流体传动与控制基础（第3版）课件：液压基本回路

流体传动及控制基础（

液压基本回路1）

液压基本回路2

液压基本回路7.1压力控制回路7.2调速回路7.3快速运动和速度换接回路7.4多缸动作回路液压基本回路分类n

液压基本回路，就是由有关液压元件所组成，用来完成某种特定功能的基本回路。任何机械设备的液压传动系统，都是由一些液压基本回路组合而成。n

按实现功能不同，分为n

压力控制回路n

速度控制回路n

多缸控制回路7.1

压力控制回路n

压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中油液的压力，从而完成系统所需要的特定功能。这类回路包括调压、卸荷、减压、平衡和保压等多种回路。调压回路n

调压回路是用来控制液压系统的工作压力，使之不超过压力控制阀的调定值，或使执行机构在工作各个阶段具有不同的压力。直动式溢流阀6溢流阀定压回路n

节流调速的基本原理5432节流阀由调压阀设定由负载决定1调压阀7两级调压回路远控调压阀远控调压阀54阀体调压阀231主调压阀电磁溢流阀电液比例调压回路n

可由电信号远程控制调压n

调节方便、自动化程度高2节流阀3比例调压阀19溢流阀调节压力的设定58472节流阀节流阀63调压阀试问

设定压力?110减压回路先导式减压阀n

减压回路的功用是采用减压阀使系统中某一支路的压力低于主油路的工作压力，并保持恒定。n

减压回路多用于机床的工件夹紧油路、润滑油路及控制油路等。11普通减压阀减压回路n

减压阀使其出口压力减压阀降低并保持在设定值比例减压阀减压回路n

电信号调节出口压力n

比例减压阀可进行远程调节n

调节方便、自动化程度高比例减压阀13卸荷回路n

卸荷回路是使液压泵输出的油直接回油箱，因此泵输出油的压力很低，也称为液压泵或系统卸荷。n

采用卸荷回路对液压泵卸荷，可有效减少系统的功率损失。三位四通换向阀卸荷回路n

由换向阀中位

M型机能卸荷4n

卸荷时液压泵排油直接流油箱n

卸荷时排油管路压力接近零3即三位四通换向阀2思考题：换向阀通径对卸荷压力有影响吗？115电磁溢流阀卸荷回路至系统电磁换向阀先导式溢流阀2电磁溢流阀1n

电磁换向阀和先导溢流阀电磁溢流阀组合成电磁溢流阀n

电磁换向阀可控制主阀开启卸荷时系统压力等于大气压吗？而使泵的排油直接回油箱换向阀旁路卸荷回路n

电磁换向阀旁路接通，而使5泵的排油直接回油箱4二位二通换向阀32117思考题：卸荷时系统压力与哪些因素有关？平衡回路n

平衡回路的功用是使执行元件保持一定的背压，以平衡重力负载，防止运动部件因自重而超速下滑。n

平衡回路的基本要求是闭锁性能好，工作可靠。应用平衡回路的导弹发射系统液压缸19应用平衡回路的起运设备液压缸20应用平衡回路的起重机n

大国重器徐工QAY1200汽车起重机可用于5兆瓦级风电建设和维护石化设备吊装及桥梁建设等工程建设。起升高度

：106m起升重量

：1200t21液控单向阀平衡回路n

液控单向阀闭锁作用防止重物快速下降n

单向节流阀调节下降速度6单向节流阀5重物4液控单向阀AB液控单向阀3单向节流阀2PTAB1思考题：液控单向阀平衡回路有什么特点？外控式单向顺序阀平衡回路重物n

单向顺序阀外控制口压力达到设定压力时才开启5n

利用单向顺序阀的控制作用可防止重物快速下降4单向顺序阀32123思考题：外控顺序阀平衡回路有什么特点？内控式单向顺序阀平衡回路n

单向顺序阀的入口压力平衡阀达到设定压力时才开启n

利用单向顺序阀的控制作用防止重物快速下降24思考题：内控顺序阀平衡回路有什么特点？【案例】平衡回路应用n

导弹重量几百吨n

导弹从起竖状态收放落下，需要才平衡回路。n

导弹收放落下应平稳分析比较三种平衡回路n

液控单向阀平衡回路n

外控顺序阀平衡回路n

内控顺序阀平衡回路保压回路n

液压执行元件在工作过程中的某一阶段，需要保持恒定压力一段时间，可采用保压回路。液压缸支腿26液压支腿调平蓄能器－压力继电器保压回路n

保压时，液压泵卸荷，蓄能器补充阀、缸的泄漏使压力不快速降低。n

当压力降低到需要的保压压力以下时，压力继电器可控制泵重新向系统补油。28蓄能器－卸荷阀保压回路n

保压时蓄能器补充阀、缸的泄漏使压力不快速降低n

当压力达到保压压力时，外控顺序阀接通使液压泵卸荷外控顺序阀7.2

调速回路n

调速回路是最基本的速度控制回路，它是通过控制输入执行元件的流量，从而实现对执行机构运动速度进行调节的回路。30液压缸和液压马达的运动速度n

不考虑液压油压缩性和泄漏，液压缸运动速度为n

液压马达转速为液压系统的调速方法n

节流调速

采用定量泵供油，由流量阀调节进入执行元件的流量。n

容积调速

采用改变变量泵、变量马达的排量或液压泵转速的方法，来调节执行元件的运动速度。n

容积节流调速

采用变量泵和流量阀相配合调节的方法，来调节执行元件的运动速度。322.1节流调速及功率损失分析n

用节流阀(或调速阀)控制进入执行元件的流量，达到调速目的。n

根据流量控制阀安装位置不同，分为n

进油节流调速n

回油节流调速n

旁路节流调速液压缸、液压马达进油路节流调速单向节流阀单向节流阀34进油路节流调速的工作原理n

定量液压泵输出流量一定，其中一部分由节流阀调节输入液压缸，而剩余部分则通过溢流阀流回油箱。n

溢流阀起定压作用，即保持节流阀进口压力为常值。n

调节节流阀开口，可调节进入液压缸的流量，即调节执行元件运动速度。35进油路节流调速的特点n

负载变化将引起节流阀前后压力差变化，从而改变了通过节流阀的流量，使液压缸运动速度发生变化。n

节流阀进油路调速一般用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高场合。节流阀进油路调速速度负载特性节流调速基本原理节流阀开口面积速度负载特性曲线n

开口面积大则速度快n

负载增大速度降低调速阀进油路调速的速度负载特性基本为常数有以下结论：n

速度只与流量阀的开口面积有关n

速度基本为常数n

开口面积大则速度快进油路节流调速的功率损失(1)n

进油路节流调速，由于节流口的阻力作用，其前后压力差所产生的功率损失为n

溢流阀所产生的功率损失为39进油路节流调速的功率损失(2)n

节流阀的功率损失与前后压力降和通过的流量成正比。n

溢流阀溢流的功率损失与定压压力和溢流流量成正比。n

进油路节流调速多用于中小功率的调速系统。40进油路节流调速的功率损失(3)液压缸运动节流阀回油节流调速n

液压缸速度由回油路单向节流阀调节42液压缸伸、缩调速阀回油节流调速n

液压缸伸出速度由单向节流阀2调节单向节流阀1n

液压缸缩回速度由单向节流阀1调节单向节流阀2回油路节流调速的特性n

调节回油路上节流阻力，间接调节输入液压缸的流量，从而达到调节液压缸运动速度的目的。n

调速的速度稳定性也受负载变化的影响，速度刚性差。n

也必然存在溢流功率损失和节流阀的压力降功率损失。44回油路节流调速与进油路节流调速的区别n

回油路节流调速，液压缸回油腔要产生一定背压，提高了运动平稳性；由于回油腔有背压，还能承受负向负载。n

回油路节流调速因进油路上没有节流阀，启动时会使液压缸产生前冲；而进油路节流调速则基本没有前冲现象。45回油路节流调速与进油路节流调速的区别进油路节流调速回油路节流调速46旁路节流调速n

节流阀安装在与液压缸并联的支路上。ABn

液压泵输出流量，一部分进入液压缸，一部分经节流阀流回油箱。n

改变节流阀开口面积，可调节流回油箱的流量，即调节了进入液压缸的流量。采用节流阀的旁路节流调速n

旁路调速基本原理n

调节也就调节节流阀安全阀思考题：旁路调速回路有哪些功率损失？48采用调速阀的旁路节流调速n

旁路调速基本原理也就调节n

调节安全阀调速阀49旁路节流调速的特点n

液压泵出口压力取决于负载，溢流阀起安全阀作用，处于常闭状态。n

只有节流阀产生功率损失而无溢流功率损失。n

液压泵出口压力随负载变化而变化；即节流阀产生的功率损失随负载变化而变化。50三种节流调速回路比较n

进油路节流调速：消除执行元件前冲现象，但没有背压、低速稳定性差。产生节流、溢流功率损失。n

回油路节流调速：执行元件有前冲现象，但有背压、低速稳定性好。产生节流、溢流功率损失。n

旁路路节流调速：执行元件可能有前冲现象，但没有背压、低速稳定性差。液压泵出口压力随负载变化而变化；只有节流功率损失，没有溢流功率损失。n

进油路、旁路调速改善低速稳定性，可采取什么措施？例7.1n

试分析三种节流调速回路是否正确？52例7.2如图7-13所示回路例7.3n

溢流阀的设定值应为多少？n

液压缸伸出、缩回时，系统的功率损失各是多少？54Theend55流体传动及控制基础（

液压基本回路2）7.2.2容积调速及功率损失分析n

容积调速是通过改变液压泵、液压马达的排量或液压泵转速来实现调速。由于容积调速没有节流损失和溢流损失，因而效率高，系统发热少，主要用于大功率液压系统调速。变量泵—液压缸容积调速回路n

调速基本原理n

变量泵流量n

液压缸速度思考题：溢流阀的作用是什么？n

调节泵排量即调节泵输出流量，即调节液压缸速度【案例1】变量泵—液压缸容积调速应用变量泵—液压马达容积调速回路n

调速基本原理n

变量泵流量n

液压马达转速n

调节泵排量即调节泵输出流量，即调节液压马达转速开式回路n

液压泵从油箱吸油，执行元件的回油流回油箱，这就是开式回路。n

开式回路油液能得到较好的冷却，但油箱体积较大。闭式回路n

液压泵吸油口与执行元件回油路连通，油液封闭回路循环，即闭式回路。n

闭式回路结构紧凑，但油液散热条件差。为补充回路泄漏，并进行换油冷却，用辅助液压泵将小油箱冷油输入回路。变量泵定量马达变量泵—定量马达容积调速回路定量马达变量泵补油泵n

液压泵角速度和马达排量为常数，马达角速度为8变量泵—定量马达(液压缸)回路功率n

若不考虑液压马达转矩损失，则n

因此，液压马达输出功率为定量马达变量泵马达排量不变，当负载不变时，马达压差不变，所以马达输出转矩恒定。变量泵—定量马达输出特性曲线定量马达变量泵10采用容积调速的混泥土搅拌输送车定量马达变量泵混泥土搅拌输送车的容积调速系统原理变量泵马达补油泵安全阀n

补油泵靠单向的作用总是向低压管路补油n

改变泵的旋转方向则泵的吸油、排油对换，即改变马达的转向混泥土搅拌输送车的容积调速系统原理定量马达变量泵割草机液压系统定量马达变量泵变量泵排量的调节n

改变变量泵的排量，常规的方案是通过手动调节。这种控制方式自动化程度低。n

为了提高提高自动化程度，减少对车辆行走性能的影响，可采用电比例控制变量泵。手动变量泵比例变量泵比例变量泵、控制放大器比例阀比例变量泵控制放大器16比例变量泵及其在行走机械上的应用双向马达减速机比例变量泵行走机械静液传动装置17比例变量泵及其在行走机械上的应用变量泵—定量马达(液压缸)回路特点n

改变液压泵排量或转速来调节输出流量。n

调速过程不存在节流和溢流功率损失。n

当负载转矩增大时，则系统工作压力也增大，这将使液压泵和马达泄漏增加，造成马达转速降低。定量泵—变量马达调速回路变量马达定量泵n

变量马达排量可调节n

调节马达排量即调节其转速20定量泵—变量马达调速的特性曲线负载不变时，马达压差不变，当马达排量减小时，马达转速升高、转矩减小，马达输出功率恒定。定量泵—变量马达调速特点n

在各种转速下输出功率保持不变。n

其缺点是调速范围小，而且当马达排量减小到一定值时，马达输出转矩不足以克服负载，马达便停止转动。n

这种调速方式往往不单独使用。22变量泵—变量马达容积调速回路双向变量泵双向变量马达23变量泵—变量马达容积调速的特性曲线低速段：变量马达排量最大，马达转矩大，变量泵调速；高速段：泵变量达到最大，变量马达调速，马达转矩减小；这种回路调速范围宽。24变量泵—变量马达调速回路的特点n

由于液压泵的排量和马达的排量都可调，因此扩大了马达的调速范围。n

当改变液压泵的旋转方向时，泵的进、出油路互换，马达随之反转。25变量泵—变量马达液压行走驱动应用变量马达双向变量泵变量马达变量泵—变量马达驱动应用27Hydraulichybridtechnologybus容积调速回路功率损失分析(1)n

液压泵的功率损失n

液压泵机械功率损失n

液压泵容积功率损失n

液压马达的功率损失n

液压马达的机械功率损失n

液压马达的容积功率损失容积调速回路功率损失分析(2)【案例2】容积调速回路应用n

舰炮液压系统nnn扬弹系统供弹输弹引信测合n

容积调速优点nnn功率损失少液压驱动功率大、体积小调速方便【案例3】容积调速回路应用n

坦克转向分系统采用双向变量泵和定量马达组成的容积调速系统，获得无级变化的转向半径，大大提高坦克的转向性能。n

容积调速的优点nnn功率损失少液压驱动功率大、体积小调速方便例7.4

变量泵－定量马达调速例7.5

变量泵－变量马达容积调速容积调速回路的速度负载特性n

容积调速回路，液压泵工作压力由负载决定，随着负载增大，工作压力随之增大，液压泵和执行元件泄漏也增大，执行元件速度随负载增大而下降。357.2.3容积节流调速回路n

容积调速回路具有效率高、发热小的优点，但是，随负载增大，泄漏增大，将影响执行元件的速度稳定性。n

在某些应用场合，为减少功率损失，并满足速度稳定性要求，常采用容积节流调速回路。容积节流调速回路的特点n

容积节流调速回路是用压力补偿变量泵作为液压源，用流量控制阀调节执行元件的速度。n

没有溢流阀的溢流能量损失。n

其速度稳定性较一般容积调速回路好。压力补偿变量泵变量泵－液压缸容积节流调速回路n

比例流量阀调节液压缸速度n

系统最大流量由变量泵控制n

两种方式配合减少溢流损失比例流量阀调速原理压力补偿变量泵分级容积节流调速回路调速原理比例流量阀n

比例流量阀调节液压缸速度n

负载小、低压，双泵供油压力补偿变量泵定量泵n

负载大、高压，变量泵供油，定量泵卸荷调速回路选用与经济因素n

进油、回油节流调速回路n

有溢流和节流功率损失，能耗大，需要冷却系统，成本高n

适合小功率调速回路n

旁路节流调速回路n

有节流阀功率损失，适合大功率开式调速回路n

容积调速回路n

没有节流和溢流功率损失，适合大功率闭式调速回路n

负载变化影响大，速度刚性差，需要采用变量泵，成本高n

容积节流调速n

速度刚性好，无溢流功率损失，需要采用变量泵，成本高7.3

快速运动和速度换接回路n

快速运动回路是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。一般采用差动缸、双泵供油和蓄能器来实现。41液压缸差动连接回路换向阀4处于左位，换向阀5处于右位，油缸快速伸出阀4处于右位，阀5处于左位，则液压缸缩回【案例4】液压缸差动连接回路应用n

双作用液压打桩锤在打桩过程中，锤芯除了重力的自由落体运动，还通过液压缸对锤芯做功，使锤芯以大于自由落体的加速度向下运动；采用液压缸无杆腔和有杆腔连通形成差动回路以及液压油源、蓄能器辅助供油方式，从而提高锤芯的冲击速度。蓄能器快速运动回路n

负载小、低压时，蓄能器和液压泵同时向系统供油，流量大，速度快。n

负载大、高压时，蓄能器充液蓄能，液压泵向系统供油，流量小，速度慢。双泵供油回路n

负载小、低压，双泵供油n

负载大、高压，高压泵供油，低压泵卸荷低压泵高压泵45速度换接回路n

速度换接回路的功用是使液压执行元件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。n

实现这种功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。46用行程阀的速度换接回路n

液压缸伸出，行程阀不起作用时，液压缸回油没有节流，速度快。行程阀液压缸伸出，行程阀起作用时，液压缸回油路节流阀起作用，速度降低.节流阀nn

液压缸缩回时，节流阀不起作用用两种调速阀的速度换接回路调速阀串联调速阀并联思考题：比较调速阀并联、串联，系统功率损失大小？7.4

多缸动作控制回路n

在某些液压系统的应用中，有时往往需要两个或两个以上的执行元件进行同步运动或顺序动作。n

同步运动一般可用同步回路来完成，而顺序动作可用顺序动作回路来实现。49同步回路n

同步回路是实现两个或多个执行元件在运动中以相同的位移或相同的速度运动。n

由于外负载不