五、液压基本回路概要

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1、五、液压基本回路,液压基本回路,任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。 基本回路按在液压系统中的功能可分： 压力控制回路 控制整个系统或局部油路的工作压力； 速度控制回路 控制和调节执行元件的速度； 方向控制回路 控制执行元件运动方向的变换和锁停； 多执行元件控制回路 控制几个执行元件间的工作循环。,压力控制回路,压力控制回路,压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求。 包括: 调压回路 卸载回路 减压回路 增压回路 平衡回路 保压回路 泄压回路,调压回路,系统中有节流阀。当执行元件工作时溢

2、流阀始终开启，使系统压力稳定在调定压力附近，溢流阀作定压阀用。,功用 调定和限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。 单级调压回路,系统中无节流阀。当系统工作压力达到或超过溢流阀调定压力时，溢流阀才开启，对系统起安全保护作用。,利用先导型溢流阀遥控口远程调压时，主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。,多级调压回路 由先导型溢流阀、远程调压阀和电磁换向阀组成。,无级调压回路 通过电液比例溢流阀来实现。,卸载回路,功用 在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。 卸载方式：压力卸载；流

3、量卸载（仅适用于变量泵）,用换向阀中位机能的卸载回路 泵可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载。,用先导型溢流阀的卸载回路 采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载。,限压式变量泵的卸载回路为零流量卸载，泵的压力升高到泵的压力调节螺钉调定的极限值时，泵的流量减小到只补充缸或阀的泄漏，回路实现保压卸载。,有蓄能器的卸载回路 当回路压力到达卸载溢流阀调定压力时，泵通过该阀卸载，蓄能器保持系统压力。,减压回路,功用 减小系统压力到需要的稳定值，以满足机床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。 注意要减压阀稳定工作，最低调整压力0.5MPa，最高调整压力至少比系统压力低0.5MP

4、a。,单级减压回路 在需要低压的支路上串联定值减压阀。单向阀用来防止缸 5 的压力受主油路的干扰。,二级减压回路 在先导型减压阀遥控口接入远程调压阀和二位二通电磁阀。,增压回路,功用 使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应。 实现压力放大的元件主要是增压器，其增压比为增压器大小活塞的面积比。注意：压力放大是在降低有效流量的前提下得到的。,双作用增压器的增压回路 它能连续输出高压油，适用于增压行程要求较长的场合。,单作用增压器的增压回路 适用于单向作用力大、行程小、作业时间短的场合。,平衡回路,采用单向顺序阀的平衡回路 顺序阀压力调定后，若工作负载变小，系统功率损失将增大。 由于滑

5、阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不可能长时间停在任意位置。 该回路适用于工作负载固定且活塞闭锁要求不高的场合。,功用 使立式液压缸的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或下行运动时因自重超速失控。,采用液控单向阀的平衡回路 液控单向阀是锥面密封，故闭锁性能好。回路油路上串联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳。,采用远控平衡阀的平衡回路 它不但具有很好的密封性，能起到长时间的闭锁定位作用，还能自动适应不同负载对背压的要求。,保压回路,功用 使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。,采用液控单向阀的

6、保压回路 适用于保压时间短、对保压稳定性要求不高的场合。,液压泵自动补油的保压回路采用液控单向阀、电接触式压力表发讯使泵自动补油。,采用辅助泵的保压回路 当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器 4 发讯，主泵卸载，由辅助泵供油维持系统压力稳定。由于辅助泵只需补偿系统泄漏，可选小流量泵，功率损失小，压力稳定性取决于溢流阀 7 的稳压性能。,采用蓄能器补油的保压回路 用蓄能器代替辅助泵亦可达到补偿系统泄漏的目的。,泄压回路,功用 使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。,延缓换向阀切换时间的泄压回路 换向阀处于中位时，主泵和辅助泵卸载，液压缸上腔压力油通过节流阀 6

7、 和溢流阀 7 泄压，节流阀 6 在卸载时起缓冲作用。泄压时间由时间继电器控制。,用顺序阀控制的泄压回路 回路采用带卸载小阀芯的液控单向阀 4 实现保压和泄压，泄压压力和回程压力均由顺序阀控制。,速度控制回路一 调速回路,速度控制回路,速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题。 1、调速回路 调节执行元件运动速度的回路。 定量泵供油系统的节流调速回路 变量泵（变量马达）的容积调速回路 容积节流调速回路 2、快速回路 使执行元件快速运动的回路。 3、速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。,调速回路,液压缸的速度 v =q /A 液压马达的转速 n = q /vm 调节执行元件的工

8、作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元件输出的流量；或改变执行元件的几何参数。 对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速节流调速回路；按流量控制阀安放位置的不同分： 进油节流调速回路 回油节流调速回路 旁路节流调速回路 对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速容积调速回路； 变量泵定量马达闭式调速回路 变量泵变量马达闭式调速回路 同时调节泵的排量和流量控制阀来调速容积节流调速回路。 限压式变量泵和调速阀的调速回路 差压式变量泵和节流阀的调速回路,定量泵节流调速回路,回路组成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀

9、起压力补偿或安全作用。 按流量控制阀安放位置的不同分： 进油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。 回油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。 旁路节流调速回路 将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。 下面分析节流调速回路的速度负载特性、功率特性。分析时忽略油液压缩性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流口为薄壁小孔，节流口压力流量方程中 m1/2。,进、回油节流调速回路,qp=q1+q p1A1=F q1=KATp1/2 =KAT(pp- F/A1)1/2 V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1,qp=q1+q ppA1=p2A2+F

10、 q2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 V =q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,流量连续性方程 活塞受力平衡方程 节流阀压力流量方程 速度负载特性方程,进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性 调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，v与AT成正比。 当AT一定时，速度随负载的增加而下降。当v=0时，最大承载能力Fmax=psA1。 速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率不同，常用速度刚性 kv 来评价。 Kv=-dF/dv=-1/tg=2 (psA1-FL)/v 它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。 液

11、压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性差。 回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。=(Pp-P )/Pp=pLqL/psqp 进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低。当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。 这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。,进、回油节流调速回路的不同之处： 回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度比较平稳。 进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。 回油节流

12、调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响小。 在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易堵塞。 回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。 为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。,旁路节流调速回路,速度受负载变化的影响大，在小负载或低速时，曲线陡，回路的速度刚性差。 在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。 只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。,溢流阀关闭，起安全阀作用。 速度负载特性方程 V=q

13、1/A1=q t-p(F/A1)-KAT(F/A1)1/2/A1,改善节流调速负载特性的回路,在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流阀前后压力差变化，通过节流阀的流量均变化，故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。 调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定。 旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小。 由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持0.51MPa的压差， 旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。,容积调速回路,容积

14、调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。 变量泵定量马达闭式调速回路 安全阀4防止回路过载，辅助泵1补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以降低系统温升。 泵的转速 np 和马达排量VM 视为常数，改变泵的排量Vp可使马达转速 nM 和输出功率 PM 随之成比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的工作压力p 取决于负载转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。,回路的速度刚性受负载变化影响的原因 随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。

15、 回路的调速范围 Re40。,变量泵变量马达闭式调速回路 回路中元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5 用于辅助泵3 双向补油，单向阀6、7 使溢流阀8 在两个方向都起过载保护作用。,在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。 高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。,由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范围，一般Re100 。,容积节流调速回路,容积节流调速回路用压力补偿泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。,限压式变量泵和调速阀、背压阀的调速回路 曲线ABC是限压式变量泵的压力流量特性，曲线CDE是调速阀在某一开度时的压差流量特性，点F是泵的工作点。这种回路无溢流损失，但有节流损失，其大小与液压缸的工作压力有关。 回路效率 p1q1/ppqp=p1/pp,差压式变量