可见，旁油路节流调速回路仅存在节流损失，而无溢流损失，效率较高。-综合前面分析可以看出：旁路节流调速回路适用于负载变化小，对运动平稳性要求低的高速、大功 率场合。同时这种调速回路也不能用来承受负性负载。(五)节流调速回路工作性能的改进三种节流调速回路的共同优点是回路结构简单，可以在较大范围内实现无级变速，因而得到广泛的应用。-但其工作速度随负载变化，其主要原因是负载变化引起节流阀前后压力差的变化。为此，可以用调 速阀来取代节流阀，以增强回路的抗负载能力。在使用中必须注意：采

13、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 压力差最少为 0.5MPa ，高压调速阀则需1MPa 。三、容积调速回路容积调速回路采用变量泵或变量液压马达，用改变变量泵或变量液压马达的排量来实现调速。该种调速方法，液压泵的油液始终全部进入执行元件中，与节流调速相比，既没有节流损失，也没有溢流 损失，回路效率仅取决于液压泵和执行元件的效率，回路效率高，这是容积调速回路最突出的特点。当然， 由于容积调速回路需采用结构复杂、成本较高的变量泵或变量液压马达，使制造、维修的费用增大，但该 回路效率高，节省动力，故近些年来容积调速回路得到了广泛的应用。图9-6变量泵与液压缸组成容积调

14、速回路的类型1泵缸式容积调速回路2泵马达式容积调速回路(1) 变量泵-定量液压马达容积调速回路(2) 定量泵-变量液压马达容积调速回路(3) 变量泵-变量液压马达容积调速回路 (一)泵缸式容积调速回路泵缸式容积调速回路-1调速特性v二qBnB2力特性F二PbAA1.变量泵和液压缸组成的容积调速回路的输出特性 Q特性曲线-横坐标qB.1调速特性v =qBB2力特性F = pBA1A3变量泵输出功率特性 Nb =PbQb nB3变量泵输出功率特性N b = PbQb nB1.变量泵和定量马达 达组成的容积调速回路qB2.定量泵和变量马组成的容积调速回路3变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路图9-

15、12 变量泵（二）泵马达式容积调速回路4、容积一节流调速回路采用调速阀的节流调速回路，由于存在较大的压力损失，回路效率低，油液发热温升大；采用容积调 速回路时，由于泄漏的影响，导致执行元件的速度随负载的变化而变化，尤其在执行元件低速运行时，速 度稳定性更差。因此，在某些要求传动效率高，低速稳定性好，如组合机床动力滑台等机械的液压系统中, 上面两种调速方式均不可取，此时宜采用容积节流调速。容积节流调速回路是采用压力补偿型变量泵供油，通过改变调速元件的通流面积，来控制液压泵的输 出流量与执行元件的要求流量相匹配，消除溢流损失，并用调速元件保证执行元件低速的平稳性。 常见的容积节流调速回路有下面两种

16、。（一）定压式容积节流调速回路（二）变压式容积节流调速回路一）定压式容积节流调速回路（二）变压式容积节流调速回路5、三类调速回路的比较（节流调速回路）图9-16 变压式容积节流调速节流调速回路的优点是回路结构简单，可以在较大范围内实现无级变速，因而得到广泛的应用。但其 工作速度随负载变化，其主要原因是负载变化引起节流阀前后压力差的变化。为此，可以用调速阀或溢流 节流阀来取代节流阀，以增强回路的抗负载能力。在使用中必须注意：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少为，高压调速阀则需；溢流节流阀仅能用于进口节 流调速回路容积调速回路在系统正常工作阶段均无节流

17、损失和溢流损失，回路效率高，油液发热温升小，调速经 济性好，可实现较大范围的无级变速；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，马达的输出扭矩也受到较大的影响；容积调速回路较适合于闭式液压系统。所谓闭式液 压系统是指液压泵和液压马达的进、出油口通过管道首尾相接，油液不需流经油箱。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换向，换向平稳，换向冲击小，但换向时间较长。容积调速回路结 构复杂、价格高、维护较困难。容积节流调速回路没有溢流损失但存在节流损失，回路效率较高；速度稳定性比单纯的容积调速回路 好。该种回路是以增加压力损失为代价来换取执行元件低速稳

18、定性。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。第二节快速运动和速度换接回路一、快速运动回路（一）液压缸差动连接快速运动回路（二）双泵供油快速运动回路二、速度换接回路（一）快速、慢速换接回路 1用行程阀（电磁阀）的速度换接回路（二）两种慢速的换接回路一、快速运动回路（一）液压缸差动连接快速运动回路（二）双泵供油快速运动回路A A第三节压力控制回路!x_L-图9-17液压缸差动连接快速运动回路图9-18双泵供油快速运一、调压回路（一）压力调定回路（二）限压回路（即过载安全保护回路）（四）远程调压回路G1DTSTdi-2-3二、减压回路减压回路图9-25压力限定回路图9-24压力调定回路图 9-307.液压油缸单向减压回路5.单向阀6.减压阀4.阀位二通电磁换向阀5 .远程调压阀三、卸荷回路液压系统 常在某工作阶段要求执行元件短时间停止运动，不传递能量，或者要求执行元 件不产生运动但仍维持较高的工作压力。若此时液压泵仍以原来的压力和流量供