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1、第7章 液压基本回路及分析7.1 概述液压基本回路是指由液压元件组成并能完成特定功能的典型油路。使用液压传动的机器设备，无论它的液压系统多么复杂，总是由一些基本回路组成的。这些基本回路具有各种功能，如调整系统的工作压力，调节执行机构的运动速度，改变运动方向，使液压泵卸荷等。熟悉和掌握液压基本回路的组成、工作原理、性能特点及其应用，对于分析和设计液压系统是十分重要的。7.2 速度控制回路液压系统中用以控制调节执行元件运动速度的回路，称为速度控制回路。速度控制回路是液压系统的核心部分，其工作性能的好坏对整个系统性能起着决定性的作用。这类回路主要包括调速回路及快速运动回路。7.2.1 节流调速回路节
2、流调速回路是采用定量泵和节流阀（调速阀）来调节进入液压缸或液压马达的流量，从而调节其速度的回路。按流量阀在油路中安装位置的不同可分为进油路节流调速回路、回油路节流调速回路、旁油路节流调速回路三种。图7.1 进油路节流调速回路图7.2 进油路节流调速回路速度负载特性曲线（1）进油路节流调速回路1）速度负载特性 液压缸稳定工作时，其受力平衡方程式为：由于p20 ，则节流阀前后压差：进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量，即液压缸的运动速度为：（7.1）2）最大承载能力3）功率与效率液压泵的输入功率：液压缸的输出功率：回路的功率损失：回路的效率为：（2）回油路节流调速回路下面分析其速度负载特性：液压缸
3、稳定工作时，其受力平衡方程式为：图7.3 回油路节流调速回路由于p1=ps，则节流阀前后压差：液压缸的排油量等于通过节流阀的流量，即液压缸的运动速度为：（3）旁油路节流调速回路1）速度负载特性 液压缸稳定工作时，其受力平衡方程式为：（7.2）图7.4 旁油路节流调速回路图7.5 旁油路节流调速回路速度负载特性曲线由于p20，则节流阀前后压差：进入液压缸的流量等于泵的流量减去节流阀的流量，即液压缸的运动速度为：若节流阀的节流口是薄壁小孔，=1/2，上式变为：（7.3）（7.4）2）最大承载能力3）功率与效率液压泵的输入功率：液压缸的输出功率：回路的功率损失：回路的效率为：（4）节流调速回路的比较
4、7.2.2 容积调速回路容积调速回路是通过改变变量泵和变量马达的排量来调节执行元件运动速度的回路。在容积调速回路中，液压泵输出的压力油直接进入液压缸或液压马达，系统无溢流损失和节流损失，且供油压力随负载的变化而变化。因此，容积调速回路效率高、发热小，适用于工程、矿山、农业机械及大型机床等大功率液压系统。图7.6 变量泵和定量执行元件组成的调速回路（1）变量泵定量执行元件容积调速回路活塞的运动速度：液压马达的转速：（2）定量泵变量执行元件容积调速回路（3）变量泵变量执行元件容积调速回路调速回路的组成如图7.10所示。图7.7 变量泵定量马达回路输出特性曲线图7.8 定量泵变量液压马达调速回路图7
5、.9 定量泵和变量液压马达回路输出特性曲线图7.10 变量泵变量马达调速回路图7.11 变量泵变量马达调速回路特性曲线7.2.3 容积节流调速容积节流调速回路是利用变量泵供油，用调速阀或节流阀改变进入液压缸的流量，以实现工作速度的调节，同时液压泵的供油量与液压缸所需的流量相适应，无溢流损失（但有一定的节流损失），所以，这种回路具有效率较高、低速稳定性好的特点。图7.12 限压式变量泵 和调速阀组成 的容积节流调 速回路7.2.4 快速运动回路（1）差动连接快速运动回路（2）双泵供油快速运动回路（3）蓄能器供油快速运动回路图7.13 差动连接快速运动回路图7.14 双泵供油快速运动回路图7.15
6、 蓄能器供油快速运动回路7.3 压力控制回路在液压系统中，利用压力控制元件对系统的整体或某一部分压力进行控制的回路称为压力控制回路。压力控制回路主要包括：限压、调压、减压、卸荷、增压、保压、平衡等多种回路。7.3.1 多级调压回路当执行元件往复行程所需工作压力相差较大时，若采用一级调压，则空行程压力损失较大，此时，可采用二级调压或多级调压回路。图7.16 二级调压回路7.3.2 保压回路液压系统在某一阶段要求执行元件不运动，但需较长时间保持一定压力（如机械手夹紧液压缸）时就应采用保压回路。图7.17 蓄能器的保压回路图7.18 用单向顺序阀构成的平衡回路7.3.3 平衡回路在有上下运动的液压系
7、统中，为防止工作部件因自重而下滑，或在下行运动中，由于自重而造成超速的不稳定运动，在工作部件下行时执行元件的回油路中，应设置起平衡作用的液压元件，以构成平衡回路。图7.19 液控单向阀的平衡回路7.4 其他控制回路7.4.1 同步回路使两个或两个以上液压缸在运动中保持相同位移或相同运动速度的回路称同步回路。图7.20 调速阀的同步回路图7.21 液压马达串、并联回路7.4.2 液压马达控制回路液压马达和液压缸都是执行元件，其控制回路大部分是相同的，但由于马达做旋转运动，因此有一些特有的回路。（1）串、并联回路（2）制动回路（3）浮动回路图7.22 马达机械制动回路图7.23 马达液压制动回路图
8、7.24 液压马达浮动回路小 结一个设备的液压系统是比较复杂的，但都可分解为由若干个功能不同的基本回路组成，而基本回路又是由几种必要的液压元件组成，并能完成一定功能的简单液压系统。因此，本章内容是前面的综合应用，学习和了解基本回路的组成及特点，可以使学习由浅入深。掌握了各种液压基本回 路，才能对以后工作中遇到的各种复杂液压系统进行科学的分析，掌握各元件的功能，正确地使用和调整液压系统,或对系统进行适当改进。在液压基本回路中，速度控制回路比较重要，系统性能的好坏很大程度上是由速度控制回路决定的。速度控制回路是用以控制执行元件的运动速度。由于执行元件有 两类，当执行元件为液压缸时，由v=q/A可知
9、，A是不变的，当流量变化时，液压缸的运动速度即变；而当执行元件为液压马达时，根据nm=qb/Vm，可通过进入马达的流量变化改变转速，又可改变马达本身的排量来改变转速。改变进入执行元件流量一般有两种方法:一种是用定量泵配合流量阀，另一种是用变量泵。因此，调速方法有三类：节流调速、容积调速和容积节流调速。节流调速回路按节流阀安装位置不同可分为：进油路节流调速、回油路节流调速和旁油路节流调速三种。节流调速由于存在节流损失和溢流损失，功率损失较多，效率较低，主要用于对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。容积调速回路也有三种组合：即变量泵定量执行元件回路、定量泵变量执行元件回路和变量泵变量执行元件回路。
10、三种回路的共同特点是：调速时既无节流损失也无溢流损失，效率较高；其速度将随负载增加而有所下降，但与节流调速不同，它是由于泵和马达的容积效率随负载压力的增加而降低所引起的。三种回路 在性能上不同点是：用变量泵调速时，马达能输出的最大转矩保持恒定，称为恒转矩调速；而用改变马达排量调速时，却保持其最大输出功率不变，称为恒功率调速；用变量泵调速时，其调速范围可达2040；而用改变马达排量调速时，其调速范围不超过4；采用变量泵和变量马达调 速时，其调速范围可达100。三种容积调速回路的共同缺点是低速稳定性差。主要用于大功率系统。容积节流调速可改善低速稳定性，但由于存在节流损失，也增加了压力损失，使回路效率略有降低。题图7.1题图7.2题图7.3题图7.4
