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1、液气压系统分析,第二章 基本回路分析,第二章 基本回路分析,由液压元件组成，并能完成特定功能的典型管路结构，称为基本回路。 内容概述 方向控制回路 压力控制回路 速度调节回路 多缸控制回路 其它控制回路,2-1 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。 1.换向回路 三位四通手动换向阀,2-1 方向控制回路,二位四通电磁阀的换向回路 活塞只能停留在缸的两端，不能停留在任意位置上。 换向时间短,为0.010.07s；换向时间不能调节。 阀芯推力受到电磁阀衔铁吸力的限制，只适用于小流量的系统。,2.连续往返运动回路 压力继电器
2、控制的连续往复运动回路,2-1 方向控制回路,压力继电器,2-1 方向控制回路,用行程开关控制的连续往复运动回路,2-2 压力控制回路,1、定量泵调压回路 在采用定量泵节流调速中，调节节流阀的开口大小可调节进入执行元件的流量，而定量泵多余的油液则从溢流阀溢回油箱。在工作过程中阀是常开的，液压泵的工作压力决定于溢流阀的调整压力且基本保持恒定。,一.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的不同阶段有不同的压力以适应不同负载的要求。,2-2 压力控制回路,2变量泵限压回路 泵的出口压力不超过溢流阀调定压力，此时阀是常闭的。只有当系统压力超过溢流阀调
3、整压力时，阀才打开，油液经阀流回油箱，系统压力不再增高，因而可以防止系统过载，起安全作用。,2-2 压力控制回路,3远程调压与多级调压回路 将先导式溢流阀的远程控制口接远程调压阀进油口，用来控制先导溢流阀上腔压力p1的压力值，而远程调压阀出油口接油箱，即构成了远程调压回路。,p1,p2,2-2 压力控制回路,多级调压回路，采用溢流阀和二位二通电磁阀组合实现。 P1p2p3,2-2 压力控制回路,4.无级调压回路 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，使溢流阀的调压弹簧压缩，P调增大；反之减小p调，使p供自动与负载相适应。,2-2 压力
4、控制回路,二减压回路 在夹紧系统、控制系统和润滑系统中常需要减压回路。图为常见的一种减压回路。液压泵排出油液的最大压力由溢流阀根据主系统的需要来调节。当液压缸A需要得到比泵的供油压力低的压力时，可在 油路中串联一减压阀，减压 阀可保持减压后压力恒定，但至少应比溢流阀调定压力低0.5MPa。当执行元件的速度需要调节时，节流元件应装在减压阀的出口。,2-2 压力控制回路,下图为二级调压回路，将减压阀的远程控制口通过二位二通电磁阀与远程调压相连便可获得两种预调的压力。,p3,p4,2-2 压力控制回路,三增压回路 泵输出的低压油通过增压缸4变为高压油输入工作缸7、8。当3换向时，工作缸的活塞在弹簧的
5、作用下复位。,双作用增压缸的 增压回路 能连续输出高压油,2-2 压力控制回路,水射流切割的双向增压回路,水刀 利用增压装置，将水增压到100400MPa，通过小孔喷嘴（0.10.5mm）将压力能变为动能。 水的流速为500m/s到上千米。,2-2 压力控制回路,四、保压回路 1.蓄能器保压回路 系统压力由蓄能器保持。 液流阀3的调定压力应大于压力继电器5的调定压力。,2-2 压力控制回路,2.液控单向阀保压回路,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。,2-2 压力控制回路,3.自动补油的保压回路 换向阀3右位工作时，泵向液压缸大腔供油，压
6、力上升到预定值时，电接压力表发出信号使电磁换向阀回到中位，液压缸由液控单向阀4保压。,2-2 压力控制回路,五、卸压回路 执行机构的工作行程完成后实现逐渐泄压，以防止换向阀快速切换而导致的液压冲击和振动。 1.主换向阀中位配合节流阀的卸压回路 卸压速度可由节流阀调节，常用于小型液压机。,2.二位二通电磁阀配合节流阀的卸压回路 适用于较大型液压机和注塑机。,2-2 压力控制回路,2-2 压力控制回路,3、外控顺序阀控制的节流阀卸压回路,2-2 压力控制回路,六卸荷回路 （1）用三位换向阀卸荷的回路 当滑阀中位机能为“H”、”K”、或”M”型的三位换向阀处于中位时，泵输出的油液直接回油箱。如图所示
7、。这种方法比较简单，但不适用于一泵驱动两个或两个以上执行元件的系统。,2-2 压力控制回路,（2）用二位二通阀卸荷的回路,如图所示，图中专门增加了一个二位二通电磁阀使泵卸荷。二位二通电磁阀流量必须与泵的流量相适应。且受到电磁铁吸力限制，通常仅用于 q泵1.0510-3m3/s的场合。,2-2 压力控制回路,液控换向阀的卸荷回路 二位二通电磁阀4作为液控换向阀的先导控制，液控换向阀3卸荷。 用于大流量系统的卸荷。,2-2 压力控制回路,（3）用先导式溢流阀卸荷回路,如图所示，先导式溢流阀的远程控制口可通过二位二通电磁换向阀与油箱相通。当二位二通阀电磁铁通电时，溢流阀远程控制口通油箱，这时溢流阀主
8、阀全部打开，泵排出油液全部回油箱，液压泵卸荷。这一回路中二位二通阀只通过很少的流量，因此可以用小流量规格。在这产品中，可将小规格的电磁阀换向阀和先导式溢流阀组合一起，这种组合阀称为电磁溢流阀。,（4）用液控顺序阀的卸荷回路 高低压油泵并联供油，当系统在低压大流量工况下工作时，低压大流量泵2和高压大流量泵1同时供油。当负载力增加引起系统压力p升高时，液控顺序阀打开，低压大流量泵卸荷，高压小流量泵继续向系统供油。,2-2 压力控制回路,2-2 压力控制回路,七平衡限速与闭锁回路 （1）用单向顺序阀的平衡回路 图中是用单向顺序阀组成的平衡回路。单向顺序阀的调定压力应调整到能平衡运动部件自重为度。 理
9、论压力 P=W/A 式中P顺序阀的调定压力；W运动部件的总重量；A液压缸回油腔的有效面积。由于顺序阀的存在，运动部件不会因自重而下滑。只有当电磁铁1DT通电时，液压力使缸下腔的压力超过顺序阀的调定压力，活塞才向下运动。,2-2 压力控制回路,（2）用液控顺序阀的平衡回路 右图是采用液控顺序阀的起重平衡回路。此回路适用于在平衡重量有变化的情况。当换向阀切换至右位时，液压缸举起重物。当换向阀切换至左位时，活塞下行放下重物。 将换向阀切换至中位，活塞停止运动。这一回路的特点是液控顺序阀的启闭取决于控制口的油压，而与负载大小无关。,2-2 压力控制回路,但上图的平衡回路是不完善的。当压力油使液控顺序阀
10、打开，活塞开始向下运动时，液压缸上腔的压力将迅速降低，这可能导致液控顺序阀关闭，活塞停止运动。紧接着压力升高，液控顺序阀又打开，活塞又开始运动。所以活塞继续下降，产生所谓“点头”现象。为了解决这一问题，可在控制油路中装一节流阀，使液控顺序阀的启闭动作减慢。,2-2 压力控制回路,（3）采用单向阀的锁紧回路 如图所示状态,活塞只能向左运动,向右则由单阀锁紧。当电磁阀切换后，活塞向右运动，向左则锁紧。当活塞运动到液压缸终端时则能双向锁紧。这里，油泵出口处的单向阀在泵停止运转时还有防止空气渗入液压系统的作用，并可防止执行元件和管路等处的冲击压力影响液压泵。,2-2 压力控制回路,（4） 液控单向阀锁
11、紧回路（双向液压锁） 当有压力油进入时，回油路的单向阀被打开，单向阀不妨碍压力油进入液压缸。但当三位四通阀处于中位或泵停止供油时，两个液控单向阀把液压缸内的液体密闭在里面，使液压缸锁住。 此回路可实现缸在任意位置锁紧，且锁紧精度较高。 这种回路主要用于汽车起重机的支腿油路中，也用于煤矿采掘机械液压支架的锁紧回路中。,2-2 压力控制回路,（5）换向阀锁紧回路 图示为换向阀锁紧回路它利用三位阀的M型中位机能能封闭液压缸两腔，使活塞能在其行程的任意位置上锁紧。由于滑阀式换向阀不可避免的存在泄漏，这种锁紧回路能保持执行元件锁紧时间不长。,速度控制回路是利用流量控制元件对液压系统中执行元件的运动速度进
12、行调节和变换，以满足负载所需要的速度快慢或变化的要求。 速度控制回路包括调速回路、增速回路和速度换接回路。 速度控制回路往往是液压系统中的核心部分，其工作性能的优劣对整个系统起着决定性的作用。,2-3 速度控制回路,一、调速方法和要求 调速方法 在不考虑液压油的压缩性和泄漏性的情况下，液压缸的运动速度为 V=Q/A ; 液压马达的转速为 n=Q/qm。 式中 Q-输入执行元件的流量；A-液压缸的有效面积；qm-液压马达的排量。 从上两式可知，改变输入液压缸的流量Q或改变液压缸有效面积A，都可以达到改变速度的目的。但对于特定的液压缸来说，一般用改变输入液压缸流量Q的办法来变速。而对于液压马达，既
13、可用改变输入流量也可用改变马达排量的方法来变速。,2-3 速度控制回路,调速要求 满足工作部件调速范围（为最大速度与最小速度之比） 负载变化引起的工作部件速度变化应在允许范围内，即要求有一定的速度刚度； 效率高； 满足工作部件要求的承载能力； 在稳定工作状态下无振动，运行平稳； 有关动态特性方面的各种要求。,2-3 速度控制回路,概括起来，调速方法可分以下几种： 1、节流调速。即用定量泵供油，采用节流元件调节输入执行元件的流量Q来实现调速； 2、容积调速。即改变变量泵的供油量Q或改变变量液压马达的排量qm来实现调速； 3、容积节流调速。由压力补偿型变量泵供油，用自动改变流量的变量泵及节流元件联
14、合进行调速。,2-3 速度控制回路,（一）进口节流调速回路,1、速度负载特性,从图中可看出，活塞运动速度取决于进入液压缸的流量q1和液压缸进油腔的有效面积A1，即： V=q1/A1 根据连续性方程，进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量，而通过节流阀的流量可由节流阀的流量特性方程决定。即q1=CAT(PT)m=CAT(Pp-P1)m,2-3 速度控制回路,二、节流调速回路,节流阀,节流阀的结构,返回,其中，C为节流阀口的液阻系数，由节流口形状、液体流态、油液性质等因素决定的参数； AT为节流口的通流面积； m为由节流口形状决定的节流阀指数，其值为0.51.0。,当活塞以稳定的速度运动时，作用在活
15、塞上的力平衡方程为： p1A1=p2A2+F 式中 F负载力；p2液压缸回油腔压力， p2 0。 所以P1=F/A1=PL,PL为克服负载所需的压力，称为负载压力。再将P1代入前式得： 上式即为进口节流调速回路的速度负载特性方程，它反映了速度v和负载F的关系。若活塞运动速度为v为纵坐标，负载为横坐标，将上式按不同节流阀通流面积AT作图，可得一组抛物线，称为进口节流调速回路的速度负载特性曲线。,2-3 速度控制回路,右图即为该回路的速度负载特性，从图中可看出，当其它条件不变时，活塞运动速度v与节流阀通流面积AT成正比 ，故调节节流阀通流面积就能调节执行元件的运动速度。由于薄壁小孔节流阀最小稳定流
16、量很小，故能得到较低的稳定速度。这种调速回路和调速范围大，一般可超过100。从前式和图中还能看出，当节流阀通流面积AT一定时,随着负载F 的增加，节流阀两端压差减小，活塞运动速度按抛物线规律下降。,2-3 速度控制回路,当F=ppA1时，节流阀两端压差为零，活塞运动也就停止，液压泵的流量全部经溢流阀流回油箱。 通常用速度刚度kv表示负载变化对速度的影响程度。 再由前式可得出： 由上式可以看出：,（1）当节流阀通流面积一定时，负载越小，速度刚度越大。 （2）当负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚度越大。 （3）适当增大液压缸有效面积和提高液压泵供油压力可提高速度刚度。,2-3 速度控制回路,2、最大承载能力,在pp已调定的情况下，不论节流阀通流面积怎样变化，
