液压与气压传动 第5版 课件 第六章 液压基本回路

液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水1液压基本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，液压基本回路就是为了完成某种特定功能而由元件组成的油路结构。所以需要掌握一些液压基本回路的组成、原理和特点，以有助于认识分析一个完成的液压系统。功用压力控制回路速度控制回路方向控制回路多执行元件控制回路2压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求。功能调压回路卸载回路减压回路增压回路平衡回路保压回路泄压回路3压力控制回路一、调压回路调定和限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。1、单级调压回路系统压力可由远程调节阀控制，主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。4压力控制回路一、调压回路2、多级调压回路系统压力可由三个阀换挡控制。p1i＞p2ip1i＞p3i5压力控制回路一、调压回路3、无级调压回路系统压力可由输入电流大小控制。6压力控制回路二、卸载回路1、用换向阀中位机能的卸载回路使泵在工作间歇期间输出很小的功率，分为压力卸载和流量卸载。在进油口安装单向阀使泵在卸载时输出一定压力的液压油，以操纵控制控制阀。7压力控制回路二、卸载回路2、用先导型溢流阀的卸载回路在溢流阀遥控口与电磁阀之间安装节流孔，防止卸载或升压时产生压力冲击。8压力控制回路二、卸载回路3、有蓄能器的卸载回路蓄能器能够保持系统压力，补充系统泄漏。9压力控制回路二、卸载回路4、限压式变量泵的卸载回路该卸载回路为零流量卸载。10压力控制回路三、减压回路二级减压回路串接减压阀回路11压力控制回路四、增压回路1、单作用增压器的增压回路适用于单向作用力大、行程小、作业时间短的场合。使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应。12压力控制回路四、增压回路2、双作用增压器的增压回路13适用于增压行程要求较长的场合。压力控制回路五、平衡回路1、采用单向顺序阀的平衡回路使立式液压缸的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或下行运动时因自重超速失控。该回路适用于工作负载固定且活塞闭锁要求不高的场合14压力控制回路五、平衡回路2、采用液控单向阀的平衡回路液控单向阀是锥面密封，故闭锁性能好。回路油路上串联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳。15压力控制回路五、平衡回路3、采用远控平衡阀的平衡回路密封性好，阀口大小能自动适应不同载荷对背压的要求。16压力控制回路六、保压回路1、采用液控单向阀的保压回路适用于保压时间短、对保压稳定性要求不高的场合使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。17压力控制回路六、保压回路2、液压泵自动补油的保压回路采用液控单向阀、电接触式压力表发讯使泵自动补油。保压时间长，压力稳定性高18压力控制回路六、保压回路3、采用辅助泵的保压回路辅助泵供油维持系统压力稳定。由于辅助泵只需补偿系统泄漏，可选小流量泵，功率损失小，压力稳定性取决于溢流阀的稳压性能。19压力控制回路六、保压回路4、采用蓄能器的保压回路20压力控制回路七、泄压回路使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。211、延缓换向阀切换时间的泄压回路压力控制回路七、泄压回路2、用顺序阀控制的泄压回路回路采用带卸载小阀芯的液控单向阀实现保压和泄压，泄压压力和回程压力均由顺序阀控制。22液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水23速度控制回路-调速回路速度控制回路是调节和变换液压执行元件速度。调速回路是调节执行元件运动速度的回路。（液压缸）（液压马达)液压缸：改变活塞有效作用面积困难液压缸：改变活塞有效作用面积困难液压马达：改变马达排量较为容易改变几何参数定量泵节流调速变量泵容积调速定量泵变转速调速改变输入流量24速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路改变输入执行元件的流量，必须在泵的出口旁接一条支路，泵多余的流量溢流回油箱。这种定量泵节流调速回路由定量泵、执行元件、流量控制阀、溢流阀组成。流量控制阀安放位置进油节流调速回油节流调速旁路节流调速25速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路1、进油、回油节流调速回路26一、定量泵节流调速回路1、进油、回油节流调速回路27速度负载特性速度控制回路-调速回路速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路1、进油、回油节流调速回路速度负载特性28

v与AT成正比，调节AT可实现无级调速；

v随FL的增加按抛物线规律下降；

FL越小、v越低、增大ps和A1，可提高速度刚度。速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路功率特性291、进油、回油节流调速回路速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路1、进油、回油节流调速回路回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度比较平稳；实现程序控制的压力信号采取方法不同。进油节流调速中工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力；回油节流调速中工作部件运动碰到死挡铁后，回油腔压力下降至零。回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响小；进油节流阀调速应用于单作用杆缸时，能获得更低的稳定速度；30速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路1、进油、回油节流调速回路进油节流调速回路中，启动时可减小或避免压力冲击；回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。31速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路2、旁路节流调速回路32速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路2、旁路节流调速回路速度负载特性33负载增加，速度显著下降；负载越大，速度刚性越大；节流口越小，速度刚性越大。速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路2、旁路节流调速回路功率特性34速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路2、旁路节流调速回路速度受负载变化的影响大，在小负载或高速时，曲线陡，回路的速度刚性差；在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制；只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高；一般用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合。35速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路3、改善调速阀的调速回路36速度控制回路-调速回路一、定量泵节流调速回路3、改善调速阀的调速回路负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定，速度刚性大；旁通型节流阀只能用于进油节流调速回路中，供油压力随负载而变化，功率损失小，效率高；低速稳定性较差；采用电液比例流量阀替代普通流量调速阀，可形成回路的闭环控制，速度稳定性和精确度大为提高，可实现远程控制。37速度控制回路-调速回路二、变量泵容积调速回路容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。手动调节容积调速回路自动调节容积调速回路改变排量方法38速度控制回路-调速回路二、变量泵容积调速回路1、手动调节容积调速回路回路中变量泵或马达的排量通过人为调节，无溢流损失和节流损失，效率高，根据油液循环方式分为开式回路和闭式回路。⑴变量泵-定量马达调速回路39马达工作压力和输出转矩不会随着转速的变化而发生改变，这种回路也称为恒转矩调速回路。速度控制回路-调速回路二、变量泵容积调速回路1、手动调节容积调速回路⑵变量泵-变量马达调速回路40调节泵排量的过程为恒转矩阶段；调节马达排量的过程为恒功率阶段。速度控制回路-调速回路二、变量泵容积调速回路2、自动调节容积调速回路⑴恒功率变量泵调速回路41泵的排量随着负载压力的变化而自动改变，并保持压力和流量的乘积为定值。速度控制回路-调速回路二、变量泵容积调速回路2、自动调节容积调速回路42对应于调速阀一定的开口，调速阀的进口具有一定的压力，泵输出相应的流量；在工作范围内，负载越大，效率越高。⑵限压式变量泵和调速阀的调速回路速度控制回路-调速回路二、变量泵容积调速回路2、自动调节容积调速回路⑶差压式变量泵和节流阀的调速回路43节流阀两端的压差基本由变量泵控制活塞上的弹簧力来确定，因此输入液压缸的流量基本不受负载变化的影响；能补偿负载变化引起泵的泄漏变化，回路效率高，发热小。泵的压力和流量均自适应负载的需求，又称为功率适应调速回路或负载敏感调速回路。快速和速度换接回路一、快速运动速度使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率或充分利用功率实现方式差动缸双泵供油充液增速蓄能器44快速和速度换接回路一、快速运动速度结构简单，应用较多；差动连接与非差动连接速度比：A1:(A1-A2)；451、液压缸差动连接快速运动回路快速和速度换接回路一、快速运动速度卸载阀和溢流阀的设定压力分别为双泵供油和小流量泵供油的最高工作压力；效率较高；常用于执行元件快进和工进速度相差较大的场合。462、双泵供油快速运动回路快速和速度换接回路一、快速运动速度3、充液增速回路用于垂直运动部件质量较大的液压系统；充液箱常被充压油箱代替，实现强制充液。⑴

自重充液快速回路47快速和速度换接回路一、快速运动速度3、充液增速回路功率利用比较合理；增速比受增压缸尺寸限制，结构比较复杂；⑵

增速缸的增速回路48快速和速度换接回路一、快速运动速度3、充液增速回路⑶采用辅助缸的快速运动回路49回路简单易行，效率较高；常用于冶金机械。快速和速度换接回路一、快速运动速度4、采用蓄能器的快速运动回路常用于间歇工作且停留时间较长、或存在快慢两种工作速度的液压设备；回路效率较高；50快速和速度换接回路二、速度换接回路用于切换执行元件的速度，换接过程要求平稳，换接精度要求高。切换前后速度不同快速-慢速慢速-慢速51快速和速度换接回路二、速度换接回路1、快、慢速换接回路⑴

用行程阀（电磁阀）的速度换接回路切换过程比较平稳，换接点位置准确；安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂；采用电磁阀使得安装较为灵活、连接方便，但速度接换的平稳性、可靠性和换接精度较差。52快速和速度换接回路二、速度换接回路实现高、低速换挡；行走机械应用较多；531、快、慢速换接回路⑵

液压马达串、并联双速换接回路快速和速度换接回路二、速度换接回路串联方式中第二进给速度小于第一进给速度；换接平稳性较好；并联方式中两进给速度可分别调整，互不干扰；换接平稳性较差。542、两种慢速的换接回路液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水55方向控制回路通过控制进入执行元件液流的通、断或变向，来实现执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。实现功能换向回路锁紧回路制动回路56方向控制回路一、换向回路571、采用换向阀的换向回路方向控制回路一、换向回路1、采用换向阀的换向回路采用二位四通换向阀、三位四通换向阀都可以使双作用执行元件换向。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。

采用电磁换向阀和电液换向阀可以方便的实现自动往复运动，但对换向平稳性和换向精度要求较高的场合，显然不能满足要求。对于频繁的连续的往复运动，且换向过程要求平稳，换向精度高，换向端点能停留的场合（如磨床工作台），常采用机动换向阀作先导阀，液动换向阀作主阀的换向回路。58方向控制回路一、换向回路主要用于工作部件运动速度较大、换向频率高、换向精度要求不高的场合换向精度高，冲出量较小，易用于工作部件运动速度不大但换向精度要求较高的场合。591、采用换向阀的换向回路时间控制制动行程控制制动方向控制回路一、换向回路适用于压力较高、流量较大的场合。602、采用双向变量泵的换向回路方向控制回路二、锁紧回路61

通过切断执行元件进油、出油通道而使执行元件准确的停在确定的位置，并防止停止运动后因外界因素而发生窜动。方向控制回路三、制动回路使液压执行元件平稳地由运动状态转换为静止状态，制动快，冲击小，制动过程中油路出现的异常高压和负压能自动有效地被控制。62方向控制回路三、制动回路1、用溢流阀的液压缸制动回路溢流阀2和4为反应灵敏的小型直动型溢流阀。溢流阀2和4的调定压力一般比系统溢流阀调定压力高5％～10％。63方向控制回路三、制动回路2、用溢流阀的液压马达制动回路马达排油通过背压阀3回油箱，背压阀调定压力一般为0.3～0.7MPa。溢流阀2的调定压力一般等于系统额定工作压力。64多执行元件控制回路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。动作顺序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65多执行元件控制回路1、压力控制顺序动作回路一、顺序动作回路使几个执行元件严格按照预定顺序动作。按控制方式不同，顺序动作回路分为压力控制和行程控制两种方式。66多执行元件控制回路1、压力控制顺序动作回路一、顺序动作回路顺序阀或压力继电器的调定压力必须大于前一动作执行元件的最高工作压力的10％～15％，否则在管路中的压力冲击或波动下会造成误动作。这种回路适用于执行元件数目不多、负载变化不大的场合。67多执行元件控制回路2、行程控制顺序动作回路一、顺序动作回路回路动作可靠，但改变动作顺序难。调整挡块可调整缸的行程，通过电控系统可改变动作顺序。68多执行元件控制回路能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异，在运动中以相同的位移或相同的速度运动。二、同步回路69多执行元件控制回路二、同步回路回路结构简单，调整麻烦，同步精度不高。回路压力损失大，不宜用在低压系统中。701、用流量控制阀的同步回路多执行元件控制回路2、用串联液压缸的同步回路二、同步回路

回路允许较大偏载，同步精度较高，回路效率也较高；泵的供油压力至少是两缸工作压力之和。71多执行元件控制回路3、用同步缸或同步马达的同步回路二、同步回路同步精度比采用流量控制阀的同步精度高，但专用的配流元件是系统复杂、制造成本高。72多执行元件控制回路