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1、第7章 液压基本回路 一个完善的液压系统，不论其简单或复杂，都是由一些基本回路组合而成的。所谓基本回路是指由液压元件组成，用以完成特定功能的典型管路结构。熟悉和掌握液压基本回路的工作原理、组成、性能特点及其应用，对阅读、分析和设计液压系统是十分重要的。常用液压基本回路，按其在系统中的功用可分为：方向控制回路用来控制执行元件的运动方向；压力控制回路用来控制系统或某支路的压力；速度控制回路用来控制执行元件的运动速度；多缸工作回路用来控制多缸运动。具有同一功能的基本回路，可以有多种不同的设计方案。液压基本回路很多，本章主要介绍一些在机械液压系统中较常用的基本回路，用以说明分析和设计液压系统时考虑的一
2、些基本原则。7.1方向控制回路方向控制回路的作用是利用各种方向控制元件来控制流体的通断和流向，以控制执行元件的启动、停止和换向。7.1.1.换向回路1.采用三位四通手动换向阀的换向回路如图7-1所示，当阀处于中位时，M型滑阀机能使泵卸荷，缸两腔油路封闭，活塞制动。扳动换向阀手柄至左位活塞杆伸出；至右位活塞杆退回。 图7-1采用手动换向阀的换向回路 图7-2采用电磁阀换向阀的换向回路2.采用二位四通电磁阀的换向回路如图7-2所示，图示状态，电磁换向阀4右位工作，活塞杆退回；当阀4电磁铁通电时，阀左位工作，活塞杆伸出。此种回路的特点是活塞只能停留在缸的两端，不能停留在任意位置上。电磁换向阀换向时间
3、太短，大约0.010.07s，换向时间不能调节。同时阀芯推力受到电磁阀衔铁吸力的限制，只适用于小流量系统。7.1.2 连续往复运动回路1.用压力继电器控制的连续往复运动回路如图7-3所示，图示位置：缸右腔进油，活塞向左运动；当活塞运动到头，P进使2YJ动作，2DT断电，1DT通电，活塞向右动。反之，活塞向右运动到头，P进使1YJ动作，1DT断电，2DT通电，活塞向左运动。如此循环，形成自动连续往复运动。图7-3 用压力继电器控制的连续往复运动回路2.用行程开关控制的连续往复运动回路如图7-4所示，图示状态，活塞向左运动；运动到头碰行程开关1XK，DT通电阀3换向，活塞向右运动；运动到头碰行程开
4、关2XK，DT断电阀3换向，再向左运动。如此循环，形成自动连续往复运动。图7-4 用行程开关控制的连续往复运动回路7.2压力控制回路压力控制回路是利用压力控制元件来控制系统或系统某一部分的压力，以保证执行元件所需要的推力或扭矩及安全可靠地工作。压力控制回路包括调压、减压、增压、保压、卸压、卸荷及平衡回路等。7.2.1 调压回路调压回路使系统或系统某一部分的压力保持恒定或不超过某一数值,或者使工作部件在运动过程中的不同阶段有不同的压力以适应不同负载的要求。1.单级调压回路（限压回路）图7-5所示为定量泵单级调压回路。回路中油液的流量除通过节流阀外，多于的油液通过溢流阀不断流回油箱，使回路压力始终
5、保持在溢流阀的调定压力范围内。图7-6所示为变量泵限压回路。回路中油液的流量由变量泵调节，溢流阀的调定压力为回路的最大工作压力，起到保障回路安全的作用。 图7-5 定量泵单级调压回路 图7-6 变量泵限压回路2.远程调压与多级调压回路图7-7为远程调压回路。整个系统的工作压力由远程调压阀4调节和控制，主溢流阀2用于调节系统安全压力值。阀2的调定压力必须大于阀4的调定压力。图示状态，二位二通阀3的电磁铁断电，系统压力为阀2的调定压力。当阀3的电磁铁通电时，系统压力为阀4的调定压力。图7-7 远程调压回路有的液压系统，在工作过程中需要实现多级调压，可用溢流阀和二位二通电磁阀组合来实现。图7-8为多
6、级调压回路。图示状态为一级压力p1，由阀1调定；当电磁铁5通电时，为二级压力p2；当电磁铁6同时通电时，为三级压力p3。调压时，必须根据p1 p2 p3的原则，因为当阀1压力低于后者时，阀1先打开而溢流，其他的阀将不起作用。图7-8 多级调压回路3.无级调压回路如图7-9所示，此回路用于负载多变的系统，工作压力随着负载的不同能自动调节。若负载增大，控制油经单向阀4进入辅助缸7，使阀6的调压弹簧压缩，增大；若负载减小，单向阀关闭，调压弹簧放松，减小；辅助缸7中的油径阀8回油箱，自动与负载相适应。.图7-9 无级调压回路4.比例调压与数字调压回路通过电液比例压力阀或电液数字压力阀，液压系统可以实现
7、连续的无级调压。图7-10为比例调压回路，根据系统负载特性的要求，调节输入比例溢流阀2的控制电流，即可改变系统的压力，达到连续、无级调压目的。图7-11为数字调压回路，来自控制器的脉冲序列直接输入数字压力阀2即可实现对系统工作压力的连续无级控制。 .图7-10 比例调压回路 图7-11 数字调压回路7.2.2.减压回路减压回路使系统某一部分获得低于主系统压力的稳定压力。1.一级减压回路如图7-12 所示，夹紧缸5的压力要求低于主系统的压力。主系统压力由溢流阀2调节，在通往夹紧缸4的支路上装上一个单向减压阀3即可满足要求。回路中单向阀4作用是当主系统压力P小于减压阀的调定压力时，防止缸5的压力油
8、倒流，起短时保压作用。 图7-12 一级减压回路2.二级减压回路如图7-13所示，图示状态，支路压力由先导式减压阀2调定；当换向阀3电磁铁通电，则支路压力由远程调压阀4调定。图7-13 为二级减压回路为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小于主系统压力0.5MPa。7.2.3增压回路增压回路利用增压缸来提高系统中某局部油路的工作压力，使其远高于油源压力。1.单作用增压缸的增压回路如图7-14所示，泵1输出的低压油通过增压缸4转变为高压油输入工作缸7、8。当3阀换向时，缸7、8的活塞在弹簧力作用下复位，高位油箱5可补充增压缸内高压油的漏损。卧式压铸机
9、的压力缸，高压多触头造型机的增压缸均采用这种增压回路。图7-14 单作用增压缸的增压回路2.双作用增压缸的增压回路图7-15为一水射流切割的双向增压回路。无论电磁阀3工作在左位还是右位，都有高压水流从增压缸输出至喷嘴12射出。图中11为蓄能器，可防止压力波动，保持输出高压水流的稳定。水泵14为供水泵。图7-15 双作用增压缸的增压回路7.2.4保压回路保压回路使液压缸在执行机构工作行程结束后一段时间内，保持压力不变，以满足工况要求。1.蓄能器保压回路如图7-16所示，缸运动时，泵经单向阀2向缸及蓄能器4提供压力油。当系统压力达到压力继电器5的调定压力时，压力继电器发讯使电磁阀6换向，泵1卸荷，
10、系统压力由蓄能器4保持。当缸内压力因泄漏等因素降低至压力继电器5返回区间压力时，电磁阀6断电，泵1又向缸及蓄能器充压。此回路可实现循环保压。溢流阀3的调定压力应大于压力继电器5的调定压力。图7-16 蓄能器保压回路2.液控单向阀保压回路如图7-17所示，当双向变量泵1向缸3上腔供油时，缸3活塞快速下行，补油箱5经4向缸上腔补油。当压制行程结束需要保压时，变量泵回到零位不再向缸中供油，阀6电磁铁通电，阀4的控制压力油接通油箱，4关闭实现上腔保压。阀7，8为安全阀。这种方法保压时间短，由于它是利用液压油的可压缩性和缸、管的弹性变形来保持压力恒定。因此随着泄漏量的增加，压力会逐渐降低。若在缸的上腔油
11、路上增加蓄能器，则能延长保压时间。图7-17 液控单向阀保压回路3.自动补油的保压回路如图7-18所示，5为电接点压力表，可实现压力信号与电信号的转换。图示位置，电磁换向阀3的中位使泵卸荷。换向阀3右位工作时，泵向缸大腔供油。当压力上升至预定值时，电接点压力表的压力指针拨动电接点指针，发讯号使阀3回到中位，缸大腔由阀4保压。经过一段时间，当压力降低至下限值时，5发讯号使阀3右位又工作，泵又向缸大腔补油，实现长期保压。当阀3左位工作时，活塞快速退回。图7-18 自动补油的保压回路除此之外，还有用变量泵，增压缸，液压阀保压的回路。7.2.5卸压回路卸压回路使液压缸在执行机构的工作行程完成后实现逐渐
12、卸压，以防止换向阀快速切换，能量突然释放而产生剧烈的液压冲击和振动。1、主换向阀中位配合节流阀的卸压回路如图7-19所示，当工作行程结束后，M型换向阀首先回到中间位置并停留一段时间，泵卸荷，油缸上腔的高压油通过支路的节流阀5和单向阀4再经过换向阀流向油箱进行卸压。卸压速度可由节流阀调节。此回路常用于小型液压机。图7-19 主换向阀中位配合节流阀的卸压回路2、二位二通电磁阀配合节流阀的卸压回路如图7-20所示，回路在支路上用一个较小的二位二通电磁阀6作卸荷阀，工作行程结束后，阀6电磁铁通电，上腔卸压，然后再切换主换向阀到回程位置，此法适用于大型液压机和注塑机。此法适用于较大型液压机和注塑机。图7
13、-20 二位二通电磁阀配合节流阀的卸压回路3.外控顺序阀控制的节流阀卸压回路如图7-21所示，图示为停机状态，当阀3左位工作时，缸活塞下行加载，加载过程结束，阀3切换至右位回程位置。上腔高压油经单向节流阀6至阀右位流往油箱。卸压速度又节流阀调节。同时上腔控制压力油K1打开外控顺序阀5，泵输出的液压油经顺序阀流往油箱，使泵卸荷，活塞不会向上运动。只有上腔压力卸到低于顺序阀的调定压力时，顺序阀关闭，下腔压力升高，从下腔来的控制压力油K2打开充液阀7，活塞快速回程，上腔油排入补油箱8。图7-21 外控顺序阀控制的节流阀卸压回路7.2.6卸荷回路卸荷回路用于液压系统在短时间内停止工作时，为节省功率消耗
14、，减少液压系统的发热和泵的磨损，以延长泵和电机的使用寿命。油泵卸荷的两种情况：一种是执行元件不需压力油（暂停工作），也就是泵和系统同时卸荷属非保压系统卸荷；一种是执行机构中的油液要保持一定的压力，但运动速度极低或不动时，只需泵卸荷属保压系统卸荷。1.用主换向阀中位的卸荷回路如图7-22所示，均是利用换向阀的中位机能使油泵和油箱连通进行卸荷。三位式换向阀可卸荷的中位机能有：M型、H型、K型。图(a)是采用H型中位机能卸荷的回路（非保压卸荷）；图(b)是采用M型中位机能卸荷的回路（保压卸荷）；图(c)是采用K型中位机能卸荷的回路（非保压卸荷）。图7-22 用主换向阀中位的卸荷回路采用液动、电液动控
15、制的三位式换向阀中位卸荷时，须在泵出口处装的单向阀或其它背压阀，以保证控制油路的最低压力。此类卸荷方法简单，但只适用于单缸和小流量液系。对 的液压系统不能使用，否则产生液压冲击。2.用二位二通电磁换向阀的卸荷回路如图7-23所示，图示状态，换向阀3电磁铁断电，系统工作；工作部件停止运动时，换向阀3电磁铁通电，泵1卸荷。图7-23 用二位二通电磁换向阀的卸荷回路此种卸荷回路电磁阀的规格与油泵的流量应匹配。且受电磁铁吸力限制，通常仅用于的场合。3.用液控换向阀的卸荷回路如图7-24所示，二位二通电磁阀作液控换向阀的先导控制，液控换向阀3卸荷。可用于大流量系统的卸荷。图7-24 用液控换向阀的卸荷回路4.用液控顺序阀的卸荷回路如图7-25所示，可用于高、低压泵并联供油的系统。当系统在低压大流量工况下工作时，低压大流量泵1和高压小流量泵2同时向系统供油。当外负载力增加引起系统压力P升高时，液控顺序阀3打开，泵1卸荷，泵2继续向系统供油。单向阀4用以阻止高压油从阀3流往油箱。图7-25
