第10章 液压基本回路及液压系统09

第一章工程材料第二章铸造、锻压与焊接第三章机械传动概述第四章常用机构第五章常用机械传动装置第六章常用机械零件第七章机械传动系统及其分析计算第八章液压传动概述第九章液压元件第十章第十一章典型液压系统机机械械基基础础液压基本回路及液压系统§10-1

概述§10-2

方向控制回路§10-3

压力控制回路§10-4

调速回路§10-5

多缸工作控制回路第十章液压基本回路及液压系统2§10-1

概述一、基本回路由一些液压件组成的、完成特定功能的油路结构，称为液压基本回路。对于一台设备的液压系统，不论多么复杂或简单，都是由一些液压基本回路组成的。3二、液压基本回路的类型方向控制回路—用来改变执行元件运动方向的液压回路压力控制回路—用来控制系统全局或局部压力的液压回路，如调压回路、卸荷回路、保压回路和增压回路等调速回路—用来调节执行元件（液压缸或液压马达）的速度4第十章液压基本回路及液压系统5§10-1

概述§10-2

方向控制回路§10-3

压力控制回路§10-4

调速回路§10-5

多缸工作控制回路§10-2

方向控制回路一、用途利用方向阀控制油路中液流的接通、切断或改变流向，以使执行元件启动、停止或变换运动方向。包括换向回路、锁紧回路、制动回路、浮动回路等。二、类型6三、换向回路1、电磁换向阀换向作用：使执行元件变换运动方向。7三、换向回路1、电磁换向阀换向8三、换向回路1、电磁换向阀换向作用：使执行元件变换运动方向。使用方便，价格便宜换向冲击大换向精度低不宜实现频繁换向工作可靠性差9特点：2、电液换向阀的换向回路三、换向回路适用于流量大、换向平稳性要求高的场合。103、手动换向阀控制液动换向阀的换向回路三、换向回路适用于换向平稳性要求高，且自动化程度不高的液压系统。11三、换向回路4、用行程换向阀控制液动换向阀的换向回路换向可靠，易实现自动控制。但换向性能差。12三、换向回路换向平稳，适用于大功率液压系统，如龙门刨床、拉床等。5、双向叶片泵换向回路13

M型、O型阀泄漏大、锁紧精度不高四、锁紧回路作用：使执行元件不工作时，确切地保持在既定位置上。1、利用三位换向阀中位锁紧14液压锁密封好锁紧精度高2、利用液控单向阀锁紧15五、制动回路（刹车）作用：使执行元件迅速停止运动利用液压制动器16六、浮动回路作用：把执行元件的进出口连通或同时接通油箱，使之处于无约束的浮动状态。利用H型或Y型换向阀17第十章液压基本回路及液压系统18§10-1

概述§10-2

方向控制回路§10-3

压力控制回路§10-4

调速回路§10-5

多缸工作控制回路§10-3

压力控制回路一、用途利用压力控制阀及其组合控制液压或某一分支系统的压力，以满足执行元件所需的力或扭矩。包括调压回路、卸荷回路、保压回路和增压回路等等。二、类型19一、调压回路1、单级调压回路

作用：调整或限定系统压力。

2、二级调压回路201、单级调压回路a.调整系统压力并保持恒定b.限制系统最高压力212、二级调压回路AB电磁阀断电最高压力由A调定电磁阀通电系统压力由B调定222、二级调压回路3、多级调压回路实现多级压力变换243、多级调压回路AB二、减压回路作用：使系统中某一部分获得稳定的低压。26二、减压回路三、增压回路作用：使系统中某一部分增压。281.单向增压回路三、增压回路作用：使系统中某一部分增压。292.双向增压回路双作用增压缸四、卸荷回路作用：在工作部件暂时停止工作时，使泵在低压下工作，减少动力消耗，延长寿命。1、利用三位换向阀中位卸荷2、利用两位两通阀卸荷301、利用三位换向阀中位机能卸荷M型、H型、K型311、利用三位换向阀中位机能卸荷2、利用两位两通换向阀卸荷断电：泵卸荷通电：系统压力由溢流阀调定

用于小流量333、利用溢流阀卸荷断电：p由溢流阀调定通电：泵卸荷

可用于大流量34往液压缸4、利用卸荷阀卸荷使大排量泵卸荷355、利用先导溢流阀卸荷可实现自动控制卸荷365、利用先导溢流阀卸荷可实现自动控制卸荷37五、平衡回路作用：防止垂直工作部件因自重自由下落1、利用顺序阀的平衡回路应用：重量不大、锁紧定位要求不高的场合。38五、平衡回路1)内控平衡阀2、利用平衡阀的平衡回路应用：重量大、锁紧定位要求高的场合。402)外控平衡阀2、利用平衡阀的平衡回路右位：提升重物中位：泵卸荷、重物锁在空中左位：重物在限速下放413、利用液控单向阀-单向节流阀的平衡回路42六、保压回路作用：液压缸不动时，维持住系统压力。1、利用单向阀保压

2、利用蓄能器保压431、利用单向阀保压AB短时保压442、利用蓄能器-压力继电器保压保压时间较长453、利用蓄能器-卸荷阀保压可节约能源并降低油温46应用：保压时间长，压力稳定性要求高的场合

3、自动补油的保压回路47第十章液压基本回路及液压系统48§10-1

概述§10-2

方向控制回路§10-3

压力控制回路§10-4

调速回路§10-5

多缸工作控制回路§10-4

调速回路在液压系统中往往需要调节液压执行件的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液压系统中的执行元件主要是液压缸和液压马达，其运动速度或转速与输入的流量及自身的几何参数有关。49在不考虑油液压缩和泄露的情况下液压马达的转速为：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

VM—液压马达的排量§10-4

调速回路液压缸的速度为：50由上述公式可知，要调节或控制液压缸和液压马达的工作速度：

1、可以通过改变进入执行元件的流量来实现;2、也可以通过改变执行元件的几何参数来实现。§10-4

调速回路511、节流调速2、容积调速3、容积节流调速调速方法有级变速无级变速对于确定的液压缸来说，通过改变其有效作用面积A来调速是不现实的。一般只能用改变输入液压缸流量的方法来调节。目前常用的调速回路有：§10-4

调速回路52

定量泵、节流阀、溢流阀和执行元件。（二）、节流调速回路的组成

通过改变流量控制阀节流口的通流截面来调节和控制输入或输出执行件的流量。

一、节流调速回路（一）、节流调速原理（三）、节流调速回路的类型

按节流阀在回路中的安装位置不同分为：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。53（四）、进口节流调速回路1、基本要求

当活塞承受的负载阻力（切削力、摩擦力等）为F时，压力油作用在活塞上的推力必须克服这一负载阻力，才能使活塞运动。

p1A1542、

机械特性：1）液压缸速度与外负载的关系55速度-负载特性方程

v与AT、pP

、F有关，当AT一定，F↑，v↓；当F一定，AT↑，v↑。速度-负载特性曲线562、

机械特性：1）液压缸速度与外负载的关系讨论：①v与AT成正比②软的速度—负载特性③前冲和爬行现象572)功率特性A、功率损失ΔP

溢流损失：

节流损失：

回路功率损失：

B、回路效率

损失的功率变成热，使油温升高。

回路输入功率（泵输出）：

回路输出功率（缸输入）：

58溢流量越少，效率越高因活塞面积A1不会变，故负载越大，效率越高。3）回路效率4)调速特性液压缸最大速度和最小速度之比。回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。60（四）、进口节流调速回路（四）、进口节流调速回路特点：该定量泵的流量必须按执行元件的最高速度所需流量选择。因此，泵的输出功率较大。当系统以低速轻载工作时，有效功率很小，相当大的功率损失消耗在节流损失和溢流损失上。该功率损失转换为热能，使油温升高。特别是节流后的油液直接进入液压缸，由于管路泄漏，影响液压缸的运动速度。由于回油路无背压，所以工作部件会产生前冲现象。适用于低速、轻载的小功率液压系统。（五）、出口节流调速回路定压式节流调速回路特点：速度-负载特性同进口节流调速回路一样。区别：

1、有背压，运动平稳性好；

2、能承受负值负载；

3、发热影响小。63（五）、出口节流调速回路（五）、出口节流调速回路特点：由于节流阀安装在液压缸与油箱之间，液压缸排出的油液经节流阀流回油箱，这样温度升高的油液可进入油箱冷却，使系统油温降低；节流阀安装在回油路上，液压缸回油腔具有背压，提高了执行元件的运动平稳性。并有承受负值载荷的能力，使执行件不会产生失控现象。由于回油腔压力较高（有背压），所以轻载时回油腔的压力有时比进油腔油压还高，这样会造成密封摩擦力增大，降低密封件寿命，又使泄漏增加，导致效率降低；（五）、出口节流调速回路特点：由于节流阀安装在液压缸与油箱之间，液压缸排出的油液经节流阀流回油箱，这样温度升高的油液可进入油箱冷却，使系统油温降低；节流阀安装在回油路上，液压缸回油腔具有背压，提高了执行元件的运动平稳性。并有承受负值载荷的能力，使执行件不会产生失控现象。由于回油腔压力较高（有背压），所以轻载时回油腔的压力有时比进油腔油压还高，这样会造成密封摩擦力增大，降低密封件寿命，又使泄漏增加，导致效率降低；

出口节流调速广泛用于功率不大，有负值载荷或负载变化较大的情况下，或者要求运动平稳性较高的液压系统。（六）、旁路节流调速回路

由于节流阀安装在液压泵与油箱之间，所以液压缸的运动速度取决于节流阀流回油箱的流量。1、工作原理：

流回油箱的流量越多，则进入液压缸的流量就越少，液压缸活塞的运动速度就越慢；反之，就越快。672、速度负载特性曲线区别：

1）、速度负载特性差。

2）、功率利用合理，效率高。

3）、调速范围小。

4）、运动平稳性差。

68（六）、旁路节流调速回路（六）、旁路节流调速回路特点：旁路节流调速回路的速度负载特性比进口、出口节流调速更差，即速度刚度最低。（六）、旁路节流调速回路特点：旁路节流调速回路的速度负载特性比进口、出口节流调速更差，即速度刚度最低。同时压力增加也会使泵的泄漏增加，泵的容积效率降低，因此，回路运动的稳定性较差；回路效率高，油温升高较小，经济性好；由于低速承载能力差，只能用于高速范围，因此，调速范围小。由于旁路节流调速回路在高速、重载下工作时，功率大、效率高，因此，适用于动力较大、速度较高、而速度稳定性要求不高，且调速范围小的液压系统。采用调速阀代替节流阀调速，可以改善速度-负载特性，其它特性同节流阀调速一样。（七）、调速阀调速回路执行件的运动速度不随负载的变化而变化，速度-负载特性硬二、快速运动回路73 快速运动回路又称增速回路，其功用在于使液压执行元件在空载时获得快速运动，以提高系统的工作效率或充分利用功率。实现快速运动的方法不同有多种方案，下面介绍几种常用的快速运动回路。

74当执行元件间歇或低速运动时，泵向蓄能器充油。而在工作循环中某一工作阶段执行元件需要快速运动时，蓄能器作为泵的辅助动力源，可与泵同时向系统提供压力油。

1．采用蓄能器的快速运动回路75换向阀右移：蓄能器所储存的液压油即释放出来加到液压缸，实现快进。当到达工进时，液压泵又给蓄能器充压（蓄油）。

1．采用蓄能器的快速运动回路76换向阀左移：此时蓄能器液压油和泵排出的液压油同时送到液压缸的活塞杆端，活塞快速回行。这样，系统中可选用流量较小的油泵及功率较小电动机，可节约能源并降低油温。

1．采用蓄能器的快速运动回路77工作行程时系统压力升高，打开右边卸荷阀，大流量泵卸荷，系统由小流量泵供油；当需要快速运动时，系统压力较低，由两台泵共同向系统供油图中所示。

2．利用双泵供油的快速运动回路推力：速度：特点：v3>v1；F3<F1。结论：差动连接后，速度大，推力小。代入上式：q1q2pq活塞只有一个，设此时的速度为v378

3．差动回路79

3．差动回路特点：当液压缸前进时，活塞从液压缸右侧排出的油再从左侧进入液压缸，增加进油处的一些油量，即和泵同时供应液压缸进口处的液压油，可使液压缸快速前进，但使液压缸推力变小。80

3．差动回路特点：当液压缸前进时，活塞从液压缸右侧排出的油再从左侧进入液压缸，增加进油处的一些油量，即和泵同时供应液压缸进口处的液压油，可使液压缸快速前进，但使液压缸推力变小。三、速度换接回路81速度换接回路的功能是使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度变换到另一种运动速度，因而这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速的换接,而且也包括两个慢速之间的换接。实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。82

1．用行程阀进行速度换接回路优点：快慢速换接过程比较平稳，换接点的位置比较准确。缺点：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。83

2．用两个调速阀进行速度换接回路两个调速阀并联，可以独立地调节各自的流量，互不影响；但一个调速阀工作时另一个调速阀内无油通过，其减压阀不起作用处于最大开口位置，因而速度换接时大量油液通过该处将使工作部件产生突然前冲现象。因此它不宜用于在工作过程中的速度换接，只可用在速度预选的场合。

2．用两个调速阀进行速度换接回路当主换向阀D左位接人系统时，调速阀B被换向阀C短接；输入液压缸的流量由调速阀A控制。当阀C右位接入回路时，由于通过调速阀B的流量调得比A小，所以输入液压缸的流量由调速阀B控制。85

2．用两个调速阀进行速度换接回路

特点：在这种回路中的调速阀A一直处于工作状态，它在速度换接时限制着进入调速阀B的流量。因此它的速度换接平稳性较好，但由于油液经过两个调速阀,所以能量损失较大。四、容积调速回路

通过改变变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的速度。优点：效率高、发热小。（没有溢流损失和节流损失）缺点：结构复杂，成本高。应用：大功率系统。86四、容积调速回路按油液循环方式的不同有开式回路和闭式回路两种。开式回路中的液压泵从油箱吸油后输入执行元件，执行元件排出的油液直接返回油箱，因此油箱能得到较好的冷却。但油箱的结构尺寸大，空气和物脏容易侵入回路，影响正常工作。87四、容积调速回路闭式回路中的液压泵将油液输入执行元件的进油腔，又从执行元件的回油腔处吸油。这种回路的优点是结构紧凑，减少了空气侵蚀的可能性。缺点是散热条件差，为了补偿回路中的泄漏、补偿执行元件进油腔与回油腔的流量差额，常常需要设置补油装置，从而使回路结构复杂化。88四、容积调速回路容积调速回路按所用执行元件的不同分为:泵—缸式回路泵—马达式回路89第十章液压基本回路及液压系统90§10-1

概述§10-2

方向控制回路§10-3

压力控制回路§10-4

调速回路§10-5

多缸工作控制回路§10-5多缸工作控制回路91 在液压系统中，如果由一个油源给多个液压缸输送压力油，这些液压缸会因压力和流量的彼此影响而在动作上相互牵制，必须使用一些特殊的回路才能实现预定的动作要求，常见的这类回路主要有以下三种。92功用：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。按控制方式不同,可分为压力控制、行程控制和时间控制三大类。一、顺序动作回路931、压力控制

当换向阀左位接入回路且顺序阀D的调定压力大于液压缸A的最大前进工作压力时，压力油先进入液压缸A的左腔，实现动作①；

当液压缸行至终点后，压力上升，压力油打开顺序阀D进入液压缸B的左腔,实现动作②;

同样地，当换向阀右位接人回路且顺序阀C的调定压力大于液压B的最大返回工作压力时，两液压缸则按③和④的顺序返回。941、压力控制

特点：这种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0.8～1.0Mpa，否则顺序阀易在系统压力脉冲中造成误动作。由此可见，这种回路适用于液压缸数目不多，负载变化不大的场合。

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。951、压力控制962、行程控制顺序动作回路图示由行程阀控制的顺序动作回路。

当推动手柄