液压与气动技术第7章 液压基本回路

液压与气动技术模块七：液压基本回路液压系统都由一些基本回路组成。液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。液压基本回路速度控制回路—

控制执行元件速度；压力控制回路—

控制系统或局部工作压力；方向控制回路—

控制执行元件运动方向；多执行元件控制回路—

控制几个执行元件间的工作循环。

按在液压系统中的功能可分：7.1速度控制回路一、调速回路：调节执行元件的工作速度。1.定量泵节流调速回路

2.泵-马达容积调速回路

二、快速运动回路：使执行元件获得尽可能大工作速度。三、速度换接回路：用于执行元件实现速度的切换。3.差动连接快速运动回路4.双泵供油快速运动回路5.快速运动和工作进给运动的换接回路

6.两种工作速度的切换回路速度调节是液压传动系统的核心问题一、调速回路调节液压缸活塞的调速，可采用流量阀或变量泵实现。调节液压马达的转速，可采用变量马达实现。调速回路主要有：1.节流调速回路：由定量泵供油，用节流阀等调节流量；2.容积调速回路：用变量泵或变量马达调速；3.容积节流调速回路：用变量泵供油，由节流阀等调节供油量。

1、节流调速回路按流量控制阀安装位置的不同分：进口节流调速回路出口节流调速回路旁路节流调速回路调节流阀的通流截面积大小，改变进入执行机构的流量，从而实现运动速度的调节。由定量泵、流量阀（如节流阀）、溢流阀和执行元件组成。节流阀串联在定量泵与液压缸间，调节节流阀口的大小，调节进入液压缸的流量，调节运动速度。溢流阀常开。将节流阀串联在液压缸与油箱之间，以限制液压缸的回油量，也就调节了进入液压缸的流量，从而达到调速目的溢流阀常开。。将节流阀置于分支油路上。泵输出流量一部分进入缸，另一部分经节流阀回油箱。调节节流阀口的大小来控制进入缸的流量，实现运动速度的调节。溢流阀常闭。进口节流调速回路出口节流调速回路旁路节流调速回路进口节流调速回路速度-负载特性

出口节流调速回路速度-负载特性旁路节流调速回路液压缸活塞的运动速度取决于节流阀流回油箱的流量，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，情况相似。

1.三种节流调速回路，速度受负载变化影响较大，即速度刚性小（或刚性差）。其中旁路节流调速回路在低速、低负载时速度刚度最小。比较：进口节流调速回路旁路节流调速回路2.进、回油路节流调速回路的速度-负载特性基本相同，其速度刚性在高速、大负载时较小，二者的差别在于：后者的运动平稳较高，能承受一定的负载；进油路节流调速回路只有在增设了背压阀后，其运动的稳定性才能提高。比较：3.进油路节流和回油路节流调速回路的溢流阀均处于开启状态，起稳压和分流的作用；在旁路节流调速回路中，溢流阀不开启，起到安全保护作用。比较：进口节流调速回路出口节流调速回路旁路节流调速回路4.进、出口节流调速：有溢流损失，也有节流损失，效率不高；旁路节流调速：只有节流损失，没有溢流损失，效率较高。但速度不稳定比较：进口节流调速回路出口节流调速回路旁路节流调速回路

为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流阀调速，并在回油路上加背压阀，使其兼具二者的优点。进口节流调速回路出口节流调速回路旁路节流调速回路2.容积调速回路主要优点：无功率损失即无溢流损失和节流损失，且液压泵的工作压力随负载变化，因此效率高，发热量少。多用于工程机械、矿山机械、农业机械和大型机床等大功率的调速系统中。容积调速回路是通过改变回路中液压泵或液压马达的排量来实现调速的。泵-缸泵-马达（开式循环回路）液压系统的油液循环，有开式和闭式两种方式。闭式循环回路开式循环回路，液压泵从油箱中吸入液压油，同时压送到液压执行元件中去，执行元件的回油排至油箱。优点:油液在油箱中能良好地冷却，沉淀过滤杂质和析出气体。缺点:空气和污染物侵入油液机会多;油箱尺寸较大。闭式循环回路，液压泵将液压油压送到执行元件的进油腔，同时又从执行元件的回油腔吸入液压油。优点:结构尺寸紧凑，改变执行元件运动方向较方便，空气和污染物侵入系统的可能性小。缺点:散热条件差，结构复杂，造价较高。液压系统的油液循环，有开式和闭式两种方式。容积调速回路：泵—缸式

活塞运动速度由改变变量泵1的排量来调节，回路中最大压力由安全阀2限定。3.调速特性

变量泵有泄漏，v随F加大而减小，在低速下的承载能力很差。

进口节流调速回路（变量）泵-缸式调速回路按所执行元件的不同分：变量泵—定量马达容积调速定量泵—变量马达容积调速变量泵—变量马达容积调速容积调速回路：泵—马达式调速范围很大，可达40倍左右。变量泵-定量马达(4)调速特性——恒转矩调速(1)速度特性（关系）(2)转矩特性（关系）

马达输出转矩与变量泵的无关，与调速无关，只与负载有关;负载不变时，无论转速高低，转矩恒定。(3)功率特性（

关系）定量泵-变量马达——恒功率调速调速范围4倍左右。(4)调速特性(1)速度特性（关系）(2)转矩特性（关系）(3)功率特性（

关系）

输出功率与马达无关，与转速无关，功率恒定。注意：区别于恒转矩调速。变量泵—变量马达调速回路由双向变量泵和双向变量马达等组成闭式容积调速回路。能实现低速大转矩输出和高速大功率输出。变量泵—变量马达调速回路在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态。高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态。

二、快速运动回路

为了提高生产效率，机床工作部件常常要求实现空行程(或空载)的快速运动。这时要求液压系统流量大而压力低。这和工作运动(工进)时一般需要的流量较小和压力较高的情况正好相反。

基本要求：在快速运动时，尽量减小需要液压泵输出的流量，或者在加大液压泵的输出流量后，但在工作运动时又不致于引起过多的能量消耗。差动连接回路是在不增加液压泵输出流量的情况下，来提高工作部件运动速度的一种快速回路，其实质是改变了液压缸的有效作用面积。1.1.

由上得，差动连接比简单连接：液压缸的推力小，速度高，正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。简单连接差动连接

工作进给时：负载增大，系统压力升高，液控顺序阀打开，使低压大流量泵卸荷，此时单向阀关闭，由高压小流量泵单独向系统供油，实现慢速运动。

2.双泵供油的快速运动回路是利用低压大流量泵1和高压小流量泵10并联为系统供油。

2.三、速度换接回路

速度换接回路用来实现运动速度的变换，即在原来设计或调节好的几种运动速度中，从一种速度换成另一种速度。

基本要求：速度换接要平稳，即不允许在速度变换的过程中有前冲(速度突然增加)现象。1.快速运动和工作进给运动的换接回路单向行程阀速度换接回路2.两种工作速度的切换回路调速阀并联：两调速阀工作的先后顺序不受限制，可单独调节流量。调速阀串联：7.2压力控制回路调压：使系统整体或某一部分压力保持恒定或不超过某数值。减压：使系统中某一部分具有较低的稳定压力。增压：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。卸荷：使液压泵在接近零压的工况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长液压泵和电动机的使用寿命。保压：使液压系统执行元件行程结束后，继续保持工作压力。平衡：防止垂直油缸及其工作部件因自重自行下落或下行运动中因自重造成的失控失速。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，以满足液压执行元件所需的力或转矩。对泵调压使系统整体或某一部分压力保持恒定或不超过某个限定值。对减压支路减压

为使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力小0.5MPa。当减压回路中的执行元件需调速时，调速元件应放在减压阀的后面，以免减压阀泄漏对执行元件速度产生影响。使系统中某一部分油路或某个执行元件获得比系统压力低的稳定压力。对液压缸增压单作用增压缸增压回路

双作用增压缸增压回路

用以提高系统中局部油路的压力

它能使局部压力远高于油源的压力。

当系统中局部油路需要较高压力而流量较小时，采用低压大流量泵加上增压回路比选用高压大流量泵要经济得多。至系统对泵卸荷使泵的油液在很低的压力下流回油箱对液压缸回路保压执行机构在一定的行程位置上停止运动或在有微小的位移下稳定地维持一定的压力。对液压缸回路平衡为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，在执行元件的回油路上保持一定的背压值，以平衡重力负载。顺序阀的开启压力要足以支撑运动部件的自重。7.3方向控制回路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。

主要包括换向回路和锁紧回路。系统对换向回路的基本要求：换向可靠、灵敏、平稳、换向精度合适。运动部件的换向多采用电磁换向阀来实现；在容积调速的闭式回路中，利用双向变量泵控制油流方向来实现液压缸换向。换向回路

采用换向阀的换向回路单作用液压缸换向：用二位三通阀。对液压缸而言

双作用执行元件换向：采用二位四通换向阀、三位四通换向阀。二位阀只能使执行元件正、反向运动;

三位阀有中位，不同中位机能可使系统获得不同性能。锁紧回路通过切断执行元件进、出油通道而使执行元件准确停在确定位置，并防止停止运动后因外界因素而发生窜动。用三位换向阀“O”或“M”型中位机能锁紧2.用液控单向阀锁紧对液压马达和液压缸而言

特点:结构简单，不需增加其它装置，但由于滑阀环形间隙泄漏较大，故其锁紧效果不太理想，一般只用于要求不太高或只需短暂锁紧的场合。锁紧回路通过切断执行元件进、出油通道而使执行元件准确停在确定位置，并防止停止运动后因外界因素而发生窜动。对液压马达和液压缸而言用三位换向阀“O”或“M”型中位机能锁紧2.用液控单向阀锁紧双向液压锁如果一个油源给多个执行元件供油，各执行元件因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。我们可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求。顺序动作回路同步回路互不干扰回路多路换向阀控制回路7.4多缸工作控制回路按控制方式不同，分为:压力控制行程控制利用油路本身的压力变化来使执行元件按顺序先后动作。（使用顺序阀）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顺序动作回路适用于系统中液压缸数目不多、负载变化不大的场合适合于顺序动作位置精度要求高、动作循环经常要求改变的场合

利用一个液压缸移动一段规定行程后发出信号使下一个液压缸动作。（使用行程开关）按控制方式不同，分为:压力控制行程控制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双泵供油实现多缸快慢速互不干扰回路多缸快慢速互不干扰回路使系统中几个执行元件在完成各自工作循环时彼此互不影响作用：防止多缸因速度快慢不同（压力不同）互相干扰。泵1：小流量;泵2：大流量泵快进采用差动连接两缸分别完成工作循环：快进：1YA(-),3YA(+)

工进:1YA(+),3YA(-)

快退：1YA(+),3YA(+)

快进：仅右边的泵供油

快进：仅右边的泵供油

工进：仅左边的泵供油

快退：仅右边的泵供油互不干扰的原因：快速、慢速各有一个油泵分别供油，通过电磁阀进行控制。1）溢流阀应保证回路在时仍能正常工作，根据液压缸受力平衡式:得:进入液压缸大腔的流量:溢流阀处于正常溢流状态，所以泵的工作压力:解：2)当