第七章 液压传动系统基本回路

第七章液压传动系统基本回路第1页，课件共65页，创作于2023年2月第七章液压传动系统基本回路

任何液压系统都是有一个或多个基本液压回路组成的。所谓基本回路，是指为了实现特定的功能而把某些液压元件和管道按一定的方式组合起来的油路结构。

液压基本回路可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路（调速回路）和多执行元件控制回路。其中，速度控制回路是液压系统的核心部分，其主要功能是传递动力。其他回路起辅助作用，同样也是液压系统正常工作不可缺少的组成部分，其功用不在于传递动力，而在于实现某些特定的功能。第2页，课件共65页，创作于2023年2月基本回路的定义

为了实现特定的功能而把某些液压元件和管道按一定的方式组合起来的油路结构。它是任何液压系统的基本组成部分。基本回路的分类

按功用分，方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和多缸动作回路。其中，速度控制回路是液压系统的核心部分，尤其以调速回路的性能最关键。速度控制回路的功用

改变执行元件的运动速度调速回路的特性

调速特性、机械特性和功率特性对调速回路的要求

调速范围大、速度稳定性好、效率高第七章液压传动系统基本回路第3页，课件共65页，创作于2023年2月7.1方向控制回路在液压系统中，用以改变液流流向、控制执行元件的启动、制动和换向的基本回路，称为方向控制回路。一、启动、制动和换向回路1、启动、制动回路启动、制动回路是指对执行元件的启动运行、停止运行的控制回路。这种回路通常是在油泵和换向阀之间设置一个二位二通或二位三通换向阀（相当于开关）。第4页，课件共65页，创作于2023年2月7.1方向控制回路2、利用两位四通阀、三位四通阀的换向回路第5页，课件共65页，创作于2023年2月7.1方向控制回路3、时间制动换向回路第6页，课件共65页，创作于2023年2月7.1方向控制回路4、行程制动换向回路第7页，课件共65页，创作于2023年2月7.1方向控制回路二、锁紧回路锁紧回路是指用于执行元件不工作时，为了防止在外力作用下自由运动的控制回路第8页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路一、调压回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统主油路或某一支路的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路，这类回路包括调压、减压、增压、保压、卸荷和平衡等多种回路。

调压回路的功用是调节、稳定或限定液压系统主油路或局部油路压力的回路。

调压回路的显著特征是必有溢流阀存在。在定量泵系统中，溢流阀起调压、稳压作用；在变量泵系统中，溢流阀则起限定系统最高压力，防止系统过载的作用第9页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路1、单级调压回路在液压泵出口处设置并联溢流阀2即可组成单级调压回路，从而控制了液压系统的工作压力。在定量泵系统中，液压泵的供油压力可以通过溢流阀来调节。在变量泵系统中,用安全阀来限定系统的最高压力，防止系统过载。若系统中需要二种以上的压力，则可采用多级调压回路。

第10页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路2、二级、三级和连续调压回路第11页，课件共65页，创作于2023年2月

1．二级调压回路如图a所示为二级调压回路,可实现两种不同的系统压力控制。由溢流阀2和溢流阀4各调一级，当二位二通电磁阀3处于图示位置时，系统压力由阀2调定,当阀3得电后处于右位时，系统压力由阀4调定，但要注意:阀4的调定压力一定要小于阀2的调定压力，否则不能实现；当系统压力由阀4调定时，溢流阀2的先导阀口关闭，但主阀开启，液压泵的溢流流量经主阀回油箱。

2．多级调压回路如图b所示的由溢流阀1、2、3分别控制系统的压力，从而组成了三级调压回路。当两电磁铁均不带电时，系统压力由阀1调定,当1YA得电，由阀2调定系统压力；当2YA带电时系统压力由阀3调定。但在这种调压回路中，阀2和阀3的调定压力都要小于阀1的调定压力，而阀2和阀3的调定压力之间没有什么一定的关系。

3．连续、按比例进行压力调节的回路如图c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。第12页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路二、减压回路

减压回路的功用是使系统中某一部分油路具有比主油路压力低的稳定压力。回路的显著特征是有减压阀的存在。减压阀的最大调定压力应比溢流阀的调定压力低0.5~1Mpa。（原因？减压阀无法工作）

减压回路中的单向阀是防止主油路压力降低时油液倒流，起短时保压作用。第13页，课件共65页，创作于2023年2月第14页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路三、增压回路

将小直径液压缸和大直径液压缸串联可使冲柱急速推出，且在低压下可得很大的力量输出。将换向阀移到左位，泵所送过来的油液全部进入小直径液压缸活塞后侧，冲柱急速推出，此时大直径液压缸由单向阀将油液吸入，且充满大液压缸左侧空间。当冲柱前进达尽头受阻时，泵送出的油液压力升高，而使顺序阀动作，

当然如想以单独使用大直径液压缸以同样速度运动话，势必选用更大容量的泵，而采用这种串联液压缸则只要用小容量泵就够了，节省许多动力。第15页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路三、增压回路第16页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路四、卸荷回路卸荷回路的功用是在油泵驱动电机不须频繁启闭的情况下，使油泵在零压或很低的压力下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长油泵和电机的使用寿命。

卸荷回路的显著特征是有卸荷阀存在。卸荷阀不是一种单独的控制阀，它可以是二位二通阀、带卸荷功能的三位换向阀，还可以溢流阀。第17页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路1、复合泵卸荷第18页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路2、直接卸荷回路第19页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路3、三位阀的中位机能卸荷回路4、溢流阀远程遥控卸荷回路第20页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路五、保压回路保压回路的功用是使系统在液压缸不动或仅有微小的位移下稳定地维持住压力。

保压有泵保压和执行元件保压之分。这里主要介绍的是执行元件保压。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。常见的几种保压回路有开泵保压、蓄能器保压和换向阀保压等第21页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路1、开泵保压回路2、三位换向阀保压回路第22页，课件共65页，创作于2023年2月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。第23页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路3、蓄能器保压回路4、电接点压力表控制保压回路第24页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路六、平衡回路平衡回路的功用是在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。1、单向节流阀串接液控单向阀第25页，课件共65页，创作于2023年2月7.2压力控制回路2、单向顺序阀3、单向液控顺序阀第26页，课件共65页，创作于2023年2月当活塞下行时,控制压力油打开液控顺序阀,背压消失,因而回路效率较高,当停止工作时,液控顺序阀关闭以防止活塞和工作部件因自重而下降。这种平衡回路的优点是只有上腔进油时活塞才下行,比较安全可靠；缺点是,活塞下行时平稳性较差。这是因为活塞下行时,液压缸上腔油压降低,将使液控顺序阀关闭。当顺序阀关闭时,因活塞停止下行,使液压缸上腔油压升高,又打开液控顺序阀。因此液控顺序阀始终工作于启闭的过渡状态,因而影响工作的平稳性,这种回路适用于运动部件重量不很大、停留时间较短的液压系统中。第27页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路一、快速运动回路实现调节和控制执行元件速度的回路称为速度控制回路。速度控制回路分为快速运动回路、调速回路和快慢速换接回路。

又称增速回路,其功用在于使液压执行元件在空载时获得所需的高速,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。第28页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路1、差动快速回路：

右图所示。其特点为当液压缸前进时，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。第29页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路2、双联泵供油快速回路：第30页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路3、蓄能器辅助供油快速回路：第31页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路3、蓄能器辅助供油快速回路：4、增速缸快速回路第32页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路二、调速回路对任何液压系统来说，调速回路都是它的核心部分。是对执行元件的速度进行调节的回路。调速回路根据调速方式的不同可以分为节流调速、容积调速和节流容积调速。第33页，课件共65页，创作于2023年2月调速回路的调速原理液压缸

液压马达由上两式可知，改变液压缸、液压马达的流量，排量和作用面积，都能改变其速度。

节流调速——

改变容积调速——

改变节流容积调速——

同时改变和7.3速度控制回路第34页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路节流调速回路的组成

定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等节流调速工作原理

通过改变回路中流量控制元件通流截面积的大小来控制流入或流出执行元件的流量，以调节其运动速度节流调速回路的分类

按流量阀的不同，可以分为节流阀节流调速和调速阀节流调速；按流量阀安装位置不同，可分为进口、出口和旁路节流调速.第35页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路定压式节流调速回路（进口节流）

1、回路特征

节流阀位于进油路上，执行元件和动力源中间，而且必须加溢流阀才能起调速作用第36页，课件共65页，创作于2023年2月7.2节流调速回路2、机械特性（速度—负载特性）活塞运动速度节流阀进口压力由溢流阀调定，不变节流阀出口压力流过节流阀的流量由以上几个式子，可得

第37页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路由上式，可知：当负载不变时，活塞运动速度与节流阀通流面积大小成正比调节同流面积即可调节液压缸运动速度，且具有无极调速能。当负载变化时，活塞速度将受负载变化影响，它所受负载变化影响的程度，可以用速度刚性来表示第38页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路速度刚性

以不同的通流截面进行试验，得到一组速度—负载关系曲线，如右图结论：1）从总的趋势看，随着负载增加，速度减小2）曲线越陡，速度刚性越差，机械特性越软3）最大承载能力不受通流面积影响4）通流截面一定，负载增加，速度刚性下降5）负载一定，加大通流截面积（增大速度），速度刚性下降

因此，从速度稳定性考虑，进口节流调速回路适合轻载、低速场合。（负载越小，速度刚性越大，抵抗负载的影响的能力越大，运动越平稳，速度精度越高。第39页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路3、功率和效率输入功率输出功率功率损失其中，为溢流损失，为节流损失效率为输出功率与输入功率的比值第40页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路4、调速范围上式表明，节流调速回路的调速范围与节流阀的调速范围相同出口节流调速出口节流调速的一些特性基本上和进口节流调速相同，但有些区别：1、出口节流运动稳定性好；2、能承受负方向负载；3、节流阀发热或泄露对系统的影响小第41页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路变压式节流调速回路（旁路节流）

1、回路特征

节流阀位于旁路上，与执行元件并联。溢流阀在此处作安全阀。油泵出口压力随负载变化而变化第42页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路2、机械特性同进口节流的比较1）总的趋势看，活塞速度随负载增大减小2）速度刚性更差；3）节流阀通流截面积不同，最大承受负载不同，低速时，承载能力差；4）通流截面调定后，速度刚性随负载增大而提高；5）负载一定时，通流截面越小（速度越高），刚性越好

因此，旁路节流调速回路适用于重载、高速场合第43页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路3、功率和效率输入功率：有效功率：损失功率（节流损失）

旁路节流调速比进口、出口节流调速效率高，损失小。第44页，课件共65页，创作于2023年2月节流调速回路4、调速特性旁路节流的调速范围较进、出口节流的调速范围窄。结论：

旁路（变压）节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故，一般仅用于高速、重载、对速度平稳性要求不高的较大功率系统中，如牛头刨床主运动系统。第45页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路容积调速回路是通过改变泵或马达的排量来实现调速的。主要优点是没有节流损失和溢流损失，因而效率高，发热小，适用于大功率、大流量场合。（尤其是行走机械液压系统）容积调速回路的分类：根据油路的循环方式，可分为开式和闭式回路根据执行元件的不同，泵—缸式泵—马达式变量泵—定量马达定量泵—变量马达变量泵—变量马达第46页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路泵—缸式容积调速回路第47页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路活塞运动速度：速度刚性速度刚性不好，低速负载能力差。第48页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路泵—马达式容积调速回路1）变量泵—定量马达式（恒转矩）泵转速，马达排量，恒定不变马达转速输出转矩，不因调速而变输出功率第49页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路调速范围宽第50页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路2）定量泵—变量马达式（恒功率）泵转速、排量，恒定不变马达转速输出转矩输出功率第51页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路1）定量泵—变量马达式（恒功率）调速范围窄第52页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路3）变量泵—变量马达式前两种回路工作特性的综合，调速范围大，并扩大了马达输出转矩和功率的选择余地。一般机械都要求在低速时要求有较大的输出转矩，在调速时，分两段进行1、先将调至最大，并固定。然后，将由小调大，2、将固定至最大，然后将由大调小第53页，课件共65页，创作于2023年2月容积调速回路3）变量泵—变量马达式（恒转矩、恒功率）第54页，课件共65页，创作于2023年2月7.3速度控制回路三、速度换接回路速度换接回路的功用是使执行元件可以在多种速度之间转