吉林大学液压第三章--液压控制装置PPT课件

.,1,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,能量控制的方法,阀控用阀给出理想的控制状态；泵控用泵本身来控制（都是采用变量泵）；执行元件控制改变执行元件的排量来实现（常采用马达）。,.,2,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,一个简单的液压系统图,.,第1章,3-1概述3-2方向控制阀3-3压力控制阀3-4流量控制阀3-5液压回路综述3-6其他类型控制阀小结,2020/5/31,液压与气压传动,液压控制阀是用来控制和调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量的各类液压元件。液压阀也根据其在系统中的功能，分为方向控制阀，压力控制阀和流量控制阀。,.,4,一、液压阀的分类,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,（一）按功能分类,（二）按控制方式分类,（三）按连接方式分类,1压力控制阀用来控制液压系统中液流压力的阀。2流量控制阀用来控制液压系统中液流流量的阀。3方向控制阀用来控制液压系统中液流的流动方向的阀。,1定值或开关控制阀2比例控制阀3伺服控制阀,.,5,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,6,二、阀的参数和特点（一）参数,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,1.公称通径：代表阀的通流能力的大小2.公称流量：指液压阀在额定工作状态下通过的名义流量3.公称压力：标志液压阀承载能力大小的参数,从阀的结构来看，均由阀体、阀芯和控制动力三大部分组成。2从阀的工作原理来看，都是利用阀芯和阀体的相对位移来改变通流面积，从而控制压力、流向和流量。3各种阀都可以看成在油路中的一个液阻，只要有液体流过，都会产生压力降（有压力损失）和温度升高等现象。,（二）共同特点,.,7,一、换向阀及其应用,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,根据阀芯运动方式不同，换向阀可分为滑阀式和转阀式两种。,工作机构的启动、停止或改变运动方向，是由控制进入回路的油流的通断及流向改变来实现的，这种控制回路称为方向控制回路。在液压系统中，方向控制阀主要有换向阀和单向阀两类。,.,8,1换向阀的结构和工作原理（1）换向阀的原理与图形符号(2)换向阀的操纵控制方式,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,图4-6滑阀式换向阀结构原理图1-阀芯2-阀体,按操纵方式不同，换向阀可分为手动控制、机动控制、电磁控制、液动控制、电液动控制。,操纵形式符号,图形符号,二位四通,换向阀的工作原理,.,9,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,根据换向阀工作的位置数不同，换向阀可分为二位、三位、多位换向阀；按连接主油路进出油口数不同，分为二通、三通、四通、五通等。,换向阀图形符号说明方框表示阀的工作位置，方框数即为阀的“位”数。箭头表示两油口连通，不表示真实流向；“”或“”表示此油口不通流。在一个方框内，箭头或“”符号与方框的交点数为油口通路数，即“通”数。P表示压力油的进口，T表示与油箱连通的回油口，A和B表示连接其他工作油路的油口。三位阀的中位及二位阀侧面画有弹簧的那一方框为常态位。在液压原理图中，换向阀的油路连接一般应画在常态位上。,二位二通,三位四通,二位三通,二位四通,.,10,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,操纵形式符号,.,11,(3)换向阀的滑阀机能,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,三位换向阀的阀芯在中间位置(常态位置)时，各通道间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。三位换向阀的中位时油口的连通方式称为换向阀的中位机能。,在分析和选择中位机能时，通常考虑以下几点：系统保压。当P口被堵塞，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P口不太通畅地与T口接通时(如X型)，系统能保持一定的压力供控制油路使用。系统卸荷。P口通畅地与T口接通时，系统卸荷。执行元件“浮动”。阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其他机构移动工作台，调整其位置。执行元件任意位置停止。当A、B两口堵塞，则可使液压缸或液压马达在任意位置处停下来。制动和锁紧要求。执行元件采用了液压锁、制动器等时，要求中位时两腔与油箱相通，保证锁紧和制动的可靠性。,.,12,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,O,Y,P,M,H,.,13,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,过渡位置,正重迭过渡,负重迭过渡,零重迭过渡,过渡位置的滑阀机能因为不是具体的换向工作位置，因此，有过渡位置的换向阀的职能符号其过渡位置方框用虚线划出。,.,14,2.常用换向阀及应用(1)手动换向阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,手动换向阀是利用手动杠杆等机构来改变阀芯和阀体的相对位置，从而实现换向的阀类。,1-手柄；2-阀体；3-阀芯；4-弹簧；4-钢球,手动换向阀,无定位,定位,.,15,(2)机动换向阀(3)电磁换向阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,图4-9二位二通机动换向阀1-滚机动2-阀芯3-阀体4-弹簧,图4-10直流湿式三位四通电磁换向阀1-电磁铁2-推杆3-阀芯4-弹簧4-挡圈,动画,动画,.,16,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,动画,用行程阀（机动换向阀）实现顺序动作回路,.,17,(4)液动换向阀（5）电液换向阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,动画,.,18,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,三位四通电液换向阀控制油进出油方式,问题：如果采用内控式供油，对主阀芯有何要求？,.,19,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,转阀式换向阀通过操纵机构使阀芯在阀体内做相对转动从而改变各油口通断状态。,动画,.,20,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,换向阀的应用,利用换向阀换向卸荷回路,.,21,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,动画,用行程阀（机动换向阀）实现顺序动作回路,.,22,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,动画,.,23,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,+,+,+,+,+,差动回路,.,24,二、单向阀单向阀分为普通单向阀和液控单向阀。1.普通单向阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,图4-1S型单向阀1-阀体2-阀芯3-弹簧,P1至P2通，P2至P1截止。一般单向阀的开启压力在0.0340.1MPa之间，更换较大刚度的弹簧时，可将其置于回路中作背压阀使用，此时阀的开启压力约为0.20.6MPa。,单向阀,单向阀反向,.,25,直角式单向阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,A至B通过B至A截止,直角单向阀,.,26,2.液控单向阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,液控单向阀1-活塞2-顶杆3-阀芯,液控单向阀是可以根据需要来实现逆向流动的单向阀。,P1至P2自由通过，K通控制油时，P2至P1接通,（1）工作原理,液控单向阀,内泄式单向阀,.,27,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,液控单向阀的应用一,液控单向阀的应用二,（2）液控单向阀应用举例,33,.,28,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,快速放油,锁紧,.,29,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,双向液控单向阀（液压锁）,液压锁图形符号,采用液控单向阀的锁紧回路,液压锁,锁紧回路,.,30,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,梭阀,梭阀又叫选择阀或双单向阀，它实际上是一种三通式液控单向阀，可以自动地进行油路的选择。如果执行元件由两个压力油源交替供油，而较高压力油口应打开时，使用梭阀。,.,31,一、溢流阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,液压传动系统中，控制油液工作压力或利用压力信号进行动作控制的液压阀统称为压力控制阀。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作。压力控制阀主要有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。,溢流阀的主要用途是维持液压系统压力恒定，起调压作用，另一种用途作为液压系统起安全保护装置，起限压作用。溢流阀在结构上有直动式和先导式之分。,.,32,（1）直动式溢流阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,p,直动式溢流阀1-调节杆2-调节螺母3-调压弹簧4-锁紧螺母4-上盖6-阀体7-阀芯8-螺塞,当P口进油压力较小时，阀芯在弹簧3的作用下处于下端位置，将P和T两油口断开。当油压力升高，在阀芯下端所产生的作用力达到弹簧的预紧力后，阀芯上升，阀口被打开，P口与T口相通，油液经T口排回油箱。通过调整螺帽2可以改变弹簧压缩量，从而调整溢流阀的开启压力值。,溢流阀,溢流阀2,.,33,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,差动式直动型溢流阀,.,34,直动型溢流阀通常用于小流量液压系统，溢流稳压效果较好。当溢流量变化较大时，由于阀芯移动量变化大，使调压弹簧压缩量变化大，从而造成Fs变化较大，故压力波动较大，影响系统的工作性能。直动型溢流阀在系统中一般作安全阀使用。,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,35,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,DBD型直动式溢流阀(锥阀芯、插入式)1-调节机构2-调压弹簧3-阀体4-偏流盘4-锥阀芯6-阻尼活塞,直动式溢流阀改进性能结构,.,36,(2)先导型溢流阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,DB型先导式溢流阀结构图与图形符号1-主阀芯2、3-阻尼器4-先导阀座4-导阀阀体6-导阀阀芯7-导阀弹簧8-调节螺栓9-锁紧螺母10-主阀弹簧11-主阀体12-主阀座,先导式溢流阀,.,37,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,DB型先导式溢流阀工作原理图,主油路：从进油口P到出油口(溢流口)T的油路；控制油路：压力油自进油口P进入，作用于主阀芯1下端面，并通过阀体10上的阻尼孔2、通道c、d进入先导阀阀芯前腔，作用于锥阀6上，同时，通过阻尼孔3进入主阀上腔，作用于主阀芯上端面；泄油路：先导阀被打开时，从先导阀弹簧腔经泄油口L到出油口T的油路。阀体11上的阻尼孔2起节流作用；主阀上腔的阻尼孔3的作用是增加阻尼，提高阀的稳定性。,先导式溢流阀原理分析,先导式溢流阀有一个远程控制口，图中用符号K表示，并用螺塞堵住。,.,38,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,远程控制口的应用,将先导式溢流阀2远控口K也接到一个先导阀1上，此时两先导阀并联，主阀芯的动作要看这两个先导阀的调定压力情况，以弹簧调定值小的压力值进行工作。如果把K口通过油管直接连到油箱上，则主阀芯上腔始终与油箱相通，这样只要进口有一点小小的压力就可以将主阀芯打开，系统通过溢流阀卸荷。,.,39,（1）压力-流量特性（2）启闭特性,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,图4-19溢流阀的启闭特性曲线,启闭特性是指溢流阀在稳态情况下，从闭合到完全开启，再从全开到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。,压力流量特性又称溢流阀的溢流特性。它表征溢流量变化时溢流阀进口压力的变化情况，即稳压特性。,.,40,(3)压力、流量调节范围卸荷压力,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,图4-20标准型DB溢流阀的最低调定压力,压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能够平稳地上升或下降时的最大和最小调定压力。,溢流阀的最大流量和最小稳定流量即为其流量调节范围。溢流阀的最大流量为额定流量，最小稳定流量取决于压力平衡性要求，一般以额定流量的14%为宜。,溢流阀远控口接通油箱后，通过额定流量时的压力损失。,.,41,3.溢流阀的应用,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,（1）调压溢流,（2）安全保护,（3）使泵卸荷,（4）远程调压,在执行元件的回油腔形成背压，用以消除负载突然减小或变为零时执行元件在惯性作用下产生的前冲现象，提高运动部件运动的平稳性。,（5）背压作用,.,42,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,43,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,动画,.,44,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,7,6,5,4,3,2,1,0,.,45,1.顺序阀的结构和工作原理(1)直动式顺序阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,顺序阀用以控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。依控制压力的来源不同，顺序阀可分为内控式和外控式；按动作的原理又分为直动式和先导式。,直动式外控顺序阀1-调节螺钉2-调压弹簧3-端盖4-阀体4-阀芯6-控制活塞7-底盖,当进油口压力p1较低时，阀芯在弹簧作用下处下端位置，进油口P1和出油口P2不相通。当进油口压力升高，作用在控制活塞6上的液压力大于弹簧的预紧力时，控制活塞抬起，推动阀芯向上移动，阀口打开，油液经阀口从出油口流出，从而操纵P2油口后的执行元件。,直动式顺序阀,直动式外泄顺序阀,.,46,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,卸荷阀,.,47,(2)先导式顺序阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,先导式顺序阀1-导阀2-主阀3-阀盖,P1口的压力油经端盖3的控制油道、主阀芯阻尼孔a进入先导阀1的控制腔，作用在先导阀的阀芯上，当进油口的压力低于先导弹簧的调定压力时，导阀处于关闭状态，主阀芯关闭，当进口压力上升使作用在先导阀芯上的液动力克服先导弹簧作用力后，先导阀打开，形成溢流通道，使主阀芯上移，进口与出口通道打开。,先导式顺序阀,.,48,2.顺序阀的性能3.顺序阀的应用,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,为使执行元件准确地实现顺序动作，顺序阀的调压偏差要小，因此调压弹簧的刚度要小。另外，阀关闭时，在进口压力作用下各密封处的内泄漏要尽可能小，以防止误动作。,(1)控制多个执行元件的顺序动作。(2)与单向阀组合，形成单向顺序阀。起平衡阀作用。,单向顺序阀图形符号,内控和外控单向顺序阀保持垂直设置的液压缸不会因自重而下落，起平衡作用。,平衡回路,单向顺序阀,.,49,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,将外控顺序阀的出口通油箱，使液压泵在工作需要时可以卸荷，如图4-27所示。此种结构的顺序阀称为卸荷阀。,将顺序阀安装在执行元件与油箱之间，使执行元件回油建立一定阻力。,卸荷阀应用回路,(3)作卸荷阀用,(4)作背压阀使用,.,50,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,压力控制顺序动作回路,动画,.,51,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,PL=1MPa,PL=4MPa,油缸运动过程中与运动到终点，A、B两点压力,.,52,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,两个电磁换向阀处于中位；1DT通电；1DT断电，2DT通电,.,53,1、定值减压阀的工作原理（1）直动型定值减压阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,定值输出减压阀(或称为定压输出)其减压后的压力为一定值。结构有直动式和先导式之分。,出口压力低于进口压力的压力控制阀。分为：定值输出减压阀、定差减压阀、定比减压阀,直动式减压阀1-阀芯2-阀体3-弹簧4-调节螺钉,阀芯处于原始位置时，弹簧3将阀芯1推至底端，使阀口a完全打开，由P1与P2油口畅通，P2口压力通过通道b作用于阀芯与弹簧对面的端面上。当P2口压力上升，作用于阀芯上的液压力随之上升，当作用在阀芯上的液压力达到弹簧的预紧力时，阀芯1上移，阀口a的开度变小，在进油口P1与P2间形成节流油口，实现减压。若忽略其他力，仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件，则可以认为出口压力基本维持在调定值上。当出口压力上升时，阀口a的开口量进一步减小，阻尼增大，但压降增大，出口压力下降，直到等于调定值。,.,54,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,定差减压阀,动画,定比减压阀,动画,.,55,（2）先导式定值减压阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,先导式减压阀1-主阀芯2-阻尼孔3-远控口4-控制通道4-阻尼孔6-先导阀体7-锥阀8-弹簧9-泄油口10-主阀芯,阀口P1为进油口，P2为出油口，出口压力油经阻尼孔2通道4作用在先导阀锥阀芯7上，同时作用在主阀芯的上、下两腔。在先导阀芯没有打开时，主阀芯的上、下两腔液压力相等，主阀芯在平衡弹簧作用下处于最下端位置，减压口全开，P1与P2口畅通。若出口压力增大，当作用在先导阀芯上的液压力增大到先导弹簧8的调定压力值时，导阀开启，先导油液经通道9流回油箱。由于阻尼孔2的作用，主阀芯下腔的压力大于上腔的压力，因主阀弹簧刚度小，在压差的作用下主阀芯上移，使减压口关小，阀处于减压工作状态。,先导型减压阀,.,56,（1）p2q特性曲线当减压阀的出油口不输出油液时，它的出口压力仍保持恒定，此时少量的油液通过减压阀阀口经先导阀和泄油管流回油箱，以保持该阀的工作状态。（2）p2p1特性曲线通过减压阀的流量不变时，出口压力随进口压力变化的静特性曲线。为获得良好的定压性能，提高定压精度，减压阀的压降不能太小。,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,2、减压阀的主要性能,(1)使某一支路获得低于系统工作压力并稳定的工作压力。(2)减压阀与单向阀并联组合成单向减压阀。油液由P1至P2方向流动时，为减压阀功能，从P2至P1反向流动时，油液经单向阀顺利通过。(3)采用先导式减压阀的远控口进行分级调压。,3、减压阀的应用,.,57,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,减压阀,.,58,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,59,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,60,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,61,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,62,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,溢流阀、顺序阀、减压阀的主要区别,.,63,1.压力继电器原理,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,HED1型压力继电器1-柱塞2-顶杆3-调节螺钉4-微动开关,将油液的压力信号转换成电信号的小型电液控制元件。,压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。,.,64,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,压力继电器应用于顺序动作控制,采用压力继电器的压力控制顺序动作回路1、2-压力继电器3、4-电磁换向阀,当1DT得电，液压缸A活塞杆伸出，至终点后，油腔压力上升，达到继电器1调定压力后，继电器动作，1DT失电、3DT得电，缸B伸出，至终点后，操纵4DT按钮使3DT失电、4DT得电，缸B缩回，至终点后，油压上升，继电器2动作使4DT失电、2DT得电，缸A缩回。,.,65,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,一、流量控制原理流量控制原理,流量控制阀根据执行机构对运动速度的要求，供给所需的流量。流量控制阀主要有节流阀、调速阀及分流集流阀。,m指数，m=0.41。薄壁孔时，m=0.4；细长孔时，m=1A节流阀的通流面积，随阀口形式和开度而定。,节流口结构形式,(1)节流口流动特性,(2)最小稳定流量和流量调节范围,最小稳定流量指节流阀能保证正常工作无断流，且流量变化不大于10%)的最小流量。流量调节范围指阀的最大流量和最小流量之比。,.,66,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,图4-33常用节流口的结构形式,节流口结构形式,.,67,1.普通节流阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,LF型节流阀1-调节螺杆2-阀芯3-阀体,压力油从进油口P1流入，经节流阀口后从P2流出，节流口的形状为针状节流口。当调节手轮时，阀芯2的位置随之轴向移动，阀芯下部的环形通流面积改变，通过阀的流量随之改变。,动画,.,68,2.单向节流阀,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,LDF型单向节流阀1-顶盖2-推杆3-导套4-阀体5-阀芯6-弹簧7-底盖,调节顶盖上的手轮，借助推杆2可推动阀芯5作上下移动，改变节流口的开口量大小。当油液从P2口流入时，作用于阀芯5上，使其压缩弹簧打开至P1的通道。,.,69,3节流阀调速回路,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,节流调速回路是采用流量阀进行调速的液压回路，通过改变流量阀通流截面面积大小来改变进入执行元件的流量，实现运动速度的调节。节流调速回路按流量阀在回路中的位置不同分为进油节流、出油节流和旁路节流三种回路形式。,.,70,（1）进油节流调速回路,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,进油节流调速回路原理及调速特性,节流阀安装在执行元件的进油路上。,进入液压缸的流量：,速度-负载特性方程为：,回路功率损失P:,回路特点：结构简单，使用方便。可以获得较大的推力和较低的速度。速度稳定性差。运动平稳性差。系统效率低，传递功率小。用途：用节流阀的进油节流调速回路一般应用于功率较小、负载变化不大的液压系统中。,.,71,回油节流调速回路,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,回油节流调速回路的优点a.节流阀装在回油路上，回油路上有较大的背压，因此在外界负载变化时可起缓冲作用，运动的平稳性比进油节流调速回路要好。b.回油节流调速回路中，经节流阀后压力损耗而发热，导致温度升高的油液直接流回油箱，容易散热。,回油节流调速回路与进油节流调速回路具有相似的调速特点。,.,72,旁路节流调速回路,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,节流阀安装在与液压缸并联的旁通油路上，定量泵输出的流量qp，一部分流量q1进入液压缸，推动活塞运动，另一部分流量q2通过节流阀流回油箱。调节流量q2时q1随着改变，液压缸活塞的运动速度得到调节。,旁路节流调速回路原理及调速特性,液压缸活塞移动速度：,旁油路节流调速回路只有节流损失，没有溢流损失，液压泵的功率随工作压力的增加而增加。效率较进油和回油节流调速回路高。主要用于高速、重载、对速度平稳性要求不高的场合。,旁路节流调速回路中液压泵的出口与液压缸的入口相连，泵出口压力由负载决定，溢流阀在回路中起安全阀作用。,.,73,1.调速阀结构与工作原理,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,调速阀由一个定差式减压阀串联一个普通节流阀组成。,普通型调速阀的结构图和图形符号1-节流阀阀芯2-减压阀阀芯,调速阀的进口压力p1、出口压力p2，进口压力p1由阀的前级溢流阀调定，而出口压力p2为负载压力。节流阀的进出口的压力pm、出口压力p2分别引至定差减压阀阀芯2两侧，两者的作用力差值与减压弹簧力平衡。当p2增加时，减压阀芯下移，减压口开大，压降减小，pm也增大，反之当负载压力p2减小时，减压口关小，压降增大，pm也减小，从而保持节流口两端压力差p=pm-p2基本保持不变，这就保证了通过节流阀阀口的流量稳定,调速阀,.,74,采用调速阀的节流调速回路,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,调速阀的速度-负载特性,使用节流阀的节流调速回路，速度受负载变化的影响比较大，亦即速度稳定性都较差。对速度稳定性要求较高的液压系统，应采用调速阀替代节流阀来改善速度-负载特性。在进油节流调速回路中用调速阀代替节流阀，其速度-负载特性曲线如右图所示。,采用调速阀时其安装位置与节流阀相同，回路也分为进油节流、回油节流、旁路节流三种基本调速回路。使用时要注意调速阀安装方向。,.,75,节流阀与调速阀流量特性比较,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,节流阀与调速阀的流量特性,在压差p较小时，调速阀与节流阀的特性曲线重合，即二者性能相同。这是因为压差过小，低于减压弹簧的预紧力时，减压口全开，减压阀不起作用。当p达到一定值后，调速阀流量曲线基本为一平行坐标轴的直线，而节流阀随着压差的增加流量增加，也就是负载小时，阀的流量大，负载大时，阀的流量小。可见，调速阀的流量稳定性好，调速性能好，因此在对于速度稳定性要求高的液压系统中采用调速阀进行调速。,调速阀正常工作时，要求调速阀两端的压差至少为0.20.4MPa。,.,76,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,77,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,78,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,.,79,2020/5/31,液压与气压传动清华大学出版社,将一个油源按一定的流量比例同时向两个液压执行元件供油，或按比例接收由执行元件返回的两路油液。分流集流阀具有压力补偿功能，流量不受负载变化的影响。,分流集流阀的图形符号,.,第1章,2020/5/31,第六章液压基本回路,80,3-5液压回路综述,3-5-1方向控制回路3-5-2压力控制回路3-5-3速度控制回路3-5-4多缸动作回路,.,81,2020/5/31,第六章液压基本回路,81,换向回路用于改变液压系统的液流方向，其目的是变换执行元件油口进、出油状态，从而改变执行元件的运动方向。换向回路包括由换向阀组成的换向回路和双向泵组成的换向回路。,电磁换向阀换向回路,1.换向回路,.,82,2020/5/31,第六章液压基本回路,82,主换向阀4的控制油液由另一手动换向阀3提供。阀3为Y型中位机能，阀4为M型中位机能。阀3的Y型机能使阀4中位时两腔卸压，阀芯在对中弹簧作用下处于中位，M型滑阀机能使主液压缸可以在任意位置停留。当手动转阀式先导阀转动，使阀3的右位处于工作状态，辅助泵2提供的低压控制油，通过手动先导阀3的右位进入液动换向阀4的左腔，阀芯右移，泵1输出的油液进入液压缸的大腔，使活塞杆伸出。当改变手动先导阀的转动方向，使阀3的右位处于工作位置，油液进入液压缸的小腔，克服负载后使活塞杆缩回。,液动换向阀换向回路,.,83,2020/5/31,第六章液压基本回路,83,当电磁铁得电时，二位二通电磁换向阀处于上位，液压泵输出的压力油进入液压缸的左腔，使活塞向右运动；当活塞右行到终点后，系统压力升高，达到顺序阀1的开启压力时，顺序阀5打开，控制油液进入液动换向阀的左控制腔，使液动换向阀换向，液压泵输出的压力油则进入液压缸的右腔，推动活塞向左运动，当活塞运行到左端点后，压力升高又使顺序阀6打开，使液动换向阀再度换向，活塞又开始向右运动。在系统压力的控制下，活塞实现往复运动。当二位二通电磁换向阀失电时，液压泵卸荷，液压缸活塞停止运动。,顺序阀与液动阀组成换向回路,.,84,2020/5/31,第六章液压基本回路,84,双向泵换向回路1-双向变量泵2-补油泵3、8-溢流阀4-液控单向阀5、6、7-单向阀9-液压缸,采用双向变量泵使单杆液压缸换向的回路，通过双向变量泵1改变输出油方向使液压缸运动方向改变。,注意：该系统采用的执行元件9为非对称性元件，当液压缸小腔进油时，大腔排出的油液多于泵吸入的油液，通过液控制单向阀4、溢流阀3流回油箱，而当液压缸大腔供油时，小腔排出的油液不能保证泵吸入油液的流量，缺少的油液需通过补油泵2经单向阀5进行补充。,双向变量泵的换向回路,.,85,2020/5/31,第六章液压基本回路,85,为了使工作部件能在任意位置上停留，并防止在外力的作用下发生移动，需采用锁紧回路。要求可靠锁紧的液压系统应采用液控单向阀、平衡阀或制动器等构成执行元件的锁紧回路。,液控单向阀锁紧回路,制动器锁紧回路,2.锁紧回路,.,86,2020/5/31,第六章液压基本回路,86,液压制动回路,机械制动回路,当工作部件停止工作时，由于液压马达的旋转惯性(该惯性较液压缸的惯性大得多)，液压马达还要继续旋转。为使液压马达迅速停转，需要采用制动回路,3制动回路,.,87,2020/5/31,第六章液压基本回路,87,压力控制回路的作用是控制和调节液压系统主油路或分支油路的压力，实现调压(稳压)、减压、增压、卸荷、保压与平衡等功能。,.,88,2020/5/31,第六章液压基本回路,88,压力阀与定量泵、流量阀配合,远控口与主阀各调一级压力，远控口接调压阀4的调整值小于2的调整值,远控口接调压阀2、3的调整值小于阀1的调整值,1.调压及限压回路,.,89,2020/5/31,第六章液压基本回路,89,当泵的输出压力是高压而局部回路或支路要求低压时，可以采用由减压阀构成的减压回路。,减压回路,图(a)所示。回路中的单向阀为主油路压力降低(低于减压阀调整压力)时防止油液倒流，使减压回路短时保压,图(b)所示为利用先导型减压阀1的远控口接一远控溢流阀2，则可由阀1、阀2各调得一种低压。该回路也称为二级减压回路。但要注意，阀2的调定压力值一定要低于阀1的调定减压值。,2.减压回路,.,90,2020/5/31,第六章液压基本回路,90,单作用增压缸的增压回路,双作用增压缸的增压回路,3.增压回路,.,91,2020/5/31,第六章液压基本回路,91,换向阀卸荷回路,(1)换向阀卸荷回路,液压泵的卸荷可采用低压方式实现，也可采用低流量方式实现。低流量的方法是使用变量泵，使变量泵仅维持一个补偿泄漏及润滑的最小流量。压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运转。压力卸荷回路有多种。,采用M、H型中位机能的三位换向阀，中位时泵卸荷，图(a)所示为采用M型中位机能的电液换向阀的卸荷回路,图(b)所示在电磁铁得电时，泵口直接与油箱相通的卸荷回路,4.卸荷回路,.,92,2020/5/31,第六章液压基本回路,92,卸荷回路,(2)先导型溢流阀的远控口卸荷,(3)利用卸荷阀,使先导式溢流阀的远程控制口与油箱相通，实现卸荷。图7-14(a),图中阀3的控制油由外部引入，出口直接接油箱，起卸荷作用，也称其为卸荷阀。在该双泵供油的液压系统中，当系统的压力较低，阀3和阀4都处于关闭状态，实现快速工作行程，两液压泵同时向系统供油。当进入工作阶段后，由于压力升高达到液控顺序阀3的调定压力时，液控顺序阀3打开，使泵1(一般为低压大流量)卸荷。,.,93,2020/5/31,第六章液压基本回路,93,平衡回路的作用是防止垂直或倾斜负载作用在执行元件上，导致因自重而自行下落造成动作的失控。平衡回路一般采用平衡阀(单向顺序阀)。,图7-15平衡回路,(a)采用了内控式顺序阀。在活塞下行时，始终有背压作用于油腔小腔，向下快速运动时功率损失大，锁住时活塞和与之相连的工作部件会因单向顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落，因此它只适用于工作部件重量不大、活塞锁住时定位要求不高的场合。,(b)回路的优点是只有上腔进油时活塞才下行，比较安全可靠；缺点是，液控顺序阀始终工作于启闭的过渡状态，因而影响工作的平稳性。这种回路适用于运动部件重量不很大、停留时间较短的液压系统中。为改善工作特性可在控制口上加一阻尼孔,5平衡回路,.,94,2020/5/31,第六章液压基本回路,94,调压回路实例1-先导式溢流阀2-直动式溢流阀3-单向阀4-双作用液压缸5-二位四通电磁换向阀6-单向泵,分析系统的调定压力,.,95,2020/5/31,第六章液压基本回路,95,图示位置，电磁换向阀处于常态，右位处于工作位置，泵出口与液压缸小腔相连，大腔与油箱相连直接回油，此时，单向阀3也与油相相通，使阀2的出口与油箱相通，阀1的远程控制油口起调压作用，系统的最大工作压力由溢流阀2确定。,当换向阀3的电磁铁得电时，阀的左位进入工作状态，泵出口与液压缸的大腔相通，液压缸小腔油液直接回油箱，此时单向阀3的出口与泵口相通，远程控制口关闭，主阀先导阀芯起调压作用，此时系统的最大工作压力由阀1的调压弹簧决定。可见在大腔进油时，处于高压工作状态，而在小腔进油时，则处于低压工作状态。该回路为双压回路，适用于液压缸活塞往返行程中系统压力差别很大的工况。,1.调压控制回路分析,.,96,2020/5/31,第六章液压基本回路,96,平衡制动回路实例1-主泵2-溢流阀3-手动换向阀4-单向节流阀5-单向顺序阀6-马达7-制动缸,分析图中所涉及的压力控制回路。,2.平衡制动回路分析,.,97,2020/5/31,第六章液压基本回路,97,(3)任务实施,为防止发生溜车现象，图中设置了刹车制动机构制动液压缸7。当换向阀处于中位时，制动液压缸7泄油，将液压马达制动；而在换向阀处于左、右工作位置时，油泵输出的油液通过单向节流阀进入液压缸7，制动解除，使液压马达自由旋转。,图示位置时，手动阀3的M型机能使泵实现泵的低压卸荷。阀3左位工作时，泵1的压力油经阀5的单向阀进入液压马达6的左腔，使其顺时钟方向旋转，马达右腔接油箱回油，提升重物。当阀3右位工作时，压力油进人液压马达6的右腔，同时经阻尼孔口a进入顺序阀的控制腔，打开顺序阀，液压马达反向转动，重物降落。若重物下降的速度超过泵1供油量所决定的速度时，单向顺序阀9的控制压力降低，阀口关小，使液压马达回油阻力增加，从而阻止了重物的超速下降。,.,98,2020/5/31,第六章液压基本回路,98,夹紧回路图,原理分析：二位四通电磁换向阀得电时，阀工作在右位，压力油进入液压缸大腔，在未接触到工件前，负载压力低，减压阀2阀口全开，当接触工件后，压力升高，达到减压阀弹簧的调定压力后，减压阀作用，其先导溢流维持减压阀出口压力稳定在调压弹簧调定压力上。工件夹紧，系统可开始工作。在系统工作过程中，随加工装置的各工作过程不同，系统压力有一定变化，当低于减压阀的调定压力时，减压阀将失云减压作用，减压阀出口压力不再稳定，为防止夹紧不稳定，减压阀后安装单向阀3，保证在系统压力低于减压阀调压时，闭锁夹紧缸，维持夹紧能力。加工结束后，夹紧电磁铁失电，松开工件。完成一个工作循环。,.,99,2020/5/31,第六章液压基本回路,99,速度控制回路是实现液压系统的速度调节和变换。常用的速度控制回路有调速回路、快速回路、速度换接回路等，而在调速回路中又分为节流调速、容积调速和容积节流调速方式。,.,100,2020/5/31,第六章液压基本回路,100,节流调速回路是采用流量阀进行调速的液压回路，通过改变流量阀通流截面面积大小来改变进入执行元件的流量，实现运动速度的调节。节流调速回路按流量阀在回路中的位置不同分为进油节流、出油节流和旁路节流三种回路形式。,1.节流调速回路,.,101,2020/5/31,第六章液压基本回路,101,进油节流调速回路原理及调速特性,节流阀安装在执行元件的进油路上。,进入液压缸的流量：,速度-负载特性方程为：,回路功率损失P:,回路特点：结构简单，使用方便。可以获得较大的推力和较低的速度。速度稳定性差。运动平稳性差。系统效率低，传递功率小。用途：用节流阀的进油节流调速回路一般应用于功率较小、负载变化不大的液压系统中。,（1）进油节流调速回路,.,102,2020/5/31,第六章液压基本回路,102,回油节流调速回路的优点a.节流阀装在回油路上，回油路上有较大的背压，因此在外界负载变化时可起缓冲作用，运动的平稳性比进油节流调速回路要好。b.回油节流调速回路中，经节流阀后压力损耗而发热，导致温度升高的油液直接流回油箱，容易散热。,回油节流调速回路与进油节流调速回路具有相似的调速特点。,回油节流调速回路,.,103,2020/5/31,第六章液压基本回路,103,节流阀安装在与液压缸并联的旁通油路上，定量泵输出的流量qp，一部分流量q1进入液压缸，推动活塞运动，另一部分流量q2通过节流阀流回油箱。调节流量q2时q1随着改变，液压缸活塞的运动速度得到调节。,旁路节流调速回路原理及调速特性,液压缸活塞移动速度：,旁油路节流调速回路只有节流损失，没有溢流损失，液压泵的功率随工作压力的增加而增加。效率较进油和回油节流调速回路高。主要用于高速、重载、对速度平稳性要求不高的场合。,旁路节流调速回路中液压泵的出口与液压缸的入口相连，泵出口压力由负载决定，溢流阀在回路中起安全阀作用。,旁路节流调速回路,.,104,2020/5/31,第六章液压基本回路,104,调速阀的速度-负载特性,使用节流阀的节流调速回路，速度受负载变化的影响比较大，亦即速度稳定性都较差。对速度稳定性要求较高的液压系统，应采用调速阀替代节流阀来改善速度-负载特性。在进油节流调速回路中用调速阀代替节流阀，其速度-负载特性曲线如右图所示。,采用调速阀时其安装位置与节流阀相同，回路也分为进油节流、回油节流、旁路节流三种基本调速回路。使用时要注意调速阀安装方向。,（4）采用调速阀的节流调速回路,.,105,2020/5/31,第六章液压基本回路,105,容积调速回路采用变量泵或变量马达来进行速度调节，其主要优点是功率损失小(没有溢流损失和节流损失)，且其工作压力随负载变化，所以效率高、油液的温升低，适用于高速、大功率系统。容积调速回路有开式回路和闭式回路两种。开式回路：中泵从油箱吸油，执行机构的回油直接回到油箱。闭式回路：液压泵将油输出进入执行机构的进油腔，又从执行机构的回油腔吸油。通过改变液压泵或液压马达的排量来实现调速，所以容积调速回路就有三种组合形式：（1）变量泵和定量执行元件的容积调速回路；（2）定量泵和变量马达的容积调速回路；（3）变量泵和变量马达的容积调速回路。,2容积调速回路,.,106,2020/5/31,第六章液压基本回路,106,变量泵定量执行元件调速原理与工作特性,变量泵和定量执行元件所组成的容积调速回路为恒转矩输出，可在较大范围内实现无级调速。,.,107,2020/5/31,第六章液压基本回路,107,定量泵和变量马达容积调速原理与调速特性,定量泵变量马达容积调速回路，调速范围比较小，因而较少单独应用。,.,108,2020/5/31,第六章液压基本回路,108,变量泵和变量马达的容积调速原理和调速特性,这种调速回路是上述两种调速回路的组合。采用分段调速方法，泵的排量由小至大，然后马达的排量由大至小调节。其调速范围是变量泵调节范围和变量马达调节范围之乘积，所以其调速范围大(可达100)，并且有较高的效率，它适用于大功率的场合，如矿山机械、起重机械以及大型机床的主运动液压系统。,.,109,2020/5/31,第六章液压基本回路,109,3容积节流调速回路（不要求）,容积节流调速回路的基本工作原理是采用压力补偿式变量泵供油、调速阀(或节流阀)调节进入液压缸的流量并使泵的输出流量自动地与液压缸所需流量相适应。常用的容积节流调速回路有：a.限压式变量泵与调速阀等组成的容积节流调速回路；b.差压式变量泵与节流阀等组成的容积调速回路。,限压式变量泵与调速阀回路,.,110,2020/5/31,第六章液压基本回路,110,采用流量阀与行程阀、换向阀、单向阀等组合而成的回路，可实现执行机构在工作时，多种速度之间的转换，此类回路称为速度换接回路,该回路采用调速阀与行程阀换接快速运动(简称快进)和工作进给运动(简称工进)的速度换接回路。图示位置液压缸3右腔经行程阀4和换向阀2流回油，使活塞快进。当快速运动到达所需位置时，活塞杆上挡块压下行程阀4，将其通路关闭，液压缸3右腔的经节流阀6回油，活塞的运动转换为工进)。当操纵换向阀2使活塞换向后，压力油可经换向阀2和单向阀5进入液压缸3右腔，使活塞快速向左退回。,（1）快速运动转为工作进给速度的速度换接回路,.,111,2020/5/31,第六章液压基本回路,111,(2)两个调速阀并联的速度换接回路,液压泵输出的压力油经调速阀3和电磁阀5进人液压缸。当需要第二种工作进给速度时，电磁阀5得电，其右位接入回路，液压泵输出的压力油经调速阀4和电磁阀5进入液压缸。,图示位置流量由调速阀3控制。当阀5得电，则液压泵输出的压力油先经调速阀3，再经调速阀4进入液压缸，这时的流量应由调速阀4控制，所以调速阀4的节流口应调得比调速阀3小，否则调速阀4速度换接回路将不起作用。,(3)两个调速串联的速度换接回路,.,112,2020/5/31,第六章液压基本回路,112,有些回路中虽然没有变量泵或变量马达，但通过改变油腔的连通方式、增加供油元件数量等也可实现执行元件速度的改变。,双泵供油回路,差动回路,液压泵输出的压力油和液压缸排出的油液一起进入液压缸的左腔，实现了差动连接，使活塞快速向右运动。,（1）差动连接回路（2）双泵供油的快速运动回路,图中1低压大流量泵，2为高压小流量泵，低压泵1口与卸荷阀相连，当压力低时，双泵供油，实现快速运动，当工作压力升高到卸荷阀的控制压力时，泵1卸荷，高压小泵单独供油，实现工作进给。此时单向阀4关闭。,.,113,2020/5/31,第六章液压基本回路,113,图731为采用行程开关控制的增速缸增速回路，具有空行程时速度快的优点。当换向阀2处于左位时，压力油只流入增速缸A腔，因其有效面积较小，所以活塞快速向右运动，此时液压缸的B腔经二位三通换向阀3从油箱自吸补油，当活塞快速运动到设定的位置时，撞压行程开关，行程开关发信号，使二位三通换向阀3得电，液压泵输出的油液同时进入A腔和B腔，B腔有效面积较大，实现慢速进给工况。,增速缸增速回路,.,114,2020/5/31,第六章液压基本回路,114,快-慢速换接回路,图示为某设备用液压缸调速回路，试分析该回路所能实现的速度控制及特点。,节流调速回路分析,当1YA、3YA得电，液压缸为差动连接，活塞快速向右运动，当活塞运动到调定位置时，阀5失电，液压缸回油经阀4的调速阀回油箱，活塞工作进给，当三位四通换向阀3处于右位(2YA得电、1YA失电)时，油液经阀4的单向阀进入液压缸的右腔，活塞快速返回。该回路实现了液压缸的快进、工进和快退工作循环。在向右快进时，液压缸右腔的油液会有一部分经调速阀回油箱，影响快进速度。,.,115,2020/5/31,第六章液压基本回路,115,同一个液压泵驱动两个或两个以上的液压液压缸的回路称为多缸控制回路，根据液压缸的动作配合关系，多缸控制回路分为多缸顺序动作回路和多缸同步动作回路。,.,116,2020/5/31,第六章液压基本回路,116,(1)用行程控制的顺序动作回路,行程开关控制的顺序回路,行程控制顺序动作回路是利用工作部件到达一定位置时，发出讯号来控制液压缸的先后动作顺序，它可以利用行程开关、行程阀或顺序缸来实现。采用电气行程开关控制的顺序回路，调整行程控制位置和改变动作顺序都很方便，且可利用电气互锁使动作顺序可靠。,顺序动作回路按其控制方式不同，分为压力控制、行程控制和时间控制三类，本课程只分析前两类。,按起动按钮，电磁铁1YA得电，缸1活塞右行；当挡铁触动行程开关2XK，使2YA通电，液压缸2