中科大液压控制解难与分析课件07液压基本回路

第七章液压基本回路

1．重点液压基本回路中，调速回路往往是核心。因此，节流调速、容积调速、容积节流调速及其相应的具体调速回路是重点之一。首先应掌握：①三种节流调速回路的基本工作原理、调速特性（速度-负载特性）的比较适用场合。②三种泵一液压马达容积调速回路的基本工作原理及恒转矩特性、恒功率特性③液压缸的差动连接回路的作用及典型快速运动回路。液压缸的同步回路同步精度不高的原因及同步回路的工作原理,2.难点三种节流调速回路的速度一负载特性;液压泵或系统卸荷的方式；容积节流调速等是本章的难点。三种节流调速回路的共同特点是速度刚度小，不足之处是速度随负载变化。其中,旁路节流调速回路在低速、低负载时kv尤其小,而其最大承载能力在低速时也尤其低。对于进口、出口节流调速回路,速度一负载特性基本相同,,二者最大的差别是后者由于有背压因而运动比较平稳,且能承受负载；而进口节流调速回路只有在增加背压阀时,才能具有稳定运动、承受负值负载的能力在容积-节流调速回路中,变量泵是产生流量之源,但其输出流量的大小,或是否输出流量完全受控制于流量阀:流量阀口开大,变量泵偏心距增大、排量增加,输出流量增加,则流量阀的过流量增加,执行元件速度加快；流量阀口关小,变量泵偏心距减小,排量减小,输出流量减小,则流量阀的过流量减小,执行元件速度减慢；完全关闭流量阀,变量泵偏心距减小并趋向零(但不为零),变量泵对外输出流量为零,流量阀过流量为零,执行元件速度为零。这就是容积-节流调速的实质。可见,在这种回路中,变量泵是提供流量的,而流量阀则是控制流量的手段,执行元件的速度是由二者联合控制的。故这种调速有时也称为联合调速。联合调速3.解题要领主要内容:一是以调速回路为主的液压基本回路的性能及工作原理;二是回路或系统的有关液压物理量的计算。由于液压回路或系统是由相关的阀和泵组成,因此要解决上述两方面的问题的前提是正确掌握压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和泵的性能、工作原理、换言之,能否学好液压回路或系统,取决于液压元件学习的效果。这亦是本章的解题要领或关键。7-1.图示油路调节节流阀能否调节液压缸速度？为什么？解：在图示之回路中，节流阀与液压泵相串联，不论如何调节节流阀，液压缸的进油量都是液压泵的全部流量，因此节流阀不能调节速度

：当节流阀阀口关小时，节流阀入口压力增加，节流阀两端压差增大（负载不变时），阀口流速增加；当节流阀阀口开大时，节流阀入口压力减小，节流阀两端压差减小（负载不变时），阀口流速减慢，因而节流阀的流量（节流阀开口面积与其过流速度之积）不变，液压缸的速度亦不变。7-2.图示（a）、（b）是利用定值减压阀与节流阀串联来代替调速阀，问能否起到调速阀稳定速度的作用？为什么？解：习题7-2（a）图所示回路不能稳定速度。如题解7-2（a）图所示，当负载增大时，压力增加，即节流阀出口压力增加，因节流阀入口压

力为减压阀的调定压力、不变，故节流阀两端压差减小，而节流阀开口量仍为初调值、没变，所以节流阀流量即进入液压缸的流量减少，速度下降。反之（减小时）亦然。习题7-2（b）图所示回路能稳定速度。如题解7-2（b）图所示，负载的变化直接引起背压力的大小变化，但在减压阀正常工作（减压阀进出口压差不低于）的情况下，变化对（减压阀的调定压力）没影响，即——节流阀分析如图

的入口为定值，而节流阀的出口压力亦为定值，故节流阀两端压差定值、不变，因而速度为节流阀初始调定值、不变。7-3.图示回路(a)、(b)最多能实现几级调压？阀1、2、3、的调整压力之间应是怎样的关系？图(a)、(b)有何差别？解：如习题7-3图所示，当图（a）、（b）中的三位四通电磁阀处中位时，泵的出口压力.即系统压力由溢流阀1调定；当（a）、（b）图中的1YA带电时，泵

的出口压力由阀3调定；2YA带电时，泵的出口压力由阀2调定。故（a）、（b）两回路都能调出三级压力来。但是，在两回路中，1YA带电时，阀3与阀1呈并联；2YA带电时，阀2与阀1呈并联。因此阀2、阀3的调定压力、必须分别都小于阀1的调定压力（、＜）时，才能实现上述三级调定。两回路的区别。（a）图所示回路中的溢流阀1、2、3相互独立，每个阀的额定流量都较大，都等于泵的额定流量，且阀1是直动式还是先导式溢流溢流阀均可

；（b）图所示之回路，阀1的流量较大，为泵的额定流量，且必须是先导式溢流阀。而阀2.3的流量较大，为阀1导阀的过流量，但其值必须大于（溢流阀的最小稳定流量），即（b）图阀2.3的流量规格小于（a）图。7-13.如图所示一液压回路，已知液压缸无杆腔有效工作面积，液压泵流量，溢流阀调定压力。试分别就负载，时（不计任何损失）求：

①液压缸工作压力

②活塞运动速度和溢流阀溢流量。⑴时①液压缸工作压力为②活塞速度和溢流阀溢流量

此时＜，溢流阀关闭，；泵的全部流量进入液压缸无杆腔，故活塞速度为⑵时①液压缸工作压力。为克服的负载所须建立的压力为

因＞，故在达到（上升到）时，溢流阀便开启、溢流、定压，使不再升高（达不到），因此液压缸工作压力为②速度及流量。

因此＜（克服

所须的压力），所以液压缸不动，其活塞速度为零，即液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱即7-15.在图示之调速阀的节流调速回路中，液压泵流量，，，负载力由零增至时活塞运动的速度基本不变，，如调速阀要求的最小压差为，试问：

①溢流阀的调定压力是多少（不计调压偏差）？泵的工作压力是多少？

②液压缸可能达到的最高工作压力是多少？

③回路的效率是多少？解：⑴求、负载时液压缸受力平衡式为式中，

。因此上式变为即

此时液压缸无杆腔的流量为

＜，所以溢流阀处于溢流、定压的正常工作状态，故泵的工作压力为

⑵液压缸的最大工作压力由习题7-15图及上述的液压缸受力平衡方程式知，液压缸无杆腔的压力由溢流阀调定为常值，而有杆腔压力则随负载力的减小而增加，且当时值最大，故由此时液压缸的受力平衡方程式得即⑶回路效率

由回路效率定义有式中，（不计进油管路的压力损失）故7-25.图示为采用中低压系列调速阀的回油路调速系统，溢流阀的调定压力，负载，液压缸直径，活塞杆直径。工作时发现液压缸速度不稳定。试分析原因，并提出改进措施。解：列出液压缸受力平衡方程式为

式中，=液压缸无杆腔压力=；=液压缸有杆腔压力、即背压力。则

此压力值太小，小于调速阀最小稳定流量所需的最低压差（），因而速度不稳定。解决办法：由式

知，提高压力，即提高溢流阀调定压力可增加压力值，并使之达到调速阀的最低压差值，便可提高液压缸的速度稳定性。7-34.在图示回路中，变量泵转速为，排量为～之间可调；安全阀调整压力为；变量液压马达排量～之间可调。如果调速时要求液压马达尽可能输出大的功率和转矩，试分析（所有损失不计）：①如何调整变量泵和液压马达才能实现这个要求？②液压马达的最高转速、最大输出转矩、最大输出功率可达多少？解：⑴调整方法这是由变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路，图中溢流阀做安全阀用。调整时，先将液压马达排量调定在最大值上不动，调节变量泵的排量，使从到=变化，从而使液压马达速度从到变化（此时的容积调速回路相当于变量泵和定量液压马达的恒转矩回路，输出转矩最大）；之后，将泵的排量固定在上不动，调液压马达排量，使值从=到之间变化，从而使液压马达转速从到之间变化（此时的容积调速回路则相当于由定量泵和变量液压马达组成的恒功率回路，输出功率最大）。综上述，在≤时，使、不动，通过调来调速；在＞，使、不动，通过调提早来调速。⑵①。值产生于泵的排量最大、液压马达排量最小时，即②。值产生于液压马达排量最大（在恒转矩时）、入口油压最高时，即③

值产生于液压马达的输入流量、即泵的排量（流量）最大、液压马达入口油压最高时，即7-37.由变量泵和定量液压马达组成的调速回路，变量泵排量可在～的范围内改变。泵的转速为，马达排量为，安全阀调定压力为，在理想情况下，泵和马达的容积效率和机械效率都是100﹪。求此时调速回路中：①液压马达的最低和最高转速；②液压马达的最大输出转矩；③液压马达的最高输出功率。解：⑴、因泵和液压马达的效率都是100﹪，故有同理有⑵⑶7-45.说明图示回路工作原理，编写电磁阀动作顺序表并说明液控单向阀的作用。解：在图示位置，液压缸左腔不进油，右腔不回油，处于原始停止位置。泵启动后，1YA、3YA带电时，泵输出油液经三位阀左位进入液压缸左腔、推动活塞向右运动，其右腔油液经液控单向阀、再经三位阀左位流回油箱，因此时液压缸进、回油路都不经过流量控制阀，因而液压缸快进；当液压缸运动到指定位置时，3YA断电，1YA仍带电，液压缸回油经节流阀后再经三位阀左位流回油箱，流量受到节流阀控制，因而实现液压缸工进；当工进到指定位置时，1YA断电，2YA带电，泵输出油液经三位阀右位、液控单向阀进入液压缸右腔，推动活塞向左运动，左腔回油经三位阀右位流回油箱，同样液压缸进、回油不经过任何流量阀，因而液压缸快速退回。退回至终点（图示位置）时，2YA断电，液压缸运动停止。液控单向阀的作用是实现液压缸快进与工进速度间的换接及液压缸的反向（进油）退回。电磁阀动作顺序表如图动作电磁铁快进工进快退停止1YA＋＋－－2YA－－＋－3YA＋－－－7-66.在图所示的平衡回路内，如液压缸无杆腔有效工作面积为，有杆腔有效工作面积为，活塞与运动部件自重，运动时活塞上的摩擦阻力为，向下运动时要克服负载阻力为。试问顺序阀和溢流阀的最小调定压力应各为多少？解：顺序阀的调定压力应能平衡掉活塞与运动部件的自重，因运动时摩擦阻力为，所以顺序阀实际应平衡掉的作用力为，故顺序阀的调定压力为

≥因活塞运动时的摩擦阻力已被自重克服掉；自重又被顺序阀平衡掉，故工进时的阻力只是负载，所以溢流阀调定压力为取≥〔注〕：也可由液压缸受力平衡方程式求得，即则7-67.试说明图示平衡回路是怎样工作的？回路中的节流阀能否省去？为什么？解：三位换向阀处左位时，泵输出压力油进入液压缸上腔，作用于有效工作面积，同时打开液控单向阀，活塞向下运动；换向阀切换成中位（图示位置），液控单向阀关闭，活塞停止运动（即由液控单向阀平衡运动部件的自重）；换向阀切换成右位，液压油经换向阀右位、液控单向阀、单向节流阀中的单向阀进入液压缸下腔，作用于有效工作面积，推动活塞向上运动（上腔回油经换向阀向阀右位流回油箱）；换向阀切换成