第7章 液压基本回路 《液压与气压传动》课件

第7章 液压基本回路,章 节 目 录,7.1 压力控制回路7.2 速度控制回路7.3 方向控制回路7.4 多执行元件控制回路,任何液压系统都是由一些基本回路所组成。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。 按其在液压系统中的功用基本回路可分为：1.压力控制回路控制整个系统或局部油路的工作压力；2.速度控制回路控制和调节执行元件的速度；3.方向控制回路控制执行元件运动方向的变换和锁停；4.多执行元件控制回路控制几个执行元件相互间的工作循环。,7.1 压力控制回路,7.1.1 调压回路7.1.2 卸载回路7.1.3 减压回路7.1.4 增压回路7.1.5 平衡回路7.1.6 保压回路,7.1 压力控制回路,7.1.1 调压回路,1. 调压回路,图7-1a 远程调压回路,压力控制回路的作用,2.多级调压回路,图7-1b 多级调压回路,3.无级调压回路,图7-1c 无级调压回路,7.1 压力控制回路,7.1.2 卸载回路,卸载回路的作用,卸载的方法,1.用换向阀中位机能的卸载回路,图7-2a 用换向阀中位机能的卸载回路,2.用先导型溢流阀的卸载回路,图7-2b 用先导型溢流阀的卸载回路,3.限压式变量泵的卸载回路,图7-2c 限压式变量泵的卸载回路,4.有蓄能器的卸载回路,图7-2d 有蓄能器的卸载回路,7.1.3 减压回路,减压回路的功用:在于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。 最常见的减压回路是在所需低压的支路上串连定值减压阀，如图7-3a所示。图7-3b是二级减压回路。,要液压回路工作可靠，减压阀的最低调定压力应不小于0.5MPa，最高调定压力至少应比系统压力小0.5MPa。 另外，若有调速阀，应放在减压阀的后面，避免减压阀泄露的影响。,1- 先导型减压阀 2- 定值减压阀 3- 单向阀 4- 液压缸,图7-3a 单级减压回路,图7-3b 二级减压回路,1-先导型减压阀；2-定值减压阀；3-单向阀；4-液压缸 5-两位两通阀,7.1.4 增压回路,增压回路的作用：,图7-4a 单作用增压器的增压回路,1.单作用增压器的增压回路,2.双作用增压器的增压回路,图7-4b 双作用增压缸的增压回路,1.采用单向顺序阀的平衡回路,7.1.5 平衡回路,平衡回路的作用：,图7-5a 采用单向顺序阀的平衡回路,2.采用液控单向阀的平衡回路,图7-5b 采用液控单向阀的平衡回路,3.采用远控平衡阀的平衡口路,图7-5c 采用远控平衡阀的平衡回路,7.1.6 保压回路,保压回路的功能：,1采用电接触式压力表控制的保压回路,图7-6a 采用电接触式压力表控制的保压回路,2. 采用蓄能器的保压回路,图7-6b 采用蓄能器的保压回路,3.采用辅助泵的保压回路,图7-6c 采用辅助泵的保压回路,7.2 速度控制回路,7.2.1 速度调节与控制原理 7.2.2 定量泵节流调速回路7.2.3 容积调速回路7.2.4 快速运动回路,7.2 速度控制回路,7.2.1 速度调节与控制原理,在液压传动装置中执行元件主要是液压缸和液压马达，其工作速度或转速与输入流量及其几何参数有关。在不考虑油液压缩性和泄漏的情况下：液压缸的速度： 液压马达的转速：,由上面两式可知，对于液压缸来说，只能用改变输入液压缸流量的办法来调速。对变量液压马达，既可用改变输入流量的办法来调速，也可用改变马达排量的办法来调速。改变输入执行元件的流量,7.2 速度控制回路,1、进油节流调速回路,图7-7a 进油节流调速回路,7.2.2 定量泵节流调速回路,（1）速度负载特性,液压缸活塞运动速度：,流经节流阀的流量 ：,（7-1）,（7-2）,活塞的受力平衡方程:,（7-3）,当回油腔接油箱时， ，故有代入式（7-2）得：,式（7-5）即为进油节流调速回路的速度负载特性方程，其曲线方程见图7-8。,（7-4）,（7-5）,由以上分析可知，调节 就能实现无级调速。该回路调速范围较大,图7-8 进油节流调速回路速度负载特性,速度随负载变化而变化的程度，常用速度刚性来评定 ：,（7-6）,由式（7-5）和式（7-6）可得：,（7-7）,(2)功率特性,液压泵输出功率：液压缸输出的有效功率：,回路的功率损失：,溢流损失P1=pSq和节流损失P2=p1qL。进油节流调速的回路效率：,（7-9）,（7-8）,图7-7b 回油节流调速回路,2. 回油节流调速回路,用同样的分析方法可得到速度负载特性、速度刚性为：,（7-10）,（7-11）,3. 旁路节流调速回路,图7-9a 旁路节流调速回路,（1）速度负载特性,（7-12）,如同式（7-5）的推导过程，可得回路的速度负载特性方程。由于泵的工作压力随负载而变化，泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化qp。则：,速度刚性为：,（7-13）,（2）功率特性,液压泵的输出功率:,液压缸的输出功率：功率损失： 回路效率：,（7-14）,（7-15）,式中,4进油、回油和旁通三种节流阀调速回路性能的比较,（1）比较(7-11)与(7-7)可以看出，回油节流阀调速与进油节流阀调速的速度负载特性及速度刚度完全相同。,（2）进油节流与回油节流调速回路在使用中存在主要两点差异：一是回油节流阀调速回路能够承受一定的负值负载，缸的平稳性高；二是进油节流阀调速回路容易实现压力控制。,（3）三种调速回路的刚度比较。根据式（7-12），可得速度负载特性曲线，如图7-9b所示。,（4）三种调速回路功率损失的比较。旁路节流调速回路只有节流损失，而无溢流损失，因而功率损失比进油和回油两种节流阀调速回路小，效率高。,（5）停机后的启动性能。长期停机后，当液压泵重新启动时，回油节流阀调速回路背压不能立即建立会引起瞬间工作机构的前冲现象。而在进油节流调速回路中，因为进油路上有节流阀控制流量，只要在开车时关小节流阀即可避免启动冲击。,图7-9b 旁路节流调速回路速度负载特性,5.改善节流调速负载特性的回路,根据调速阀在回路中安放的位置不同，有进油节流、回油节流和旁路节流等多种方式，见图7-10a、b、c示，它们的回路构成、工作原理同它们各自对应的节流阀调速回路基本一样。,需要指出，为了保证调速阀中定差减压阀起到压力补偿作用，调速阀两端压差必须大于一定数值，中低压调速阀为0.5MPa，高压调速阀为1MPa。,图7-10 采用调速阀、旁通型调速阀的调速回路,b）,a）,c）,7.2.3 容积调速回路,1、变量泵定量马达调速回路,图7-11a 变量泵定量马达调速回路,图7-11b 回路特性曲线,图7-12a 变量泵-变量马达调速回路,2. 变量泵变量马达调速回路,图7-12b 回路特性曲线,3. 容积节流调速回路,容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节其运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需流量相适应。,（1）限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路,回路如图7-13a所示，回路的调速特性，如图7-13b所示。,图7-13a 限压式变量泵和节流阀的调速回路,图7-13b 调速特性曲线,当进入液压缸的工作流量为 、泵的供油流量应为 ，供油压力为 ，此时液压缸工作腔压力的正常工作范围是,（7-16）,回路的效率为 ：,（7-17）,（2）差压式变量泵和节流阀的调速回路,图7-14 差压式变量泵和节流阀的容积节流调速回路,回路效率：这种调速回路不但没有溢流损失，而且泵的供油压力随负载变化，回路中的功率损失也只有节流阀处压降所造成的节流损失一项，因此回路效率高，如下：,（7-18）,7.2.4 快速运动回路,快速运动回路的功用：,图7-15 液压缸差动连接快速回路,1.液压缸差动连接快速运动回路,2.双泵供油快速运动回路,图7-16 双泵供油快速运动回路,3. 用增速缸的快速运动回路,图7-17 增速缸的增速运动回路,1- 增压缸2- 小腔 3- 单向阀4- 顺序阀5- 大腔,4.采用蓄能器的快速运动回路,图7-18 采用蓄能器的快速运动回路,1- 泵2- 单向阀 3- 换向阀 4- 蓄能器 5- 顺序阀 6- 液压缸,7.2.5 速度换接回路1.快、慢速换接回路,（1）用行程阀（电磁阀）的速度换接回路,图7-19a 用行程阀的速度换接回路,（2）液压马达速换接回路,图7-19b 液压马达并联双速换接回路,采用两个液压马达或串联、或并联，以达到换接目的。,2.两种慢速的换接回路,图7-20a 调速阀串联速度换接回路,图7-20b 调速阀并联速度换接回路,7.3 方向控制回路,7.3.1 换向回路7.3.2 锁紧回路,7.3 方向控制回路,7.3.1 换向回路,通过控制进入执行元件液流的通、断或变向来实现液压系统执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。,对于普通的换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的换向阀即可。可对换向精度平稳性要求较高时，则需要采用复杂的换向回路。本节主要介绍两种复杂的换向回路：时间控制制动式换向回路和行程控制制动式换向回路。,1. 时间控制制动式换向回路,如图7-21所示。,图7-21 时间控制制动式换向回路,1- 液压缸 2- 换向阀3- 先导阀 4- 溢流阀5- 节流阀,这种回路中的主油路只受主换向阀2控制。当先导阀3处于左位时，压力控制油经过单向阀流 进主换向阀2的右端，推动主换向阀的阀芯向左移动，同时主换向阀左端的控制油经过节流阀 流回油箱。在主换向阀阀芯向左移动的同时，其阀芯上的制动锥面T逐渐将回油的通道关小，从而使液压缸活塞速度逐渐减慢，并在主换向阀2的阀芯移过 距离后将通道封闭，使液压缸活塞停止运动。主换向阀阀芯上的制动锥的半锥角度一般取 ，制动锥长度取 。当节流阀和的开口大小调定后，主换向阀阀芯移过距离所需的时间就确定不变。,2. 行程控制制动式换向回路,图7-22 行程控制制动式换向回路,1- 液压缸 2- 主换向阀 3- 先导阀4- 节流阀 5- 溢流阀,7.3.2 锁紧回路,锁紧回路的功用：是使液压缸能在任意位置停留，且不会因外力作用而移动位置。,图7-23 用液控单向阀的锁紧回路,7.4 多执行元件控制回路,7.4.1 顺序动作回路7.4.2 同步回路7.4.3 互不干扰回路,7.4 多执行元件控制回路,7.4.1 顺序动作回路,顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按照预定顺序依次动作。按控制方式不同，分为压力控制和行程控制两种。,图7-24是用顺序阀控制的顺序回路。钻床液压系统的动作顺序为夹紧工件钻头进给钻头退出松开工件。,1.压力控制顺序动作回路,图7-24 用顺序阀控制的顺序回路,2.行程控制顺序动作回路,图7-25a 行程阀控制的顺序回路,图7-25b 行程开关控制的顺序回路,7.4.2 同步回路,同步回路的功用,图7-26 用调速阀的同步回路,1.用调速阀的同步回路,2.用串联液压缸的同步回路,图7-27 带补偿装置的串联缸同步回路,3.用同步缸或同步马达的同步回路,图7-28a 同步缸的同步回路,图7-28b 同步马达的同步回路,4.采用比例阀或伺服阀的同步回路,图7-29 采用伺服阀的同步回路,当液压系统有根高的同步精度要求时，必须采用比例阀或伺服阀的同步回路。,7.4.3 互不干扰回路,这种回路的功用是使系统中几个执行元件在完成各自工作循环时彼此互不影响。,图7-30是通过双泵供油来实现多缸快慢速互不干扰的回路。液压缸1和2各自要完成“快进工进快退”的自动工作循环。,图7-30 多缸快慢速互不干扰回路,欢迎提出宝贵意见和建议!,本章结束！,图7-1a视频演示: 远程调压回路,图7-1b视频演示:多级调压回路,图7-1c视频演示:无级调压回路,图7-2a视频演示:用换向阀中位机能的卸载回路,图7-2b视频演示:用先导型溢流阀的卸载回路,图7-2c视频演示:限压式变量泵的卸载回路,图7-2d视频演示：有蓄能器的卸载回路,图7-3a视频演示:单级减压回路,图7-3b视频演示:二级减压回路,图7-4a视频演示:单作用增压器的增压回路,图7-4b视频演示:双作用增压器的增压回路,图7-5a视频演示:采用单向顺序阀的平衡回路,图7-5b视频演示:采用液控单向阀的平衡回路,图7-5c视频演示:采用远控平衡阀的平衡口路,图7-6a视频演示:采用电接触式压力表控制的保压回路,图7-6b视频演示:采用蓄能器的保压回路,图7-6c视频演示:采用辅助泵的保压回路,图7-7a视频演示:进油调速回路,图7-7b视频演示:回油调速回路,图7-9a视频演示:旁路节流调速回路,图7-10a视频演示:采用调速阀的调速回路 （进油节流）,图7-10b视频演示:采用调速阀的调速回路 （回油节流）,图7-10c视频演示:采用调速阀的调速回路 （旁路节流）,图7-11a视频演示:变量泵-定量马达调速回路,图7-12a视频演示:变量泵-变量马达调速回路,图7-13a视频演示:限压式变量泵和节流阀的调速回路,图7-14视频演示:差压式变量泵和节流阀的调速回路,图7-15视频演示: 液压缸差动连接快速回路,图7-16视频演示:双泵供油快速运动回路,图7-17视频演示:增速缸的增速运动回路,图7-18视频演示:采用蓄能器的快速运动回路,图7-19a视频演示:用行程阀的速度换接回