第八章液压基本回路.ppt

第八章 液压基本回路,本章提要,本章主要介绍换向回路、锁紧回路、调压回路、减压回路以外的液压基本回路，包括：,快速运动回路,调速回路,同步回路,顺序回路,平衡回路,卸荷回路,差动液压缸连接的快速运动回路,双泵供油快速回路,节流调速回路,容积调速回路,进油路节流调速,回油路节流调速,旁路节流调速,定量泵-变量马达,变量泵-定量马达,变量泵-变量马达,机械连接,调速阀,串联液压缸、串联液压马达,行程控制,压力控制,81 快速运动回路,快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到合理利用。,一、液压缸差动连接的快速运动回路,特点：,不增加泵的流量而使执行元件的速度提高，较经济，应用广泛，但增速值有限。,应用：,在不增加泵流量的前提下，提高执行元件快速移动的回路。,(动画）,二、增速缸式快速运动回路,特点：,在不增加泵流量的情况下获得快速运动，功率利用合理，但缸结构复杂。,应用：,多用于卧式和小型立式压力机。,(动画),三、双泵供油快速运动回路,特点：,压力和功率损失小，效率较高；但结构稍复杂。,应用：,在机床中应用广泛。,例1：如图所示的差动连接回路，泵流量q=10 L/min，液压缸两腔面积A1=50cm2,A2=30cm2。摩擦阻力R=2000N，换向阀的局部损失p=0.2MPa，管路损失均不计。1）由于要考虑元件的压力损失，试判断所列举的差动液压缸受力平衡方程式中哪个正确，2）计算差动连接时活塞运动速度及泵的工作压力。,解：差动连接：,受力平衡方程：,例2：解：电磁铁动作顺序表,快进,工进,快退,停止,1DT,2DT,3DT,+,+,+,+,+,+,常用的调速回路有三种：1、节流调速：由定量泵供油，由流量控制阀控制流入或流出执行元件的流量来调节速度。,82 调速回路,3、容积节流调速：采用变量泵供油,由流量控制阀控制流入或流出执行元件的流量来调节速度，同时又使变量泵的输出流量与通过流量控制阀的流量相适应。,2、容积调速：改变变量泵或变量马达的排量来调节速度。,调速回路根据油路的循环方式，可以分成：开式系统和闭式系统。开式系统：系统的主油路循环经过油箱。,2、特点：结构简单，散热性好，能帮助油液分离空气，沉淀渣滓，但易受污染，油箱尺寸大。,1、油路：,2、特点：结构紧凑，油液直接循环密封性好，功率较高，但散热性差，受污染后不易清除。,1、油路：,闭式系统：系统的主油路循环不经过油箱。,在实际应用中：节流调速多采用开式系统 容积调速多采用闭式系统,一、采用节流阀的节流调速回路,由于采用的节流元件与调速性能的不同，节流调速又可分为：节流阀调速和调速阀调速,1、进口节流调速：,Qp=const pp=const v1=Q1/A1,（1）流量关系：Qp=Q1+Q,（2）压力关系：pp=p+p1 p=pp-p1=pp-F/A1,（3）速度负载特性：,由图可知：1）AT一定时，F，v2）F一定，AT,v 3）AT,v越不稳定4）重载区v极不稳定,刚性：系统抵抗因负载变化而引起速度变化的程度,定义为：,分析vF图及刚性定义知：1）当AT不变时，F越小，kv越高；2）当F不变时，AT越小（v低），kv越高；3）此外，增大pp、A1、减小都可以提高kv。由此可知：进口节流调速在低速时刚性好，在负载变化时，负载小时刚性好。应用：低速小负载系统，且不能承受负性负载。,（4）功率特性：,在进口节流调速回路中：Np=N1+N泵的功率：Np=pp Qp=const缸的功率：N1=p1 Q1 功率损失：N=NpN1=pp Qpp1 Q1=pp(Q1+Q)(ppp)Q1=ppQ+p Q1=N1+N2 N1溢流功率损失 N2节流功率损失Np=N1+N=N1+N1+N2,（5）效率,不考虑损失时，执行元件的输入功率与液压泵的输出功率之比即为调速回路的效率：,2、出口节流调速：,Q1=Q2?调节Q2 能否调速？,（1）流量关系：Qp=Q1+Q,（2）压力关系：p1=pppp A1=F+p2 A2 p2=(ppA1 F)/A2p T p2,（3）、速度负载特性：Q2=cATp=cATp2 因：p2=(ppA1 F)/A2,在缸径相同时，由于A1 A2，因而其刚性比进口节流调速要稍差些。但回油有了背压，所以运动平稳。应用：同进口节流调速，但能承受负性负载。,与进油节流调速回路比较：1）承受负值负载能力2）运动平稳性3）油液发热对回路的影响4）启动性能,例3：图示进口节流调速回路，节流阀为薄壁孔型，流量系数c=0.67，油密度=900kg/m3，溢流阀 py=1.2MPa,Q=20 l/min,A1=30cm2,F=2400N。试分析节流阀从全开到逐渐关小过程中，活塞运动速度如何变化及溢流阀的工作状况。,解：,1）当 时，溢流阀处于关闭状态，泵流量全部进入液压缸。节流阀不起调速作用，活塞速度不变，但泵出口压力逐渐升高。,2）当 时，溢流阀开启分流，泵压恒定在1.2MPa，此时节流阀开口变化，活塞速度随之变化。,即当AT0.167cm2时，溢流阀处于关闭状态，节流阀不起调速作用。反之才起调速作用。,例4：图示出口节流调速回路，液压泵Qp=10 L/min,液压缸无杆腔面积A1=50cm2，有杆腔面积A2=25cm2溢流阀py=2.4MPa，负载F=10000N，节流阀（薄壁孔型）通流面积AT=0.05cm2，设c=0.62,900kg/m3。计算活塞运动速度及液压泵工作压力。,解：设该回路 能正常调速，即溢流阀常开，则有：,列活塞受力平衡方程：,故流过节流阀的流量为：,验算：,（不可能）,可知，因节流口太大，节流阀不起节流作用，则活塞实际速度应为：,流过节流阀的实际流量为：,节流阀上的前后压差为：,列活塞受力平衡方程，可得泵的实际工作压力为：,溢流阀处于关闭状态，做安全阀。,3、旁路节流调速,（1）流量关系：Qp=Q1+QT,（2）压力关系：p1=pp=F/A1p T p1,（3）速度负载特性：,分析vF图及刚性定义知：1）当AT不变时，F越大，kv越高；2）当F不变时，AT越小（v越高），kv越高；3）此外，增大A1、减小和Qp 都可以提高kv。,由此可知：旁路节流调速在速度高、负载大时刚性好。应用：适用于重载、负载变化小和对速度稳定性要求不高的场合。如：牛头刨床。,（4）效率：,效率高：当Qp选 定后，速度越高（Q1大），效率就越高。,三、容积调速回路,容积调速主要有四种形式：变量泵液压缸的容积调速回路变量泵定量马达的容积调速回路定量泵变量马达的容积调速回路变量泵变量马达的容积调速回路,1、变量泵液压缸的容积调速回路,（1）变量泵液压缸开式容积调速回路,通过改变变量泵的输出流量来进行调速。工作时，变量泵的输出流量全部进入液压缸，推动活塞运动，为了防止超载，回路中设了一个安全阀，以限制最高压力。,2、变量泵定量马达的容积调速回路,不计损失的情况下：,不计损失的情况下，马达的输出功率=马达的输入功率：,为恒扭矩输出,特点：1、为恒扭矩输出；2、调速范围大，速比可达40；3、起动性能好。应用：适用于大功率、恒扭矩和调速范围大，且对 起动性能要求较高的工况。,3、定量泵变量马达的容积调速回路,不计损失的情况下：,特点：1、为恒功率输出；2、调速范围很小，速比一般不超过3 4；这种调速回路很少单独使用。,4、变量泵变量马达的容积调速回路,不计损失的情况下：,调速的第一阶段：同变量泵定量马达,调速的第二阶段：同定量马达变量泵,调速的第一阶段：同变量泵定量马达,调速的第二阶段：同定量马达变量泵,特点：1、低速时为恒扭矩；高速时为恒功率；2、调速范围大，速比可达100；3、起动性能好。应用：适用于大功率、调速范围大的工况。,83 同步回路,按照控制方式的不同，同步回路可分成：,容积控制式同步回路,伺服控制式同步回路,流量控制式同步回路,一、液压缸机械联结的同步回路,二、采用调速阀控制并联缸的同步回路,结构简单，速度可调，易于实现多缸同步；但效率低，同步精度较低，一般为57%,三、串联液压缸同步回路,因为：,所以对系统的密封性要求高。,串联液压缸带补正装置的同步回路,可以在行程终点消除两缸的位置误差。,应用：,仅在负载较小的小型液压机械中使用。,四、等排量马达的同步回路,同步精度受两个马达的排量、容积效率及两缸的负载影响较大，一般为25%,应用：,适用于行程较长的场合,等量分流阀的双缸同步回路,84 顺 序 回 路,一、顺序动作回路,顺序动作回路按其控制方式可以分为：,行程控制顺序动作回路（行程换向阀、电磁换向阀和行程开关）,压力控制顺序动作回路（顺序阀、电磁换向阀和压力继电器）,时间控制顺序动作回路（延时阀）,一、行程控制顺序动作回路,用电磁换向阀的顺序动作回路,(动画）,该顺序回路调整方便，行程可调，因而应用广泛。,下面，介绍电磁铁动作表：(D),通电为“+”段电为“”,用行程阀的顺序动作回路：,用特殊结构液压缸的顺序动作回路：,二、压力控制顺序动作回路,用顺序阀的顺序动作回路:,(动画）,(动画）,(动画）,用压力继电器的顺序动作回路:,(动画）,三、时间控制顺序动作回路,例5：试用下列元件组装成一顺序动作回路：油缸2个，单向顺序阀2个，行程开关2个，电磁换向阀（3位4通M型）1个，定量泵1个，溢流阀1个。,85 平衡回路,一、用单项顺序阀的平衡回路,(1)方法：单向顺序阀,(2)特点：运动平稳，工作可靠。,(3)用途：立式液压缸作垂直运动的工作机构。,二、采用液控单向阀的平衡回路,(1)方法：液控单向阀,(2)特点：能保证工作机构可靠地停止在任一位置，不受外因影响而移动。,(3)用途：立式液压缸作垂直运动的工作机构可靠地停止在任一位置，如行走机构的液压系统中。,86 卸荷回路,、换向阀中位机能卸荷：,型,型,型,一、执行元件不需保压的卸荷回路,用于低压、小流量系统,用于高压、大流量系统,、用二位二通阀卸荷：,注意：二位二通阀的规格一定要与泵的额定流量相适应。多用于小流量系统。,、用先导式溢流阀的卸荷回路,二、执行元件需要保压的卸荷回路,1、限压式变量泵的卸荷回路,2、用泄荷阀的卸荷回路,卸荷回路的特点：,、系统功率损失小；、卸荷元件的通流面积必须保证泵的最大流量能安全通过。,用途：,是一般液压系统必不可少的基本回路。,题810：,