第七章液压基本回路课件.ppt

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1、1,第7章 液压基本回路,任何设备的液压系统无论多么复杂，都是由一些液压基本回路组成的。所谓液压基本回路是指由一些液压元件组成的、能实现某种特定功能的油路结构。例如：用来调节执行元件速度的调速回路；用来控制系统全局或局部压力的调压回路、减压或增压回路；用来改变执行元件运动方向的换向回路等。,2,基本回路按在液压系统中的功能可分：压力控制回路 控制整个系统或局部油路的工作压力；速度控制回路 控制和调节执行元件的速度；方向控制回路 控制执行元件运动方向的变换和锁停；多执行元件控制回路 控制几个执行元件间的工作循环。,3,本章提要,本章介绍液压基本回路，这些回路主要包括：,速度控制回路,压力控制回路

2、,快速运动回路和速度换接回路,方向控制回路,多执行元件控制回路,熟悉和掌握这些基本回路的组成、工作原理及应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。,4,7.1 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。包括:调压回路卸载回路减压回路增压回路平衡回路保压回路,5,7.1.1 调压回路,功用：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。远程调压回路,利用先导型溢流阀遥控口远程调压，系统的压力由远程阀2来调定，主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。,6,单级调压

3、回路,溢流阀,先导式主溢流阀,远程调压阀,系统中有节流阀。当执行元件工作时溢流阀始终开启，使系统压力稳定在调定压力附近，溢流阀作定压阀用。,7,多级调压回路,由先导型溢流阀、远程调压阀和电磁换向阀组成。主溢流阀的调定压力大于两个远程调压阀的调定压力,8,多级调压,二级调压,三级调压,9,7.1.2 卸荷回路,功用:在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵）用换向阀中位机能的卸载回路：可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载。,10,卸荷回路 1卸荷：液压系统的执行元件短时间停止运动(如测量、装卸工件)

4、时，应使泵作空载运转，即液压泵卸荷。2目的：节省功率损耗、减少油液发热、延长泵的寿命。3类型：1）用三位换向阀的卸荷回路 2）用二位二通换向阀的卸荷回路 3）用溢流阀的卸荷回路 4）用液控顺序阀的卸荷回路,11,采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载。,（a）用先导型溢流阀的卸载回路,当先导溢流阀1的遥控口通过二位二通电磁阀2接油箱时，泵输出的油以很低的压力经溢流阀回油箱，实现卸载。,为防止卸载或升压产生压力冲击，常设置阻尼孔b。,12,（b）限压式变量泵的卸载回路,限压式变量泵的卸载回路为零流量卸载,13,当回路压力到达卸载溢流阀调定压力时，泵通过该阀卸载，蓄能器保持系统压力。

5、,（c）有蓄能器的卸载回路,14,7.1.3 减压回路,功用 使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力。,15,采用减压阀的减压回路,在液压系统中，当某个执行元件或某一支路所需要的工作压力低于系统的工作压力时，可采用减压回路,16,溢流阀：调定主系统工作压力 减压阀：调定夹紧工件所需夹紧力，减压阀：调定压力低于主系统压力，且保持出口压力稳定。单向阀：防止油液倒流，短时保压。电磁阀：失电夹紧，确保安全。,应用举例：,溢流阀,减压阀,单向阀,17,7.1.4 增压回路,功用 使系统中某一支路获得较系统压力高且流量不大的油液供应。可以通过增压元件增压缸实现,18,增压回路,增压回路是用来使

6、局部油路或个别执行元件得到比主系统油压高得多的压力,a,b,paAa=pbAb，且AaAb,则pbpa，起到增压作用。,19,增压回路,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。实现压力放大的元件主要是增压器，其增压比为增压器大小活塞的面积比。,(a)单作用缸的增压回路(b)双作用缸的增压回路,20,7.1.5 平衡回路,功用 使执行元件的回路上保持一定的背压值，以平衡重力负载，使之不会因自重而自行下落。图示为单向顺序阀的平衡回路,21,（a）采用单向顺序阀的平衡回路,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

7、控。,调整顺序阀的开启压力，使液压缸向上的液压作用力稍大于垂直运动部件的重力，即可防止活塞部件因自重而下滑。活塞下行时，由于回油路上存在背压支撑重力负载，因此运动平稳。,当工作负载变小时，系统的功率损失将增大。由于顺序阀存在泄漏，液压缸不能长时间停留在某一位置上，活塞会缓慢下降。若在单向顺序阀和液压缸之间增加一个液控单向阀，由于液控单向阀密封性很好，可防止活塞因单向顺序阀泄漏而下降。,22,22,调节单向顺序阀1的开启压力，使其稍大于立式液压缸下腔的背压。活塞下行时，由于回路上存在一定背压支承重力负载，活塞将平稳下落;换向阀处于中位时，活塞停止运动。,图 用单向顺序阀的平衡回路,用单向顺序阀的

8、平衡回路（动作）Counterbalance Circuit Using Counterbalance Valve,23,（b）用液控单向阀的平衡回路 如果回油路上没有节流阀，活塞下行时液控单向阀被进油路上的控制油打开，回油腔没有背压，运动部件因自重而加速下降，造成液压缸上腔供油不足而失压，液控单向阀因控制油路失压而关闭。液控单向阀关闭后控制油路又建立起压力，该阀再次被打开。液控单向阀时开时闭，使活塞在向下运动过程中时走时停，从而会导致系统产生振动和冲击。,24,在背压不太高的情况下，活塞因自重负载而加速下降，活塞上腔因供油不足，压力下降，平衡阀的控制压力下降，阀口就关小，回油的背压相应上升，

9、起支撑和平衡重力负载的作用增强，从而使阀口的大小能自动适应不同负载对背压的要求，保证了活塞下降速度的稳定性。当换向阀处于中位时，泵卸荷，平衡阀遥控口压力为零，阀口自动关闭。,（c）用远控平衡阀的平衡回路,由于这种平衡阀的阀芯有很好的密封性，故能起到长时间对活塞进行闭锁和定位作用。这种遥控平衡阀又称为限速阀。,25,7.1.6 保压回路,功用：使系统在液压缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况下保持稳定不变的压力。1、利用辅助液压泵保压 2、利用蓄能器保压 3、自动补油保压回路 4、利用单向阀和液控单 向阀的保压回路,26,（a）利用蓄能器的保压回路,系统工作时，电磁换向阀6的左位通电，主换向阀

10、左位接入系统，液压泵向蓄能器和液压缸左腔供油，并推动活塞右移，压紧工件后，进油路压力升高，升至压力继电器调定值时，压力继电器发讯使二通阀3通电，通过先导式溢流阀使泵卸荷，单向阀自动关闭，液压缸则由蓄能器保压。蓄能器的压力不足时，压力继电器复位使泵重新工作。,27,（b）利用液压泵的保压回路,在回路中增设一台小流量高压补油泵5，组成双泵供油系统。当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器4发讯，换向阀2处于中位，主泵1卸载，同时二位二通换向阀8处于左位，由高压补油泵5向封闭的保压系统a点供油，维持系统压力稳定。,由于高压补油泵只需补偿系统的泄漏量，可选用小流量泵，功率损失小。压力稳定性取决于溢流阀

11、7的稳压精度。,28,（c）利用液控单向阀的保压回路,当1YA通电时，换向阀右位接入回路，液压缸上腔压力升至电接触式压力表上触点调定的压力值时，上触点接通，1YA断电，换向阀切换成中位，泵卸荷，液压缸由液控单向阀保压。当缸上腔压力下降至下触头调定的压力值时，压力表又发出信号，使1YA通电，换向阀右位接入回路，泵向液压缸上腔补油使压力上升，直至上触点调定值。,这种回路采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油，一般用于精度要求不高的系统。,29,工业实例,钻床用于加工各种空心体的零件。工件被一台液压虎钳夹紧，根据空心体的壁厚不同，必须能够调整夹紧力。,这是一个典型的压力控制回路，可以用到的主要控制

12、元件是溢流阀和减压阀。减压阀用于降低系统压力，以满足不同液压设备的压力需要。,30,1.试说明图示系统1）包含哪几种压力控制回路？2）核心元件分别有哪些？3）两液压缸的工作压力哪一个更大些？,练习,答：1）三种 2）调压回路，溢流阀；减压回路，减压阀；卸荷回路，M型中位机能的三位四通电磁换向阀。3）缸2的工作压力大于缸1。,31,7.2 速度控制回路,速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。包括：调速回路快速回路速度换接回路,32,调速方法概述,液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量。液压缸的速度为：,液压马

13、达的转速:,式中 q 输入液压缸或液压马达的流量；A 液压缸的有效面积（相当于排量）；VM 液压马达的每转排量。,33,由以上两式可以看出，要控制缸和马达的速度，可以通过改变流入流量来实现，也可以通过改变排量来实现。对于液压缸来说，通过改变其有效作用面积A（相当于排量）来调速是不现实的，一般只能用改变流量的方法来调速。对变量马达来说，调速既可以改变流量，也可改变马达排量。,34,7.2.1 调速回路,调速回路是液压系统用来传递动力的回路，它在基本回路中占有重要地位，其他回路常围绕着调速回路来匹配。有以下方式：定量泵节流调速回路（定量泵供油，流量阀门调节输入流量q）变量泵容积调速回路（改变变量泵

14、的供油量q或马达排量v）容积节流调速回路（依靠变量泵和流量控制阀的联合调速）,35,一、定量泵节流调速回路,按流量控制阀安装位置的不同分：进油节流调速回路 回油节流调速回路 旁路节流调速回路,工作原理：通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。,36,1.进油节流调速回路,特征：将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调节A，即可改变q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用。,37,进油路节流调速回路,图 进油路节流调速回路,38,（1）速度负载特性,活塞受力方程为：,缸的流量方程为：,=,39,于是,式中,C 与油液种类等有关的系数；,A

15、T 节流阀的开口面积；,节流阀前后的压强差，,m 为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，m=0.5。,40,式 为进油路节流调速回路的速度负载特性方程。以v为纵坐标,FL为横坐标，将式按不同节流阀通流面积AT作图，可得一组抛物线，称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。,41,图 进油路节流调速回路速度负载特性曲线,调速范围大,42,当F=psA时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱，所以不同通流面积的速度负载特性曲线都交于一点FLmax,。也即该回路的最大承载能力。所以这种调速回路的速度负载特性较软(刚度小)。所谓刚度，即负载的变化对速度影响的程度，曲线越陡，

16、则刚度越低，反之亦然。(也可理解为斜率的负倒数),43,进油节流调速回路的刚度特征：,（1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度越大。（2）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。（3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。,44,（2）功率特性,图中，液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：,回路的功率损失为：,而缸的输出功率为：,45,式中 溢流阀的溢流量,。,进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功率损失 和节流功率损失,46,进油节流调速的整体特点：,回路的调速范围取决于节流阀的调节范围优点：结构简单、价格低廉。缺点：效率低。应用：负载变化不大，

17、低速、小功率和速度稳定性要求不高的场合。,47,2.回油路节流调速回路,图 回油路节流调速回路,采用同样的分析方法可以得到与进油路节流调速回路相似的速度负载特性.,48,（1）、速度负载特性,液压缸的运动速度为：v=Q2/A2=Q1/A1液压缸排出的流量等于通过节流阀的流量，即：Q2=Ka(P2)1/2=Ka(P2)1/2式中 P2节流阀两端压差。在这里,P1=P2,所以P2=PsA1/A2-FL/A2 对以上各式比较可知，进油路节流调速回路和回油路节流调速回路的速度负载特性和刚度基本相同。,49,（2）、最大承载压力最大承载能力和进油路调速回路完全相同。（3）、功率特性液压泵输出同样保持不变

18、，即Pp=PsQp=常数。液压缸输出有效功率为:P1=FL.V=(psA1-P2A2)v=PsQ1-P2Q2功率损失为：P=Pp-P1=ps.Qp-psQ1+p2Q2=psQ+p2Q2=ps Q+（p1A1/A2）.Q1.A2/A1=ps.Q+p1.QL 因此，在相同条件下，进、回油路节流调速回路的功率损失相同，回油效率=PL.QL/Ps.Qp 当然也相同。,50,对比：进、回油路节流调速回路比较,进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载能力和效率等方面性能是相同的，差别如下:（1）、承受负值负载能力 所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件运动方向相同。进油路节流调速回路不能承受负值负载。

19、如果要使其承受负值负载，就得在回油路上加背压阀（见图）,使执行元件在承受负值负载时 其进油腔内的压力不致下降到 零，以免液体“拉断”。,51,（2）、运动平稳性 在回油路节流调速回路中，液压缸回油腔的背压p2与运动速度的平方成正比，是一种阻尼力。阻尼力不但有限速作用，且对运动部件的振动有抑制作用，有利于提高执行元件的运动平稳性。因此，就低速平稳性而言，回油路调速优于进油路调速，回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速低。,对比：进、回油路节流调速回路比较,52,回油路节流调速回路中回油腔压力P2较高，特别是在负载时，回油腔压力有可能比进油腔压力P1还要高。这样就会使密封摩擦力增加，降低密封件寿

20、命，并使泄漏增加，效率降低。（4）、油液发热对泄漏的影响 回油路节流调速回路中，油液流经节流阀时产生能量损失并且发热，然后回油箱，通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸；而在进油路节流调速回路中，经节流阀后发热的油液直接进入液压缸，对液压缸泄漏影响较大，从而影响速度的稳定性。,对比：进、回油路节流调速回路比较,（3）、回油腔压力,53,对比：进、回油路节流调速回路比较,（5）、起动时前冲 回油路节流调速回路中，若停车时间较长，液压缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新启动时，液压泵全部流量进入液压缸，使活塞以较快的速度前冲一段距离，直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种启动时的前冲现象可

21、能损坏机件。,进油路、回油路节流调速回路结构简单，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。,54,3.旁油路节流调速回路,图 旁油路节流调速回路,节流阀装在与液压缸并联的支路上，利用节流阀把液压泵供油的一部分排回油箱实现速度调节,溢流阀作安全阀用，液压泵的供油压力Pp取决于负载。,55,（1）速度负载特性,考虑到泵的工作压力随负载变化，泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化,采用与前述相同的分析方法可得速度表达式为：,(8.8),56,速度负载特性方程：,V=q1/A1=q t-p(F/A1)-KAT(F/A1)1/2/A1,特点：1、只有节流损失，而

22、无溢流损失，效率高。2、低速时承载能力低，调速范围小。3、速度负载特性差。,57,由上图及以上几式可看出：a.当节流阀通流面积一定而负载增加时，速度显著下降。b.当节流阀通流面积一定时，负载越大，速度刚度越大。c.当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。d.增大活塞面积可以提高速度刚度。从以上分析可知，旁油路节流调速回路在速度较高、负载较大时，速度刚度较高，这与前两种调速回路恰好相反。,58,（2）功率特性,回路的输入功率,回路的输出功率,回路的功率损失,回路效率,旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失，功率损失较小。,注意:节流调速回路速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为

23、了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。,59,4 节流调速的速度稳定（改善调速性能）,由前分析可知，采用上述节流阀的三种调速回路都存在着相同的问题：由于负载的变化引起节流阀前、后压差的变化，这导致执行元件的速度也相应的发生变化。为使速度稳定，就要使节流阀前后压差在负载变化情况下保持不变，从而使通过节流阀的流量由节流阀的开口大小来决定。把具有这一作用的阀和节流阀组合在一起，就构成能保持速度不随负载而变化的流量调节阀。常用的有两类。一、调速阀 二、溢流节流阀 三、调速阀与溢流节流阀的比较,60,（一）调速阀,1、工作原理 调速阀由定差减压阀串联而成。定差减压阀能自动保持节流阀前后压差不变

24、从而使执行元件运动速度不受负载变化的影响。其工作原理如图。,61,调速阀装在进油路上，回油路上或旁油路上都可达到改善速度负载特性使速度稳定性提高的目的。图中为采用调速阀的进油路和回油路节流调速回路及其速度负载特性。由图可见其速度刚度大。回路中溢流阀调定压力Ps值不宜过高，以免造成不必要的功率损失。由于调速阀最小压差比节流阀的压差要大一些,所以其功率损 失比节流阀调速回路大。,62,图中为采用调速阀的旁油路节流回路。与节流阀装在旁油路的调速回路相比，其速度刚度大大提高。但是泵的泄漏对速度仍有影响，故速度刚度不如前两种回路。由于通过调速阀流量Q不受负载影响，它能承受最大负载只受安全阀调定压力限制.

25、因此，与节流阀的旁路节 流调速回路相比,其低速时 的承载能力也有很大提高.,63,（二）溢流节流阀,这种阀由压差式溢流阀和节流阀并联而成.它也能保持节流阀前后压差基本不变.从而使通过节流阀的流量基本不受负载变化的影响.下图是它的工作原理图.液压泵输出的油液的压力为P1,进入阀后,一部分油液经节流 阀而进入执行元件,另一部分油液经溢流阀的溢流口h回油箱。,64,当溢流阀阀芯处于某一位置时，阀芯在其上下的油压力和弹簧力Fs作用下处于平衡状态，这时有：p1A1=p2A+Fs 即 p=p1-p2=Fs/A 式中 A阀芯端面面积。,65,（三）调速阀与溢流节流阀的比较,调速阀与溢流阀都有压力补偿作用，使

26、通过流量不受负载变化影响。但其性能和使用范围不完全相同。主要差别如下:1、在采用溢流节流阀的调速回路中，液压泵的供油压力时随负载而变化的。负载小，供油压力就低，因此功率损失较小，其效率比采用调速阀的调速回路高。,66,2、在溢流节流阀调速回路中，全部负载压力由溢流阀的开口所形成，即溢流阀的阀口压降较调速阀中减压阀的阀口压降大。溢流节流阀的流量稳定性较调速阀差，在小流量时尤为明显。3、溢流节流阀只用于进油路节流调速回路中，而调速阀在进油路、回油路、旁油路中都能应用。,67,二、容积调速回路,容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的。,节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。容积调速

27、回路，因无节流损失或溢流损失，效率高，发热小，一般用于大功率场合。,68,优点：没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。缺点：结构较复杂，成本较高。根据油路的循环方式，可以分为开式回路和闭式回路。在开式回路中，液压泵从油箱吸油，液压执行元件的回油直接回油箱，这种回路结构简单，油液在油箱中能得到充分冷却，但油箱体积较大，空气和脏物易进入回路。在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和脏物不易进入回路，但油液的冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油。补油泵的流量一般为主泵流量的10%15%，压力通常为0.31.0MPa

28、左右。,69,容积调速回路的基本形式：容积调速回路可分为两种：泵缸式容积调速回路 泵马达式容积调速回路 泵马达式容积调速回路根据液压泵与液压马达的不同组合，又可分成：变量泵和定量液压马达组成的容积调速回路；定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路；变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路。,70,1.变量泵-定量马达式容积调速回路,马达为定量,改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化.,（一）手动调节容积调速回路,71,图 变量泵-定量马达容积调速回路,72,图 变量泵-定量马达容积调速回路,这种回路马达的输出转矩和回路的工作压力取决于负载，不会因调速发生变化，所以常被称为恒转矩调速回路。,

29、73,2.定量泵-变量马达式容积调速回路,74,该种调速回路随着液压马达排量的减小，输出转速升高，输出扭矩下降，机械效率降低，当排量减少到一定程度时，液压马达输出的扭矩将不足以克服负载；另一方面，变量液压马达排量的可调范围较小。因此，该种调速回路的调速范围较窄，采用高质量的柱塞马达，调速比也仅为4左右。,定量泵和变量马达组成的容积调速回路 由于为定量泵，马达输出转速的调节依靠改变液压马达本身的排量来实现。液压马达的输出转速、输出扭矩以及液压泵输出功率的表达式与上式相同。,75,由于定量泵输出的流量恒定，当负载功率恒定时，液压马达输出的功率和液压泵的工作压力恒定不变，液压马达输出的转距与马达的排

30、量成正比，马达的转速则与排量成反比。所以这种回路称为恒功率调速回路。该种调速回路的突出优点是恒功率调速，液压泵输出的最大功率不因速度的调节而改变，有利于功率的充分发挥。其缺点是调速范围过窄。,定量泵和变量马达容积调速回路的调速特性,76,3.变量泵-变量马达式容积调速回路,。,各元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达的正反转。,77,双向变量泵和双向变量马达组成的容积调速回路,变量泵和变量马达组成的容积调速回路 这种回路实际是前两种容积调速回路的组合。由于在该调速回路中，液压泵及液压马达的排量都可以改变，因而使回路的调速范围加宽，同时扩大了对液压马达输出扭矩和液压泵输出功率特性的选择余地

31、，拓宽了工作部件对扭矩、转速及功率的最佳使用范围。,78,变量泵和变量马达组成的容积调速回路的调速特性第一阶段：将变量液压马达的排量 qM 固定在最大值上，然后调节变量泵的排量 qp使其流量逐渐增加，液压马达的转速 nM 便从小到大逐渐增加，此阶段属于恒转距调速；第二阶段：将变量泵的排量 qp 固定在最大值上，然后调节变量液压马达的排量qM使其逐渐减小，液压马达的转速nM继续逐渐升高，此阶段属于恒功率调速。因此这种调速回路的调速范围是很大的，一般可达到 100，适用于机床主运动等大功率系统中。,它是恒转距调速和恒功率调速的组合，由于许多工作部件在低速时要求有较大的转距，便于起动，所当液压马达的

32、转速由低到高调节时，分为两个阶段：,79,容积节流调速回路的工作原理是采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入液压缸或由液压缸流出的流量来调节液压缸的运动速度，并使变量泵的输出流量自动地与液压缸所需的流量相适应。这种调速回路没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比单纯的容积调速回路好，常用在速度范围大，中小功率系统中，例如组合机床的进给系统等。,（二）自动调节容积调速回路,恒功率变量泵调速回路限压式变量泵和调速阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路,80,在该种调速回路中调速阀的功用不仅是决定和稳定进入执行元件的流量，而且控制液压泵的输出流量，使液压泵的输出流量与执行元件所需流量恰好匹

33、配，因而也可使泵的供油压力基本恒定。（故该调速回路也称定压式容积节流调速回路）。,该回路由限压式变量叶片泵1、调速阀3和液压油缸5等主要元件组成。由于调速阀有较好的稳流作用，可以保证活塞工作速度不随负载的变化而变动。此时，限压式变量叶片泵能根据调速阀节流口通流面积所决定的流量，自动调节输出流量,消除溢流损失。,1.限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路,81,调速特性曲线：曲线1为限压式变量叶片泵的流量压力曲线，曲线2为调速阀出口（缸进油口）的流量压力特性曲线。b为液压泵出口的工作点，也式调速阀前的工作点，压力为Pp，a点对应的压力为液压缸的压力 P1。轻载时，P1小，p大，调速阀的功率损

34、失大，效率低。显然，当液压缸的负载最大时，使p=pmin是泵特性曲线调整的最佳状态。,82,另外，一旦调速阀调定，液压泵的工作压力相对稳定。这样若负载变小时，调速阀两端的压力差增加，节流损失增加，回路效率下降。可以说，容积节流调速回路是以增加压力损失为代价来换取执行元件低速稳定性的。,定压式容积节流调速回路的速度负载特性曲线 由调速阀和限压式变量叶片泵的流量负载特性曲线相交而成。曲线2与曲线1的交点为回路在某工况下的工作点。应当注意，在调节限压式变量叶片泵的特性曲线1时，务必使曲线1的斜线部分与曲线2的水平段相交，否则不能在负载变化时保持速度稳定。,83,该回路中采用叶片式（或柱塞式）稳流量泵

35、，其定子左右各有一控制缸，左侧缸柱塞面积与右侧缸活塞杆的面积相等。节流阀的进油口与左侧缸和右侧缸的有杆腔相通，节流阀的出口与右侧缸的无杆腔相通。,该回路中液压缸的速度通过改变节流阀的通流面积控制进入液压缸的流量来调节。当通流面积调定后，液压泵输出流量就自动地与通过节流阀的流量相匹配。此回路使用的是节流阀，但具有调速阀一样的性能，一经调定，其流量便基本稳定不变，不受负载变化的影响。这是因为回路的组成使节流阀两端压差基本不变。定子水平方向的受力平衡方程式为,2.差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路,节流阀的压差反馈到柱塞弹簧。,84,三类调速回路的比较节流调速回路优点是回路结构简单，可以在较

36、大范围内实现无级变速，因而得到广泛的应用。但其工作速度随负载变化，其主要原因是负载变化引起节流阀前后压力差的变化。为此，可以用调速阀或溢流节流阀来取代节流阀，以增强回路的抗负载能力。在使用中必须注意：采用调速阀的三种节流调速回路，为确保调速阀工作性能良好，调速阀前后的压力差最小为0.5MPa，高压调速阀则需1MPa；溢流节流阀仅能用于进口节流调速回路。,85,容积调速回路 在系统正常工作阶段均无节流损失和溢流损失，回路效率高，油液发热温升小，调速经济性好，可实现较大范围的无级变速；低速工况时，由于受液压泵和液压马达排量及两者内泄漏的影响，低速稳定性较差，马达的输出扭矩也受到较大的影响；容积调速

37、回路较适合于闭式液压系统。闭式液压系统若采用双向变量泵时，不需换向阀也可方便地换向，换向平稳，换向冲击小，但换向时间较长。容积调速回路结构复杂、价格高、维护较困难。容积节流调速回路 没有溢流损失但存在节流损失，回路效率较高；速度稳定性比单纯的容积调速回路好。该种回路是以增加压力损失为代价来换取执行元件低速稳定性。常用在速度范围大，中、小功率液压机械的液压系统，例如组合机床的进给系统等。,86,7.2.2 快速回路,功用：使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。,分类 双泵供油快速回路 蓄能器供油快速回路 增速缸的快速回路 液压缸差动连接快速回路,87,一、液压缸差动连接快速运动回路

38、,88,换向阀2处于原位时，液压泵1输出的液压油同时与液压缸3的左右两腔相通，两腔压力相等。由于液压缸无杆腔的有效面积A1大于有杆腔的有效面积A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，导致活塞向右运动。,图 液压缸差动连接的快速运动回路,89,这种回路比较简单也比较经济，但液压缸的速度加快有限，差动连接与非差动连接的速度之比为:,有时仍不能满足快速运动的要求，常常要求和其它方法（如限压式变量泵）联合使用。,图 液压缸差动连接的快速运动回路,90,二、双泵供油快速运动回路,采用低压大流量泵和高压小流量泵组成的双联泵供油。系统高速运动时两泵同时供油，系统工作进给时由高压小流量泵供油。特点：效率

39、高，适用于执行元件快进、工进速度差别大的场合。,91,92,当换向阀6处于图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动。,图 双泵供油的快速运动回路,双泵供油的快速运动回路 Hi-lo Pump Rapid Motion Circuit,93,换向阀6的电磁铁通电后，缸有杆腔经节流阀7回油箱，系统压力升高，达到顺序阀3的调定压力后，大流量泵1通过阀3卸荷，单向阀4自动关闭，只有小流量泵2单独向系统供油，活塞慢速向右运动。,94,大流量泵1的卸荷减少了动力消耗，回路效率较高。这种回路常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合，特别是在机

40、床中得到了广泛的应用。,95,三、充液增速回路,自重充液快速运动回路：用于垂直运动部件质量较大的液压机系统。增速缸增速回路：对于卧式液压缸，可采用增速缸实现快速运动，但结构复杂，且增速比受增速缸尺寸限制。辅助缸的快速运动回路：通过辅助缸带动主缸快速运动，回路简单易行，常用于冶金机械。,96,用于垂直运动部件质量较大的液压机系统。,当运动部件由于自重出现快速下降时，液压缸上腔可能出现负压，这时补油箱对系统补油；回程时，一部分油液可以再流回补油箱。,97,增速缸增速回路：对于卧式液压缸，可采用增速缸实现快速运动，但结构复杂，且增速比受增速缸尺寸限制。辅助缸的快速运动回路：通过辅助缸带动主缸快速运动

41、，回路简单易行，常用于冶金机械。,98,当换向阀5中位、液压缸不工作时，液压泵1经单向阀3向蓄能器4充油。当蓄能器内的油压达到液控顺序阀2的调定压力时，阀2被打开，使液压泵卸荷。当换向阀5左或右位液压缸工作时，液压泵1和蓄能器4同时供油，实现快速运动。,这种快速回路可用较小流量的泵获得较高的运动速度。其缺点是蓄能器充油时，液压缸需停止工作，有点浪费时间。,四、蓄能器供油快速回路,99,7.2.3 速度换接回路,速度换接回路：速度换接回路的功能是使液压执行机构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,因而这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速的换接,而且也包括两个慢速之间的换接。实现这

42、些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。,100,1.快速与慢速的换接回路：,图515所示的为用行程阀来实现快慢速换接的回路。在图示状态下，液压缸快进,当活塞所连接的挡块压下行程阀6时，行程阀关闭,液压缸右腔的油液必须通过节流阀5才能流回油箱，活塞运动速度转变为慢速工进；当换向阀左位接人回路时,压力油经单向阀4进入液压缸右腔，活塞快速向右返回。这种回路的快慢速换接过程比较平稳,换接点的位置比较准确。缺点是行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。若将行程阀改为电磁阀，安装连接比较方便,但速度换接的平稳性、可靠性以及换向精度都较差。,用行程阀的速度换接回路 特点：阀安装灵活，连接方便，但

43、速度换接的平稳性、可靠性和换接精度差。在机床液压系统中常见。,101,2两种慢速的换接回路：,图所示为用两个调速阀来实现不同工进速度的换接回路。图a中的两个调速阀并联，由换向阀实现换接。两个调速阀可以独立地调节各自的流量.互不影响；但是.一个调速阀工作时另一个调速阀内无油通过，它的减压阀不起作用而处于最大开口位置，因而速度换接时大量油液通过该处将使机床工作部件产生突然前冲现象。因此它不宜用于在工作过程中的速度换接，只可用在速度预选的场合。,图b所示为两调速阀串联的速度换接回路。当主换向阀D左位接人系统时，调速阀B被换向阀C短接；输入液压缸的流量由调速阀A控制。当阀C右位接入回路时，由于通过调速

44、阀B的流量调得比A小，所以输入液压缸的流量由调速阀B控制。在这种回路中的调速阀A一直处于工作状态,它在速度换接时限制着进入调速阀B的流量,因此它的速度换接平稳性较好，但由于油液经过两个调速阀,所以能量损失较大。,102,7.3 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。常用的方向控制回路有：,起停回路换向回路锁紧回路,103,使执行元件停止运动主要由以下几种方法：1、切断油路 如图,用一个二位二通电磁阀来切断压力油源,使得执行元件停止运动。实际上，切断执行元件的回油路也可达到使停止运动的目的，但这会使执行元件和有关 管

45、路都受到高压油的作用。此种回路中，要求二位二通阀能通过 全部流量，故一般适用于小流量系统。,7.3.1 起停回路,104,2、油泵卸荷 油泵卸荷,油液没有压力,执行元件当然停止运动.用卸荷使执行元件停止运动,可避免压力油经溢流阀回油引起的能量损失.中位机能为型的三位四通阀在中位时可引起卸荷作用.3、准确停车 在机床液压系统中,有时要求执行元件有准确的停止位置,一般可采用死挡铁限位的方法达到这一要求.,105,7.3.2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

46、。对于单作用液压缸用二位三通阀可使其换向，如图：,106,机-液换向阀换向回路 采用机动阀换向时可靠性好,但机动阀必须配置在执行元件的附近，不如电磁阀灵活。另外,其换向性能也不够完善。图为时间控制式机-液换向回路。它由执行元件带动的工作台上的撞块拨动机动先导阀，机动阀使控制油路换向，进而使液动主阀换位，执行元件反向运动。,107,2.其它换向回路 单作用液压缸可用一个二位三通阀来实现换向,如图所示。在采用双向变量泵的容积调速回路中，可直接改变泵的液流方向来使执行元件换向。,108,7.3.3 锁紧回路,功用 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

47、因素而发生窜动。用液控单向阀的锁紧回路如图：,109,锁紧回路可使活塞在任一位置停止，可防其窜动。锁紧的简单的方法是利用三位换向阀的 M、O型中位机能封闭液压缸两腔。但由于换向阀有泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧要求不高的回路中。最常用的方法是采用双液控单向阀，由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。,图 锁紧回路,110,工业实例,用一条链式传送带传送工件，使其经过一个烘箱。为了使传送带不脱离滚轴，必须借助一个传送带方向校正装置将偏移的传送带移正。用一个液控单向阀来防止阀门泄漏而引起的液压缸活塞杆的往返运动。,111,7.4 多执行元件控制回路,一个

48、油源给多个执行元件供油时，各执行元件之间会互相影响，可采用多执行元件控制回路进行协调。,包括：顺序动作回路同步回路互不干扰回路,112,7.4.1 顺序动作回路,图 用行程开关和电磁阀配合的顺序回路,首先按动启动按钮，使电磁铁1YA得电，压力油进入油缸3的左腔,使活塞按箭头1所示方向向右运动。,动作1,顺序动作回路，根据其控制方式的不同，分为行程控制、压力控制和时间控制三类，这里只对前两种进行介绍。,1行程控制顺序动作回路,113,活塞杆上的挡块压下行程开关6S后,通过电气上的连锁使1YA断电，3YA得电.油缸3的活塞停止运动，压力油进入油缸4的左腔,使其按箭头2所示的方向向右运动;,动作2,

49、114,当活塞杆上的挡块压下行程开关8S,使3YA断电,2YA得电，压力油进入缸3的右腔,使其活塞按箭头3所示的方向向左运动；,动作3,115,当活塞杆上的挡块压下行程开关5,使2YA断电,4YA得电,压力油进入油缸4右腔,使其活塞按箭头4的方向返回.,当挡块压下行程开关7S时,4YA断电,活塞停止运动,至此完成一个工作循环。,动作4,116,2 压力控制顺序动作回路,按启动按钮，1YA得电，阀1左位工作，液压缸7的活塞向右移动，实现动作顺序1;,动作1,117,到右端后，缸7左腔压力上升，达到压力继电器3的调定压力时发讯，1YA 断电，3YA得电，阀2左位工作，压力油进入缸8的左腔，其活塞右

50、移，实现动作顺序2；,动作2,118,到行程端点后，缸8左腔压力上升，达到压力继电器5的调定压力时发讯，3YA断电，4YA得电,阀2右位工作，压力油进入缸8的右腔，其活塞左移，实现动作顺序3;,动作3,119,到行程端点后，缸8右腔压力上升，达到压力继电器6的调定压力时发讯，4YA断电，2YA得电,阀1右位工作，缸7的活塞向左退回，实现动作顺序4。,动作4,120,到左端后，缸7右端压力上升，达到压力继电器4的调定压力时发讯，2YA断电，1YA得电，阀1左位工作，压力油进入缸7左腔，自动重复上述动作循环，直到按下停止按钮为止。,循环至动作1,121,7.4.2 同步回路,同步运动包括速度同步和