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1、第七章 液压传动回路,基本回路： 由有关的元件组成，用来完成特定功能的典型回路。任何机械设备的液压与气压传动系统，都是由一些基本回路组成的。 分类： 压力控制回路，方向控制回路，速度控制回路和其它控制回路。,7.1 概述,7.2 方向控制回路,利用各种方向阀来控制气液流的通断和变向，以使执行柜构启动，停止和换向。 7.2.1 简单方向控制回路 在泵与执行机构之间采用普通换向阀便可实现简单方向控制回路。,压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中油液的压力，以满足执行机构对力或转矩的要求。 压力控制有: 调压回路，减压回路，增压回路，保压回路，卸荷回路,平衡回路，锁紧回路和一次与二次压力回路等。
2、1、调压回路 调压回路是使系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某个数值。分为：单级调压回路、多级调压回路,7.3 压力控制回路,2、减压回路 减压回路是使系统中某一部分通路具有较低的稳定压力。 用于两级或多级的减压回路。,调定压力比系统压力至少小0.5MPa,3、增压回路 增压回路是使系统中某一部分通路具有较高的稳定压力。它能使局部压力远远高于泵的压力。,4、保压回路 执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，则应采用保压回路。 1) 利用蓄能器保压的回路：,2)用泵保压的回路,动画,3) 用液控单向阀保压的回路,自动补油保压,5 卸荷回路 卸荷回路是使泵在接近零压的情况下运转
3、，以减少功率损失和系统发热，延长泵和电机的使用寿命。 用换向阀的卸荷回路：,电磁溢流阀的卸荷回路,6 平衡回路（背压） 为了防止垂直缸及其工作部件因自重自行下落或下行运动中因自重造成的失控失速，常设平衡回路。 常用平衡阀（单向顺序阀）,液控单向阀,远程平衡阀来实现。,采用远程平衡阀的平衡回路,7 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。 采用液控单向阀的锁紧回路。,液控单向阀的锁紧回路,7.4 速度控制回路,要满足执行机构的运动速度要求，就要对其流量进行控制。 控制元件: 流量阀 变量泵 回路
4、种类: 节流调速回路；容积调速回路；容积节流调速回路.,V=Q /A,Nm=Q /Vm,出口节流调速回路,进口节流调速回路,旁路节流调速回路,关键元件: 定量泵供油 + 流量阀 流量阀: 节流阀 调速阀 根据流量阀的位置不同: 进油节流调速回路；回油节流调速回路;旁路节流调速回路三种。,一、 节流调速回路,定压式节流调速,1、进油节流调速回路,将节流阀或调速阀串联在泵与缸之间,必要条件: 节流口开度可调; 溢流阀开启(调压).,溢流阀作用: 调压; 分流,缸的运动速度为,速度负载特性,在调速元件的调定值不变的条件下,负载变化所引起的速度变化.,速度负载特性,FmaxPpA1,当节流阀通流面积一
5、定时，重载区比轻载区的速度刚度小； 在相同负载下工作时，节流阀通流面积大的比小的速度刚度小，即速度高时速度刚度差； 多条特性曲线汇交于横坐标轴上的一点，该点对应的F值即为最大负载，这说明最大承载能力Fmax与速度调节无关.,特性分析,FmaxPp*A1。 总之 这种回路适用于轻载，低速，负载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。,效率,在低速小负载时，效率低。,功率损失: 溢流阀流量损失; 节流阀压力损失;,效率只有20-60 %,2、出口节流调速回路,用节流阀调节缸的回油流量，实现调速。,回油节流调速回路与进油节流调速回路的速度负载特性及速度刚度相同,缸的运动速度,速度刚度,回路功率
6、损失,两回路不同之处： (1)回油节流调速回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压，因而能承受负值负载，并提高缸的速度平稳性； (2)因节流产生的热量直接回油箱，散热条件好； (3)进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度； (4)在负载为零时，对回油节流调速的密封不利；,总之： 与进油节流阀调速回路一样，适用于轻载，低速，负载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。,节流阀接在进口的分支路,变压式节流调速,安全阀,3、旁路节流调速回路, 压力随负载变化; 溢流阀为安全阀;,泵泄漏系数,缸的运动速度为,速度刚度:,速度负载特性曲线,1.速度负载特性差。 2. 功率利用合理，效率高。 3.调速
7、范围小。 4.运动平稳性差。,回路功率损失,只有一项为节流损失,无溢流损失.,回路效率高:只有节流损失而无溢流损失； 泵压随负载变化，即节流损失和输入功率随负载而增减; 由于这种回路的速度负载特性很软，低速承载能力差，只用于高速-重载，对速度稳定性要求不高的较大功率的系统。,特性分析,通过改变泵或马达的排量来进行调速的方法称为容积调速。 特点：效率高，使用在大功率的场合。 容积调速有三种形式： 变量泵和定量执行机构组成的调速回路； 定量泵和变量执行机构组成的调速回路； 变量泵和变量执行机构组成的调速回路,二、 容积调速回路,1、变量泵和定量执行机构组成的调速回路, 速度特性：当不考虑回路的容积
8、效率时，执行机构的速度nm或(Vm)与变量泵的排量VB的关系为： nm=nBVB/Vm或vm=nBVB/A 因马达的排量Vm和缸的有效工作面积A是不变的，当变量泵的转速nB不变，则马达的转速nm(或活塞的运动速度)与变量泵的排量成正比，是一条通过坐标原点的直线。实际上回路的泄漏是不可避免的，在一定负载下，需要一定流量才能启动和带动负载。这种回路在低速下承载能力差，速度不稳定。,转矩特性、功率特性：当不考虑回路的损失时，液压马达的输出转矩Tm(或缸的输出推力F)为 Tm=Vmp/2或F=A(pB-p0)。 它表明当泵的输出压力pB和吸油路(也即马达或缸的排油)压力p0不变，马达的输出转矩Tm或缸
9、的输出推力F理论上是恒定的，与变量泵的VB无关。但实际上由于泄漏和机械摩擦等的影响，也存在一个“死区” 。,转矩特性、功率特性： 此回路中执行机构的输出功率： Pm=(pB-p0)qB=(pB-p0)nBvB 或Pm=nmTm=VBnBTm/Vm 式表明：马达或缸的输出功率Pm随变量泵的排量VB的增减而线性地增减,调速范围：这种回路的调速范围，主要决定于变量泵的变量范围，其次是受回路的泄漏和负载的影响。采用变量叶片泵可达10，变量柱塞泵可达20。 综上所述，变量泵和定量液动机所组成的容积调速回路为恒转矩输出，可正反向实现无级调速，调速范围较大。适用于调速范围较大，要求恒扭矩输出的场合，如大型机
10、床的主运动或进给系统中。,2、定量泵和变量执行机构组成的调速回路,速度特性：在不考虑回路泄漏时，液压马达的转速nm为： nm=qB/Vm 式中qB为定量泵的输出流量。可见变量马达的转速nm与其排量Vm成反比，当排量Vm最小时，马达的转速nm最高。 由上述分析和调速特性可知：此种用调节变量马达的排量的调速回路，如果用变量马达来换向，在换向的瞬间要经过“高转速零转速反向高转速”的突变过程，所以，不宜用变量马达来实现平稳换向。,转矩与功率特性： 液压马达的输出转矩：Tm=Vm(pB-p0)/2 液压马达的输出功率：Pm=nmTm=qB(pB-p0) 上式表明：马达的输出转矩Tm与其排量Vm成正比；而
11、马达的输出功率Pm与其排量Vm无关，若进油压力pB与回油压力p0不变时，Pm=C，故此种回路属恒功率调速。 综上所述，定量泵变量马达容积调速回路，由于不能用改变马达的排量来实现平稳换向，调速范围比较小(一般为34)，因而较少单独应用。,调速范围：很小，一般不大于3。,3、变量泵和变量执行机构组成的调速回路,这种调速回路是上两种调速回路的组合,变量马达,变量泵,特点: 调速范围大,工作过程分为马达低速、高速两个阶段,1）低速阶段：变量泵-定量马达阶段 恒转矩阶段,2）高速阶段：定量泵与变量马达阶段 恒功率阶段,nm,V,Vm,Vp,容积节流调速回路是采用变量泵供油，节流阀或调速阀实现工作速度的调
12、节，并使泵的供油量与执行机构所需的流量相适应。 特点： 1）与节流调速比 没有溢流损失，效率高； 2）与容积调速比 又有较硬的机械特性，速度稳定性好。,三、 容积节流调速回路,1、限压式变量叶片泵调速阀容积节流调速,特点:, 调速阀-调速; 定压式容积调速;,调速阀的作用:, 调整执行机构速度; 稳定限压式变量叶片泵的压力和流量,优点比较:, 与节流调速比:无溢流损失,效率高 与容积调速比:高的负载特性,四、快速回路,工作机构在一个工作循环的过程中，常在不同的工作阶段要求不同的运动速度和承受不同的负载。,特点:,小负载,大流量,1、差动回路,特点: 在不增加泵的流量的条件下,提高缸的速度 在A
13、1:A2=2:1 时,速度提高2倍,以小流量的泵使缸获得较大的运动速度。适用于短时内需要大流量的场合.,2、蓄能器辅助供油的快速回路,3、双泵供油快速回路,五、 速度换接回路,速度换接回路主要是用于使执行元件在一个工作循环中，从一种运动速度变换到另一种运动速度。,1、快速与慢速的换接回路,2、两种不同速度间的换接回路,两个调速阀并联式速度换接回路 。,两个调速阀串联式速度换接回路 。,液压马达速度换接回路,7.5 其它控制回路,一、顺序动作回路,1、行程控制顺序回路,行程阀控制,行程开关控制,2、压力控制顺序动作回路,二、 同步运动回路,同步运动回路是用于保证系统中的两个或多个执行机构在运动中以相同的位移或速度运动。,1、容积式同步运动回路,用相同的泵或执行机构（缸或马达）或机械联结来实现,刚性同步,同步泵,同步缸,三、防干扰回路,
