西北工业大学,机械设计基础,李育锡Ch16a

1、第十六章 液压基本回路及液压系统161 压力控制回路162 速度控制回路163 其他回路164 液压传动系统 一个液压系统不管如何复杂，总是由一些简单的基本回路组成。所谓液压基本回路，是指由几个液压元件组成的用来完成特定功能的典型回路。按其功能的不同，基本回路可以分为压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路和顺序动作控制回路等。熟悉和掌握这些基本回路的结构组成和原理性能，有助于液压系统的设计。161 压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制液压系统的压力，实现调压、保压、减压、卸荷等目的，以满足执行元件驱动负载的要求。 一、调压回路一、调压回路1双向调压回路 图16-1 双向调压回路

2、通过调压回路控制系统的工作压力，使它不超过某一预先调定好的数值，或使工作机构在运动过程中各阶段具有不同的压力。 执行元件正反行程需要不同的供油压力时，可采用图示的双向调压回路。 图中溢流阀2的调定压力低于溢流阀1的调定压力161 压力控制回路2多级调压回路 图16-2 多级调压回路远程调压阀2和3的调定压力小于先导溢流阀1的调定压力。远程调压阀2和3的调定压力可以不同，以获得不同的泵出口压力。161 压力控制回路 二、卸荷回路二、卸荷回路 在液压设备短时间停止工作期间，一般不宜关闭电动机，因频繁启闭对电动机和泵的寿命有严重影响。但若让泵在溢流阀调定压力下回油，又造成很大的能量浪费，使油温升高，

3、系统性能下降。为此应设置卸荷回路解决上述矛盾。 1换向阀卸荷回路图16-3 换向阀卸荷回路 利用换向阀的中位机能形成卸荷回路。161 压力控制回路2溢流阀卸荷回路 图16-4 溢流阀的卸荷回路 如图为采用先导型溢流阀的卸荷回路。适用于流量较大的场合。实用中常采用这种卸荷方法，故将溢流阀和串联在该阀外控口的电磁换向阀组合成一个元件，称为电磁溢流阀。 电磁换向阀上位工作，液控口X接通油箱，溢流阀打开，泵卸荷。161 压力控制回路三、减压回路三、减压回路 在单泵的液压系统中（有多个执行元件或支路的情况），当某个执行元件或某个支路所需的工作压力低于溢流阀所调定的稳定值，或要求有可调的稳定的低压输出时，

4、就要采用减压阀组成的减压回路。1 单级减压回路 如图16-5a所示是夹紧机构上通用的减压回路。2 二级减压回路 如图16-5b所示是一种二级减压回路。161 压力控制回路1.单级减压回路2二级减压回路161 压力控制回路 四、保压回路四、保压回路 液压缸在工作循环的某一阶段，若需要保持一定的工作压力，就应采用保压回路。可在回路中设置蓄能器，使液压泵在保压期间处于卸荷状态，节省能源。图16-6 泵卸荷的保压回路 换向阀左位工作，活塞杆伸出，进油压力升高，达到压力继电器设定值时，发信号使二位二通阀通电，泵卸荷，单向阀关闭，液压缸由蓄能器保压。161 压力控制回路 五、平衡回路五、平衡回路 平衡回路

5、的功用在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落，或在下行运动中由于自重而造成失控超速的不稳定运动。 图16-7平衡回路 单向顺序阀，由单向阀和顺序阀组成，也称平衡阀。 换向阀左位工作，顺序阀起到背压阀作用，使油缸下腔压力增大而缓降；中位工作，活塞停止在任意处；右位工作，单向阀起作用。162 速度控制回路 速度控制回路包括调整工作行程速度的调速回路、空行程的快速运动回路和实现快慢速度切换的速度换接回路。162 速度控制回路 一、节流调速回路一、节流调速回路 节流调速回路采用定量泵供油，用节流阀或调速阀改变进入执行元件的流量使之变速。根据流量阀在回路中的位置不同，分为进油

6、节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。（a）进油调速回路 （b）回油调速回路 162 速度控制回路 在采用调速阀的调速回路中，虽然解决了速度稳定性问题，但由于调速阀中包含了减压阀和节流阀的损失，并且同样存在着溢流阀损失，故此回路的功率损失比节流阀调速回路还要大些。（c）速度负载特性曲线 采用节流阀的调速回路，负载大时，速度负载特性曲线的斜率大，说明负载变化对速度的影响大，即速度的刚性差；节流阀的通流面积AT大时，速度负载特性曲线的斜率大，说明通流面积大时，速度的刚性差。因此，节流阀调速回路通常用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的场合。162 速度控制回路 二、容积调速回

7、路二、容积调速回路 节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率系统。而采用变量泵或变量马达的容积调速回路，因无节流损失或溢流损失，故效率高，发热小。容积调速回路适用于大功率液压系统。 图16-9 变量泵容积调速回路图 如图所示为由变量泵与液压缸组成的容积调速回路，此回路为开式油路。 4是安全阀，回路最大压力由它限定。 2是背压阀，提高活塞运动的稳定性。162 速度控制回路图16-9 变量泵容积调速回路图 如图所示为由变量泵与定量马达组成的容积调速回路，此回路为闭式油路。 1是小流量辅助泵，用于补偿回路泄漏等，其输出压力由溢流阀2调定。5是安全阀，防止回路过载。162 速度控制回路三、速度换接回

8、路三、速度换接回路 设备的工作部件在自动循环工作过程中，需要进行速度换接，例如机床的二次进给工作循环为：快进第一次工进第二次工进快退，对液缸活塞的速度有由快速转换为慢速、由第一种慢速转换为第二种慢速的速度换接等要求。实现这些功能的回路称为速度换接回路。图16-10 用行程阀的快慢速换接回路162 速度控制回路 如图所示为一种采用行程阀的速度换接回路。 4是行程阀（机动换向阀），布置在液压缸附近。 换向阀2右位工作的情况。 换向阀2左位工作的情况。162 速度控制回路 （a） （b）图16-11 两种工进速度的换接回路两调速阀串联获得3种速度。阀B的开口调得比阀A小。两调速阀并联获得3种速度。阀

9、B的开口调得比阀A小。163 其他回路 一、顺序动作回路一、顺序动作回路 在液压传动的机械中，有些执行元件的运动常常要求按严格顺序依次动作。例如工件应先定位、后夹紧、再加工等。顺序动作回路就是满足这些要求的液压回路。按照控制方式的不同，有行程控制和压力控制之分。1用行程阀控制的顺序动作回路换向阀1右位工作，实现动作；手动换向阀复位；换向阀1左位工作，实现动作。163 其他回路2用行程开关控制的顺序动作回路图16-13 行程开关控制的顺序动作回路 1YA通电，完成动作；触动1ST使2YA通电，完成动作;触动2ST使1YA断电，完成动作；触动3ST使2YA断电，完成动作；触动4ST使泵卸荷或做其它

10、动作。163 其他回路3用顺序阀控制的顺序动作回路图16-14 顺序阀控制的顺序动作回路 如图系统中，要求A缸先动，B缸后动，通过顺序阀2实现。 A缸动作压力由溢流阀确定， A缸到位压力升高，达到顺序阀调定压力，实现B缸动作。163 其他回路4用压力继电器控制的顺序动作回路图16-15 压力继电器控制的顺序动作回路电磁铁1YA通电；油进A左缸，动作1；缸压力上升；压力继电器发信号；电磁铁2YA通电；油进B左缸，动作2。163 其他回路 二、锁紧回路二、锁紧回路 锁紧回路是使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会在外力作用下移动位置的回路。 可以利用换向阀的中位机能实现锁紧，如图16-3a。图1

11、6-16 锁紧回路 图16-16是利用液控单向阀的双向锁紧回路。当换向阀在左位工作时，液控口X2打开通入压力油，缸的回油反向流过单向阀口。当换向阀在右位工作时情况类似。 若要使活塞停止运动，只要让换向阀在中位工作，液压缸两腔油液无法通过单向阀流回，故锁紧。163 其他回路 三、同步回路三、同步回路 使两个或多个液压缸在运动中保持相对位置不变或保持速度相同的回路称为同步回路。液压缸外负载、泄漏、摩擦阻力、制造精度、结构弹性变形以及油液中含气量，都会使运动不同步。同步回路要尽量克服或减少这些因素的影响。 图16-17 同步回路 换向阀左位工作，活塞右行，活塞油腔油液通过调速阀流向油箱，相同性能的调

12、速阀使得流出流量一致而保持同步。 换向阀右位工作，活塞左行，活塞油腔油液通过单向阀流进活塞右腔。164 液压传动系统 液压系统是根据液压设备的工作要求，选用适当的基本回路构成的。在液压系统图中，各个液压元件及它们之间的连接与控制方式，均按标准图形符号画出。 下面是几个典型液压系统实例。164 液压传动系统一、升降缸缓冲装置的液压系统一、升降缸缓冲装置的液压系统 图示为应用二位二通阀4与调速阀5并联使升降缸1实现缓冲的液压回路。一般机械手升降缸缓冲装置常用这种液压回路。 图16-18 升降缸缓冲装置的液压系统 在图示位置，压力油进入液压缸上腔，活塞下行。 档块碰1ST使1YA通电，阀4关闭，由调

13、速阀5缓冲。 活塞下行至底， 1YA断电，阀4复位。 2YA通电，换向阀3左位工作。164 液压传动系统二、二、Z6312D型抛砂机液压系统型抛砂机液压系统 液压缸1用于驱动抛砂机大转臂摆动；液压缸3用于驱动小转臂摆动；升降液压缸2用于驱动抛砂机小转臂连同抛砂头的升降运动。定量泵11是动力元件。本系统有缸1摆动，缸3摆动，缸2升降运动和液压泵11卸荷四种工作状态。164 液压传动系统1 缸1或缸3摆动 1YA通电，换向阀5左位工作，缸1左腔进油大转臂顺时针摆动，到位后1YA断电，缸1停止运动。2YA通电，反向摆动。缸1摆动速度由调速阀9调节。2 缸2升降运动 3YA通电，换向阀6左位工作，缸2

14、下腔进油并快速上升。4YA通电，油液经节流阀4流回油箱，缸2慢速下降，由节流阀调节下降速度。单向阀8防止系统中的油液倒流。 3 液压泵11卸荷 当三个缸都停止工作，7通电，电磁阀下位接入系统，泵通过溢流阀10 卸荷。压力计12显示油压。164 液压传动系统三、YT4543型动力滑台液压系统 图示液压系统采用单杆活塞式液压缸及限压式变量叶片泵。该动力滑台的液压系统可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：快进第一次工作进给第二次工作进给止挡块停留快退原位停止。164 液压传动系统 1工作循环分析 1) 快进 按下启动按钮，电磁铁1YA通电，电液换向阀4左位接入系统，这时液压缸5形

15、成差动连接回路。因为快进时滑台的载荷较小，系统中的压力较低，所以变量泵2输出较大流量，动力滑台实现快进，其油路为： 进油路：过滤器1泵2单向阀3换向阀4行程阀6液压缸5左腔。 回油路：液压缸5右腔换向阀4单向阀12行程阀6液压缸5左腔。164 液压传动系统 2) 第一次工作进给 当快进行程结束时，滑台上的挡块压下行程阀6，切断快速运动进油路，此时电磁铁1YA继续通电，阀4仍以左位接入系统，液压油只能经调速阀11和二位二通换向阀9进入液压缸5左腔。其油路是： 进油路：过滤器1泵2阀3阀4阀11阀9液压缸5左腔。 回油路：液压缸5右腔阀4阀13阀14油箱。164 液压传动系统3) 第二次工作进给

16、当第一次工作进给结束时，滑台上的挡块压下行程开关，发出电信号使阀9电磁铁3YA通电，使其油路关闭，这时液压油须通过阀11和10进入液压缸左腔。因调速阀10的通流面积比调速阀11通流面积小，故第二次工作进给的进给量由调速阀10来决定。其他油路流动情况与第一次工作进给相同。164 液压传动系统 4) 止挡块停留 当滑台完成第二次工作进给后，碰上止挡块即停留下来。这时液压缸5左腔的压力升高，当压力达到压力继电器8的调定值时，压力继电器动作，发出电信号给时间继电器，停留时间长短由时间继电器调定。此时滑台停止在止挡块限定的位置上。164 液压传动系统 5) 快退 滑台停留时间结束后，时间继电器发出信号，使电磁铁1YA、3YA断电，2YA通电，这时阀4