7第七章 基本回路-1

1、第七章基本回路,是由元件组成，能实现某种特定功能的油、气路典型结构。它是连接元件和系统的桥梁，所有液、气压系统都是由基本回路单元组的。,1、方向控制回路 2、压力控制回路 3、速度控制回路 4、同步回路 5、顺序回路,分类:,液气压基本回路:,7.1 方向控制回路,作用: 改变液、气压执行元件的运动方向，控制它的 启动、停止和锁紧。,分类: 1、 一般换向回路 2、 锁紧回路 3、 往复运动回路 4、制动回路,基本回路,方向控制回路,手动换向回路,特点：换向精度和平稳性不高,常用于换向不频繁且无需自动化的场合，如一般机床夹具、工程机械等。,基本回路,方向控制回路,一般换向回路,电磁换向回路,特

2、点：使用方便，易于实现自动化，但换向时间短，冲击大，交流电磁铁尤甚，一般用于小流量、 平稳性要求不高处。,基本回路,方向控制回路,一般换向回路,电液换向回路,特点：适于流量超过63L/min、对换向精度与平稳性有一定要求的液压系统。,基本回路,方向控制回路,一般换向回路,机动换向回路,特点：换向精度高，冲击较小，一般用于速度和惯性较大的系统中。,基本回路,方向控制回路,一般换向回路,7.1.2 锁紧回路,作用: 防止液压油缸封闭腔的油外泄,保证执行机构在停止位置时不发生窜动.,基本回路,锁紧回路,方向控制回路,7.1.3 往复运动回路,基本回路,往复运动回路,方向控制回路,基本回路,往复运动回

3、路,方向控制回路,气 缸 往 复 运 动 回 路,基本回路,往复运动回路,方向控制回路,制动是指使工作机构（缸和马达）平稳地由运动状态转成静止状态。,7.1.4 制动回路,缸在任意位置的制动 可采用锁紧回路来制动，如：单向阀锁紧、液控单向阀锁紧及液压锁、中位机能等。 液压马达的制动回路 可采用溢流阀实现马达的制动。,基本回路,制动回路,速度控制回路,采用溢流阀的液压马达制动回路,基本回路,制动回路,方向控制回路,7.2 压力控制回路,作用: 调定和稳定系统或某个支路的压力，保证执行机构获得所需要的推力和扭矩，并且安全可靠地工作。,分类:,1、调压回路 2、卸荷回路 3、减压回路,4、增压回路

4、5、保压和泄压回路 6、平衡回路,基本回路,压力控制回路,7.2.1 调压回路,基本回路,压力控制回路,调压回路,作背压阀控制回油压力,基本回路,压力控制回路,调压回路,7.2.1 调压回路,作卸荷阀使泵卸荷,作安全阀限压,基本回路,压力控制回路,调压回路,作远程调压阀用,基本回路,压力控制回路,调压回路,多级调压回路,基本回路,压力控制回路,调压回路,7.2.2 卸荷回路,作用：,在液压系统不停止转动时，让其输出的流量在很低的压力下直接流回油箱，或者以最小的流量（仅补偿泄漏）排除压力油，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电机的使用寿命。,一般大于3KW的系统必须设计卸荷回路。,分类：,保

5、压卸荷：,执行机构的速度很小或速度为零，但仍需一定压力，只是泵卸荷；,非保压卸荷：,执行机构不需要压力油，泵和系统同时卸荷；,基本回路,压力控制回路,卸荷回路,卸荷回路之一,换向阀的中位机能的卸荷回路,思考: 哪些中位机能能实现卸荷 ?,基本回路,压力控制回路,卸荷回路,卸荷回路之二,二位二通阀的卸荷回路,基本回路,压力控制回路,卸荷回路,卸荷回路之三,外控顺序阀的卸荷回路,基本回路,压力控制回路,卸荷回路,夹紧回路（单级）,用于防止主油路压力低于减压阀调定压力时，油液倒流。起短时保压作用。,7.2.3 减压回路,作用：,使系统中某一支路获得比主系统低的稳定压力。,基本回路,压力控制回路,减压

6、回路,思考: 1和2的调定压力值关系怎样才能保证二级减压？ 否则出现什么情况？,基本回路,压力控制回路,减压回路,二级减压回路,7.2.4 增压回路,作用：,使工作缸的压力远高于泵的输出压力。,单作用 增压回路,基本回路,压力控制回路,增压回路,双向 增压回路,基本回路,压力控制回路,增压回路,用蓄能器的保压回路,7.2.5 保压和泄压回路,作用：,在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生微小位移的情况下，使系统压力p系统常数。,基本回路,压力控制回路,保压和泄压回路,自动补油的保压回路,基本回路,压力控制回路,保压和泄压回路,泄压回路,基本回路,压力控制回路,保压和泄压回路,7.2.6 平衡回

7、路,作用：,1.在执行机构不工作时，不致因受负载作用而使执行机构自行下落； 2.防止执行机构下行时因自重而产生超速运行；,用顺序阀 的平衡回路,基本回路,压力控制回路,平衡回路,7.3 速度控制回路,在液气压系统中，各执行元件的速度需求是通过各种调速回路来实现的。,节 流 调 速 回 路 容 积 调 速 回 路 容积节流联合调速回路 快速运动回路（增速回路） 速度切换回路,本节内容,基本回路,速度控制回路,7.3.1 节流调速回路,组 成 定量泵+流量控制阀+溢流阀+液压执行元件,工作原理 通过改变回路中流量控制元件（节流阀和调速阀）通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量，以

8、调节其速度。,特 点 调节范围较大，能获得低速运动； 结构简单，成本低，使用维护方便； 能量损耗大，效率低，温升高。,基本回路,速度控制回路,节流调速回路,应 用 多用于功率不大的系统，如各类机床的进给传动装置。,分 类,在 系 统 中 的 安装位置不同,进油节流,回油节流,旁路节流,供油压力不随负载的改变而改变,定压式,供油压力随负载的改变而改变,变压式,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,1.进油节流调速回路,该回路中，溢流阀的状态应是怎样的？,Pp如何确定？ v如何确定？,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,进油节流调速回路的基本特性：,（1）速度负载特性：,A. 活塞上力的平衡方程

9、：,B. 活塞运动的流量方程：,C. 泵 输 出 流 量 方 程：,D. 节流阀小孔流量方程：,E. 节 流 阀 前 后 压 差：,（忽略泄漏及摩擦）,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,Cd 节流阀孔口流量系数；,AT 节流阀开口面积；,m 节流口指数。（薄壁孔：0.5；细长孔：1。）,从这个公式，可以看出速度（v）和负载（F）是什么关系？,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,速度负载特性曲线：,（1）当节流阀（AT）的面积一定时，随负载（F）的，速度（v），且呈抛物线规律变化，即：F , v 变化越剧烈。,（2）当负载（F）一定时，随节流阀（AT）的 ，速度（v） 。,基本回路,节流调

10、速回路,速度控制回路,进油节流调速回路适用于 “低速轻载” 场合！,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,（2）功率特性：,当不考虑液压泵、液压缸和管路的功率损失时：,液压泵的输出功率：,液压缸的有效功率：,功率损失：,溢流损失,节流损失,+,（3）回路效率：,当负载恒定时，p1，pp， qp均为定值，效率与流量q1成正比。,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,该回路中，溢流阀的状态应是怎样的？,Pp如何确定？,v如何确定？,2.回油节流调速回路,基本回路,节流调速回路,速度控制回路, 回油节流调速回路与进油节流调速有着完全一样的vF特性及功率特性和回路效率，但两者也存在差异。,基本回路,节

11、流调速回路,速度控制回路,执行机构的运动平稳性：“回”优于“进”。,油液发热对泄漏的影响：“回”优于“进”。,整个系统的密封防漏性：“进”优于“回”。,起 动 时 的 冲 击 现 象：“进”优于“回”。,承 受 负 值负载的能力：“回”优于“进”。,（如提升机械在重物放下的情况工作时属负值负载。）,进油节流调速回路 和出油节流调速回路的比较,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,3.旁路节流调速回路,该回路中，溢流阀的状态应是怎样的？,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,旁路节流调速回路适用于 “高速重载” 场合！,基本回路,节流调速回路,速度控制回路,7.3.2 容积调速回路,工作原理 通

12、过改变变量泵或变量马达的排量来调节执行机构运动速度的回路称为容积调速回路。,回路特点 由于没有溢流和节流损失（与节流调速回路相比较），因此其功率损耗小，回路效率高，油液温升小。,适用于“高速、大功率”的调速系统。,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,分 类,根据泵和液压马达的排量是否可变及组合方式的不同，分为：,变量泵 定量液动机容积调速；,定量泵 变量液压马达 ；,变量泵 变量液压马达 ；,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,1. 变量泵定量液动机容积调速回路,定量液动机是指液压缸和定量液压马达。,变量泵缸（开式）,推土机、升降机、插床、拉床等大功率系统常用。,变量泵定量马达（闭式）,基

13、本回路,容积调速回路,速度控制回路,变量泵定量液动机（马达）容积调速回路的调速特性：,p P 泵的输出压力，定值，p p =p M；,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,改变VP，可使n M和PM成比例的变化； 马达的转矩TM（或活塞的输出力F）不因调速而发生变化。（其值由负载转矩或负载力决定）。 因此，称其为 “恒扭矩（恒推力） ” 调速回路。,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,2. 定量泵变量马达容积调速回路,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,其转速、转矩及功率的计算公式与变量泵定量马达的都相同。,VP 定量泵排量，定值；,n P 原动机转速，定值；,p P 泵的输出压力，定值，

14、p p =p M；,V M 变量马达排量，可变；,n M 变量马达转速；,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,改变VM，可使n M和PM成比例的变化； 在不考虑泄漏的情况下，当负载一定时，定量泵的输出功率不变。马达的输出功率也不变，与VM无关。 因此，称其为 “恒功率 ” 调速回路。,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,3. 变量泵变量马达容积调速回路,基本回路,容积调速回路,速度控制回路,这种调速回路，实际上是前两种调速回路的组合。 这样的调节顺序，可以满足大多数机械中低速时保持 较大转矩，高速时输出较大功率的要求。,VM= V M max,VP= V P max,基本回路,容积调速回路

15、,速度控制回路,7.3.3 容积节流联合调速回路,1.工作原理 用压力补偿变量泵供油，用流量阀流入或流出执行机构的流量来改变运动速度，并使泵的输出流量与执行机构所需流量相匹配。 2.回路特点 由于没有溢流，回路效率较高，低速性能及速度稳定性比单纯的容积调速回路好。,基本回路,容积节流调速回路,速度控制回路,快速运动回路又称为增速回路，其功用在于使液压执行元件获得所需的高速，缩短机械空行程运动时间，提高系统工作效率。,在不增大泵的流量的前提下，可采取下列几种措施获得快速运动。,7.3.4 快速运动回路,基本回路,快速运动回路,速度控制回路,差动连接的增速回路,快速运动回路之一,基本回路,快速运动

16、回路,速度控制回路,用蓄能器的增速回路,快速运动回路之二,基本回路,快速运动回路,速度控制回路,双泵供油的增速回路,快速运动回路之三,基本回路,快速运动回路,速度控制回路,用增速缸的增速回路,快速运动回路之四,基本回路,快速运动回路,速度控制回路,速度切换回路的作用是使执行机构在一个工作循环中实现从一种运动速度到另一种运动速度的切换。这个转换不仅包括快速与慢速的切换，也包括两个慢速之间的换接。,实现这些功能的回路应具有较好的速度换接平稳性。,7.3.5 速度切换回路,基本回路,速度切换回路,速度控制回路,（一） 快进和工进速度的切换回路,1. 用机动换向阀实现的速度切换回路,基本回路,速度切换

17、回路,速度控制回路,2. 调速阀并联的速度切换回路,基本回路,速度切换回路,速度控制回路,3. 调速阀串联的速度切换回路,基本回路,速度切换回路,速度控制回路,同步回路的作用是：保证系统中两个或多个执行元件（缸或马达）在运动中以相同的位移或速度（或固定的速比）运动。,影响同步运动的因素很多，如：外负载、泄露、摩擦阻力、制造精度、结构弹性变形以及油液中的含气量等都会使运动不同步。因此，在实际应用中，应根据要求的同步精度的高低来选择或设计相应的同步回路。,作 用,同步回路的选用,7.4 同步回路,基本回路,同步回路,刚性连接的同步回路,特点: 刚性连接同步回路工作可靠，但偏载大时，会产生缸与活塞的单边磨损。适用于各液压缸相互靠近的系统；也适用于气动系统。,同步回路之一,用刚性梁、齿轮及齿条等机械零件，使两缸活塞杆建立刚性的运动联系，强制实现位移同步。,基本回路,同步回路,用调速阀的同步回路,同步回路之二,基本回路,同步回路,用分流阀的同步回路,同步回路之三,基本回路,同步回路,用串联油缸的同步回路,同步回路之四,基本回路,同步回路,用同轴马达和同步缸的同步回