液压与气压传动-课件 模块七-基本液压回路

模块七：基本液压回路目

录134任务一：方向控制回路2任务二：压力控制回路任务三：速度控制回路任务四：多缸控制回路模块导读：基本液压回路液压传动系统无论如何复杂，都是由一些能够完成某种特定控制功能的基本液压回路组成。液压基本回路按功用可分为压力控制回路、方向控制回路、速度控制回路和多缸工作控制回路等。掌握典型基本液压回路的组成、工作原理和性能，是设计和分析液压系统的基础。任务1：方向控制回路在液压系统中，工作机构的启动、停止或变换运动方向等都是利用控制进入执行元件液流的通、断及改变流动方向来实现的，实现这些功能的回路称为方向控制回路。7.1.1换向回路换向回路的功用是控制液压系统中的液流方向，从而改变执行元件的运动方向。1.由换向阀组成的换向回路（2）由液动换向阀组成的换向回路任务1：方向控制回路7.1.2锁紧回路锁紧回路的功能是使液压缸能在任意位置停留，并且停留后不会因外力的作用而发生位置的移动。由于液控单向阀采用座阀式结构，密封性好，故有液压锁之称。然而，换向阀的中位机能O型或M型等也能使液压缸锁紧，但因其是滑阀式结构，存在较大的泄漏，锁紧功能较差，故只能用于锁紧时间短且要求不高的场合。双向液压锁结构任务2：压力控制回路7.2.1调压回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。

包括调压、减压、增压、卸荷、平衡等多种回路。

作用：使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。

调压回路又可以分为压力调定回路和压力限定回路。若系统中需要二种以上的压力，可实现多级调压回路。

溢流阀和定量泵组合使用，起调压溢流作用。保持压力恒定。

在变量泵系统中，用溢流阀作为安全阀，防止系统过载。

任务2：压力控制回路7.2.1调压回路液压泵出口设置并联的溢流阀由先导溢流阀2和直动式溢流阀4各调一级任务2：压力控制回路7.2.1调压回路换向阀居中位，溢流阀主阀1调压10MPa开启1YA得电，换向阀居左位，远程溢流阀6调压8MPa开启2YA得电换向阀居右位，远程溢流阀5调压6MPa开启任务2：压力控制回路7.2.1调压回路若将图7-3（a）所示回路中的溢流阀换成比例溢流阀，则回路变成无级调压回路，如图7-3（d）所示。调节比例溢流阀的输入电流值，即可实现系统压力的无级调节。这种回路结构简单，可连续对系统压力进行调节，并能方便地进行远程控制或程序控制。任务2：压力控制回路7.2.2减压回路当泵的输出压力是高压而支路要求低压时，可以采用减压回路，其作用是使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力，为此在该支路中串联一个减压阀即可。如机床液压系统中的定位、夹紧、分度、控制油路等支路往往需要稳定的低压，即采用减压回路。为了使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力小0.5MPa。任务2：压力控制回路7.2.2减压回路当泵的输出压力是高压而支路要求低压时，可以采用减压回路，其作用是使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力，为此在该支路中串联一个减压阀即可。如机床液压系统中的定位、夹紧、分度、控制油路等支路往往需要稳定的低压，即采用减压回路。为了使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力小0.5MPa。例题：如下图所示，溢流阀调定压力ps1=4.5MPa，减压阀的调定压力ps2=3MPa，活塞前进时，负荷F=1000N，活塞面积A=20х10-4m2

，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求：（1）活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力。（2）当负载F=7000N时，A、B两点的压力是多少？解：（1）运动时，A、B点压力为0.5MPa。到达尽头时，pA=4.5MPa，pB=3MPa。（2）pA=4.5MPa，pB=3MPa。任务2：压力控制回路任务2：压力控制回路7.2.3增压回路增压回路的作用是使系统或系统中的某一部分油路具有较高的稳定压力。它能使系统中的局部压力远高于液压泵的输出压力。方法：设增压缸。因该增压器是一端输出高压，回路只能间歇增压，故称为单作用增压缸增压回路。任务2：压力控制回路7.2.3增压回路增压缸的活塞不断往复运动，两端交替输出高压油，从而实现连续增压，所以称为双作用增压器增压回路。任务2：压力控制回路7.2.4卸荷回路在液压系统中液压泵在不带负载情况下的工作，这种情况称为卸荷。功用：就是在液压泵驱动电动机不需要频繁启闭的情况下，使液压泵在功率损耗接近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电机的寿命。原理：功率P=pq压力卸荷：p=0;常用流量卸荷：q=o,少用。1.采用换向阀卸荷回路采用M、H和K型中位机能的三位换向阀处于中位时，泵即卸荷。任务2：压力控制回路7.2.4卸荷回路2.采用二位二通阀卸荷回路3.采用先导型溢流阀卸荷的卸荷回路任务2：压力控制回路7.2.4卸荷回路4.采用外控式顺序阀的卸荷回路如图所示，泵1为低压大流量泵，泵2为高压小流量泵，两泵并联。在液压缸快速进退阶段，快进：泵1、泵2，同时供油；工进：泵2供油，泵1卸荷。原理：系统压力升高，外控式顺序阀3被打开，使泵1卸荷。123任务2：压力控制回路7.2.5保压回路作用：在系统中液压缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况下保持稳定不变的压力。方法：1.液控单向阀来保压；

2.蓄能器保压；

3.自动补油装置保压。1.采用蓄能器的保压回路当1YT得电左位接入系统——液压缸移动并夹紧工件，此时进油路压力升高至调定值，压力继电器发出信号使二位二通电磁换向阀上位接入系统，油泵卸荷，单向阀自动关闭，液压缸由蓄能器保压。压力不足时，压力继电器复位使泵重新工作。任务2：压力控制回路7.2.5保压回路2.利用液控单向阀的自动补油保压回路原理：电接点压力表监测保压压力的变化，通过发出电信号控制电路工作。当1YA通电时，左位工作，液压缸无杆腔进油，有杆腔回油，活塞下行并夹紧工件。当上腔达到保压压力，即电（接点）压力表上限压力时，压力表高压触点通电，电磁铁1YA断电，换向阀处于中，液压泵卸荷，上腔压力通过液控单向阀保持。当上腔保压压力随泄漏下降至电（接点）压力表下限压力时，电（接点）压力表发出信号使1YA重新通电，液压泵供油压力上升。该回路能自动将液压缸无杆腔的压力保持在某一范围内，保压时间长，压力稳定性高。任务2：压力控制回路7.2.6平衡回路1.采用外控式单向顺序阀的平衡回路功用：防止垂直或倾斜放置的液压缸及其工作部件因自重自行下落或在下行运动中因自重造成的失控失速。原理：调节单向顺序阀的开启压力,使其稍大于立式液压缸下腔的背压.活塞下行时,由于回路上存在一定背压支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位时,活塞停止运动.当活塞下行时，控制压力油打开外控式单向顺序阀，背压消失，因此它比内控式单向顺序阀的平衡回路功率损耗小，回路效率高。当停止工作时，外控式单向顺序阀关闭，以防止活塞和工作部件因自重而下降。任务2：压力控制回路7.2.6平衡回路2.采用液控单向阀的平衡回路原理：在垂直布置的液压缸下腔串联一个液控单向阀，防止液压缸因自重自行下滑。节流阀的作用是避免运动部件下行时因自重而超速，液压缸的上腔出现真空，使液控单向阀关闭，待压力重建后才打开，从而造成下行运动时断时续的现象。由于液控单向阀密封性能较好，因此这种回路适用于要求停止位置准确或停留时间长的液压系统。任务3：速度控制回路7.3.1调速回路在液压传动系统中，用来实现执行元件速度调节和变换的回路称为速度控制回路。常用的速度控制回路有调速回路、快速运动回路和速度换接回路等。

调速回路：调节液压执行元件运动速度的速度控制回路。又可分为节流调速回路、容积调速和容积节流调速回路。

液压系统常常需要调节液压缸和液压马达的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马达的速度决定于排量及输入流量。

液压缸的速度为：

液压马达的转速:q—

输入液压缸或液压马达的流量；

A—

液压缸的有效面积；

V—

液压马达的每转排量。vqA任务3：速度控制回路7.3.1调速回路

原理：

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。方法：采用节流阀或调速阀进行节流。分类：根据流量阀在回路中的位置不同，进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路

1.节流调速回路任务3：速度控制回路7.3.1调速回路1.组成：定量泵+节流阀+液压缸+溢流阀。节流阀：调节流量。溢流阀：（1）调整并基本恒定系统的压力；（2）将液压泵输出的多于流量溢回油箱。注意：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。

1.节流调速回路--进油节流调速.主要性能特点泵的工作压力：活塞受力平衡方程：节流阀前后的压差：任务3：速度控制回路7.3.1调速回路1.节流调速回路--进油节流调速.主要性能特点泵的输出流量：—与液压缸最大速度相对应的通过节流阀的最大流量。—通过溢流阀的最小溢流量。通过节流阀进入液压缸的流量：活塞的运动速度：任务3：速度控制回路7.3.1调速回路1.组成：定量泵+节流阀+液压缸+溢流阀。

1.节流调速回路--回油节流调速.主要性能特点活塞受力平衡方程：节流阀前后的压差：进入液压缸的流量：活塞的运动速度：特点：（1）回油腔产生背压，提高速度的稳定性。（2）流经节流阀而发热的油液，直接流回油箱冷却。（3）同一个节流阀，放在进油路上可获得比放在回油路上更低的速度。任务3：速度控制回路7.3.1调速回路1.组成：定量泵+节流阀+液压缸+溢流阀。

1.节流调速回路--旁路节流调速.主要性能特点活塞受力平衡方程：节流阀前后的压差：进入液压缸的流量：活塞的运动速度：特点：（1）溢流阀在这里起安全保护作用，回路正常工作时，溢流阀不打开。（2）只有节流损失，而无溢流损失，回路效率较高。（3）用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合。任务3：速度控制回路7.3.1调速回路

原理：

改变回路中变量泵的流量或变量液压马达的排量来实现调速的。方法：采用变量泵+定量执行元件，或定量泵+变量马达。优点：功率损失小（没有溢流损失和节流损失），所以效率高、油的温度低，适用于高速、大功率系统。缺点：结构较复杂，成本较高。分类：按油路循环方式的不同分，开式、闭式。按变量元件分：常用有1.变量泵和定量执行元件组成的容积调速回路；2.定量泵和变量马达组成的容积调速回路；3.量泵和变量马达组成的容积调速回路。2.容积调速回路任务3：速度控制回路7.3.1调速回路（1）变量泵+液压缸所组成的开式容积调速回路：

2.容积调速回路--变量泵和定量液压执行元件液压缸的速度为：

在泵的流量一定的情况下，由于泄漏量的影响，活塞运动速度会随负载的增大而减小。当负载增加到图中F’点时，在低速下会出现活塞停止运动的现象。

开式：油箱—泵—缸—油箱。优点：油液在油箱中便于沉淀杂质和析出气体，并得到良好的冷却。缺点：空气易侵入油液，致使运动不平稳，并产生噪声。任务3：速度控制回路7.3.1调速回路（2）变量泵+定量马达组成的闭式容积调速回路：

2.容积调速回路--变量泵和定量液压执行元件液压马达转速为：闭式：油箱—泵—缸—油箱。优点：结构紧凑，运行平稳，噪声小。缺点：散热条件差。

马达输出转矩Tm：当负载不变时对马达的转速进行调节时，由于马达排量Vm恒定，故马达的输出转矩不会因调速而发生变化，所以这种回路称为恒转矩调速回路。任务3：速度控制回路7.3.1调速回路

原理：

改变变量液压马达的排量实现调速。方法：采用定量泵+变量马达。定量泵1的输出流量不变，改变变量马达2的排量Vm可使马达转速nm变化。溢流阀3作为安全阀使用，防止回路过载；泵4是补油泵，用来补充泵1和马达2的泄漏量，泵4的供油压力低压由溢流阀5调定。2.容积调速回路--定量泵和变量马达马达的转速：任务3：速度控制回路7.3.1调速回路

原理：

改变变量液压马达的排量实现调速。方法：采用定量泵+变量马达。2.容积调速回路--定量泵和变量马达特点：恒功率调速回路。液压泵的流量为定值，当负载恒定时，则回路工作压力p恒定不变，故马达的输出功率Pm恒定。调速范围很小，速比一般不超过3~4；易发生液压马达的“自锁”现象。而且不能用来使马达反向旋转，故这种调速回路很少单独使用。马达输出功率：任务3：速度控制回路7.3.1调速回路

原理：

采用变量泵供油，执行机构为变量马达，为闭式回路。回路中元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀6、8用于辅助泵双向补油，单向阀7、9使溢流阀4在两个方向都起过载保护作用。2.容积调速回路--变量泵和变量马达低速段：变量泵+定量马达Vmax；------恒转矩调速高速段：定量泵Vmax+变量马达------恒功率调速由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范围，可达100左右。适用于大功率液压系统如重型起重机、矿山挖掘机。任务3：速度控制回路7.3.1调速回路

原理：

采用变量泵和流量控制阀联合调节执行元件的速度。方法：采用变量泵+流量控制阀。特点：回路有节流损失但无溢流损失，效率较高，速度稳定性比单纯的容积调速回路要好。适用：调速范围大、中小功率的场合。3.容积节流调速回路任务3：速度控制回路7.3.1调速回路3.容积节流调速回路(1).采用定压式变量泵和调速阀的调速回路空载时，泵以最大流量进入液压缸使其快进。工进时，电磁换向阀通电使其油路断开，使压力油经过调速阀流往液压缸。原理：变量泵的输出流量q和进入液压缸的流量q1能够自相适应。q>q1时，pp↑偏心距e↓，q↓直到q=q1q<q1时，pp↓偏心距e↑，q↑直到q=q1任务3：速度控制回路7.3.1调速回路3.容积节流调速回路(2).采用变压式变量泵和节流阀的调速回路回路不但变量泵的流量与节流阀确定的液压缸所需流量相适应，而且泵的工作压力能自动跟随负载的增减而增减。原理：

改变节流阀开口，可改变q1，从而改变v，并使qp与q1自动适应。定子受力：适用：回路宜应用在负载变化大，速度较低的中、小功率场合，如某些组合机床的进给系统中。pp↑偏心距e↓，q↓直到q=q1pp↓偏心距e↑，q↑直到q=q1任务3：速度控制回路7.3.1调速回路4.三种调速回路比较任务3：速度控制回路7.3.2快速运动回路

快速运动回路又称增速回路，其功用在于使液压执行元件在空载时获得所需的高速，以提高系统的工作效率或充分利用功率。方法：

液压缸的速度为：

液压泵输出流量一定的情况下，提高输入到液压缸的流量。1.液压缸差动连接回路原理：空载快进时，2YA得电，3YA得电进油路：泵--三位四通的换向阀右位---缸左腔回油路：缸的右腔---二位三通换向阀右位---缸左腔任务3：速度控制回路7.3.2快速运动回路2.采用蓄能器的快速运动回路3.3.双泵供油回路低压大流量泵和高压小流量泵1组成的双联泵作为系统的动力源将换向阀移到阀左位或右位时，液压泵和蓄能器所储存的液压油即释放出来加到液压缸，活塞快速前进。当换向阀移到阀中位时，液压泵向蓄能器充液，随蓄能器内油量的增加，压力升高到液控顺序阀的调定压力时，泵卸荷。任务3：速度控制回路7.3.3速度换接回路1.快速与慢速换接回路如图所示的为用行程阀来实现快慢速换接的回路。在图示状态下，液压缸快进,当活塞所连接的挡块压下行程阀时，行程阀关闭,液压缸右腔的油液必须通过节流阀才能流回油箱，活塞运动速度转变为慢速工进；当换向阀左位接入回路时，压力油进入液压缸右腔，活塞快速向右返回。速度换接回路的功用是使液压执行元件在一个工作循环中从一种运动速度变换到另一种运动速度。

这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速的换接，而且也包括两个慢速之间的换接。

实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。

优点：换接过程比较平稳，

换接点的位置比较准确。缺点：行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。任务3：速度控制回路7.3.3速度换接回路例：如图所示该液压系统能实现“快进→中进→慢进→快退→停止”的工作要求，完成以下要求：（1）完成电磁铁动作顺序表（通电用“+”，断电用“-”）；（2）写出快进、中进、慢进、快退时的进、回油路线。任务3：速度控制回路7.3.3速度换接回路例：如图所示该液压系统能实现“快进→中进→慢进→快退→停止”的工作要求，完成以下要求：（1）完成电磁铁动作顺序表（通电用“+”，断电用“-”）；（2）快进、中进、慢进、快退时的进、回油路线分析。任务4：多缸动作回路7.4.1顺序动作回路1.快速与慢速换接回路在液压传动系统中，用一个能源向两个或多个缸（或马达）提供液压油，并按各缸（或马达）之间运动关系要求进行控制，完成预定功能的回路，被称为多缸（马达）运动回路。常见的这类回路主要有以下三种：顺序动作回路，同步回路和多缸快慢速互不干扰回路。功用：使多缸液压系统中的各个液压缸严格地按规定的顺序动作。应用：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、进给系统的先夹紧后进给等。行程控制分类：按控制方式不同

压力控制

时间控制任务4：多缸动作回路7.4.1顺序动作回路1.快速与慢速换接回路行程控制的顺序动作回路方法：采用行程开关控制工作过程：

①-②-③-④

缸A右进—缸B右进；缸A左退—缸B左退。特点：行程可调，改变动作顺序动作灵活，回路易实现自动控制，应用广泛。采用PLC（可编程序控制器）利用编程来改变行程控制，这是一个发展趋势。

任务4：多缸动作回路7.4.1顺序动作回路1.快速与慢速换接回路行程控制的顺序动作回路方法：采用顺序阀，或压力继电器工作过程：

①-②-③-④

缸A右进—缸B右进；缸B左退—缸A左退。要求：回路动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值，即它的调定值应比前一个动作的压力高0.8~1.0MPa，否则顺序阀易在系统压力脉冲中造成误动作。适用：液压缸数目不多、负载变化不大的场合。

优点：动作灵敏,安装连接较方便；

缺点：可靠性不高,位置精度低。

任务4：多缸动作回路7.4.2同步动作回路1.快速与慢速换接回路功用：保证系统中的两个或多个执行元件在运动中以相同的位移或速度运动，也可以按一定的速比运动。分类：速度同步和位置同步两类。速度同步是指各执行元件的运动速度相同；位置同步是指各执行元件在运动中或停止时都保持相同的位移量。方法：采用同步缸或同步马达；采用串联液压缸。任务4：多缸动作回路7.4.2同步动作回路1.快速与