第七章--典型液压回路

第七章 典型液压回路,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。,任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。,7.1 压力控制回路,调压回路减压回路增压回路卸荷回路平衡回路保压回路,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，合理利用功率和保证系统工作安全。,一、调压回路,1.单级调压回路,a.调整系统压力并保持恒定,b.限制系统最高压力,作用：调整或限定系统压力。,节流阀调节流回油箱的流量，溢流阀做安全阀用，调整压力比最大负载所需压力稍高。,2 二级调压回路,电磁阀断电，最高压力由A调定,电磁阀通电，系统压力由B调定.,3 多级调压回路,实现多级压力变换,动画,二.减压回路,作用：使系统中某一部分获得稳定的低压。,动画,功用：提高系统中某一支路的压力。,三.增压回路,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。注意：压力放大是在降低有效流量的前提下得到的。,采用了增压回路可以用较低压力的液压泵来获得较高的工作压力。,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。,1.单作用的增压回路,双作用增压器的增压回路 它能连续输出高压油，适用于增压行程要求较长的场合。,2.双作用的增压回路,动画,四、卸荷回路,作用：当执行元件暂时停止工作时，使泵卸荷空载运转，减少动力消耗，延长寿命。,1.利用两位两通阀卸荷,2. 利用三位换向阀中位卸荷,M型、H型、K型,3. 利用溢流阀卸荷,断电：p由溢流阀调定通电：泵卸荷 可用于大流量,4. 利用卸荷阀卸荷,使大泵卸荷,动画,五、 平衡回路,作用：防止垂直工作部件因自重自行下滑,1.采用液控单向阀的平衡回路应用：适用于工作负载固定且活塞闭锁有一定要求的场合,2. 利用顺序阀的平衡回路,应用：重量不大、锁紧定 位要求不高的场合。,顺序阀的调定压力稍大于由工作部件自重在液压缸下腔形成的压力。,3. 利用内控平衡阀的平衡回路,应用：重量大、锁紧定位 要求高的场合。,4. 利用外控平衡阀的平衡回路,中位：泵卸荷、重物锁在空中左位：重物在限制速度下下放右位：提升重物,六、保压回路,作用：液压缸不动时，维持系统压力某一段时间。,1 .利用单向阀保压,短时保压,2. 利用蓄能器保压,保压时间较长,动画,3. 自动补油的保压回路,应用：保压时间长，压力稳 定性要求高的场合,动画,压力回路计算实例1,例题1,活塞运动时,活塞到终端时,解题（1）,负载力为4200N时,活塞不能被推动,解题（2）,压力回路计算实例2,例题2,换向阀处中位时,1YA通电缸1活塞右移,解题（1）,解题（2）,缸1活塞右移到终点,1YA断电2YA通电缸2活塞运动,解题（3）,活塞碰到固定挡块时,7.2 速度控制回路,速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题。 调速回路 调节执行元件运动速度的回路。定量泵供油系统的节流调速回路变量泵（变量马达）的容积调速回路容积节流调速回路 快速回路 使执行元件快速运动的回路。 速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。,一、节流调速回路,通过改变节流口的通流截面积来调节流量,（1）.系统组成 定量泵、节流阀、溢流阀和执行元件。（2）.工作原理,1 . 进口节流调速回路,定压式节流调速回路,2. 出口节流调速回路,定压式节流调速回路,回路特性,qp=q1+qp1A1=Fq1=KATp1/2 =KAT1(pp- F/A1)1/2v =q1/A1 =KAT1(pp- F/A1)1/2/A1,qp=q1+qppA1=p2A2+Fq2=KATp21/2 =KAT2(ppA1/A2-F/A2)1/2v =q2/A2=KAT2(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,流量连续性方程活塞受力平衡方程节流阀压力流量方程速度负载特性方程,进口节流调速,出口节流调速,进口（出口）节流调速回路速度负载特性曲线,速度-负载特性:,1.AT一定,重载区比轻载区速度刚度小,进口节流: v =KAT1(pp- F/A1)1/2/A1,出口节流: v =KAT2(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,2.负载一定,通流面积大比小的速度刚度小,3.最大承载能力F=pPA1,所以,进口(出口)节流调速适用于轻载、低速、负载变化不大、对速度稳定性要求不高的场合。,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。,进回油节流调速回路比较,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。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。组成元件相同的条件下，进油节流阀开口较大, 在同样的低速时节流阀不易堵塞。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。,3. 旁路节流调速回路,安全阀,动画,速度负载特性曲线,区别：1.速度负载特性差。2. 功率利用合理，效率高。3.调速范围小。4.运动平稳性差。,应用：负载较大，运动平稳性要求不高的场合。,采用调速阀代替节流阀调速，可以改善速度-负载特性，其它特性同节流阀调速一样。,二、容积调速回路,通过改变变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的速度。,优点：效率高、发热小。 （没有溢流损失和节流损失）缺点：结构较复杂，成本较高。应用：大功率系统。,开式回路：执行元件排油回油箱闭式回路：回油直接进泵吸口。副油箱（补油）,1. 变量泵-缸（定量马达）调速回路,调速特性：,a.转速,调速范围较大,b. 转矩,c.功率,恒转矩（恒推力）调速回路,2. 定量泵-变量马达式调速回路,c. 功率,3. 变量泵-变量马达式调速回路,特性曲线,调速范围大,应用：大功率、调速范围 要求大的场合。,4. 容积节流调速回路,容积节流调速回路用压力补偿泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。特点：这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。,限压式变量泵和调速阀、背压阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路,动画,动画,二、 快速运动回路,（1）液压缸差动连接,作用：空载时加快执行元件的运动速度。,（2） 双泵供油,快进：双泵供油工进：左泵卸荷， 右泵压力由溢流阀调定快退：双泵供油,三、速度换接回路,1. 用行程阀,下位：快进上位：工进,作用：在一个工作循环中，实现不同速度的转换。,动画,2 .调速阀并联,动画,3. 调速阀串联,左位：工进1右位：工进2速度换接平稳性好,压力控制及调速回路计算实例,图示的液压回路，原设计要求是夹紧缸I把工件夹紧后，进给缸II才能动作；并且要求夹紧缸I的速度能够调节。实际试车后发现该方案达不到预想目的，试分析其原因并提出改进的方法。,分析,图（a）的方案中，要通过节流阀对缸I进行速度控制，溢流阀必然处于溢流的工作状况。这时泵的压力为溢流阀调定值，pB= py。B点压力对工件是否夹紧无关，该点压力总是大于顺序阀的调定值px，故进给缸II只能先动作或和缸I同时动作，因此无法达到预想的目的。,改进,图（b）是改进后的回路，它是把图（a）中顺序阀内控方式改为外控方式，控制压力由节流阀出口A点引出。这样当缸I在运动过程中， A点的压力取决于缸I负载。当缸I夹紧工件停止运动后，A点压力升高到px，使外控顺序阀接通，实现所要求的顺序动作。图中单向阀起保压作用，以防止缸II在工作压力瞬间突然降低引起工件自行松开的事故。,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换向回路锁紧回路制动回路,一、 换向回路,1、利用换向阀换向,作用：使执行元件变换运动方向。,2. 利用双向泵换向,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。,（1）时间控制制动式 可以通过调节J1 、J2来控制工作台的制动时间，以便减小换向冲击或提高工作效率。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。,3. 采用机液换向阀的换向回路,动画,工作台预先制动到大致相同的低速后才开始换向，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。,（2）行程控制制动式,动画,二、锁紧回路,作用：使执行元件不工作时，确切地 保持在既定位置上。,（1）利用三位换向阀中位锁紧,M型、O型阀泄漏大、锁紧精度不高。,液压锁密封好、锁紧精度高,（2）利用液控单向阀锁紧,动画,三、制动回路（刹车）,作用：使执行元件迅速停止运动。,（1）利用溢流阀制动,（2） 利用液压制动器,四、浮动回路,把执行元件的进出口连通或同时接通油箱，使之处于无约束的浮动状态。,利用H型或Y型换向阀,7.4 多缸动作回路,顺序动作回路同步回路多缸快慢速互不干扰回路多缸卸荷回路,液压系统中，两个或两个以上（多）缸按照各缸之间的运动关系要求进行控制，完成预定功能的回路。,顺序动作回路分类,行程控制 按照控制方式不同 压力控制 顺序动作回路 时间控制,各执行元件严格按预定顺序运动的回路称为顺序运动回路。如：组合机床回转工作台的抬起和转位、定位夹紧机构的定位和夹紧、 进给系统的先夹紧后进给等。,作用：控制多缸动作顺序。,一、 顺序动作回路,(1).行程控制利用执行元件运动 到一定位置（或行程）时，使下一执行元件开始运动的控制方式。 a.行程开关和电磁阀控制顺序动作回路,动画演示,b. 用行程开关,动画演示,用 行程开关,动画演示,特 点, 采用行程阀实现顺序动作换接 换接平稳可靠，换接位置准确， 但行程阀必须安装在运动部件 附近，改变运动顺序较难,a. 用顺序阀控制,(2). 压力控制,动画,b.用压力继电器控制,特点,动画演示, 回路中安装了节流阀和二位二通电磁阀 A缸运动速度可以调节 又 为保证严格动作顺序，防止压力继电 器乱发信号 p先动缸max+（0.30.5）MPapYjpY-（0.30.5）MPa,二、 同步回路,使两个或两个以上的执行元件能够按照相同位移或相同速度运动，也可以按一定的速比运动。如：龙门刨床工作台升降运动 升降乐池运动等。,(1)、采用分流集流阀的同步回路,组成 工作原理 特点,动画演示,特 点, 分流集流阀自动调节进入两缸流量，保证同步， 同步精度较高，但分流集流阀制造精度及造价均高,(2)、 带补正装置的同步回路,动画,动画演示,两液压缸串联，泵的供油压力要大于两缸工作压力之和。同步精度不高。实现两缸基本同步。采取补偿措施使同步误差在每一次下行运动结束后都可消除。同步精度提高,特 点, 采用了补偿措施 两缸出现同步误差每次下行 运动中都可消除 故 同步精度较高，一般用于负 载较小系统,其它同步回路,三、多缸快慢速互不干扰回路,在多缸系统中，防止其压力、速度互相干扰。