第7章 液压基本回路

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1、第七章 液压基本回路,基本回路： 由若干元件组成的具有特定功能的回路。 研究意义： 是设计、分析设备液压系统的基础。,第七章 液压基本回路,某个液压系统，不论是简单还是复杂，都是由一些液压基本回路构成的。其类型有： 调节执行元件(液压缸或液压马达)速度的调速回路； 控制液压系统全局或局部压力的调压、减压回路或增压回路； 改变执行元件运动方向的换向回路。,第一节 方向控制回路,在液压系统中，起控制执行元件的启动、 停止及换向作用的回路。,换向回路 锁紧回路,种类：,作用：,第一节 方向控制回路,一、换向回路,1.换向阀,2.双向变量泵,单作用液压缸（重力或弹簧返回）：二位三通 双作用液压缸：二位

2、四通(或五通)及三位四通(或五通),电磁换向阀的换向回路应用最为广泛,对于流量较大和换向平稳性要求较高的场合，采用手动、机动或电磁作先导阀，液动为主阀的换向回路。,第一节 方向控制回路,二、锁紧回路,作用：使液压缸能在任意位置停留，且停留后 不会在外力作用下移动位置。,定义：又称闭锁回路，用以实现使执行元件在 任意位置上停止，并防止其停止后蹿动。,二、锁紧回路,1）回路性能特点： 滑阀存在泄漏 锁紧效果差 2）应用： 锁紧时间短， 锁紧要求不高场合。,1.采用换向阀O、M机能的换向阀锁紧回路,二、锁紧回路,回路性能特点： 为使控制油压卸压， 换向阀应采用H型 或Y型中位机能。,应用： 汽车起重

3、机支腿 ； 飞机起落架锁紧 ； 矿山采掘机械 液压支架锁紧。,2.液控单向阀的锁紧回路,锁紧回路,第二节 压力控制回路,压力控制回路是用压力阀来控制和调节液压系统主油路或某一支路的压力，以满足执行元件速度换接回路所需的力或力矩的要求。,作用：,第二节 压力控制回路,种类：,（一） 调压回路 （二） 减压回路 （三） 卸荷回路 （四） 保压回路 （五） 增压回路 （六）平衡回路,第二节 压力控制回路,一、调压回路,功用：,保持系统或局部压力恒定或不超过某一数值。,第二节 压力控制回路,一、调压回路,分类：,单级 二级 多级,1. 单级调压回路,原理：,用节流阀调节速度时， 溢流阀稳压溢流调节泵压

4、。,单级调压 原理动画,远程调压系统,2. 二级调压回路,二级调压回路动画,换向阀 ： 常位 K口关闭， 一级调压。 得电 K口打开， 二级调压。 要求：p2调定 p4调定,3. 多级调压回路,三级调压 回路动画,换向阀： 中位：阀1调定； 1YA得电： 阀2调定 2YA得电： 阀3调定,分类：,单级减压用一个减压阀即可 多级减压减压阀+远程调压阀即可,功用：使某一支路获得低于泵压的稳定压力。,第二节 压力控制回路,二、减压回路,第二节 压力控制回路,二、减压回路,减压回路,二级减压回路动画,第二节 压力控制回路,三、增压回路,2.功用：低压输入，高压输出，节约能耗。,1.定义： 是用来使局部

5、油路或个别执行元件得到比主系统油压高得多的压力。,三、增压回路,一、单作用增压器的增压回路,增压回路-单作用回路动画1,动画2,三、增压回路,二、双作用增压器的增压回路,双作用增压 回路动画,四、卸荷回路,功用： 电机不须频繁启闭,泵可在零压或很低压下运转。,泵在很小功率下运转的情况 p=0 Po=pq （零p 、q） q=0,目的： P，发热、泵和电机负载，泵的寿命。,一、用换向阀卸荷的回路,1.三位换向阀的中位机能卸荷,动画,一、用换向阀卸荷的回路,2.二位二通阀卸荷,卸荷回路-二位二通阀动画,二、先导溢流阀卸荷回路,卸荷回路-电磁溢流阀动画,外控型顺序阀实现低压泵卸荷,第二节 压力控制回

6、路,五、保压回路,在液压系统中，常要求液压执行机构在一定的行程位置上停止运动或在有微小的位移下稳定地维持住一定的压力，这就要采用保压回路。,功用：稳定维持系统压力。 特点：压力可长时间内保持在一定范围。,一、利用蓄能器 的保压回路,保压时间的长短取决于蓄能器容量。 调节压力继电器的工作区间即可调节缸中压力的最大值和最小值。,多缸系统中的保压回路，这种回路当主油路压力降低时，单向阀3关闭，支路由蓄能器保压补偿泄漏，压力继电器5的作用是当支路压力达到预定值时发出信号，使主油路开始动作。,二、利用蓄能器的保压回路,三、自动补油保压回路,三、自动补油保压回路,三、自动补油保压回路,三、自动补油保压回路

7、,三、自动补油保压回路,三、自动补油保压回路,第二节 压力控制回路,六、平衡回路,功用： 防止立式缸或垂直部件因自重而下滑或下行超速。,六、平衡回路,采用单向顺序阀的平衡回路,平衡回路-单向顺序阀动画,内控,六、平衡回路,外控,第三节 速度控制回路,速度控制回路是研究液压系统的速度调节和变换问题。 功用：实现执行元件无级调节速度,作用：,1）调速回路 （调节执行元件的速度） （1）节流调速回路； （2）容积调速回路； （3）容积节流调速回路 2）快速回路 （提供执行元件的快速运动） 3）速度换接回路 （实现两种不同速度之间换接）,第三节 速度控制回路,种类：,第三节 速度控制回路,液压马达转速

8、nM： nM=q/V m 液压缸的运动速度v： v=q/A,一、调速回路,nM、v变化,q变化 V m马达排量变化,一、调速回路,1）节流调速回路（定量泵+流量阀）：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流出执行机构的流量来实现调速； 2）容积调速回路（变量泵+变量液压马达）：用调节变量泵或变量马达的排量来调速； 3）容积节流调速回路（变量泵+流量阀）,（一）节流调速回路,通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。,2.组成： 定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等。,用定量泵供油，采用流量控制阀调节执行元件的流量，以实现速度调节。,1.定义,3.工作原理,（一）

9、节流调速回路,4.分类,1）节流阀节流调速,节流阀节流调速 调速阀节流调速,进油路 回油路 旁油路,2）按流量阀安装位置不同,如果调节回路里只有节流阀？,1.进油路节流调速回路,节流阀串联在泵和缸之间,活塞上的受力平衡方程为： P1A1=P2A2+F P2=0，P1=F/A,1.进油路节流调速回路,缸的流量方程为：,C 与油液种类等有关的系数；,AT 节流阀的开口面积；,节流阀前后的压强差，,1.进油路节流调速回路,1.进油路节流调速回路,油路节流调速回路的速度负载特性方程,1.进油路节流调速回路,调节AT，可实现无级调速。 AT一定，F v F一定，AT v 最大承载能力,（1）速度负载特性

10、曲线：,Fmax=ppA1 ， Fmax 由溢流阀调定。 F不变时，调速属于恒推力调速。,输入功率 PP=ppqp 输出功率 P1=fv=p1q1 功率损失 P=PpP1= ppqp p1q1 = pp （ q1 +q ）（ ppp ）q1 =pp q + p q1,（2）功率和效率,1.进油路节流调速回路,（2）功率和效率,效率,负载恒定或变化很小时0.20.6， 负载变化时max=0.385。,1.进油路节流调速回路,2.回油路节流调速回路,(1)工作原理,qp =C,2.回油路节流调速回路,(1)工作原理,P1A1=F+P2A2,p=p20,(2)特性,可见，与进口节流调速回路性能基本相

11、同。,进油路、回油路节流调速回路结构简单，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。,（一）节流调速回路,3、节流阀旁路节流调速回路,将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与缸并联，溢流阀做安全阀，利用节流阀把液压泵供油的一部分排回油箱实现速度调节。 Pp取决于负载， Pp = p1=p = F/A,3、节流阀旁路节流调速回路,(1)工作原理,qp =C,q1 qT,油箱,AT qT q1 v,(2)速度负载特性,qT=CATp p=pp0= p1 p1 =F/A1,qpt泵的理论流量； k泵的泄漏系数,AT v F 0 p 0 分流为0 vmax= AT一定

12、，F v F一定， AT v 最大承载能力随AT增加而减小，低速承载能力差,输入功率 PP=ppqp 输出功率 Po= p1q1 =ppq1 功率损失 P=PpP1= ppqp ppq1 =pp(qp q1 ) = ppqT,（2）功率和效率,效率,（3）适用范围,适用于负载变化不大，高速重载荷，对速度平稳性要求不高的较大功率场合。,旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失，泵的输出压力随负载而变化，即节流损失和输入功率随负载而变化，所以比前两种回路效率高。,（二）容积调速回路,特点：,节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。 而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失， 故效率高，发热小

13、，一般用于大功率场合。 缺点： 变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。,用改变液压泵或液压马达的排量来实现调速。,（二）容积调速回路,变变,按所用执行元件不同,泵缸式,泵马达式,变定,定变,根据油路的循环方式，容积调速回路可以分为开式回路和闭式回路，后者采用较多。 在开式回路中，液压泵从油箱吸油，执行元件的回油直接回油箱。这种回路结构简单，油液在油箱中能得到充分冷却，但油箱体积较大，空气和脏物易进入回路。 在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和脏物不易进入回路，但油液的冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油等。 补油泵的流量一般为主泵流量的10

14、%15%，压力通常为0.31MPa左右。,变量泵-定量马达容积调速,变量泵-缸,1、变量泵定量液压执行元件调速回路,泵的流量是根据执行元件的运动速度要求来调节的，需要多少流量就供给多少流量，没有多余流量从溢流阀溢走。 当不考虑管路损失时，泵的供油压力等于执行元件的工作压力并由负载决定，随负载的增减而增减，允许最大工作压力由安全阀调定。,1、变量泵定量液压执行元件调速回路,1、当不计漏损时，液压马达或液压缸的最高与最低运动速度决定于变量泵的最大与最小流量。,1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性,2、在各种速度下，液压马达能产生的转矩和液压缸能产生的推力分别为：,当负载转矩或负载一定时，在整个调

15、速范围内，液压马达的输出转矩或液压缸产生的推力不变；由于安全阀的调定压力一定，故其最大输出转矩或最大推力亦不变。 因此，这种调速方式称为恒扭矩或恒推力调速。,1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性,3、忽略系统的损失，液压马达或液压缸的有效功率等于泵的输出功率。当负载一定时，执行元件的功率随液压泵输油量呈线性变化。,1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性,4、液压泵和执行元件的容积效率随负载的增加而下降。泄漏增加，因而执行元件的速度将随之下降，故这种回路也有速度随负载增加而下降的特性，速度低时，负载增加，速度容易变成零。,1、变量泵定量液压执行元件调速回路特性,2、定量泵变量马达(恒功率)调速回路,2、定量泵变量马达(恒功率)调速回路特性,1、液压马达的最高转速与最低转速，相应于其最小排量与最大排量，即：,液压马达的最小排量qmmin不能调得太小，否则输出转矩太小，带不动负载，所以调速范围较小。,2、定量泵变量马达(恒功率)调速回路特性,2、在马达各种转速下，泵的供油量不变，且其最大工作压力由安全阀调定，故泵的最大输出功率恒定。 如不考虑系统效率（驱动负载不变），则液压马达的输出功率在整个调速范围内亦有恒定，故称恒功率调速。,2、定量泵变量马达(恒功率)调速回路,当外负载所要求的工作压力低于调定的最大工作压力时，液压马达的输出功率与输出转矩亦低于其可能输出的最大功率与最大转矩