第7章液压基本回路

1、1第七章 液压基本回路基本回路： 由若干元件组成的具有特定功能的回路。研究意义： 是设计、分析设备液压系统的基础。 2第七章 液压基本回路 某个液压系统，不论是简单还是复杂，都是由一些液压基本回路构成的。其类型有： 调节执行元件(液压缸或液压马达)速度的调速回路； 控制液压系统全局或局部压力的调压、减压回路或增压回路； 改变执行元件运动方向的换向回路。3第一节第一节 方向控制回路方向控制回路 在液压系统中，起控制执行元件的启动启动、停止停止及换向作用换向作用的回路。换向回路锁紧回路种类：种类：作用：作用：4第一节第一节 方向控制回路方向控制回路一、换向回路一、换向回路1.换向阀2.双向变量泵单

2、作用液压缸（重力或弹簧返回）：二位三通双作用液压缸：二位四通(或五通)及三位四通(或五通)电磁换向阀的换向回路应用最为广泛对于流量较大和换向平稳性要求较高的场合，采用手动、机动或电磁作先导阀，液动为主阀的换向回路。5第一节第一节 方向控制回路方向控制回路二、锁紧回路二、锁紧回路作用：作用：使液压缸能在任意位置停留，且停留后 不会在外力作用下移动位置。 定义：定义：又称又称闭锁回路，闭锁回路，用以实现使执行元件在 任意位置上停止，并防止其停止后蹿动。6二、锁紧回路二、锁紧回路1）回路性能特点：）回路性能特点： 滑阀存在泄漏滑阀存在泄漏 锁紧效果差锁紧效果差 2）应用：）应用：锁紧时间短，锁紧时间

3、短，锁紧要求不高场合。锁紧要求不高场合。1.采用换向阀采用换向阀O、M机能的换向阀锁紧回路机能的换向阀锁紧回路7二、锁紧回路二、锁紧回路回路性能特点：回路性能特点：为使控制油压卸压，换向阀应采用H型或Y型中位机能。应用：应用：汽车起重机支腿 ；飞机起落架锁紧 ；矿山采掘机械液压支架锁紧。2.液控单向阀的锁紧回路液控单向阀的锁紧回路锁紧回路锁紧回路8第二节第二节 压力控制回路压力控制回路 压力控制回路是用压力阀来控制和调节液压系统主油路或某一支路的压力，以满足执行元件速度换接回路所需的力或力矩的要求。作用：作用：9第二节第二节 压力控制回路压力控制回路种类：种类：（一） 调压回路（二） 减压回路

4、（三） 卸荷回路（四） 保压回路（五） 增压回路（六）平衡回路10第二节第二节 压力控制回路压力控制回路一、调压回路一、调压回路功用：功用： 保持系统或局部压力恒定或不超保持系统或局部压力恒定或不超过某一数值。过某一数值。11第二节第二节 压力控制回路压力控制回路一、调压回路一、调压回路分类：分类：单级单级二级二级 多级多级 121. 单级调压回路单级调压回路原理：原理：用节流阀调节速度时，溢流阀稳压溢流调节泵压。 单级调压原理动画13远程调压系统142. 二级调压回路二级调压回路二级调压回路动画二级调压回路动画换向阀 ： 常位 K口关闭， 一级调压。得电 K口打开， 二级调压。要求：p2调定

5、 p4调定153. 多级调压回路多级调压回路 三级调压回路动画换向阀：中位：阀1调定；1YA得电：阀2调定2YA得电：阀3调定16分类：分类：单级减压用一个减压阀即可多级减压减压阀+远程调压阀即可 功用：功用：使某一支路获得低于泵压的稳定压力。第二节第二节 压力控制回路压力控制回路二、减压回路二、减压回路17第二节第二节 压力控制回路压力控制回路二、减压回路二、减压回路减压回路18二级减压回路动画19第二节第二节 压力控制回路压力控制回路三、增压回路三、增压回路2.功用：功用：低压输入，高压输出，节约能耗。1.定义：定义： 是用来使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。 20三、

6、增压回路三、增压回路一、单作用增压器的增压回路一、单作用增压器的增压回路增压回路增压回路-单作用回路动画单作用回路动画1动画221三、增压回路三、增压回路二、双作用增压器的增压回路二、双作用增压器的增压回路双作用增压双作用增压回路动画回路动画 22四、卸荷回路四、卸荷回路功用：电机不须频繁启闭,泵可在零压或很低压下运转。泵在很小功率下运转的情况泵在很小功率下运转的情况 p=0 Po=pq （零（零p 、q） q=0 目的：目的：P，发热、发热、泵和电机负载，泵和电机负载，泵的寿命。泵的寿命。23一、用换向阀卸荷的回路一、用换向阀卸荷的回路 1.三位换向阀的中位机能卸荷三位换向阀的中位机能卸荷动

7、画24一、用换向阀卸荷的回路一、用换向阀卸荷的回路 2.二位二通阀卸荷二位二通阀卸荷卸荷回路-二位二通阀动画25二、先导溢流阀卸荷回路二、先导溢流阀卸荷回路卸荷回路-电磁溢流阀动画26外控型顺序阀实现低压泵卸荷27第二节第二节 压力控制回路压力控制回路五、保压回路五、保压回路 在液压系统中，常要求液压执行机构在一定的行程位置上停止运动或在有微小的位移下稳定地维持住一定的压力，这就要采用保压回路。功用功用：稳定维持系统压力。特点特点：压力可长时间内保持在一定范围。28一、利用蓄能器一、利用蓄能器的保压回路的保压回路 保压时间的长短取决于蓄能器容量。 调节压力继电器的工作区间即可调节缸中压力的最大

8、值和最小值。29 多缸系统中的保压回路，这种回路当主油路压力降低时，单向阀3关闭，支路由蓄能器保压补偿泄漏，压力继电器5的作用是当支路压力达到预定值时发出信号，使主油路开始动作。二、利用蓄能器的保压回路二、利用蓄能器的保压回路 30三、自动补油保压回路三、自动补油保压回路 31三、自动补油保压回路三、自动补油保压回路 32三、自动补油保压回路三、自动补油保压回路 33三、自动补油保压回路三、自动补油保压回路 34三、自动补油保压回路三、自动补油保压回路 35三、自动补油保压回路三、自动补油保压回路 36第二节第二节 压力控制回路压力控制回路六、平衡回路六、平衡回路功用：功用： 防止立式缸或垂直

9、部件因自重而下滑或下行超速。37六、平衡回路六、平衡回路采用单向顺序阀的平衡回路采用单向顺序阀的平衡回路平衡回路平衡回路-单向顺序阀动画单向顺序阀动画内控38六、平衡回路六、平衡回路外控39第三节第三节 速度控制回路速度控制回路 速度控制回路是研究液压系统的速度调节和变换问题。功用：实现执行元件无级调节速度 作用：作用：40 1）调速回路 （调节执行元件的速度） （1）节流调速回路；（2）容积调速回路；（3）容积节流调速回路2）快速回路 （提供执行元件的快速运动）3）速度换接回路 （实现两种不同速度之间换接）第三节第三节 速度控制回路速度控制回路种类：种类：41第三节第三节 速度控制回路速度控

10、制回路液压马达转速nM： nM=q/V m 液压缸的运动速度v： v=q/A 一、调速回路一、调速回路nM、v变化q变化V m马达排量变化42一、调速回路一、调速回路1）节流调速回路（定量泵+流量阀）：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流出执行机构的流量来实现调速；2）容积调速回路（变量泵+变量液压马达）：用调节变量泵或变量马达的排量来调速；3）容积节流调速回路（变量泵+流量阀）43（一）节流调速回路（一）节流调速回路 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。 2.组成：组成： 定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等。等。 用

11、定量泵供油，采用流量控制阀调节执行元件的流量，以实现速度调节。1.定义定义3.工作原理工作原理44（一）节流调速回路（一）节流调速回路4.分类分类1）节流阀节流调速）节流阀节流调速节流阀节流调速节流阀节流调速 调速阀节流调速调速阀节流调速进油路进油路 回油路回油路 旁油路旁油路 2）按流量阀安）按流量阀安装位置不同装位置不同 45如果调节回路里只有节流阀如果调节回路里只有节流阀？461 1. .进油路节流调速回路进油路节流调速回路 节流阀 液压缸 溢流阀 油箱 qp进油节流调速回路正常进油节流调速回路正常工作的条件工作的条件: :泵的出口泵的出口压力为溢流阀的调定压压力为溢流阀的调定压力并保持

12、定值。力并保持定值。注意注意节流阀串联在泵和缸之间1212=qqvAA47活塞上的受力平衡方程为：P1A1=P2A2+F P2=0，P1=F/A1 1. .进油路节流调速回路进油路节流调速回路4811()TTpFqC ApC APA缸的流量方程为： C 与油液种类等有关的系数； AT 节流阀的开口面积；Tp1ppppT节流阀前后的压强差， 1 1. .进油路节流调速回路进油路节流调速回路491111111()()TpTpqAFvCPAAAACP AFA1 1. .进油路节流调速回路进油路节流调速回路 油路节流调速回路的速度负载特性方程501 1. .进油路节流调速回路进油路节流调速回路调节AT

13、，可实现无级调速。AT一定，F vF一定，AT v最大承载能力 （1）速度负载特性曲线：）速度负载特性曲线：Fmax=ppA1 ， Fmax 由溢流阀调定。F不变时，调速属于恒推力调速。51输入功率 PP=ppqp 输出功率 P1=fv=p1q1 功率损失 P=PpP1= ppqp p1q1 = pp （ q1 +q ）（ ppp ）q1 =pp q + p q1 溢流损失节流损失（2）功率和效率）功率和效率1 1. .进油路节流调速回路进油路节流调速回路521111pppqpqpPP（2）功率和效率）功率和效率效率 负载恒定或变化很小时0.20.6，负载变化时max=0.385。1 1. .

14、进油路节流调速回路进油路节流调速回路532 2. .回油路节流调速回路回油路节流调速回路(1)工作原理工作原理 qp =C1212=qqvAA542 2. .回油路节流调速回路回油路节流调速回路(1)工作原理工作原理 P1A1=F+P2A2p=p202212pAFAApp55(2)特性特性122222()qTpAFCApAAvAA112C()TpAvp AFA可见，与进口节流调速回路性能基本相同。56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。 （一）节流调速回路（一）节流调速回路573、节流阀旁路节流调速回路、节流阀旁路节流

15、调速回路将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与缸并联，溢流阀做安全阀，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。 Pp取决于负载，取决于负载， Pp = p1=p = F/A583、节流阀旁路节流调速回路、节流阀旁路节流调速回路(1)工作原理工作原理 qp =Cq1 qT油箱AT qT q1 v59(2)速度负载特性速度负载特性qT=CATpp=pp0= p1p1 =F/A1111AqqqAqvppt qpt泵的理论流量； k泵的泄漏系数111)()(AAFCAAFkqvTpt60AT vF 0 p 0 分流为0 vmax= AT一定，F vF一定， AT v 最大承载能力随AT增

16、加而减小，低速承载能力差FAT3vAT1AT2AT1 AT2 AT31Aqp111)()(AAFCAAFkqvTpt61输入功率 PP=ppqp 输出功率 Po= p1q1 =ppq1 功率损失 P=PpP1= ppqp ppq1 =pp(qp q1 ) = ppqT （2）功率和效率）功率和效率111111ppqqqpqpPPp效率 62（3）适用范围）适用范围 适用于负载变化不大，高速重载荷，对速度平稳性要求不高的较大功率场合。 旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失，泵的输出压力随负载而变化，即节流损失和输入功率随负载而变化，所以比前两种回路效率高。 63（二）容积调速回路（二）容积调

17、速回路特点：n节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。率场合。 n而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失，而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失， n故效率高，发热小，一般用于大功率场合。故效率高，发热小，一般用于大功率场合。 缺点：缺点： 变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。用改变液压泵或液压马达的排量来实现调速。用改变液压泵或液压马达的排量来实现调速。64（二）容积调速回路（二）容积调速回路变变变变 按所用执行元件不同按所用执行元件不同 泵泵缸式缸式泵泵马达式马达式 变变定定定定变变65 根据油路的

18、循环方式，容积调速回路可以分为开式回路和闭式回路，后者采用较多。 在开式回路中，液压泵从油箱吸油，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、冷却和换油等。 补油泵的流量一般为主泵流量的10%15%，压力通常为0.31MPa左右。66变量泵-定量马达容积调速变量泵-缸 1、变量泵定量液压执行元件调速回路、变量泵定量液压执行元件调速回路67 泵的流量是根据执行元件的运动速度要求来调节的，需要

19、多少流量就供给多少流量，没有多余流量从溢流阀溢走。 当不考虑管路损失时，泵的供油压力等于执行元件的工作压力并由负载决定，随负载的增减而增减，允许最大工作压力由安全阀调定。 1、变量泵定量液压执行元件调速回路、变量泵定量液压执行元件调速回路681、当不计漏损时，液压马达或液压缸的最高与最低运动速度决定于变量泵的最大与最小流量。 1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性、变量泵定量液压执行元件调速回路特性axm axm inm inaxm ax1m inm in1pmmpmpmpqnVqnVqvAqvA液 压 马 达液 压 缸692、在各种速度下，液压马达能产生的转矩和液压缸能产生的推力分别为： 当

20、负载转矩或负载一定时，在整个调速范围内，液压马达的输出转矩或液压缸产生的推力不变；由于安全阀的调定压力一定，故其最大输出转矩或最大推力亦不变。因此，这种调速方式称为恒扭矩或恒推力调速。112mpVTFp A 1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性、变量泵定量液压执行元件调速回路特性703、忽略系统的损失，液压马达或液压缸的有效功率等于泵的输出功率。当负载一定时，执行元件的功率随液压泵输油量呈线性变化。 1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性、变量泵定量液压执行元件调速回路特性714、液压泵和执行元件的容积效率随负载的增加而下降。泄漏增加，因而执行元件的速度将随之下降，故这种回路也有速度随负载增

21、加而下降的特性，速度低时，负载增加，速度容易变成零。 1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性、变量泵定量液压执行元件调速回路特性72 2、定量泵变量马达、定量泵变量马达(恒功率恒功率)调速回路调速回路73 2、定量泵变量马达、定量泵变量马达(恒功率恒功率)调速回路特性调速回路特性1、液压马达的最高转速与最低转速，相应于其最小排量与最大排量，即： 液压马达的最小排量qmmin不能调得太小，否则输出转矩太小，带不动负载，所以调速范围较小。maxminminmaxpmpmqnVqnV2mpVT74 2、定量泵变量马达、定量泵变量马达(恒功率恒功率)调速回路特性调速回路特性2、在马达各种转速下，泵的供

22、油量不变，且其最大工作压力由安全阀调定，故泵的最大输出功率恒定。 如不考虑系统效率（驱动负载不变），则液压马达的输出功率在整个调速范围内亦有恒定，故称恒功率调速。75 2、定量泵变量马达、定量泵变量马达(恒功率恒功率)调速回路调速回路 当外负载所要求的工作压力低于调定的最大工作压力时，液压马达的输出功率与输出转矩亦低于其可能输出的最大功率与最大转矩。减少排量，转速提高，输出转矩下降。76 2、定量泵变量马达、定量泵变量马达(恒功率恒功率)调速回路特性调速回路特性3、不宜采用双向液压马达在运转中实现换向，因为换向时，双向液压马达的偏心量（或倾斜角）必须要经历一个变小-为零-反向增大的过程，也就是

23、马达的排量变小-为零-变大的过程。输出转矩就要经历转速变高-输出转矩太小带不动负载转矩而使转速为零-反向高转速的过程。调节很不方便，甚至会因转速太高（飞车）而造成事故。77 2、定量泵变量马达、定量泵变量马达(恒功率恒功率)调速回路特性调速回路特性4、液压泵和液压马达随负载的增加而容积效率降低，使泄漏增加，故这种回路也存在随负载增加而速度下降的现象。78 3、变量泵变量马达调速回路、变量泵变量马达调速回路79 3、变量泵变量马达调速回路、变量泵变量马达调速回路 一般工作部件都在低速时要求有较大的转矩，因此，这种系统在低速范围内调速时，先将液压马达的排量调为最大（使马达能获得最大输出转矩）。 然

24、后改变泵的输油量，当变量泵排量由小变大，直至达到最大输油量时，液压马达转速亦随之升高，输出功率随之线性增加。 若要进一步加大液压马达转速，则可将变量马达的排量由大变小，此时输出转矩随之降低，而泵则处于最大功率输出状态不变，故液压马达亦处于恒功率输出状态。80 3、变量泵变量马达调速回路、变量泵变量马达调速回路81一、调速回路一、调速回路1）节流调速回路（定量泵+流量阀）：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流出执行机构的流量来实现调速；2）容积调速回路（变量泵+变量液压马达）：用调节变量泵或变量马达的排量来调速；3）容积节流调速回路（变量泵+流量阀）82n使执行元件获得必要使执行元件获得必要的高速

25、，的高速，n以提高效率，充分利以提高效率，充分利用功率。用功率。 分类：分类：双泵供油增速双泵供油增速 蓄能器供油增速蓄能器供油增速 增速缸增速增速缸增速 液压缸差动连接增速液压缸差动连接增速 快速回路功用：快速回路功用：二、快速运动回路（增速回路）二、快速运动回路（增速回路）831 1、液压缸差动连接快速回路、液压缸差动连接快速回路电磁铁电磁铁动作顺序动作顺序 1YA 2YA 3YA 快进快进 +-工进工进 +-+快退快退-+原位停止原位停止-动画演示84二、用蓄能器的快速回路二、用蓄能器的快速回路动画演示三、增速缸快速回路三、增速缸快速回路动画演示四、双泵供油快速回路四、双泵供油快速回路动

26、画演示85三、速度换接回路三、速度换接回路 完成系统中执行元件依次实现几种速完成系统中执行元件依次实现几种速度的换接。实质上是一种分级（或有级）度的换接。实质上是一种分级（或有级）调速回路，但速度是根据需要事先调好，调速回路，但速度是根据需要事先调好，这是和调速回路的不同之处。这是和调速回路的不同之处。功用：功用：分类分类: 快速与慢速的换接快速与慢速的换接 两种慢速的换接两种慢速的换接86一一、快速与慢速的换接回快速与慢速的换接回 1 1、二位二通电磁阀与调速阀二位二通电磁阀与调速阀特点：特点： 安装连接比较方便，易于实现自动控安装连接比较方便，易于实现自动控制，但速度换接平稳性和可靠性以及

27、换接制，但速度换接平稳性和可靠性以及换接精度都较差。精度都较差。 动画演示87工作原理工作原理n 图示，液压缸快进图示，液压缸快进n 压下行程阀，液压缸压下行程阀，液压缸工进工进n 手动阀左位，液压缸手动阀左位，液压缸快退快退2、采用行程阀的快慢速换接回路、采用行程阀的快慢速换接回路动画演示881、调速阀串联的换接回路、调速阀串联的换接回路二、两种进给速度的换接回路二、两种进给速度的换接回路动画演示特点：特点：v1 v2，否则，否则2不起作用不起作用 89特点：特点：v1、v2互不影响，但因互不影响，但因A、B任意一个工作时，另一个减压阀任意一个工作时，另一个减压阀阀口最大，一旦换接易前冲。阀

28、口最大，一旦换接易前冲。 所以改为如下所示，可避免前冲，但所以改为如下所示，可避免前冲，但P。 三种速度三种速度动画演示动画演示12、调速阀并联的换接回路、调速阀并联的换接回路两种慢速换接两种慢速换接-调速阀并联动画调速阀并联动画二、两种进给速度的换接回路二、两种进给速度的换接回路90实现运动实现运动快进快进一工进一工进二工进二工进止挡停止挡停快退快退原停原停 动画演示1三、三种进给速度的换接回路三、三种进给速度的换接回路91第四节第四节 多缸工作控制回路多缸工作控制回路一、顺序回路一、顺序回路各执行元件严格按预定顺序运动的回路。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

29、； 进给系统的先夹紧后进给等。92第四节第四节 多缸工作控制回路多缸工作控制回路一、顺序回路一、顺序回路 行程控制 顺序动作回路按照控制方式分类 压力控制 时间控制 93一、顺序回路一、顺序回路一）行程控制的顺序动作回路一）行程控制的顺序动作回路n行程控制 利用执行元件运动到一定位置（或行程）时，使下一个执行元件开始运动控制方式。 94一、顺序回路一、顺序回路一）行程控制的顺序动作回路一）行程控制的顺序动作回路 1、用行程开关和电磁阀控制顺序动作回路、用行程开关和电磁阀控制顺序动作回路 采用电磁换向阀换接， 容易实现自动控制，安装位置不受限制， 改变动作顺序比较灵活。行程开关顺序动作回路动画9

30、52、用行程换向阀（机动换向阀）控制顺序动作回路、用行程换向阀（机动换向阀）控制顺序动作回路 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。特特 点点行程阀顺序动作回路动画一、顺序回路一、顺序回路96二二) 压力控制顺序动作回路压力控制顺序动作回路 压力控制 利用系统工作过程中压力的变化使执行元件按顺序先后动作。按采用压力阀的不同分类： 顺序阀控制； 压力继电器控制。 一、顺序回路一、顺序回路97二二) 压力控制顺序动作回路压力控制顺序动作回路 1、用顺序阀控制顺序动作回路、用顺序阀控制顺序动作回路顺序动作回路顺序动作回路-顺序阀动

31、画顺序阀动画一、顺序回路一、顺序回路98一、顺序回路一、顺序回路2、用压力继电器控制顺序动作回路、用压力继电器控制顺序动作回路 压力继电器顺序动作回路动画压力继电器顺序动作回路动画1动画299第四节第四节 多缸工作控制回路多缸工作控制回路 能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异，摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异，在运动中以在运动中以相同的位移相同的位移或或相同的速度运动相同的速度运动，前者，前者为位置同步，后者为速度同步。为位置同步，后者为速度同步。 严格地做到每一瞬间速度同步，则可保持位置严格地做到

32、每一瞬间速度同步，则可保持位置同步。实际上同步回路多采用速度同步。同步。实际上同步回路多采用速度同步。二、同步回路二、同步回路100第四节第四节 多缸工作控制回路多缸工作控制回路等流量控制等流量控制等容积控制等容积控制 按控制方式分 二、同步回路二、同步回路101一）用机械一）用机械 联接实现同步联接实现同步 同步精度取决于构件的刚性。这种回路用于两缸负载同步精度取决于构件的刚性。这种回路用于两缸负载差别不大的情况，否则易产生卡死现象。差别不大的情况，否则易产生卡死现象。 将两个液压缸通过机械装置将其活塞杆联结在一起，使它们的运动互相受到牵连，即可实现同步运动。102二）用流量控制阀的同步回路二）用流量控制阀的同步回路 仔细调整两个调速阀的开口大小，控制进入仔细调整两个调速阀的开口大小，控制进入或流出液压缸的流量，可使它们在一个方向上实或流出液压缸的流量，可