《汽车液压与气压传动（第4版）》 课件 第七章：液压基本回路

第七章：液压基本回路第一节：压力控制回路第二节：速度控制回路第三节：方向控制回路教学目标教学要点返回目录本章习题教学目标1)熟悉三种液压基本回路中的常用回路。2)掌握三种液压基本回路的组成、工作原理、性能特点及功能。3)掌握分析、设计和应用这些回路的方法,为解决汽车液压系统中的实际问题奠定基础。返回本章教学要点返回本章知识要点掌握程度相关知识

液压基本回路的组成、工作原理与分析熟悉压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路中常见回路的组成和工作原理,掌握分析液压基本回路工作过程或工作原理的基本方法流体力学的基本知识、液压元件方面的知识液压基本回路的特点与特性、功能及应用熟悉压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路中常见回路的特点与特性、功能和应用,会从液压系统中分解出液压基本回路,并分析其性能、特点,掌握根据工况、使用和功能要求设计液压基本回路的方法各种常见液压基本回路的工程应用第一节：压力控制回路

压力控制回路是利用压力控制阀作为回路主要控制元件控制系统全局或系统局部压力，以满足执行元件输出所需要的力或力矩要求的回路。在汽车的液压系统中，保证有足够的力或力矩输出是设计压力控制回路最基本的优化目标。这类回路包括：调压与限压回路、减压回路、增压回路、保压回路、卸荷回路和平衡回路等多种回路。第一节：压力控制回路返回本章第一节：压力控制回路基本内容一、调压回路二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路第一节：压力控制回路一、调压回路

液压系统的压力应当与负载相适应，才能合理使用动力，减少不必要的动力消耗。调压回路的功用是控制系统的压力保持恒定或限制其最大值，以便与负载相匹配。定量液压泵系统中的压力调定主要用溢流阀，变量液压泵系统中用安全阀限制系统的最大工作压力，防止系统过载。当系统需要多个压力时，可以采用多级调压回路来实现。第一节：压力控制回路1.单级调压回路由一个定量泵和溢流阀组成的单级调压回路。

溢流阀通常设置在泵出口附近的旁通油路上,系统供油压力由溢流阀的调压弹簧调定。第一节：压力控制回路1.单级调压回路单级调压回路在汽车液压系统中较为常见,如汽车无级自动变速器

中采用单级调压回路或双级调压回路两种方案进行速比控制和夹紧力控制。第一节：压力控制回路1.单级调压回路夹紧力控制阀由电控系统根据从动轮液压缸的压力传感器的信号进行自动调节,改变其输出压力,实现对目标夹紧力的跟踪控制。速比控制阀是三位三通电液比例控制阀,由电控系统根据主动轮和从动轮的转速传感器信号进行自动调节,以保证输入到主动轮内的油压稳定。第一节：压力控制回路2.二级调压回路1—高压溢流阀；2—低压溢流阀第一节：压力控制回路2.二级调压回路通过高、低压控制阀的控制,满足了夹紧力和速比控制的要求,由于速比控制和夹紧力控制的液压缸压力通过高压控制阀和低压控制阀来分别控制调节。

与单级压力回路相比,双压力回路变速器的性能得到了提高，但是它结构复杂,控制阀数量较多,使得控制策略变得复杂,成本较高。第一节：压力控制回路3.多级调压回路(1)采用三个溢流阀的多级调压回路第一节：压力控制回路（2）采用电液比例溢流阀的调压回路调节电液比例溢流阀2的输入信号电流,就可以调节系统的供油压力,而不需要设置多个溢流阀和换向阀。第一节：压力控制回路基本内容一、调压回路二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路

第一节：压力控制回路二、减压回路

减压回路的功用是使系统中的某一部分油路较主油路具有较低的稳定压力。最常见的减压回路是在需要减压的油路前串联定值减压阀。例如汽车自动变速器中，变矩器润滑油路所需补偿压力和液动换挡阀所需的控制压力一般都低于挡位离合器油缸所需工作压力，为此，可在变矩器和换挡阀控制油路中分别设置减压阀，各自的输出压力视需要而调定。第一节：压力控制回路1.单级减压回路1-液压泵2-溢流阀3-减压阀第一节：压力控制回路2.二级减压回路第一节：压力控制回路基本内容一、调压回路：二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路第一节：压力控制回路三、增压回路

增压回路是用来提高系统中某一支油路的压力，实现压力放大的回路。它能用较低压力的泵来获得较高的工作压力，此外，还可利用压缩空气助力来获得较高的油压力，可使系统简单、经济。如汽车的离合器操纵和制动器操纵采用了这样的回路。第一节：压力控制回路1.单作用增压缸增压回路增压回路是用来提高系统中某一支油路的压力,实现压力放大的回路。第一节：压力控制回路2.双作用增压缸增压回路采用双作用增压缸的增压回路,能连续输出高压油。第一节：压力控制回路2.双作用增压缸增压回路燃油喷射系统的增压回路,通过增压缸的增压作用使燃油压力得到提高,从而提高燃油的喷射压力。第一节：压力控制回路基本内容一、调压回路：二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路第一节：压力控制回路四、保压回路

所谓保压回路，就是在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生的微小位移的情况下使系统压力基本上保持不变。最简单的保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回路，但是阀类元件的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。第一节：压力控制回路1.利用液压泵的保压回路

第一节：压力控制回路2.利用蓄能器的保压回路第一节：压力控制回路3.自动补油保压回路第一节：压力控制回路基本内容一、调压回路：二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路第一节：压力控制回路五、卸荷回路

在液压系统中，执行机构常在不停止液压泵运转（即发动机不熄火）的状态下停止工作，这时如果采用卸荷回路，就可使液压泵输出的油液在低压下流回油箱(即液压泵卸荷)。

节省发动机的功率、减少油液发热、延长泵的寿命。第一节：压力控制回路1.换向阀卸荷回路第一节：压力控制回路2.利用二位二通电磁换向阀卸荷回路第一节：压力控制回路3.利用多路阀卸荷回路第一节：压力控制回路4.利用先导式溢流阀卸荷回路第一节：压力控制回路5.用限压式变量泵的卸荷回路第一节：压力控制回路6.用蓄能器的卸荷回路第一节：压力控制回路基本内容一、调压回路：二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路第一节：压力控制回路六、平衡回路

为了防止立式液压缸与垂直工作部件由于自重而自行下滑，或在下行运动中由于自重而造成超速运动，使运动不平稳、这时可采用平衡回路，即在立式液压缸下行的回油路上设置一顺序阀使之产生适当的阻力，以平衡自重。常用在城市垃圾处理车液压系统和汽车起重机液压系统中。第一节：压力控制回路1.采用单向顺序阀组成的平衡回路单向顺序阀的调定压力应稍大于工作部件的重力引起的液压缸下腔的压力。第一节：压力控制回路2．采用液控单向顺序阀的平衡回路第一节：压力控制回路3.采用远程控制阀的平衡回路返回本节第二节：速度控制回路第二节：速度控制回路

液压传动系统中的速度控制回路是控制和调节液压执行元件运动速度的单元回路。根据被控制执行元件的运动状态、方式以及调节方法，速度控制回路可分为：调节液压执行元件的速度的调速回路、使之获得快速运动的快速运动回路、实现快慢速切换的速度换接回路和多个执行元件的同步运动回路等。返回本章第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路一、调速回路调速就是调节执行元件的运动速度。调速回路分为三种：1.节流调速：流量控制阀调速。（节流阀、调速阀）2.容积调速：变量泵、变量马达调速。3.容积节流调速：变量泵+流量阀调速，联合调速。第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路（一）节流阀式调速回路

节流阀式调速回路有不同的分类方法。按流量阀在回路中位置的不同可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。第二节：速度控制回路1.进油路节流调速回路第二节：速度控制回路速度负载特性

速度负载特性是指执行元件的速度随负载变化而变化的性能，可用速度负载特性来描述。

第二节：速度控制回路结论1)重载区域的速度刚性比轻载区域的速度刚性差。

2)当执行元件负载一定，节流阀通流面积越小，速度刚性越大。

3)增大液压缸的有效工作面积，提高液压泵的供油压力，可以提高速度刚性。

4)进口节流阀式节流调速回路的速度刚性不受液压泵泄漏的影响。

第二节：速度控制回路最大承载能力

回路的最大承载能力为。

当液压缸面积不变，所以在泵的供油压力已经调定的情况下，其承载能力不随节流阀通流面积的改变而改变，故属恒推力或恒转矩调速。第二节：速度控制回路功率和效率

由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。特别是在低速小负载的情况下，虽然速度刚度大，但效率很低。因此，在液压缸要实现快速和慢速两种运动，并且速度差别较大时，采用一个定量液压泵供油是非常不合适的。第二节：速度控制回路2.回油节流调速回路

第二节：速度控制回路两种调速回路不同之处

(1)回油节流调速功率损失大，但具有承受负值负载的能力；而进油路节流调速，工作部件在负值负载作用下，会失控而造成前冲。

(2)回油节流调速在启动时，活塞有前冲现象。进油节流调速回路中，起动冲击较小。

(3)进油节流调速回路比回路节流调速回路较容易实现压力控制。第二节：速度控制回路3.旁路节流调速回路第二节：速度控制回路旁路节流调速回路有如下特点(1)开大节流阀开口，活塞运动速度减小；关小节流阀开口，活塞运动速度增大。

(2)节流阀调定后(AT不变)，负载增加时活塞运动速度减小，从它的速度负载特性曲线可以看出，其刚性比进、回油调速回路更软。

(3)当节流阀通流截面较大(工作机构运动速度较低)时，所能承受的最大载荷较小。同时，当载荷较大，节流开口较小时，速度受载荷的影响小，所以旁路节流调速回路适用于高速大载荷的情况。

(4)液压泵输出油液的压力随负载的变化而变化，同时回路中只有节流功率损失，而无溢流损失．因此这种回路的效率较高、发热量小。

由于旁油路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故应用比前两种回路少，只用在负载变化小，对运动平稳性要求低的高速大功率场合。

第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路（二）用调速阀式的节流调速回路

前面分析的用节流阀调速的三种节流调速回路，有一个共同的缺点，就是执行元件的速度都随负载增加而减小。这主要是由于负载变化引起了节流阀前后压差的变化。从而改变了通过节流阀流量的缘故。使用节流阀的节流调速回路，速度负载特性都比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。第二节：速度控制回路a)回路图b)速度负载特性第二节：速度控制回路采用溢流节流阀的节流调速回路

溢流节流阀中的差压式溢流阀具有自动恒定节流阀两端压力差的作用，因此，当液压缸负载变化时，节流阀工作压差不变，通过的流量也不变，使液压缸的速度稳定。在变负载下工作时，这种回路比调速阀式进口和出口节流调速回路的效率高。第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路（三）容积调速

容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的，常采用闭式系统。

优点是效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。

缺点是采用变量泵或变量马达的结构较复杂，且油路也相对复杂，一般需要有补油油路和设备、散热回路和设备，所以成本较高。目前，全液压驱动的汽车、拖拉机和其他行走车辆，它们行走部分的传动，都采用液压泵和液压马达组成的闭式传动系统。第二节：速度控制回路

根据液压泵和液压马达(或液压缸)的组合不同，容积调速回路有三种形式：

变量泵和定量执行元件（液压马达或液压缸）组成的调速回路；

定量泵和变量液压马达组成的调速回路；

变量泵和变量液压马达组成的调速回路。第二节：速度控制回路1.变量泵和液压缸组成的容积调速回路第二节：速度控制回路2.变量泵和液压马达组成的调速回路a)回路b)速度—负载特性工作特性1-辅助泵2、3-溢流阀4-变量泵第二节：速度控制回路(1)速度—负载特性

在不考虑管路压力损失和泄漏时，液压马达的转速为由于变量泵和液压马达的泄漏量，使马达转速随着负载转矩的增大而减小。当泵的排量VP很小时，负载转矩不太大，马达就停止转动，这说明当液压泵以小排量（低速）工作时，回路承载能力较差。第二节：速度控制回路(2)调速范围

调节变量泵的排量便可控制液压马达的速度，因为变量泵的转速和液压马达排量都为常数。由于变量泵能将流量调得很小，故可以获得较低的工作速度，因此调速范围较大，可达40左右，可实现连续的无级调速。当回路中的液压泵改变供油方向时，液压马达就能实现平稳换向。第二节：速度控制回路（3）输出负载特性

若不计系统损失，可以得到液压马达的输出转矩为液压马达的输出转矩是不变的，即与液压泵的排量无关，所以称这种调速回路为恒转矩调速。第二节：速度控制回路(4)功率与效率特性

若不计系统损失，液压马达输出功率等于液压泵输出功率，液压马达的输出功率为正常情况下，变量液压泵与定量液压马达的容积调速回路没有溢流损失和节流损失，所以回路的效率较高。忽略管路的压力损失，回路的总效率等于变量液压泵与液压马达的效率之积。

第二节：速度控制回路应用

变量液压泵与定量液压马达的容积调速回路的效率较高，有一定的调速范围和恒转矩特性，在功率较大的液压系统中获得广泛应用。第二节：速度控制回路3.定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路

第二节：速度控制回路回路特性1.调速范围较小。2.输出转矩为变值与液压马达的排量成正比。3.。调速称为恒功率调速。这种回路调速范围较小，一般不超过3，此外变量马达不能在运转中通过零点换向，系统的起动也不够平稳，需在系统中添置其他元件加以解决，所以这种回路很少单独使用。第二节：速度控制回路4.变量泵和变量马达组成的容积调速回路

a)回路图b)调速特性1—变量泵2一变量马达3一安全阀4—补油泵5一溢流阀6、7、8、9—单向阀第二节：速度控制回路回路特点

回路总的调速范围可达100以上。在恒转矩阶段属于低速调速阶段，而恒功率阶段属于高速调速阶段，这种回路的调速范围大，并且有较大的工作效率，适用于大功率液压系统中，如港口起重用运输汽车及其他行走车辆等。第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路（四）容积式节流调速

容积式节流调速回路是用变量泵供油，用流量阀改变进入液压缸的流量，以实现对工作速度的调节，这时泵的供油量与液压缸所需的流量相适应。这种调速方式就其性质说仍属于容积调速，因为最终改变系统流量调速的仍是变量泵的排量，所不同的是，变量泵的排量由系统油路上流量控制阀进行控制，调整流量控制阀就可以改变变量泵的排量。第二节：速度控制回路1.限压式变量泵和调速阀的调速回路a)回路图b)调速特性曲线1一变量泵2—调速阀3一液压缸4一背压阀5—压力继电器6—安全阀第二节：速度控制回路2.差压式变量泵和节流阀组成的联合调速回路

第二节：速度控制回路差压式变量泵与节流阀的工作点1-节流阀某一开度的工作特性曲线2-差压式变量泵的特性曲线第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路二、快速运动回路

为了提高生产率。许多液压系统的执行元件都采用了两种运动速度。即空行程时的快速运动和工作时的正常运动速度。第二节：速度控制回路1.液压缸差动连接快速运动回路第二节：速度控制回路2.双液压泵供油快速运动回路第二节：速度控制回路2.采用合流阀的双泵供油速运动回路第二节：速度控制回路3.蓄能器供油快速运动回路第二节：速度控制回路4.辅助缸的快速运动回路第二节：速度控制回路5.增速缸的快速运动回路第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路三、速度换接回路

速度换接回路的功能是使执行元件在一个工作循环过程中，自动从一种运动速度转换到另一种运动速度(比如由快速运动变换成正常运动)，且尽可能使切换平稳，不出现前冲现象。第二节：速度控制回路1.行程阀速度换接回路第二节：速度控制回路2.两个调速阀并联的换接回路第二节：速度控制回路3.两调速阀串联的速度换接回路第二节：速度控制回路4.液压马达串、并联速度换接回路第二节：速度控制回路基本内容一、调速回路：

1.节流式调速回路：

2.调速阀式调速回路：

3.容积式调速回路：

4.容积式节流式调速回路：二、快速运动回路：三、速度换接回路：四、同步回路：第二节：速度控制回路四、同步回路

同步回路用以实现多个执行元件的同步运动，即不论外载荷如何都能保持相同的位移（位移同步）或相同的速度(速度同步)。同步分位置同步和速度同步，对于开式系统，严格做到每一瞬间的位置同步是困难的，所以常采用速度同步控制。为获得高精度的位置同步，需采用闭式系统控制。本节介绍的几种都是汽车上常用的开环控制的同步运动回路，同步精度不高。第二节：速度控制回路（一）容积式同步回路

容积式同步运动回路主要用相同的液压泵、执行元件或机械连接的方法实现同步运动的回路.第二节：速度控制回路2.串联液压缸的同步回路第二节：速度控制回路带有补偿装置的串联液压缸的同步回路第二节：速度控制回路3.用同步液压马达的同步回路第二节：速度控制回路4.同步缸的同步回路第二节：速度控制回路（二）节流式同步运动回路

节流式同步运动回路是采用节流方式（如分流集流阀、调速阀、比例或伺服阀）实现同步的。第二节：速度控制回路1.分流阀的同步回路第二节：速度控制回路2.电液比例阀同步回路第二节：速度控制回路3.带有伺服阀的同步回路第二节：速度控制回路4.带有调速阀的同步回路返回本节第三节：方向控制回路第三节方向控制回路

在液压系统中，执行元件的起动、停止