液压传动第六章-课件教材

1、 第六章第六章 液压基本回路液压基本回路 要点：要点： 1. 1. 本章主要介绍三大类型的液压基本章主要介绍三大类型的液压基本回路：压力控制回路、速度控制本回路：压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。回路和方向控制回路。 2. 2. 了解各种基本回路的原理、组成了解各种基本回路的原理、组成元件和应用。元件和应用。 3. 3. 重点在于速度控制回路。重点在于速度控制回路。 任何液压传动系统不管有多么复杂都是由一些基任何液压传动系统不管有多么复杂都是由一些基本回路所组成。所谓基本回路就是能够完成某种特本回路所组成。所谓基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元件和管道的组合。定控制功能的液压

2、元件和管道的组合。 液压基本回路大致可分为：液压基本回路大致可分为： 压力控制回路：控制整个系统或局部油路的工作压力控制回路：控制整个系统或局部油路的工作压力；压力； 速度控制回路：控制和调节执行元件的速度；速度控制回路：控制和调节执行元件的速度； 方向控制回路：控制执行元件运动方向的变换和方向控制回路：控制执行元件运动方向的变换和锁停；锁停； 多执行元件控制回路：控制几个执行元件相互间多执行元件控制回路：控制几个执行元件相互间的工作循环。的工作循环。 第一节第一节 压力控制回路压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀控压力控制回路是利用压力控制阀控制整个液压传动系统或局部油路的压力，制整个

3、液压传动系统或局部油路的压力，达到调压、减压、增压、平衡、保压等达到调压、减压、增压、平衡、保压等目的，以满足执行元件在力或力矩上的目的，以满足执行元件在力或力矩上的要求。要求。 一、调压回路一、调压回路 调压回路是用于调定或限制液压传动系调压回路是用于调定或限制液压传动系统的最高工作压力，或者使执行机构在统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般由溢流阀来实现一般由溢流阀来实现 。 二、二、减压回路减压回路 减压回路使系统某一支路具有低于减压回路使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力，一般由减系统压力调定值的稳定工作

4、压力，一般由减压阀来实现。压阀来实现。 三、三、增压回路增压回路 增压回路使系统中某一支路获得比增压回路使系统中某一支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应。利用增系统压力高且流量不大的油液供应。利用增压回路可以使液压系统采用压力较低的液压压回路可以使液压系统采用压力较低的液压泵获得较高压力的压力油。泵获得较高压力的压力油。 四、卸荷回路四、卸荷回路 卸荷回路使系统执行元件短时间不工作卸荷回路使系统执行元件短时间不工作时，不频繁启停驱动泵的电动机，而使泵在时，不频繁启停驱动泵的电动机，而使泵在很小的输出功率下运转的回路很小的输出功率下运转的回路 。 五、五、保压回路保压回路 在执行元件停止运动

5、，而油液需要在执行元件停止运动，而油液需要保持一定的压力时，需要保压回路。保保持一定的压力时，需要保压回路。保压回路需满足保压时间、压力稳定、工压回路需满足保压时间、压力稳定、工作可靠等方面的要求。作可靠等方面的要求。 六、六、平衡回路平衡回路 为了防止直立式液压缸及其工作部为了防止直立式液压缸及其工作部件因自重而自行下滑，常采用平衡回路，件因自重而自行下滑，常采用平衡回路，使液压缸的回油路上产生一定的背压，使液压缸的回油路上产生一定的背压，以平衡其自重。以平衡其自重。 第二节第二节 速度控制回路速度控制回路 速度控制是液压系统中的核心速度控制是液压系统中的核心部分，它的工作性能的好坏对整个部

6、分，它的工作性能的好坏对整个系统起着决定性的作用。速度控制系统起着决定性的作用。速度控制包括调速回路、速度换接回路、快包括调速回路、速度换接回路、快速运动回路等。速运动回路等。 一、调速回路一、调速回路 调速回路用于工作过程中调节调速回路用于工作过程中调节执行元件的运动速度，它对液压系执行元件的运动速度，它对液压系统的性能起着决定性的影响，在液统的性能起着决定性的影响，在液压系统中占有突出的地位，是液压压系统中占有突出的地位，是液压系统的核心。系统的核心。 调速回路应满足以下条件：调速回路应满足以下条件： （1 1）在规定的调速范围内能灵敏、平稳）在规定的调速范围内能灵敏、平稳地实现无级调速，

7、具有良好的调节特性。地实现无级调速，具有良好的调节特性。 （2 2）负载变化时，工作部件调定的速度）负载变化时，工作部件调定的速度变化要小，即具有良好的速度刚性。变化要小，即具有良好的速度刚性。 （3 3）效率高，发热少，具有良好的功率）效率高，发热少，具有良好的功率特性。特性。 液压缸的速度与输入流量及液压缸有液压缸的速度与输入流量及液压缸有效工作面积间的关系为效工作面积间的关系为 液压马达的转速与输入流量及马达排量间的关液压马达的转速与输入流量及马达排量间的关系为系为 调速的方式主要有以下三种：调速的方式主要有以下三种： （1 1）节流调速）节流调速 采用定量泵供油，由流量控制采用定量泵供

8、油，由流量控制阀调节进入执行元件的流量来实现调速。阀调节进入执行元件的流量来实现调速。 （2 2）容积调速）容积调速 通过改变变量泵或变量马达的通过改变变量泵或变量马达的排量来实现调速。排量来实现调速。 （3 3）容积节流调速）容积节流调速 采用压力反馈式变量泵供采用压力反馈式变量泵供油，配合流量控制阀进行节流来实现调速，又称油，配合流量控制阀进行节流来实现调速，又称联合调速。联合调速。 AQv qnmmQ （一）节流调速回路（一）节流调速回路 节流调速回路由定量泵、溢流阀、节流调速回路由定量泵、溢流阀、流量控制阀和执行元件等流量控制阀和执行元件等 组成。它通过改变流量控制阀阀口的开组成。它通

9、过改变流量控制阀阀口的开度，调节与控制进入执行元件的流量，度，调节与控制进入执行元件的流量，实现执行元件工作速度的调节。实现执行元件工作速度的调节。 根据流量控制阀在回路中安放位置根据流量控制阀在回路中安放位置的不同，分为进油节流调速、出油节流的不同，分为进油节流调速、出油节流调速和旁路节流调速三种形式。调速和旁路节流调速三种形式。 1 1进油节流调速回路进油节流调速回路 液压缸的工作速度由通过节流阀进入液液压缸的工作速度由通过节流阀进入液压缸的流量和工作腔有效工作面积决定，即压缸的流量和工作腔有效工作面积决定，即 由连续方程可得由连续方程可得 活塞受力平衡方程为活塞受力平衡方程为 当不计管道

10、压力损失时，当不计管道压力损失时， 则有则有 AQv11 QQQp ApApF2211， 02pApF11 节流阀上应有一个压力差节流阀上应有一个压力差 通过节流阀进入执行元件的流量可用节通过节流阀进入执行元件的流量可用节流阀流量公式计算，为流阀流量公式计算，为 此式为速度此式为速度负载特性公式。负载特性公式。AppppFpp11 )(11AFpAQpCT AFApAAFpAAAQpCpCvTT11111)()(11 （1 1）速度速度负载特性负载特性 调速回路中执行元件工作速度与负载之调速回路中执行元件工作速度与负载之间的关系，称为速度间的关系，称为速度负载特性。负载特性。 它表示负载变化时

11、回路抗阻速度变化的它表示负载变化时回路抗阻速度变化的能力。能力。 由此可以看出，当节流阀通流面积一定由此可以看出，当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚性时，负载越小，速度刚性 越大；当负载一定越大；当负载一定时，活塞速度越低，速度刚性时，活塞速度越低，速度刚性 越大。越大。 2 2回油节流调速回路回油节流调速回路 将节流阀串联在液压缸的回油路上，用将节流阀串联在液压缸的回油路上，用节流阀来控制液压缸的排油流量来实现调速节流阀来控制液压缸的排油流量来实现调速的目的。的目的。 进入液压缸工作腔的流量为进入液压缸工作腔的流量为 ，从液压缸回，从液压缸回油腔流出的流量为油腔流出的流量为 ，这两者之

12、间有固定的比例，这两者之间有固定的比例关系，即关系，即 液压泵输出流量除流入液压缸的流量外，其余液压泵输出流量除流入液压缸的流量外，其余由溢流阀流回油箱，由溢流阀流回油箱， 当忽略管路压力损失时，活塞受力平衡方程为当忽略管路压力损失时，活塞受力平衡方程为 ， Q1， Q2 AQAQv2211 QQQp1 ApApApFp22111 pFAApp2112 液压缸的工作速度为液压缸的工作速度为 速度速度负载特性负载特性与进油节流完全相同与进油节流完全相同AFApAApAAQpCCvTT122222)(1 。 3 3旁路节流调速回路旁路节流调速回路 将节流阀安装在与液压缸并联的支油路上。将节流阀安装

13、在与液压缸并联的支油路上。 由连续方程有由连续方程有 液压缸的工作速度为液压缸的工作速度为 QQQ1AppFpp11 AAFAQApAQAQQAQTpTppCCv111111)(1 旁路节流调速回路的旁路节流调速回路的速度速度负载特性曲线负载特性曲线 随着负载的增加，运动速度下降的很快，随着负载的增加，运动速度下降的很快，其速度其速度负载特性比进、回油节流调速要差；负载特性比进、回油节流调速要差；在节流阀通流截面积一定时，负载愈大，速在节流阀通流截面积一定时，负载愈大，速度刚性愈大；负载一定时，节流阀通流面积度刚性愈大；负载一定时，节流阀通流面积愈小，速度刚性愈好；液压缸工作速度愈低，愈小，速

14、度刚性愈好；液压缸工作速度愈低，则其能承受的最大负载愈小，故节流阀的开则其能承受的最大负载愈小，故节流阀的开度不能太大，这种回路只能在小流量范围内度不能太大，这种回路只能在小流量范围内进行调节，调速范围较小。进行调节，调速范围较小。 4 4改善节流调速负载特性的回路改善节流调速负载特性的回路 在节流阀调速回路中，负载的变化引起速度变在节流阀调速回路中，负载的变化引起速度变化的原因在于负载变化引起节流阀两端的压力差变化的原因在于负载变化引起节流阀两端的压力差变化，使通过节流阀进入液压缸的流量发生变化，液化，使通过节流阀进入液压缸的流量发生变化，液压缸的运动速度也就随之变化。在负载变化较大而压缸的

15、运动速度也就随之变化。在负载变化较大而又要求速度稳定时，这种调速回路远不能满足要求。又要求速度稳定时，这种调速回路远不能满足要求。如用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大大提如用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大大提高。高。 （1 1）采用调速阀的节流调速回路采用调速阀的节流调速回路 根据调速阀在回路中安放的位置不同，同样的根据调速阀在回路中安放的位置不同，同样的有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。它们有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。它们的回路构成、工作原理与它们各自对应的节流阀调的回路构成、工作原理与它们各自对应的节流阀调速回路基本一致。由于调速阀本身能在负载变化的速回路基本一

16、致。由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流阀两端压差基本不变，因而是通过条件下保证节流阀两端压差基本不变，因而是通过调速阀的流量基本保持不变，大大提高了回路的速调速阀的流量基本保持不变，大大提高了回路的速度刚性。度刚性。 （三）容积节流调速回路（三）容积节流调速回路 容积节流调速回路的工作原理是采用容积节流调速回路的工作原理是采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调定进入液压缸或由液压缸流出的流量来调定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，并使变量泵的输油节液压缸的运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需的流量相适应，这量自动地与液

17、压缸所需的流量相适应，这种调速回路没有溢流损失，效率较高种调速回路没有溢流损失，效率较高速度稳速度稳定性也比容积调速回路好，常用在调速范围大，定性也比容积调速回路好，常用在调速范围大，中小功率的场合，比如组合机床的进给系统等。中小功率的场合，比如组合机床的进给系统等。 1 1限压式变量泵和调速阀式容积节流调速回路限压式变量泵和调速阀式容积节流调速回路 这种回路在重载条件下工作时，效率较高，这种回路在重载条件下工作时，效率较高，轻载下工作时效率较低，故不宜用于负载变化大，轻载下工作时效率较低，故不宜用于负载变化大，且大部分时间在小负载下工作的场合。且大部分时间在小负载下工作的场合。 2 2差压式

18、变量泵和节流阀式的容积节流调速差压式变量泵和节流阀式的容积节流调速回路回路 这种回路宜用在负载变化大，速度较低这种回路宜用在负载变化大，速度较低的中、小功率场合，如组合机床的进给系统的中、小功率场合，如组合机床的进给系统中。中。 二、快速运动回路二、快速运动回路 快速运动回路能使执行元件获得尽可能快速运动回路能使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率或充分利用功大的工作速度，以提高生产率或充分利用功率。一般采用差动缸、双泵供油和蓄能器来率。一般采用差动缸、双泵供油和蓄能器来实现。实现。 1 1差动连接快速运动回路差动连接快速运动回路 2 2采用蓄能器的快速运动回路采用蓄能器的快速运动回路

19、 3 3双泵供油快速运动回路双泵供油快速运动回路 三、速度换接回路三、速度换接回路 速度换接回路可用来实现执行元件运动速度速度换接回路可用来实现执行元件运动速度的切换。的切换。 （一）快速与慢速的换接回路（一）快速与慢速的换接回路 1 1用行程阀（电磁阀）实现快速与慢速的换用行程阀（电磁阀）实现快速与慢速的换接回路接回路 2 2液压马达串、并联双速换接回路液压马达串、并联双速换接回路 （二）两种慢速的换接回路（二）两种慢速的换接回路 1 1两个调速阀串联式速度换接回路两个调速阀串联式速度换接回路 2 2两个调速阀并联式速度换接回路两个调速阀并联式速度换接回路 第三节第三节 多缸工作控制回路多缸

20、工作控制回路 当一个油源驱动几个执行元件时，需当一个油源驱动几个执行元件时，需要执行元件按一定顺序依次动作，或同步动要执行元件按一定顺序依次动作，或同步动作等等。作等等。 一、顺序动作回路一、顺序动作回路 顺序动作回路可以使几个执行元件严顺序动作回路可以使几个执行元件严格按照一定的顺序依次动作。控制的方式有格按照一定的顺序依次动作。控制的方式有压力控制和行程控制。压力控制和行程控制。 1 1行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路 2 2压力控制顺序动作回路压力控制顺序动作回路 压力控制顺序动作回路是利用液压系压力控制顺序动作回路是利用液压系统工作过程中的压力变化使执行元件按一定统工作过程中的

21、压力变化使执行元件按一定的顺序先后动作，是液压系统独具的控制特的顺序先后动作，是液压系统独具的控制特性。性。解：解： 当当F=0时，时， 所以所以 比比 高高 ;当当F=20KN时时 由由 得得 所以速度增加了所以速度增加了107.48/cm/min 例例1： 在图示的回路中在图示的回路中,已知：已知： ； ；溢流阀；溢流阀调定压力调定压力 ；当负载；当负载F=20KN时，用节流阀调定的速度时，用节流阀调定的速度v=30cm/min。问负载。问负载F=0时，时， 比比 高多少？液压缸速度增加高多少？液压缸速度增加多少（多少（cm/min）？）？cmA270cmB250MPpap3p2p1FBApp21BApp21MPppaBA2 . 45070312p2p1MPa2 . 1MPppaBFA2 . 0502070310101010434612pCvAT2 . 030pvcmin/48.1372 . 42 . 030cmpCv例例2. 2. 图示液压系统，已知各压力阀的调整压图示液压系统，已知各压力阀的调整压力分别为：力分别为： ， ， ， ， ，图中活塞已经，图中活塞已经顶在工件上，且可忽略管路和换向阀的压力顶在工件上