《CH液压基本回路》PPT课件.ppt

1、CH7 液压基本回路,压力控制回路,速度控制回路,方向控制回路,多缸动作回路,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，基本回路可分为压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路和多缸动作回路等。,液压系统：液压元件的组合方式。,汽车液压系统,基本回路,液压元件组合的用来完成一定的运动要求 的油路单元,第一节 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中管路内的压力，以满足执行元件（液压缸或液压马达）驱动负载的要求。,一、调压回路,液压系统的工作压力必须与所承受的负载相适应。,(1).当液压系统采用定量泵供油时，液压泵的工作压力可以通过溢流阀来

2、调节；,(2).当液压系统采用变量泵供油时，液压泵的工作压力主要取决于负载，用安全阀来限定系统的最高工作压力，以防止系统过载,(3).当系统中需要二种以上压力时，则可采用多级调压回路来满足不同的压力要求。,压力控制回路：调压回路、减压回路、增压回路、保压回路、卸压回路、平衡回路,调压回路的功用：,控制系统的压力保持恒定或限制其最大值，以其与负载相匹配。,1. 单级调压回路,2. 二级调压回路,1高压溢流阀 2低压溢流阀,应用：城市垃圾处理汽车的液压系统。,许多液压系统，液压缸活塞往返行程的工作压力差别很大，为了降低功率损耗，减少油液发热，可以采用所示的二级调压回路。,3. 多级调压回路,1）采

3、用多个溢流阀的多级调压回路,P1P2,P1P3,2、3与先导阀的远程控制口相连。,压力转换时会产生冲击。,缺 点：,（2）采用电液比例溢流阀的调压回路,实现远距离控制或程序控制和连续地按比例进行压力调定，压力上升和下降的时间均可以通过改变输入信号加以调整。,优 点：,压力转换过程平稳、冲击小。,缺 点：,控制系统复杂。,二、减压回路,在一个泵为多个执行元件供油的液压系统中，主油路的工作压力由溢流阀调定。当某一支路所需要的工作压力低于溢流阀调定的压力，或要求有较稳定的工作压力时，可采用减压回路。,例如汽车自动变速器中，变矩器润滑油路所需补偿压力和液动换挡阀所需的控制压力，一般都低于挡位离合器油缸

4、所需工作压力。为此，可在变矩器和换挡阀控制油路中分别设置减压阀，各自的输出压力视需要而调定。,1液压泵 2 溢流阀 3 减压阀,1.单级减压回路,2.二级减压回路,P2P3,三、增压回路,增压回路是用来提高系统中某一支路压力的。采用了增压回路可以用较低压力的液压泵来获得较高的工作压力，以节省能源的消耗。,如汽车的离合器操纵和制动器操纵采用了这样的回路。,1.单作用增压缸增压回路,该回路只能间断增压。,2.双作用增压缸增压回路,四、保压回路,所谓保压回路，就是在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生的微小位移的情况下，使系统压力基本上保持不变。,1.利用液压泵的保压回路,1液压泵 2单向阀 3继电

5、器 4蓄能器,2.利用蓄能器的保压回路,b)多个执行元件,a)利用蓄能器,汽车全液压制动系统、 液压助力转向系统,汽车自动变速器操纵制动器和离合器的回路,3.自动补油保压回路,电接点压力表,五、卸荷回路,在液压系统中，执行机构常在不停止液压泵运转（即发动机不熄火）的状态下停止工作。这时如果采用卸荷回路，就可使液压泵输出的油液在低压下流回油箱(即液压泵卸荷，从而节省发动机的功率，减少油液发热，延长泵的寿命。,1.换向阀卸荷回路,应用于低压小流量的液压系统。,2. 利用二位二通电磁换向阀卸荷回路,不适应大流量的液压系统。,3.利用多路阀卸荷回路,这样的回路可同时控制几个执行机构工作。,4.利用先导

6、式溢流阀卸荷回路,5.利用限压式变量泵的卸荷回路,回 顾,二、减压回路,一、调压回路,三、增压回路,五、卸荷回路,四、保压回路,六、平衡回路,1 压力控制回路,六、平衡回路,为了防止立式液压缸与垂直工作部件由于自重而自行下滑，或在下行运动中由于自重而造成超速运动，使运动不平稳，可采用平衡回路，即在立式液压缸下行的回油路上设置一顺序阀，使之产生适当的阻力，以平衡自重。,平衡回路常用在城市垃圾处理车液压系统和汽车起重机液压系统中。,1.采用单向顺序阀的平衡回路,、自重得到平衡不会出现超速。,、上行停止时，活塞缓缓下降。,、背压的作用，功率损失较大。,2.采用液控单向的平衡回路,3.采用远程控制阀的

7、平衡回路,汽车液压起重机起升机构,限速液压锁,汽车液压起重机起升机构,阀处中位：限速液压锁起锁紧作用；,阀处右位：提升重物；,阀处左位：压力小于液压锁的开启压力时，处于锁紧状态；只有达到开启压力，液压马达才工作；,阀处左位：重物下放超速，限速液压锁开口减小，消除超速现象。,2 速度控制回路,液压传动系统中的速度控制回路，是控制和调节液压执行元件运动速度的单元回路。,根据被控制执行元件的运动状态、方式以及调节方法，速度控制回路可分为：,调整工作行程速度的调速回路,空行程的快速运动回路,实现快慢速切换的速度换接回路,多个执行元件的同步运动回路,一、调速回路,液压缸的速度,调速回路是用来调节执行元件

8、行程速度的回路。,液压马达的转速,节流调速,调速方法分：,采用变量泵和流量阀相配合的调速方法，又称联合调速。,采用定量泵供油，由流量阀调节进入执行元件的流量来实现调节执行元件运动速度的方法。,容积调速,采用变量泵来改变流量或改变液压马达的排量来实现调节执行元件运动速度的方法。,容积节流调速,1节流阀式调速回路,节流调速回路的优点是结构简单可靠、成本低、使用维修方便，因此在机床液压系统中得到广泛应用。但这种调速方法的效率较低，所以节流调速回路一般适用于小功率系统，如机床的进给系统等。,进口节流,出口节流,旁路节流,节流调速回路又可分为进油路节流调速回路、回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路三种

9、。, 进油路节流调速回路,将流量阀装在执行元件的进油路上称为进油节流调速。,1） 调速原理,缸在稳定工作状态时的受力平衡方程：,若液压缸回油腔通油箱，则p20,节流阀前后的压差pT为：,液压缸的供油压力pP由溢流阀调定后基本不变，所以节流阀前后的压力差将随负载F 的变化而变化。,通过节流阀进入液压缸的流量为：,则活塞的运动速度为:,当其他条件不变时，活塞运动速度v与节流阀的通流面积AT成正比，因此通过调节节流阀的通流面积AT调节液压缸的速度。,2） 速度负载特性,执行元件的速度随负载变化而变化的性能速度-负载特性。,节流口按薄壁孔则：,速度负载特性曲线表明了速度随负载而变化的规律，曲线越陡，说

10、明负载变化对速度的影响越大，即速度刚性差。曲线越平缓、刚性就好。,速度刚性：,从速度负载特性曲线可知：, 当节流阀的通流面积不变时，随着负载的增加，活塞的运动速度随之下降。因此，这种调速的速度负载特性较软。, 在相同负载下工作时，节流阀通流面积大的速度刚性要比通流面积小的速度刚性差。即速度越高，速度刚性越差。,节流阀通流面积不变时，重载区域的速度刚性比轻载区域的速度刚性差。,增大液压缸的有效工作面积，提高液压泵的供油压力，可以提高速度刚性。,进油节流调速回路的速度刚性不受液压泵的泄漏的影响。,3） 最大承载能力,当液压缸面积不变，在泵的供油压力已经调定的情况下，其承载能力不随节流阀通流面积的改

11、变而改变，故属恒推力或恒转矩调速。,4） 功率和效率,液压泵的输出功率：,液压缸的输出功率：,回路的功率损失：,溢流损失,节流损失,回路的效率：,由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。特别是在低速小负载的情况下，虽然速度刚度大，但效率很低。因此，在液压缸要实现快速和慢速两种运动，并且速度差别较大时，采用一个定量液压泵供油是非常不合适的。,（2） 回油节流调速回路,将流量阀装在执行元件的回油路上称为回油节流调速回路。,回油节流调速功率损失大，但具有承受负值负载的能力；而进油节流调速，工作部件在负值负载作用下，会失控而造成前冲。,两种调速回路的不同之处：,回油节流调速在起动时，活塞有前

12、冲现象。进油节流调速回路中，起动冲击较小。,进油节流调速回路比回油节流调速回路较容易实现压力控制。,从上面分析可知：1)在承受负值负载变化较大的情况下，采用回油节流调速较为有利，2)从停车后起动冲击和实现压力控制的方便性方面来看，采用进油节流调速较为合适。3)如果是单出杆液压缸，进油节流调速回路可获得更低的速度。4)而在回油调速中，回油腔中的背压力在轻载时会比供油压力高出许多，会加大泄漏，故在实际使用中，较多的是采用进油路调速，并在其回油路上加一背压阀以提高运动的平稳性。,（3） 旁油节流调速回路,将流量阀装在与执行元件并联的支路上，称为旁路节流调速回路。,旁路节流调速速度负载方程：,通过节流

13、阀的流量为:,活塞的运动速度为:,旁路节流调速回路的特点,开大节流阀开口，活塞运动速度减小；关小节流阀开口，活塞运动速度增大。,节流阀调定后(AT不变)，负载增加时活塞运动速度减小。从它的速度负载特性曲线可以看出，其刚性比进、回油调速回路更软。,当节流阀通流截面较大(工作机构运动速度较低)时，所能承受的最大载荷较小。同时，当载荷较大，节流开口较小时，速度受载荷的影响小，所以旁路节流调速回路适用于高速大载荷的情况。,液压泵输出油液的压力随负载的变化而变化，同时回路中只有节流功率损失，而无溢流损失。因此，该回路的效率较高、发热量小。,由于旁路节流调速回路负载 特性很软，低速承载能力又差， 故应用比

14、前两种回路少，只用在 负载变化小，对运动平稳性要求 低的高速大功率场合。,应用：铣床的节流调速,2. 调速阀式节流调速回路,节流阀式调速的三种节流调速回 路，有一个共同的缺点就是执行 元件的速度都随负载增加而减小。 如果用调速阀代替节流阀，就能 提高回路的速度稳定性。,调速阀式节流调速回路,速度负载特性,缺点：加大流量控制阀的工作压差，亦即增加泵的压力。,溢流节流式节流调速回路,溢流节流阀中的差压式溢流阀具有自动恒定节流阀两端压力差的作用。因此，当液压缸负载变化时，节流阀工作压差不变，通过的流量也不变，使液压缸的速度稳定。,该回路中，泵的工作压力与负载相适应，其大小随负载而变化。在变负载下工作

15、时，这种回路比调速阀式进油和回油节流调速回路的效率高。,3容积调速回路,节流调速回路的主要缺点是效率低、发热大，故只适用于对发热量限制不大的小功率系统中。,容积调速回路这种回路没有溢流损失和节流损失，因此效率高，发热小，适用于大功率的液压系统。,根据油路的 循环方式不同,开式回路,闭式回路,根据液压泵和 液压马达 （或液压缸） 的组合不同,1）变量泵和定量液压马达（或液压缸）组成的,3）变量泵和变量液压马达组成的,2）定量泵和变量液压马达组成的, 变量泵和定量液压马达（或液压缸）组成的容积调速回路,这种调速回路是采用改变变 量泵的输出流量来调速的。工作 时，溢流阀关闭，作安全阀用。,VP不同,

16、（2）.变量泵和液压马达组成的容积式调速回路,速度负载特性 在不考虑管路压力损失和泄漏时，液压马达的转速为,由于变量泵和液压马达的泄漏量，使马达转速随着负载转矩的增大而减小。当泵的排量Vp很小时，负载转矩不太大，马达就停止转动，这说明当液压泵以小排量（低速）工作时，回路承载能力较差。, 调速范围,调节变量泵的排量便可控制液压马达的速度，因为变量泵的转速和液压马达排量都为常数。由于变量泵能将流量调得很小，故可以获得较低的工作速度，因此调速范围较大，可达40左右，从而实现连续的无级调速。当回路中的液压泵改变供油方向时，液压马达就能实现平稳换向。, 输出负载特性,若不计系统损失，可以得到液压马达的输

17、出转矩为：,结论：液压马达的输出转矩是不变的，即与液压泵的排量无关，所以称这种调速回路为恒转矩调速回路。, 功率与效率特性,正常情况下，变量液压泵与定量液压马达的容积调速回路没有溢流损失和节流损失，所以回路的效率较高。忽略管路的压力损失，回路的总效率等于变量液压泵与液压马达的效率之积。,变量液压泵与定量液压马达的容积式调速回路的效率较高，有一定的调速范围和恒转矩特性，在功率较大的液压系统中获得广泛应用。, 变量泵和液压马达组成的容积式调速回路应用,（3）.定量泵和变量液压马达组成的容积式调速回路, 调速范围较小,回路特性：,马达输出转速nM与排量VM成反比，调节VM即可改变马达的转速nM，但V

18、M不能调得过小（这时输出转矩将减小，甚至不能带动负载）。, 输出转矩为变值，与液压马达的排量成正比,pp为定量泵的限定压力，若减小变量马达的排量VM，则液压马达的输出扭矩TM将减小。由于VM与nM成反比，当nM增大时，扭矩TM将逐渐减小, 该调速为恒功率调速,定量泵的输出流量qVp是不变的，泵的供油压力pp由溢流阀限定。即液压马达输出的最大功率不变。,这种回路调速范围较小，一般不超过3，此外变量马达不能在运转中通过零点换向，系统的起动也不够平稳，需在系统中添置其他元件加以解决，所以这种回路很少单独使用。, 应用,（4）.变量泵和变量马达组成的容积式调速回路,在采用变量泵和变量马达组成的调速回路

19、中，液压马达的转速可以通过改变变量泵排量Vp或改变液压马达的排量VM来进行调节。因此扩大了回路的调速范围，也扩大了液压马达的扭矩和功率输出特性的可选择性。这种回路的调速特性曲线是恒扭矩调速和恒功率调速的组合,第一阶段:应先将变量液压马达的排量VM固定在最大值上，然后调节变量泵排量Vp使其流量qVp逐渐增加，变量液压马达的转速便从最小值 逐渐升高到 ,此阶段属于恒扭矩调速，其调速范围,第二阶段：将变量泵的排量VP固定在最大值上，然后调节变量液压马达，使它的排量VM由最大逐渐减小，变量液压马达的转速自 处逐渐升高，直至达到其允许最高转速 处为止。此阶段属于恒功率调速，它的调速范围为,回路特点,回路

20、总的调速范围可达100以上。在恒转矩阶段属于低速调速阶段，而恒功率阶段属于高速调速阶段，这种回路的调速范围大，并且有较高的工作效率，适用于大功率液压系统中，如港口起重用运输汽车及其他行走车辆等。,4容积节流调速（联合调速）回路,容积调速回路，虽然具有效率高、发热小的优点，但是，随着负载的增加，容积效率将下降，于是速度发生变化，尤其在低速时稳定性差。因此，有些机械系统，为了减少发热，并满足速度稳定性的要求，常采用容积节流调速回路。,容积式节流调速回路是用变量泵供油，用流量阀改变进入液压缸的流量，以实现对工作速度的调节。这时泵的供油量与液压缸所需的流量相适应。,这种调速方式就其性质说仍属于容积调速

21、，因为最终改变系统流量调速的仍是变量泵的排量，所不同的是，变量泵的排量由系统油路上的流量控制阀进行控制，调整流量控制阀就可以改变变量泵的排量。,（1）限压式变量泵和调速阀组成的调速回路,该回路又称定压式容积节流调速回路。,特点：回路没有溢流损失，系统发热量小，速度刚性比较好，运动平稳性好。,应用：负载变化不大的中、 小功率系统。,qVpmax,（2）差压式变量泵和节流阀组成的联合调速回路,5阻尼小孔,作用在液压泵定子上力的平衡方程式为 ppA1+p p（A-A1）=p1A+Fs,经整理后得:,节流阀前后压差p=pp -p1基本不变，根据公式q=KATpm，可知通过节流阀的流量也基本不变。,回路

22、中虽然采用了节流阀 调速，但由于通过节流阀的流 量受负载变化的影响很小， 故活塞的运动速度是稳定的。,1节流阀某一开度的工作特性曲线,2差压式变量泵的特性曲线,二、快速运动回路,为了提高生产率，许多液压系统的执行元件都采用了两种运动速度，即空行程时的快速运动速度和工作时的正常运动速度。,1.液压缸差动连接快速运动回路,2.双液压泵供油快速运动回路,1低压大流量泵,2高压小流量泵,用双泵供油的快速运动回路，在工作进给时，由于泵1卸荷，所以效率较高，功率利用合理，在组合机床液压系统中采用较多。缺点是回路比较复杂，成本较高。,3.蓄能器供油快速运动回路,三、速度换接回路,功能：执行元件在一个工作循环

23、中，自动从一种速度换接到另一种速度，切换平稳，不前冲。,1.行程阀速度换接回路,快进工进快退停止,2.两个调速阀并联的速度换接回路,3.两个调速阀串联的速度换接回路,该换接回路速度换接平稳性好。,4.液压马达串、并联速度换接回路,在行走车辆中，常直接用液压马达来驱动车轮，需要液压马达有两种转速，满足高低速要求。,两个液压马达并联，为低速，有较大的牵引力。,两个液压马达串联，为高速，有较小的牵引力。,四、同步回路,同步回路用以实现多个执行元件的同步运动，即不论外载荷如何都能保持相同的位移（位移同步）或相同的速度(速度同步)。,1.容积式同步回路,容积式同步回路主要用相同的 液压泵、执行元件或机械

24、连接 的方法实现同步的回路。,（1）机械连接同步回路,（2）串联液压缸的同步回路,带有补偿装置的串联液压缸的同步回路,同步失调现象位置补偿装置,（3）用同步液压马达的同步回路,两个同轴等排量的液压马达实现。,2.节流式同步回路,节流式同步回路是采用节流方式（如分流集流阀、调速阀、比例或伺服阀）实现同步的。,（1）分流阀同步回路,4、5固定节流口,8分流阀,（2）电液比例阀同步回路,1调速阀 2电液比例调速阀,3 方向控制回路,在液压系统中，起控制执行元件的起动、停止及换向作用的回路，称方向控制回路。方向控制回路有换向回路、顺序回路、锁紧回路、缓冲制动和补油回路。,一、换向回路,换向回路的作用主

25、要是变换执行机构的运动方向。对执行机构的换向，基本要求是要具有良好的换向性能(平稳性和灵敏性)和必要的换向精度。,图7-34是一种比较简单的时间控制制动式换向回路。,第三节 方向控制回路,第七章 液压基本回路,图7-35是一种行程控制制动式换向回路,第三节 方向控制回路,第七章 液压基本回路,这种回路的结构和工作情况与时间控制制动式的主要差别在于这里的主油路除了受换向阀3控制外，还要受先导阀2控制。,二、锁紧回路,为了使工作部件能在任意位置上停留，以及在停止工作时，防止在受力的情况下发生移动，可以采用锁紧回路。 采用O型或M型机能的三位换向阀，当阀芯处于中位时，液压缸的进、出口都被封闭，可以将

26、活塞锁紧。这种锁紧回路由于受到滑阀泄漏的影响，锁紧效果较差。,第七章 液压基本回路,采用液控单向阀的锁紧回路，换向阀的中位机能应使液控单向阀的控制油液卸压（换向阀采用H型或Y型），此时，液控单向阀便立即关闭，活塞停止运动。假如采用O型机能，在换向阀中位时，由于液控单向阀的控制腔压力油被闭死而不能使其立即关闭，直至由换向阀的内泄漏使控制腔泄压后，液控单向阀才能关闭，影响其锁紧精度。,图7-36是采用液控单向阀的锁紧回路。,第三节 方向控制回路,第四节 多缸动作回路,一、顺序动作回路 顺序动作回路作用：使多缸液压系统中的每个液压缸严格地按规定的顺序动作。 例如：钻床液压系统，夹紧工件钻头进给钻头退

27、出松开工件。 1用压力控制的顺序动作回路,第七章 液压基本回路,压力控制就是利用油路本身的压力变化来控制液压缸的先后动作顺序。,右图是采用两个单向顺序阀的压力控制顺序动作回路。,第四节 多缸动作回路,2 用行程控制的顺序动作回路,行程控制顺序动作回路是利用工作部件到达一定位置时，发出信号来控制液压缸的先后动作顺序。,第七章 液压基本回路,第四节 多缸动作回路,二、同步回路,使二个或二个以上的液压缸，在运动中保持相同位移或相同速度的回路称为同步回路。,第七章 液压基本回路,1串联液压缸的同步回路,第四节 多缸动作回路,2 流量控制式同步回路,用调速阀控制的同步回路(a),第七章 液压基本回路,图示为液压缸单侧进油节流同步回路