《液压基本回路》PPT课件.ppt

液压基本回路,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。,教学要求,重点难点,本章目录,教学要求,掌握压力控制回路的分类、用途和实现方法； 掌握速度控制回路的分类和用途；掌握调速回路的三种调速方法及各自的优缺点；熟悉快速运动回路和速度换接回路的实现方法； 熟悉方向控制回路和多缸动作回路的分类和用途。,重点难点,压力控制回路的分类及用途及实现方法； 速度控制回路的分类和用途；调速回路的调速方法及优缺点；快速运动回路和速度换接回路的实现方法。,本章目录,第一节 压力控制回路,第二节 速度控制回路,第三节 方向控制回路,第四节 多缸动作回路,第一节 压力控制回路,调压回路 减压回路 卸荷回路 增压回路 平衡回路,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,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。,单级调压回路,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。,利用先导型溢流阀遥控口远程调压时，主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。,远程调压回路,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。,无级调压回路 通过电液比例溢流阀来实现。,单级减压回路,减压回路,减小系统压力到需要的稳定值，以满足机床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。 注意要减压阀稳定工作，最低调整压力0.5MPa，最高调整压力至少比系统压力低0.5MPa。,二级减压回路,在需要低压的支路上串联定值减压阀。单向阀用来防止缸 5 的压力受主油路的干扰。,二级减压回路 在先导型减压阀遥控口接入远程调压阀和二位二通电磁阀。,三位换向阀中位卸荷,卸荷回路,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）,泵可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载。,电液换向阀换向阀中位卸荷,二位二通阀卸荷,先导式溢流阀和二位二通阀卸荷,利用二位二通电磁换向阀断电实现泵出口压力卸荷,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。,用蓄能器保压卸荷,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。,单向增压器增压回路,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。 注意：压力放大是在降低有效流量的前提下得到的。,适用于单向作用力大、行程小、作业时间短的场合。,采用单向顺序阀的平衡回路,采用液控单向阀的平衡回路,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控。,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 快速运动回路 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,第二节 速度控制回路,调速方法,调速回路,由液压缸的速度 v =q /A，液压马达的转速 n = q /vm 调节执行元件的工作速度v ，可以改变输入执行元件的流量q或执行元件输出的流量q ；或改变执行元件的几何参数。 由 ，故对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀（调节AT）来调速节流调速回路； 由qB=nVB ，故对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量VB （ Vm ）调速容积调速回路； 也可以同时调节泵的排量（ VB ）和使用流量控制阀（调节AT）调速容积节流调速回路。,按流量控制阀安放位置的不同分： 进油路上进油节流调速回路 回油路上回油节流调速回路 旁油路上旁路节流调速回路,节流调速回路,按使用流量阀分为： 节流阀节流阀式节流调速回路 调速阀调速阀式节流调速回路,通过调节流量阀通流面积（AT）控制执行元件运动速度的回路，,调速方式：由 ，调节AT调速,结论：进回油节流调速回路的速 度负载特性及功率特性,速度负载特性方程：,节流阀式进油路节流调速回路,调速特性：,节流进油节流调速回路的速度负载特性及功率特性： 调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，v与AT成正比。当AT一定时，速度随负载的增加而下降。当v=0时，最大承载能力Fmax= A1 p；速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率不同，常用速度刚性 kv 来评价。 Kv=dF/dv=1/tan=2 (pA1FL)/v ，它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力；液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性差；回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低；当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。 这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。,返回,节流阀式回油路节流调速回路,调速方式：由 ，调节AT调速,调速特性：,结论：1、其速度负载特性及功率特 性同进油路节流调速回路 2、与进油路节流调速区别,速度负载特性方程：,进、回油节流调速回路的不同之处： 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。 进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。 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。 在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路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。 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。,调速方式：由 ， 调节AT调速,调速特性：,节流阀式旁油路节流调速回路,速度负载特 性方程：,结论：1.速度受负载变化的影响大，在小负载或低速时，曲线陡，回路的速度刚性差。 2.在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。 3.只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。,溢流阀关闭，起安全阀作用,调速阀式进油路节流调速回路,在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流阀前后压力差变化，通过节流阀的流量均变化，故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。 调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定（如图以进油路调速为例）。 旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小。 由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持0.51MPa的压差。,容积调速回路,容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。根据变量装置分为：,变量泵与定量马达（缸）组成的容积调速回路 定量泵与变量马达组成的容积调速回路 变量泵与变量马达组成的容积调速回路,原理：变量泵定量马达闭式调速回路 安全阀2防止回路过载，辅助泵 8补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热 油液以降低系统温升。调速特性方程如下：,变量泵与定量马达（缸）组成的容积节流调速回路,特点：泵的转速 np 和马达排量VM 视为常数，改变泵 的排量Vp可使马达转速 nM 和输出功率 PM 随之 成比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的 工作压力p 取决于负载转矩，不会因调速而 发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。,回路的速度刚性受负载变化影响的原因： 随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。,定量泵与变量马达组成的容积节流调速回路,原理：变量泵定量马达闭式调速回路 安全阀3防止回路过载，辅助泵 4补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件。 调速特性方程如下：,特点：泵的流量qp 视为常数，改变泵马达的排量 VM可使马达转速 nM 和输出转矩 TM 随之 成比例的变化。马达的输出功率PM取决于 泵的功率，不会因调速而发生变化，所以 这种回路常称为恒功率调速回路。,回路的速度刚性受负载变化影响的原因： 随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。,变量泵与变量马达组成的容积节流调速回路,原理：变量泵变量马达闭式调速回路，元件对称布置，变换泵的供 油 方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5 用于辅助泵 3 双向补油，单向阀6、7 使溢流阀8 在两个方向起过载保护作。,在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。 高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。,由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范围，一般Re100 。,特点：,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,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。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。按变量泵和流量阀分为：,以限压式变量泵和调速阀的调速回路为例介绍该方式调速特性,限压式变量泵与调速阀组成容积节流调速,该回路中包含限压式变量泵、调速阀和背压阀，变量泵流量与调速阀相适应，无溢流损失；背压法增强回路运动平稳性。,这种回路无溢流损失，但有节流损失，其大小与液压缸的工作压力有关。 回路效率：p1q1/ppqp=p1/pp,特点：,在负载不大或空载时，实现快速运动，以提高生产率或充分利用功率。,快速运动回路,油缸差动连接快速回路,将液压缸有杆腔回油和液压泵供油合在一起进入液压缸无杆腔，活塞将快速向右运动， 差动连接与非差动连接的速度之比为 v 1/v1A1/(A1-A2),注：在差动回路中，泵的流量和缸的有杆腔排出的流量合在一 起流过的阀和管道应按合成流量来选择规格，否则会导致 压力损失过大，泵空载时供油压力过高。,双泵供油快速回路,外控顺序阀3（卸荷阀）和溢流阀5分别设定双泵供油和小流量泵2供油时系统的最高工作压力。当系统压力低于阀3调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；系统压力达到或超过阀3调定压力时，大流量泵1通过阀3卸载，单向阀4自动关闭，只有小流量泵向系统供油，活塞慢速向右运动。,注：卸载阀3的调定压力至少应比溢流阀5的调定压力低1020。大流量泵卸载减少了动力消耗，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。,采用蓄能器的快速回路,当系统停止工作时，1YA通电，换向阀处于右位，这时液压缸便经单向阀向蓄能器7充油。蓄能器油压达到规定值时，换向阀1YA左位工作，液压泵和蓄能器7共同向主系统供油，实现快速运动。由于采用蓄能器和液压泵同时向系统供油，故可以用较小流量的液压泵来获得快速运动。,注：这种回路适用于系统短期需要大流量的场合。,采用增速缸的快速回路,增速缸由活塞缸与柱塞缸复合而成。换向阀2处于左位，压力油经柱塞6内孔进入增速缸小腔，推动活塞快速向右移动，活塞缸7左腔所需油液由液控单向阀5从油箱4吸取，活塞缸右腔油液经换向阀回油箱。 当执行元件接触工件，工作压力升高，换向阀3通电右位工作，单向阀5关闭，压力油同时进入增速缸的大小腔，活塞转换成慢速运动，且推力增大。 换向阀2处于右位，压力油进入活塞缸右腔，同时打开液控单向阀5，大腔回油排回油箱，活塞快速向左退回。,注：这种回路大多用在空行程速 度要求较快的卧式液压机上。,自重充液的快速回路,活塞向下运动时，由于运动部件的自重，活塞快速下降，由单向节流阀控制下降速度。此时因液压泵供油不足，液压缸上腔出现负压，充液油箱4 通过液控单向阀3（充液阀）向缸的上腔补油； 当运动部件接触工件负载增加时，缸的上腔压力升高，阀3关闭，此时只靠液压泵供油，活塞运动速度降低。 回程时，液压缸上腔一部分回油通过阀3进入充液油箱，一部分回油直接回油箱。,注：回路用于垂直运动部件质量较 大的液压机系统。,速度换接回路,用于切换执行元件的速度。换接过程要求平稳，换接精度要求高。按切换前后速度的不同，有快速工作速度、两种工进速度的换接。,快速运动和工作进给的换接回路,用行程阀的速度换接回路,换向阀右位工作，液压缸活塞快进到预定位置，活塞杆上挡块压下行程阀1，行程阀断开，缸右腔油液必须经过节流阀2 才能回油箱，活塞转为慢速工进。 换向阀左位工作，压力油经单向阀3 进入缸右腔，活塞快速向左返回。 速度切换过程比较平稳，换接点位置准确。但行程阀必须安装在运动部件附近，有时管路要接得很长，压力损失较大。,液压马达并联双速换接回路,电磁换向阀左位，压力油只驱动马达1，马达2空转；电磁换向阀 右位，两马达并联，故进入每个马达的流量减少一半，转速相应降低一半，转矩增加一倍。两种情况回路输出功率相同。,两液压马达的主轴刚性连接在一起（一般为同轴双排柱塞马达）,两种工进速度换接回路,调速阀串联的二级调速回路,调速阀并联的二级调速回路,只能用于第二进给速度小于第一进给速度的场合，故调速阀B 的开口小于调速阀A。回路速度换接平稳性好。,两个进给速度可以分别调整，互不影响。但在速度换接瞬间，会造成进给部件突然前冲。不宜用在同一行程两次进给速度的转换上，只可用在速度预选的场合。,第三节 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,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液压缸换向。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； 依靠弹簧或重力返回的单作用液压缸用二位三通阀可使其换向； 采用电磁换向阀可以方便的实现自动往复运动，但对流量较大和换向平稳性要求较高的场合，电磁换向阀的换向回路已不能适应，往往采用以手动换向阀或机动换向阀作先导阀而以液动换向阀为主阀的换向回路，或者采用电液动换向阀的换向回路。,采用换向阀的换向回路,采用机液换向阀的换向回路,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。,时间控制制动式 在一定时间内换向。 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。,采用双向变量泵的换向回路,在容积调速的闭式回路中可用双向变量泵变更供油方向来实现液压缸（液压马达）的换向。,行程控制制动式 在某一行程换向。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。,采用机液换向阀的换向回路（续）,锁紧回路,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因素而发生窜动。,在缸的两侧油路上串接一液控单向阀（液压锁），活塞可在行程的任何位置上长期锁紧，锁紧精度只受缸的泄漏和油液压缩性的影响。为了保证锁紧迅速、准确，换向阀应采用H型或Y型中位机能。,用液控单向阀的锁紧回路,用制动器的马达锁紧回路,切断液压马达进出口后，马达理应停转，但因马达还有一泄油口直接通回油箱，马达在重力负载力矩的作用下变成泵工况，其出口油液将经泄油口流回油箱，马达出现滑转。因此，在切断马达进出口的同时，需通过液压制动器来保证马达可靠地停转。,利用换向阀中位机能锁紧回路,利用三位四通换向阀的M型、O型中位机能的可以锁紧回路。但由于滑阀的泄漏，活塞不能长时间保持停止位置不动，故锁紧精度不高。,第四节 多缸动作回路,当一个油源给多个执行元件供油，各执行元件因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。我们可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求。 多缸动作回路包括： 顺序动作回路 同步回路 互不干扰回路,顺序动作回路,使几个执行元件严格按照预定顺序动作。按控制方式不同，顺序动作回路分为压力控制和行程控制两种方式。,压力控制顺序动作回路,利用液压系统工作过程中压力变化来使执行元件按顺序先后动作。,用顺序阀控制的顺序动作回路,当换向阀5 处于左位，缸1 向右运动，活塞碰到死挡铁后回路压力升高到顺序阀3 的调定压力，顺序阀3 开启，缸2 活塞才向右运动。当换向阀5 处于右位，缸2 活塞先退到左端点，回路压力升高，打开顺序阀4 ，再使缸1 活塞退回原位。,用压力继电器的顺序动作回路,按启动按钮，电磁铁1YA 得电，缸1 活塞前进到右端点后，回路压力升高，压力继电器1K 动作，使电磁铁3YA 得电，缸2活塞前进。按返回按钮，1YA、3YA失电，4YA 得电，缸2 活塞先退回原位后，回路压力升高，压力继电器2K 动作，使2YA 得电，缸1 活塞后退。,注：顺序阀或压力继电器的调定压力必须大于前一动作执行元件的最高工作压力的1015，否则在管路中的压力冲击或波动下会造成误动作。这种回路适用于执行元件数目不多、负载变化不大的场合。,行程控制顺序动作回路,行程阀控制顺序回路 电磁阀3 处于右位，缸1 活塞先向右运动，当活塞杆上挡块压下行程阀4 后，缸2 活塞才向右运动；阀3 处于左位，缸1 活塞先退回，其挡块离开行程阀4 后，缸2 活塞才退回。回路动作可靠，但改变动作顺序难。,行程开关控制顺序回路 1Y A得电，缸1活塞先向右运动，当活塞杆上挡块压下行程开关2