液压与气压传动技术 第四版 课件 任务三 压力控制基本回路分析

任务三压力控制基本回路分析压力控制基本回路是利用压力控制阀来控制系统整体或局部压力的回路，主要有调压回路、卸荷回路、卸压回路、减压回路、增压回路、保压回路及平衡回路等多种形式。一、调压回路在定量泵系统中，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。当系统中如需要两种以上压力时，则可采用多级调压回路。1.单级调压回路定量泵系统中，节流阀可以调节进人液压缸的流量，定量泵输出的流量大于进入液压缸的流量，而多余油液便从溢流阀流回油箱。调节溢流阀便可调节泵的供油压力，溢流阀的调定压力必须大于液压缸所需的最大工作压力和油路上各种压力损失的总和。2.多级调压回路在不同的工作阶段，液压系统需要不同的工作压力，多可采用级调压回路。图示为二级调压回路。当换向阀2处于下位时，泵出口压力由溢流阀3调定为较高压力，当换向阀2处于上位时，泵出口压力由远程调压阀1调为较低压力。任务三压力控制回路一、调压回路2.多级调压回路在不同的工作阶段，液压系统需要不同的工作压力，多可采用级调压回路。图示为二级调压回路。当换向阀2处于下位时，泵出口压力由溢流阀3调定为较高压力，当换向阀2处于上位时，泵出口压力由远程调压阀1调为较低压力。任务三压力控制基本回路分析一、调压回路观察原理3.多级调压回路图示为三级调压回路。先导式溢流阀1的远控口接三位四通阀，换向阀A、B口各接一个直动式溢流阀2和溢流阀3，系统的三级压力分别有溢流阀1、2、3调定。当电磁铁1YA、2YA均断电时，系统压力由先导式溢流阀1调定。当电磁铁1YA通电、2YA断电时，系统压力由直动式溢流阀2调定。当电磁铁1YA断电、2YA通电断电时，系统压力由直动式溢流阀3调定。任务三压力控制基本回路分析一、调压回路3.多级调压回路图示为利用先导式比例电磁溢流阀连续、按比例进行压力调节的回路。调节输入电流，即可实现系统工作压力的无级调节。它比利用普通溢流阀的多级调压回路所用液压元件数量少，回路简单，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。1-比例溢流阀（先导式、外泄型、带电子器件、先导级手动调节）任务三压力控制基本回路分析一、调压回路在液压系统工作过程中，常在某种工况下要求执行元件暂时停止运动，或在某段工作时间内需保持很大作用力但运动速度极慢（甚至不动）。此时若液压泵仍以原来的压力或流量向系统供油，则大量的压力油经溢流阀流回油箱，从而造成功率损失和油液发热。为此，需要采用卸荷回路，即在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，使液压泵功率损耗接近零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长液压泵和电机的使用寿命。液压泵的输出功率为其流量和压力的乘积，因而两者任一近似为零，功率损耗即近似为零。因此，液压泵的卸荷有流量卸荷和压力卸荷两种。流量卸荷是使液压泵能在维持原来的高压下，流量为零（或接近零）的情况下运转，这种方法主要用于变量泵，使泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，但泵仍处于高压状态下运行，磨损严重。压力卸荷是使液压泵的全部流量或绝大部分流量能在零压（或很低的压力）下流回油箱，泵在很低压力下运转，既能用于变量泵，也能用于定量泵。任务三压力控制基本回路分析二、卸荷回路1.采用换向阀的卸荷回路K、H、M型中位机能的三位换向阀处于中位时，泵即卸荷。图a所示为M型中位。图b为利用二位二通阀控制液压泵是否卸荷。这种回路，卸荷时二位二通阀通过泵的全部流量，故阀选用的规格应与泵的额定流量相适应。图c为电液换向阀卸荷回路。此回路适用流量较大的系统，卸荷效果很好。为保证控制油路能获得必须的控制压力，要在回油路上安装背压阀，使泵卸荷时，以保持的启动压力。任务三压力控制基本回路分析二、卸荷回路2.采用先导式溢流阀的卸荷回路电磁溢流阀是由先导式溢流阀和二位二通电磁换向阀组合而成的复合阀。当二位二通换向阀电磁铁断电时，液压泵处于卸荷状态。任务三压力控制基本回路分析二、卸荷回路3.采用顺序阀的卸荷回路把外控式顺序阀的出油口接通油箱，将外泄改为内泄，即可构成卸荷阀，如图所示。即当系统压力低于顺序阀的调定压力时，顺序阀不打开；当系统压力升高超过顺序阀的调定压力时，顺序阀打开，泵1压力油通过顺序阀卸荷。任务三压力控制基本回路分析二、卸荷回路卸压回路的作用是使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放、避免突然释放所引起的冲击。一般在液压缸的直径大于25cm，油的容量较大，且压力高于7MPa，其高压油腔就必须卸压后换向，以减少换向时的剧烈冲击，例如压力机液压系统。三、卸压回路1.采用节流阀的卸压回路节流阀卸压回路如图所示。当工作行程结束后，换向阀先切换至中位，使泵卸荷，同时液压缸上腔通过节流阀卸压。当压力降至压力继电器调定的压力时，微动开关复位发出信号，使电磁换向阀切换至右位，压力油打开液控单向阀，液压缸上腔通过液控单向阀回油，活塞上升。任务三压力控制基本回路分析2.采用外控顺序阀的卸压回路图示为采用外控顺序阀的卸压回路，液控单向阀4为带有卸载阀芯的液控单向阀，保压和卸压均由此阀实现。三位四通换向阀3处于右位时，活塞杆下移，开始加压，加压结束后，卸压时先使三位四通换向阀3左位接通，从液压泵出来的液压油经换向阀左位、外控顺序阀5和节流阀6流回油箱，调整节流阀6，使其产生的背压只能顶开液控单向阀4的卸荷阀芯，使主缸上腔卸压。当主缸上腔压力低于外控顺序阀5的设定压力时，顺序阀切断油路，系统压力升高，打开液控单向阀的主阀芯，主缸活塞回程上移。采用顺序阀的卸压回路应用较广。卸压时顺序阀5一直处于开启状态，选用该回路时注意各阀调定压力之间的关系及其与动作顺序之间的关系。任务三压力控制基本回路分析三、卸压回路3.采用溢流阀的卸压回路工作行程结束后，换向阀先切换至中位，使泵卸荷。同时溢流阀的遥控口通过节流阀和单向阀通油箱，因而溢流阀开启使液压缸上腔卸压。调节节流阀即可调节溢流阀的开启速度，也就调节了液压缸的卸压速度。溢流阀的调定压力应大于系统的最高工作压力，因此溢流阀也起安全阀的作用。任务三压力控制基本回路分析三、卸压回路图示为用于工件夹紧的减压回路。当二位二通换向阀处于左位时，减压阀2出口压力由阀1调定；当二位二通换向阀2处于右位时，减压阀1出口压力则由远程调压阀决定。减压阀2调定压力要在0.5MPa以上，但要比溢流阀1的调定压力至少低0.5MPa。这样可使减压阀出口压力保持在一个稳定的范围内。单向阀3的作用是当主油路压力降低（低于阀2设定值）时，防止油液倒流，并起短时保压作用。四、减压回路当系统压力较高，而局部回路或支路要求较低压力时，可以采用减压回路，如机床液压系统中的定位、夹紧回路，以及液压元件的控制油路等，它们往往要求比主油路较低的压力。减压回路较为简单，一般是在所需低压的支路上串接减压阀。采用减压回路虽能方便地获得某支路稳定的低压，但压力油经减压阀口时要产生压力损失。任务三压力控制基本回路分析图示为无级减压回路。此回路中采用于比例减压阀减压，根据输入信号的变化，便可获得无级的稳定低压。任务三压力控制基本回路分析四、减压回路任务三压力控制基本回路分析例：如图所示，溢流阀和两个减压阀的调定压力分别为：py=4.5MPa

,

pj1=3.5MPa

,pj2=2MPa

，负载FL=1200N

，活塞有效工作面积A1=15cm2

;减压阀的局部损失及管路损失略去不计。试确定活塞在运动中和到达终点位置时A、B、C

点处的压力。当负载加大到FL=4200N

时，这些压力有何变化？

观察原理五、增压回路如果系统或系统的某一支油路需要压力较高但流量又不大的压力油，而采用高压泵又不经济，或者根本就没有必要增设高压力的液压泵时，就常采用增压回路，这样不仅易于选择液压泵，而且系统工作较可靠，噪声小。增压回路中会用到增压缸，增压缸能以系统较小的压力获得执行元件所需的较大压力。任务三压力控制基本回路分析1.单作用增压缸的增压回路图示的回路中，当换向阀l在左位工作时，压力油经阀1、液控单向阀6进入工作缸7的上腔，下腔油液经单向顺序阀3和阀1回油箱，活塞下行。当负载增加、油液压力升高时，压力油打开顺序阀2进入增压缸4的左腔推动活塞右行，增压缸右腔便输出高压油进入工作缸的上腔而增大其活塞推力。任务三压力控制基本回路分析五、增压回路2.双作用增压缸的增压回路单作用增压缸只能断续供给高压油，若需获得连续输出高压油，可采用图示的双作用增压缸的增压回路。当换向阀处于左位时，液压泵输出的压力油进入增压缸右侧大缸和小腔，左侧大缸油液经换向阀回油箱，活塞左移。左侧小腔内油液增压后经单向阀4输出，此时单向阀3和2均关闭。当挡块触动行程开关6使换向阀换至右位，活塞开始右移，右侧小腔内的油液油增压后经单向阀3输出。这样采用电气控制的换向回路便可获得连续输出的高压油。任务三压力控制基本回路分析五、增压回路3.气、液联合增压回路图示为气、液联合使用的增压回路。它是把上方油箱的油液先送入增压器的出口侧，再由压缩空气作用在增压器大活塞面积上，使出口侧油液压力增强。当换向阀处于右位时，空气进入上方油箱，把上方油箱的油液经增压器小直径活塞下部送到三个液压缸。当液压缸冲柱下降碰到工件时，造成阻力使空气压力上升，并打开顺序阀，使空气进入增压器活塞的上部来推动活塞。增压器的活塞下降会遮住通往上方油箱的油路，活塞继续下移，使小直径活塞下侧的油液变成高油液，并注到三个液压缸。当换向阀处于左位时，下方油箱的油会从液压缸下侧进入，把冲柱上移，液压缸冲柱上侧的油液流经增压器回到上方油箱，增压器恢复到初始位置。任务三压力控制基本回路分析五、增压回路执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，就应采用保压回路。保压有泵保压和执行元件保压。系统工作中，保持泵出口压力为溢流阀限定压力的为泵保压。当执行元件要维持工作腔一定压力而又停止运动时，即为执行元件保压。例如，压力机校直弯曲的工件时，要以校直时的压力继续压制工件一段时间，以防止工件弹性恢复。这种情况应采用执行元件保压回路。六、保压回路任务三压力控制基本回路分析1．蓄能器保压回路蓄能器保压回路如图a所示。当三位四通换向阀处于左位时（图b所示），泵向液压缸左腔和蓄能器同时供油，并推动活塞右移。当液压缸接触工件后，系统压力升高。当压力升至压力继电器调定值时，二位二通换向阀的电磁铁3YA通电，先导式溢流阀使泵卸荷，此时液压缸中油液压力由蓄能器保持（图c所示）。任务三压力控制基本回路分析六、保压回路2．液压泵泵保压的回路如图所示，当系统压力较低时，低压大流量泵1和高压小流量泵2同时向系统供油，当系统压力升高到卸荷阀4的调定压力时，低压大流量泵1卸荷。此时高压小流量泵2使系统压力保持为溢流阀3的调定值。高压小流量泵2的流量只需略高于系统的泄漏量，以减少系统发热。也可采用限压式变量泵来保压，它在保压期间仅输出少量足以补偿系统泄漏的油液，效率较高。任务三压力控制基本回路分析六、保压回路3．利用电接点压力表控制的保压回路在液压缸上腔安装电接点压力表监测保压压力的变化，从而发出电信号控制电路工作。当1YA得电时，三位四通电磁换向阀左位工作。液压缸上腔进油，下腔回油，活塞下行并对工件进行压力加工。当液压缸上腔压力达到保压压力，即电接点压力表到上限压力时，压力表发出信号使1YA断电，3YA得电，三位四通阀复位，并通过液控单向阀保持液压缸上腔压力；液压泵通过溢流阀卸荷。当保压压力随泄漏而下降至电接点压力表下限压力时，电接点压力表发出信号使3YA断电，1YA得电，液压泵通过三位四通阀向液压缸上腔充液。当压力达到电接点压力表上限值时，发出信号使3YA得电，1YA断电，液压缸继续保压。当保压时间到时，3YA断电，2YA得电，三位四通换向阀工作在右位，液压缸活塞上行。当液压缸活塞上行复位后，电路使2YA断电，3YA得电，完成一个工作循环。观察原理任务三压力控制基本回路分析六、保压回路4．利用换向阀中位机能的保压回路对于保压时间不长，而保压压力较高的系统可采用中位机能为M型的三位四通换向阀保持液压缸工作腔压力，同时采用泵卸荷的措施。这种保压回路具有执行元件保压和泵卸荷的双重功能。这种回路中，随换向阀的磨损，其保压性能会下降。任务三压力控制基本回路分析六、保压回路平衡回路的功用在于防止垂直放置或倾斜放置的液压缸及其工作部件因自重而自行下滑，或在下行运动中由于自重而造成失控超速的不稳定运动，可在液压系统中设置平衡回路，即在液压缸下行的回路上增设适当的阻力，以平衡自重。平衡回路通常用单向顺序阀或液控单向阀来实现平衡控制。七、平衡回路任务三压力控制基本回路分析图示为采用单向顺序阀(平衡阀)组成的平衡回路，单向顺序阀的调定压力应稍大于活塞和与之相连工作部件自重在液压缸下腔中所形成的压力。当换向