液压基本回路

液压基本回路第1页，课件共89页，创作于2023年2月液压基本回路的分类方向控制回路压力控制回路速度控制回路第2页，课件共89页，创作于2023年2月7-1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。常见的方向控制回路有：换向回路锁紧回路制动回路第3页，课件共89页，创作于2023年2月对于换向要求高的主机(如各类磨床)，若用手动换向阀就不能实现自动往复运动，一般采用特殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”，又可消除换向冲击。这种换向回路，按换向要求不同可分为时间控制制动式和行程控制制动式两种。简单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀或改变双向变量泵的输油方向即可。简单换向回路复杂换向回路一、换向回路第4页，课件共89页，创作于2023年2月1.采用换向阀的换向回路（简单换向回路）第5页，课件共89页，创作于2023年2月动画演示第6页，课件共89页，创作于2023年2月2.采用机液换向阀的换向回路（复杂换向回路）时间控制制动式换向回路1）时间控制式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，常采用机动换向阀做先导阀，液动换向阀做主阀的换向回路。其制动时间可通过节流阀J1和J2的开口量得到调节；此外，换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。其主要缺点是换向精度不高。第7页，课件共89页，创作于2023年2月行程间控制制动式换向回路

2)行程控制制动式换向回路换向精度较高，冲出量较小；但制动时间的长短不可调。工作台预先制动到低速后才开始换向，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高的场合。第8页，课件共89页，创作于2023年2月

锁紧回路可使活塞在任一位置停止，可防其窜动。锁紧的简单的方法是利用三位换向阀的M、O型中位机能封闭液压缸两腔。但由于换向阀有泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧要求不高的回路中。最常用的方法是采用双液控单向阀，由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。锁紧回路二、锁紧回路第9页，课件共89页，创作于2023年2月1.单向阀的单向锁紧回路当液压泵1停止工作后，在外力作用下，液压缸4活塞只能向右运动，向左则被单向阀3锁紧。这种锁紧回路一般只能单向锁紧，锁紧精度受单向阀泄漏量的影响，精度不高。。第10页，课件共89页，创作于2023年2月2.换向阀的锁紧回路

三位四通电磁换向阀3电磁铁1YA通电，左位工作时，液压油经过其左位进入液压缸4无杆腔，有杆腔油液通过电磁换向阀左位流回油箱，活塞向右运动；当电磁换向阀3电磁铁2YA通电时，液压油经过其右位进入液压缸4有杆腔，无杆腔油液通过电磁换向阀右位流回油箱，推动活塞向左运动。在活塞运动过程中，当其达到预定位置时，电磁阀3断电回到中位，将液压缸的进、出油口同时封闭，实现锁紧功能。其优点是回路简单方便，但是锁紧精度较低

。第11页，课件共89页，创作于2023年2月4.液控单向阀的单向锁紧回路

液压泵输出的液压油进入液压缸5的无杆腔，有杆腔油液通过液控单向阀流回油箱，活塞下行。当电磁换向阀3通电右位工作时，液压泵1卸荷，液控单向阀4关闭，从而使活塞被锁紧不能下行。该锁紧回路的优点是液控单向阀密封性好，锁紧可靠，不会因工作部件的自重导致活塞下滑。第12页，课件共89页，创作于2023年2月5.液控单向阀的双向锁紧回路

在图示位置时，电磁换向阀3处于中位，液压泵1卸荷，两个液控单向阀4和5均关闭，因此活塞被双向锁住。该回路的优点是活塞可在任意位置被锁紧。在工程机械的液压系统中常用此类锁紧回路对执行元件进行锁紧。在锁紧时，为了使锁紧可靠，两个液控单向阀的控制油口均需通油箱。第13页，课件共89页，创作于2023年2月7-2压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统和支路压力，实现调压、增压、减压、平衡、卸荷和保压等目的，以满足执行元件对力或力矩的要求。第14页，课件共89页，创作于2023年2月压力控制回路的分类

调压回路增压回路减压回路平衡回路卸荷回路保压回路第15页，课件共89页，创作于2023年2月一、调压回路单级调压回路多级调压回路无级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。分类：功用：第16页，课件共89页，创作于2023年2月系统中有节流阀。当执行元件工作时溢流阀始终处于溢流状态，使系统压力保持稳定，溢流阀作定压阀用。系统中无节流阀。当系统工作压力达到或超过溢流阀调定压力时，溢流阀才溢流，对系统起安全保护作用，溢流阀作安全阀用。1.单级调压回路第17页，课件共89页，创作于2023年2月利用先导型溢流阀实现远程调压主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。第18页，课件共89页，创作于2023年2月2.多级调压回路换向阀左位工作时,由阀3调压;换向阀右位工作时,由阀4调压;换向阀中位工作时,由阀1调压。注：阀3和阀4的调整压力均小于阀1。动画演示第19页，课件共89页，创作于2023年2月3.无级调压回路比例溢流阀电磁铁的电磁力与通电电流成正比，溢流阀的调整压力随电流连续变化，泵的供油压力连续变化，即可实现无级调压。第20页，课件共89页，创作于2023年2月二、增压回路增压回路是利用增压缸来提高液压系统中某一支路的油压，以满足驱动执行元件运动的需要。利用增压回路，液压系统可以采用供油压力较低的液压泵。第21页，课件共89页，创作于2023年2月1.单向增压缸的增压回路动画演示第22页，课件共89页，创作于2023年2月2.双向增压缸的增压回路第23页，课件共89页，创作于2023年2月使某一支路获得低于系统压力的稳定值，以满足机床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。三、减压回路功用：减压阀稳定工作的条件：最低调整压力≮0.5MPa，最高调整压力至少比系统压力低0.5MPa。第24页，课件共89页，创作于2023年2月减压回路分类单级减压回路—单一减压阀多级减压回路—减压阀+远程调压阀无级减压回路—比例减压阀第25页，课件共89页，创作于2023年2月单级减压回路动画演示第26页，课件共89页，创作于2023年2月动画演示多级减压回路第27页，课件共89页，创作于2023年2月无级减压回路动画演示第28页，课件共89页，创作于2023年2月四、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。功用：第29页，课件共89页，创作于2023年2月1.采用单向顺序阀的平衡回路单向顺序阀用于平衡自重p顺>p自重

当自重较大时，p顺较高，△P较大，因此通常用于自重不大的场合。为防止泄漏而造成缸下移，可装一液控单向阀。为减小无功损耗，可将单向顺序阀换为外控单向顺序阀。动画演示第30页，课件共89页，创作于2023年2月2.采用液控单向阀的平衡液控单向阀是锥面密封，故闭锁性能好。回路油路上串联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳。第31页，课件共89页，创作于2023年2月五、卸荷回路功用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。卸荷方式压力卸荷；流量卸荷（仅适用于变量泵）第32页，课件共89页，创作于2023年2月泵可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸荷。1.用换向阀的卸荷回路动画演示第33页，课件共89页，创作于2023年2月2.用二位二通阀的卸荷回路动画演示第34页，课件共89页，创作于2023年2月3.用先导型溢流阀的卸载回路动画演示第35页，课件共89页，创作于2023年2月六、保压回路保压性能指标功用使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。保压时间和压力稳定性。第36页，课件共89页，创作于2023年2月1.采用液控单向阀的保压回路适用于保压时间短、对保压稳定性要求不高的场合。第37页，课件共89页，创作于2023年2月2.液压泵自动补油的保压回路采用液控单向阀、电接触式压力表发讯使泵自动补油。第38页，课件共89页，创作于2023年2月3.采用蓄能器的保压回路当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器发讯使3YA通电，泵卸荷，蓄能器补偿泄漏实现保压。压力稳定性取决于溢流阀的稳压性能。第39页，课件共89页，创作于2023年2月八、泄压回路功用使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。第40页，课件共89页，创作于2023年2月1.用顺序阀控制的泄压回路回路采用带卸载小阀芯的液控单向阀3实现保压和泄压，泄压压力和回程压力均由顺序阀控制。泄压时，换向阀左位工作。第41页，课件共89页，创作于2023年2月2.延缓换向阀切换时间的泄压回路换向阀处于中位时，主泵和辅助泵卸载，液压缸上腔压力油通过节流阀6和溢流阀7泄压，节流阀6在卸载时起缓冲作用。泄压时间由时间继电器控制。第42页，课件共89页，创作于2023年2月7-3速度控制回路

速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换问题。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43页，课件共89页，创作于2023年2月

(1)节流调速回路：采用定量泵供油，通过改变回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。

(2)容积调速回路：通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。

(3)容积节流调速回路（联合调速）下面主要讨论节流调速回路和容积调速回路。二、调速方法概述第44页，课件共89页，创作于2023年2月三、节流调速回路节流调速回路有

进油路节流调速

回油路节流调速

旁路节流调速三种基本形式。第45页，课件共89页，创作于2023年2月1.进油路节流调速回路

进油路节流调速回路

进油节流调速回路正常工作的条件:泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。注意节流阀串联在泵和缸之间第46页，课件共89页，创作于2023年2月(1)速度负载特性当不考虑泄漏和压缩

活塞受力方程为：缸的流量方程为：

=

p2—液压缸回油腔压力，p20。F—外负载力；

式中：活塞运动速度为：第47页，课件共89页，创作于2023年2月于是式中：C—与油液种类等有关的系数；

AT—节流阀的开口面积；—节流阀前后的压强差，m—为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，m=0.5。第48页，课件共89页，创作于2023年2月49

上式为进油路节流调速回路的速度负载特性方程。以v为纵坐标，FL为横坐标，将式按不同节流阀通流面积AT作图，可得一组抛物线(ParabolaLaw)，称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。第49页，课件共89页，创作于2023年2月(2)功率特性图中，液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：

回路的功率损失为：

而缸的输出功率为：第50页，课件共89页，创作于2023年2月式中q—溢流阀的溢流量，q=qp-q1。

进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功率损失P1=ppq和节流功率损失P2=pTq1第51页，课件共89页，创作于2023年2月（3）调速特性液压缸最大速度和最小速度之比。回路的调速范围取决于节流阀的调节范围。优点：结构简单、价格低廉。缺点：效率低。应用：负载变化不大，低速、小功率的场合。第52页，课件共89页，创作于2023年2月2.回路节流调速回路定压式节流调速回路

特点：速度-负载特性同进口节流调速回路一样。动画演示第53页，课件共89页，创作于2023年2月进油路和回油路节流调速的比较

(1)承受负值负载的能力：回油节流调速能承受一定的负值负载。

(2)运动平稳性：回油节流调速回路运动平稳性好。

(3)油液发热对回路的影响：进油节流调速的油液发热会使缸的内外泄漏增加；

(4)启动性能：回油节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象。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。第54页，课件共89页，创作于2023年2月3.旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路节流阀装在与液压缸并联的支路上，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。溢流阀作安全阀用，液压泵的供油压力pp取决于负载。动画演示第55页，课件共89页，创作于2023年2月(1)速度负载特性

考虑到泵的工作压力随负载变化，泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化qp，采用与前述相同的分析方法可得速度表达式为：

式中：

qpt—泵的理论流量

k—泵的泄漏系数其余符号意义同前。第56页，课件共89页，创作于2023年2月（2）功率特性回路输入功率回路输出功率回路功率损失

回路效率

旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失，功率损失较小。注意:节流调速回路速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合第57页，课件共89页，创作于2023年2月四、容积调速回路容积调速回路有泵-缸式回路和泵-马达式回路。这里主要介绍泵-马达式容积调速回路。优点：效率高、发热小。（没有溢流损失和节流损失）缺点：结构复杂，成本高。应用：大功率系统。第58页，课件共89页，创作于2023年2月1.变量泵-定量马达式容积调速回路马达为定量，改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化。59

变量泵-定量马达容积调速回路防止回路过载

补偿泵3和马达5的泄漏

调定油泵1的供油压力辅助泵使低压管路始终保持一定压力，改善了主泵的吸油条件，且可置换部分发热油液，降低系统温升。第59页，课件共89页，创作于2023年2月调速特性：（1）转速调速范围较大第60页，课件共89页，创作于2023年2月（2）转矩（3）功率恒转矩调速回路第61页，课件共89页，创作于2023年2月2.定量泵-变量马达式容积调速回路调速特性：（2）转矩调速范围小（1）转速第62页，课件共89页，创作于2023年2月（3）功率恒功率调速回路第63页，课件共89页，创作于2023年2月

3.变量泵-变量马达式容积调速回路低速段：固定VM为最大，调节Vp从小到大逐渐增加，马达转速从低到高逐渐变大，直到最大为止。此过程为恒转矩调速。高速段：固定Vp为最大，调节VM从大变小，马达转速继续升高。此过程为恒功率调速。第64页，课件共89页，创作于2023年2月

各种调速回路的比较和选用

对调速回路的一般要求：

（1）在规定的调速范围内调节执行元件的工作速度；

（2）在负载变化时，已调好的速度变化愈小愈好，并应在允许的范围内变化；

（3）具有驱动执行元件所需的力或转矩；

（4）使功率损失尽可能小，效率尽可能高，发热尽可能小（这对保证运动平稳性亦有利）。

容积调速回路效率最高，容积节流调速和变压式节流调速其次，定压式节流调速回路效率最低。第65页，课件共89页，创作于2023年2月(1)考虑执行元件的运动速度和负载的性质

速度低，宜采用节流调速回路；

速度稳定性要求高，宜采用调速阀式调速回路；

速度稳定性要求低，宜采用节流阀式调速回路；

负载小、负载变化小的，可采用节流调速回路；

负载大、负载变化大的，宜采用容积调速或容积节流调速回路。

(2)考虑功率大小

一般认为：

3KW以下，宜采用节流调速回路；

3～5KW，可采用容积节流调速回路或容积调速回路；

5KW以上，宜采用容积调速回路。第66页，课件共89页，创作于2023年2月1.差动连接的快速运动回路作用：在负载不大或空载时加快执行元件的运动速度。五、快速运动回路动画演示第67页，课件共89页，创作于2023年2月2.双泵供油快速回路快进：双泵供油工进：左泵卸荷，右泵压力由溢流阀调定快退：双泵供油常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合动画演示第68页，课件共89页，创作于2023年2月3.蓄能器辅助供油快速回路动画演示第69页，课件共89页，创作于2023年2月1.快速运动和工作进给的换接回路下位：快进上位：工进作用：在一个工作循环中，实现不同速度的转换。六、速度换接回路动画演示用行程阀第70页，课件共89页，创作于2023年2月2.两种工进速度换接回路调速阀并联的调速回路动画演示两种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，第71页，课件共89页，创作于2023年2月7-4多缸工作控制回路第72页，课件共89页，创作于2023年2月一、同步回路能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏和结构变形上的差异，在运动中以相同的位移或相等的速度运动，前者为位置同步，后者为速度同步。在液压系统中，很难保证多个执行元件同步。因此，在回路的设计、制造和安装过程中，通过补偿它们在流量上所造成的变化，来保证运动速度或位移相同。同步回路多才用速度同步。按控制方式分：

等流量控制等容积控制第73页，课件共89页，创作于2023年2月1.采用调速阀的同步回路（流量式）

这种同步回路结构简单，但是两个调速阀的调节比较麻烦，而且还受油温`泄漏等的影响故同步精度不高，不宜用在偏载或负载变化频繁的场合。用调速阀的同步回路第74页，课件共89页，创作于2023年2月

2.用串联液压缸的同步回路（容积式）用串联液压缸的同步回路

当两缸同时下行时，若缸5活塞先到达行程端点，则挡块压下行程开关1S，电磁铁3YA得电，换向阀3左位投入工作，压力油经换向阀3和液控单向阀4进入缸6上腔，进行补油，使其活塞继续下行到达行程端点，从而消除累积误差。

这种回路同步精度较高，回路效率也较高。注意:回路中泵的供油压力至少是两个液压缸工作压力之和。第75页，课件共89页，创作于2023年2月3.用同步缸的同步回路（容积式）第76页，课件共89页，创作于2023年2月3.用同步马达的同步回路（容积式）

用同步马达的同步回路

两个马达轴刚性连接，把等量的油分别输入两个尺寸相同的液压油缸中，使两液压缸实现同步。消除行程端点两缸的位置误差第77页，课件共89页，创作于2023年2月顺序运动回路可以实现多个执行元件按预定的次序动作，按照控制方法顺序运动回路一般可以分为

压力控制、行程控制时间控制。二、顺序回路第78页，课件共89页，创作于2023年2月1.压力控制顺序动作回路按启动按钮，1YA得电，阀1左位工作，液压缸7的活塞向右移动，实现动作顺序1;动作1第79页，课件共89页，创作于2023年2月FPTCIWUST到右端后，缸7左腔压力上升，达到压力继电器3的调定压力时发讯，1YA断电，3YA得电，阀2左位工作，压力油进入缸8的左腔，其活塞右移，实现动作顺序2；动作2第80页，课件共89页，创作于2023年2月到行程端点后，缸8左腔压力上升，达到压力继电器5的调定压力时发讯，3YA断