液压基本回路

第六章液压基本回路回路是液压系统的基本组成单元，是为了完成某种特定功能而由元件组成的油路结构。本章是以后学习和分析液压系统的重要基础。重点：1.调压回路和卸荷回路；2.节流调速回路的调速原理；3.容积调速回路的特性（速度负载特性、承载能力、效率）4.快速运动回路、速度换接回路和顺序动作回路的工作原理。难点：1.节流调速回路的特点2.容积节流调速的工作原理。计划学时：6学时液压基本回路由有关的液压元件组成用来完成某种特定功能的典型回路。一些液压设备的液压系统虽然很复杂，但它通常都由一些基本回路组成，所以掌握一些基本回路的组成、原理和特点将有助于认识分析一个完成的液压系统。液压基本回路分类：压力控制回路速度控制回路多缸工作控制回路其它回路液压系统由一个或多个液压基本回路组成。第六章液压基本回路§6-1

压力控制回路

§6-2速度控制回路

§6-3多缸运动控制回路

§6-4其它回路§6-1

压力控制回路是控制液压系统整体或系统中某一部分的压力，以满足执行元件对力或力矩要求的回路。这类回路包括调压、减压、增压、卸荷、保压和平衡等多种回路。一、调压回路功能:对整个系统或某一局部的压力进行控制，使之既满足使用要求，又能降低△P，减少发热。调压回路分类:单级

、远程

、多级

单级调压回路组成泵、溢流阀、节流阀、、二位四通电磁换向阀、液压缸等动画演示双向调压回路工作原理由溢流阀2调压，压力较低；二位四通换向阀左位，由溢流阀1调压，压力较高动画演示远程调压回路工作原理由阀1调压，压力较高。电磁铁得电，由远程调压阀调压，压力较低动画演示多级调压回路工作原理由阀1调压，压力较高。电磁铁得电，由阀2或3调压，压力较低。但为获得多级压力，阀2或3的调定压力必须小于阀1的调定压力，否则，阀1将不起作用动画演示二、减压回路使系统中某一部分具有较低的稳定压力液压系统中，夹紧油路、润滑油路或控制压力常需要低于主回路的压力。单级减压——用一个减压阀即可多级减压——减压阀+远程调压阀即可动画演示

当分支油路的压力较主油路压力低得多，而需要的流量又很大时，为减少功率损耗，常采用高压低压液压泵分别供油的办法以提高系统效率。三、增压回路

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。

回路内有三个以上液压缸，其中之一需要较高的工作压力，同时其它的液压缸仍用较低的压力，此时即可用增压提供高压给那特定的液压缸；或是在液压缸进到底时，不用泵而增压时用，如此可使用低压泵产生高压，以降低成本。右图为增压器动作原理及符号。

动画演示四、卸荷回路在执行元件停止工作时，为避免液压泵电机频繁启动而采用。卸荷回路指的是在执行元件短时间停止工作时，让泵在低载或空载的情况下运转的回路。目的是减小△P，降低发热、减小泵和电机负载，延长泵的寿命。1.利用换向阀中位机能卸荷的回路2.利用二位二通阀卸荷的回路动画演示动画演示利用二位二通阀卸荷的回路：当二位二通阀左位工作，泵排除的液压油以接近零压状态流回油箱以节省动力并避免油温上升。图中二位二通阀系以手动操作，亦可使用电磁操作。注意二位二通阀的额定流量必须和泵的流量相适宜。3．利用换向阀卸荷的回路：是采用M型中位机能换向阀，当阀位处于中位置时，泵排出的液压油直接经换向阀的PT通路流回油箱，泵的工作压力接近于零。使用此种方式卸荷，方法比较简单，但压力损失较多，且不适用于一个泵驱动两个或两个以上执行元件的场所。注意三位四通换向阀的流量必须和泵的流量相适宜。只适用于低压小流量场合。

3．利用溢流阀远程控制口卸荷的回路（电磁溢溢阀）二位二通阀只需采用小流量规格。在实际产品中，常将电磁换向阀与先导式溢流阀组合在一起，这种组合称电磁溢流阀。实际上采用电磁溢流阀，管路连接更方便。动画演示4、采用复合泵的卸荷回路：

有的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三位换向阀的中位机能,或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:1．利用液压泵保压的保压回路：利用液压泵的保压回路也就是在保压过程中,液压泵仍以较高的压力(保压所需压力)工作,此时,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,故只在小功率的系统且保压时间较短的场合下才使用；若采用变量泵，在保压时，泵的压力较高,但输出流量几乎等于零。因而,液压系统的功率损失小，这种保压方法且能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，因而其效率也较高。五、保压回路这种蓄能器借助蓄能器来保持系统压力，补偿系统泄漏。右图所示为利用虎钳做工件的夹紧。将换向阀移到阀左位时，活塞前进将虎钳夹紧，这时泵继续输出的压力油将蓄能器充压，直到卸荷阀被打开卸载，此时作用在活塞上的压力由蓄能器来维持并补充液压缸的漏油作用在活塞上，当工作压力降低到比卸荷阀所调定的压力还低时，卸荷阀又关闭，泵的液压油再继续送往蓄能器。本系统可节约能源并降低油温。2．利用蓄能器的保压回路：动画演示六、平衡回路

平衡回路的功用在于防止立式缸或垂直部件因自重而下滑或下行超速。图示，缸停止因顺序阀关闭而平衡左位，缸下行，因回路有单向顺序阀作阻力，不会产生超速。右位，缸上行，油经单向阀进入缸下腔。动画演示§6-2速度控制回路一、概述速度控制回路功用和分类1.功用:改变执行元件的运动速度。

2.分类：调速、换速、增速回路等。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中安装位置的不同可分为1、进口节流调速回路；2、出口节流调速回路；3、旁路节流调速回路；4、调速阀节流调速回路。

1、进口节流调速回路特征：将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调节A节，即可改变q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用。动画演示2、出口节流调速回路特征：将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节AT，可调节q2以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，pP

=pS。动画演示进出口节流调速回路的比较(1)承受负性负载的能力

(2)运动平稳性能

(3)油液温升(4)起动时的前冲(5)回油腔压力进油节流调速回路能获得更低稳定速度，为了提高回路综合性能，实践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因而兼有两回路优点。3、旁路节流调速回路将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与缸并联，溢流阀做安全阀，pP取决于负载，pP=p1=△p=F/A回路的特点回路的工作压力随负载而变；（也称变压式节流调速回路）节流阀调节排回油箱的流量，从而间接地控制了流入缸中的流量；此回路的溢流阀起安全保护作用。动画演示

节流阀旁路节流调速回路的应用应用：∵v—F特性较软，低速承载能力差。∴一般用于高速、重载、对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。4、调速阀节流调速回路

使用节流阀的节流调速回路，机械特性都比较软，变载下的运动平稳性都比较差。为了克服这一缺点，回路中的流量控制元件可以改用调速阀。

特点：a、在负载变化较大，v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流阀，当△P>△Pmin，qV不随△P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。

b、虽解决了速度稳定性问题，但因既有△P溢，又有△P节，还有△P减，所以，△P更大，一般用于P较小，但F变化较大而v稳定性要求较高的场合。29动画演示三、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。

节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失故效率高，发热小，一般用于大功率场合。

回路的分类1、按油液循环方式不同①、开式回路：泵从油箱吸油后输入执行元件,执行元件排出的油直接回油箱。②、闭式回路：泵将油输入执行元件的吸油腔，又从执行元件的回油腔处吸油。2、按所用执行元件的不同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1、变量泵2、安全阀1、变量泵--定量液压执行元件的容积调速回路2、定量泵—变量马达式调速回路（恒功率调速回路）特点：这种回路的调速范围很小，一般只有Rc≦3。不能用来使马达反向。这种回路在造纸、纺织等行业的卷取装置中得到了应用。3、变量泵—变量马达式调速回路特点：这种回路拓宽了调速范围，即Rc=RPRM。效率较高，适用于大功率场合。四、容积节流调速回路∵容积调速回路虽然效率高，发热小，但仍存在速度负载特性较软的问题（主要由于泄漏所引起）。∴在低速、稳定性要求较高的场合（如机床进给系统中），常采用容积节流调速回路。

1.定压式容积节流调速回路(1)这种回路使用了限压式变量叶片泵和调速阀；(2)活塞运动速度v由调速阀中节流阀的通流截面积AT来控制；(3)变量泵输出的流量qp和进入缸中的流量q1自相适应：当qp﹤q1时→泵的供油压力↓→变量泵的流量↑→qp≈q1；当qp>q1时→泵的油压力↑→变量泵的流量自动↓→qp≈q1；(4)调速阀的作用使进入缸中的流量保持恒定；使泵的供油压力，供油量基本上不变，从而使泵和缸的流量匹配；(5)回路的速度刚性，运动平稳性，承载能力和调速范围都和与它对应的节流调速回路相同；(6)这种回路最适用于中、小功率场合。2.变压式容积节流调速回路(1)这种回路使用稳流量泵和节流阀；(2)节流阀控制着进入液压缸的流量q1，并使变量泵输出流量qp自动和q1相适应；当qp﹥q1时→泵的供油压力↑→泵内左，右两个柱塞进一步压缩弹簧→e↓→泵的供油量qp

↓→qp≈q1

；当qp<q1时→泵的供油压力↓→e↑→泵的供油量qp

↑→qp≈q1

；(3)这种回路宜用在负载变化大，速度较低的中，小功率的场合。动画演示三类调速回路的比较和选用

一、调速回路的比较

液压系统中的调速回路应能满足如下的一些要求，这些要求是评比调速回路的依据。1、能在规定的调速范围内调节执行元件的工作速度。2、在负载变化时，已调好的速度变化愈小愈好，并应在允许的范围内变化。3、具有驱动执行元件所需的力或转矩。4、使功率损失尽可能小，效率尽可能高，发热尽可能小。

调速回路类型主要性能节流调速回路容积调速回路容积节流调速回路用节流阀调节用调速阀或溢流节流阀调节变量泵—液压缸式定压式变压式定压式变压式定压式变压式机械特性速度刚性差很差好较好好承载能力好较差好较好好调速特性（调速范围）大小大较大大功率特性效率低较高低较高最高较高高发热大较小大较小最小较小小适用范围小功率、轻载或低速的中、低压系统大功率、重载高速的中高压系统中小功率的中压系统三类调速回路主要性能比较调速回路的选用1、一般来说速度低的用节流调速回路；速度稳定性要求高的用调速阀式调速回路，要求低的用节流阀式调速回路。2、负载小、负载变化小的用节流调速回路，反之用容积调速回路或容积节流调速回路。3、一般情况下功率﹤3KW的用节流调速回路；3～5KW的用容积节流调速回路或容积调速回路；5KW以上的用容积调速回路。4、费用低廉时用节流调速回路；允许费用高时则用容积节流或容积调速回路。五、快速运动回路

功用：使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。1、液压缸差动连接快速回路动画演示电磁铁动作顺序表

电磁铁动作顺序

1YA2YA3YA快进

+--工进

+-+快退-++原位停止---

对于间歇运转的液压机械，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。图为一补助能源回路。将换向阀移到阀右位时，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。例如活塞在做浇注或加压等操作过程时，液压泵即对蓄能器充压（蓄油）。当换向阀移到阀左位时，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。2、

采用蓄能器的快速补油回路动画演示3

双泵供油的快速运动回路动画演示4、增速缸快速回路动画演示六速度换接回路

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。

1快速与慢速的换接回路：

2两种慢速的换接回路图a中的两个调速阀并联，由换向阀实现换接。两个调速阀可以独立地调节各自的流量.互不影响；但是.一个调速阀工作时另一个调速阀内无油通过，它的减压阀不起作用而处于最大开口位置，因而速度换接时大量油液通过该处将使机床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。图b所示为两调速阀串联的速度换接回路。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。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。§6-3多缸运动控制回路在液压系统中,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。

一、顺序动作回路

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行程控制、压力控制和时间控制三类

。

1．行程控制顺序动作回路：

1)、这种回路以液压缸的行程位置为依据来实现相应的顺序动作；2)、回路的可靠性取决于电器行程开关和电磁阀的质量；3)、变更液压缸的动作行程和动作顺序比较方便；4)、适合于顺序动作的位置精度要求较高、动作循环常要求改变的场合。特点2．压力控制顺序动作回路：1)、这种回路顺序动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值：后一个动作的压力必须比前一个动作压力高出0.8～1MPa。2)、顺序阀打开和关闭的压力差值不能过大，否则顺序阀会在系统压力波动时造成误动作，引起事故。3)、顺序阀6的调定压力>缸4的最大前进压力；顺序阀3的调定压力>缸5的最大返回压力。特点二、同步回路保证系统中的两个或多个液压缸在运动中的位移量相同或以相同的速度运动。在液压装置中常需使两个以上的液压缸作用步运动，理论上依靠流量控制即可达到，但若要作到精密的同步，则可采用比例式阀门或伺服阀配合电子感测元件、计算机来达成，以下将介绍几种基本的同步回路。

如图将两支（或若干支）液压缸运用机械装置（如齿齿轮或刚性梁）将其活塞杆连结在一起使它们的运动相互受牵制，因此，即可不必在液压系统中采取任何措施而达到同步，此种同步方法简单，工作可靠，它不宜使用在两缸距离过大或两缸负载差别过大的场合。1.刚性连接的同步回路

2、用调速的同步回路3.液压缸串联的同步回路1)、两缸有效工作面积相等；2)、两缸油腔连通处有泄漏使两个活塞产生同步位置误差；3)、在回路中设置专门的补正装置，在每次行程端点处及时消除这项误差；4)、只适用于负载较小的液压系统。特点三、多缸快慢速互不干扰回路

防止液压系统中的几个液压缸因速度快慢的不同（因而是工作压力不同）而在动作上相互干扰。1)、液压缸6、7各自要完成“快进→工进→快退”的自动工作循环。2)、这个回路之所以能实现快慢运动互不干扰，是由于快速和慢速各由一个液压泵来分别供油，再通过相应电磁阀进行控制的缘故。特点功用1、小流量泵2、溢流阀3、调速阀4、换向阀5、换向阀6、液压缸7、液压缸8、换向阀9、换向阀10、调速阀11、溢流阀12、大流量泵当3YA+、4YA+且1YA¯、2YA¯时，两个缸作差动连接，由大流量泵12供油使活塞快速向右运动。这时如某一液压缸（例如液压缸6）先完成了快进运动，通过挡块和行程开关实现了快慢速换接（1YA+、3YA¯），这个缸就改由小流量泵1来供油，经调速阀3获得慢速工进运动，不受液压缸7的影响。工作原理当两缸都转成工进、都由泵1供油之后，若某一液压缸（例如液压缸6）先完成工进运动，通过挡块和行程开关实现了反向换接（1YA+和3YA+），这个缸就改由大流量泵12来供油，使活塞快速向左返回；这时缸7仍由泵1供油继续进行工进,不受缸6运动的影响。当所有电磁铁都断电时，两缸才都停止运动。

507-1、附图所示回路中，液压缸两腔面积分别为A1=100cm2，A2=50cm2，当液压缸的负载F从0增大到30000N时，液压缸向右运动速度保持不变，如调速阀最小压差Δp=5×105Pa，试问：1>、溢流阀最小调定压力pY

是多少（调压偏差不计）？2>、负载F=0时，泵的工作压力是多少？3>、液压缸可能达到的最高工作压力是多少？FpYppA1A2p1p2解：1）∵pYA1=p2A2+F=△pminA2+Fmax∴pY

=（△pminA2）∕A1+Fmax∕A5030000=0.5×106

×+=3.25MPa100100×10-4

2)F=0时，液压泵的压力不变，仍为

pp=3.25MPa

3)F=0时，液压缸的工作压力最高，即

pYA1=p2maxA2∴p2max=pYA1/A2=3.25×100/50=6.5MPa7-2、能否实现“夹紧缸Ⅰ先夹紧工件，进给缸Ⅱ再移动”的要求（夹紧缸Ⅰ的速度须能调节）?为什么？该怎么办？ⅠⅡpxpYpp答：1）不能实现。

2）因为节流阀的存在要求部分油液通过溢流阀，所以pp=pY；而px﹤pY

，顺序阀必然打开，两缸同时动作。

3）改进办法是将内控顺序阀改为液控顺序阀。ⅠⅡpxpYpp7-3、附图所示的进口节流调速系统中，液压缸大小腔面积各为A1=100cm2，A2=50cm2，Fmax=25000N1>、如果节流阀的压降在Fmax时为30×105Pa，问液压泵的工作压力pp和溢流阀的调整压力各为多少？2>、若溢流阀按上述要求调好后，负载从Fmax=25000N降到15000N时，液压泵工作压力和活塞的运动速度各有什么变化？pYppA1A2p1F解：1）∵p1A1=F∴p1=F/A1=25000/100×10-4=25×105MPapp=p1+△p节=(25+30)×105=55×105M