1、液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)第七章第七章 液壓基本回路液壓基本回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：l壓力控制回路l速度控制回路l多缸工作控制回路l其他回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 所謂液壓基本回路就是由有關(guān)的液壓元件組成用來(lái)完成某種特定功能的典型回路。一些液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)雖然很復(fù)雜，但它通常都由一些基本回路組成，所以掌握一些基本回路的組成、原理和特點(diǎn)將有助于認(rèn)識(shí)分析一個(gè)完成的液壓系統(tǒng)。 液壓基本回路 機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 壓力控制回路是利用壓力控制閥來(lái)控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對(duì)力或轉(zhuǎn)矩要求的回路，這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多

2、種回路。 7 71 11 1 調(diào)壓回路：調(diào)壓回路：調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定或不超過(guò)某個(gè)數(shù)值。 在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中,用安全閥來(lái)限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過(guò)載。若系統(tǒng)中需要二種以上的壓力，則可采用多級(jí)調(diào)壓回路。 7.1 壓力控制回路壓力控制回路 機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 1單級(jí)調(diào)壓回路 如圖a所示，在液壓泵出口處設(shè)置并聯(lián)溢流閥2即可組成單級(jí)調(diào)壓回路，從而控制了液壓系統(tǒng)的工作壓力。 7.1 壓力控制回路壓力控制回路 機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)2二級(jí)調(diào)壓回路 3多級(jí)調(diào)壓回路4連續(xù)、按比例進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的回路7.1 壓力控制回

3、路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 2二級(jí)調(diào)壓回路 如圖a所示為二級(jí)調(diào)壓回路,可實(shí)現(xiàn)兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由溢流閥2和溢流閥4各調(diào)一級(jí)，當(dāng)二位二通電磁閥3處于圖示位置時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定,當(dāng)閥3得電后處于右位時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定，但要注意:閥4的調(diào)定壓力一定要小于閥2的調(diào)定壓力，否則不能實(shí)現(xiàn)；當(dāng)系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定時(shí)，溢流閥2的先導(dǎo)閥口關(guān)閉，但主閥開(kāi)啟，液壓泵的溢流流量經(jīng)主閥回油箱。 3多級(jí)調(diào)壓回路 如圖b所示的由溢流閥1、2、3分別控制系統(tǒng)的壓力，從而組成了三級(jí)調(diào)壓回路。當(dāng)兩電磁鐵均不帶電時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥1調(diào)定,當(dāng)1YA得電，由閥2調(diào)定系統(tǒng)壓力；當(dāng)2YA帶電時(shí)系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定。但

4、在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力都要小于閥1的調(diào)定壓力，而閥2和閥3的調(diào)定壓力之間沒(méi)有什么一定的關(guān)系。 4連續(xù)、按比例進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的回路 如圖c所示調(diào)節(jié)先導(dǎo)型比例電磁溢流閥的輸入電流I，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，這樣不但回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力切換平穩(wěn)。而且更容易使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制或程序控制。7.1 壓力控制回路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 712 減壓回路：減壓回路：減壓回路的功用是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較系統(tǒng)壓力低的穩(wěn)定壓力。最常見(jiàn)的減壓回路通過(guò)定值減壓閥與主油路相連,如圖a所示?；芈分械膯蜗蜷y供主油路壓力降低(低于減壓閥調(diào)整壓力)時(shí)防止油液倒流，起短時(shí)保壓之用，減壓回路

5、中也可以采用類似兩級(jí)或多級(jí)調(diào)壓的方法獲得兩級(jí)或多級(jí)減壓,圖b所示為利用先導(dǎo)型減壓閥1的遠(yuǎn)控口接一遠(yuǎn)控溢流閥2，則可由閥1、閥2各調(diào)得一種低壓，但要注意，閥2的調(diào)定壓力值一定要低于閥1的調(diào)定壓力值。 7.1 壓力控制回路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.1 壓力控制回路壓力控制回路713增壓回路增壓回路 增壓回路用以提高系統(tǒng)中局部油路中的壓力。它能使局部壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油源的壓力。采用增壓回路比選用高壓大流量泵要經(jīng)濟(jì)得多。l（1）單作用增壓器的增壓回路（如圖) 機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.1 壓力控制回路壓力控制回路713增壓回路增壓回路（2）雙作用增壓器的增壓回路（見(jiàn)圖7-3b）機(jī)電工程

6、學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 714 卸荷回路卸荷回路在液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不頻繁起閉，且使液壓泵在接近零壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電機(jī)的使用壽命。1、用換向閥的卸荷回路：7.1 壓力控制回路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 2用先導(dǎo)型溢流閥遙控口卸載的回路：如圖所示，將溢流閥的遙控口和二位二通電磁閥相接。當(dāng)二位二通電磁閥通電，溢流閥的遙控口通油箱，這時(shí)溢流閥的平衡活塞上移，主閥閥口打開(kāi)，泵排出的液壓油全部流回油箱，泵出口壓力幾乎是零，故泵成卸荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。注意圖中二位二通電磁閥只通過(guò)很少流量，因此可用小流量規(guī)格（尺寸為1/8或1/4）。在實(shí)際應(yīng)用上，此二位二通電磁閥和溢流閥組合

7、在一起，此種組合稱為電磁控制溢流閥。7.1 壓力控制回路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 715 保壓回路：保壓回路：有的機(jī)械設(shè)備在工作過(guò)程中,常常要求液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在其行程終止時(shí),保持壓力一段時(shí)間,這時(shí)需采用保壓回路。所謂保壓回路,也就是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有工件變形所產(chǎn)生的微小位移下穩(wěn)定地維持住壓力,最簡(jiǎn)單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路,但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時(shí)間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種: 1利用液壓泵保壓的保壓回路：利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過(guò)程中,液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)工作,此時(shí),若采用定量泵則壓力油幾乎全經(jīng)溢流閥

8、流回箱,系統(tǒng)功率損失大,易發(fā)熱,故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時(shí)間較短的場(chǎng)合下才使用；若采用變量泵，在保壓時(shí)，泵的壓力較高,但輸出流量幾乎等于零。因而,液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法且能隨泄漏量的變化而自動(dòng)調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。7.1 壓力控制回路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 2利用蓄能器的保壓回路：這種蓄能器借助蓄能器來(lái)保持系統(tǒng)壓力，補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏。圖示為利用虎鉗做工件的夾緊。將換向閥移到閥左位時(shí)，活塞前進(jìn)將虎鉗夾緊，這時(shí)泵繼續(xù)輸出的壓力油將蓄能器充壓，直到卸荷閥被打開(kāi)卸載，此時(shí)作用在活塞上的壓力由蓄能器來(lái)維持并補(bǔ)充液壓缸的漏油作用在活塞上，當(dāng)工作壓力降低到比卸荷閥所調(diào)定的壓

9、力還低時(shí)，卸荷閥又關(guān)閉，泵的液壓油再繼續(xù)送往蓄能器。本系統(tǒng)可節(jié)約能源并降低油溫。7.1 壓力控制回路壓力控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)l電接點(diǎn)壓力表控制保壓機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)l平衡回路l用單向順序閥的平衡回路運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但是功率損失較大，且因?yàn)樾孤?，不能長(zhǎng)時(shí)間停在固定位置機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)l用液控單向閥的平衡回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 速度控制回路包括調(diào)速回路、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路調(diào)速回路、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路。 721 調(diào)速回路：調(diào)速回路：調(diào)速回路又有節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)速回路三種。 節(jié)流調(diào)速回路：定量泵供油，用節(jié)流閥（或調(diào)速閥）改變進(jìn)入執(zhí)

10、定量泵供油，用節(jié)流閥（或調(diào)速閥）改變進(jìn)入執(zhí)行元件的流量使之變速行元件的流量使之變速。 根據(jù)流量閥在回路中的位置不同，分為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種回路。7.2 速度控制回路速度控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 1、進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路（和溢流閥聯(lián)合使用）、進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路（和溢流閥聯(lián)合使用）設(shè)p1、p2分別為缸的進(jìn)油腔和回油腔的壓力（由于回油通箱P20,);F為負(fù)載；通過(guò)節(jié)流閥的流量為q1；泵的出口壓力為PP；AT為節(jié)流閥孔口截面積；力平衡方程通過(guò)節(jié)流閥的流量則缸的運(yùn)動(dòng)速度為7.2 速度控制回路速度控制回路mpTAFpAKAAq)(1111m1pTm1pT1)AFp(KA)

11、pp(KAqFApAp2211式（7-1）即為進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路的負(fù)載特性方程。（7-1）機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.2 速度控制回路速度控制回路l按式（7-1）選用不同的AT值，可作出一組速度-負(fù)載特性曲線（見(jiàn)圖7-8b）。曲線表明速度隨負(fù)載變化的規(guī)律，曲線越陡，表明負(fù)載變化對(duì)速度的影響越大，即速度剛度小。由圖7-8b可以看出：當(dāng)節(jié)流閥通面積Ar一定時(shí)，重載區(qū)比輕載區(qū)的速度剛度??；在相同負(fù)載下工作時(shí)，節(jié)流閥通流面積大的比小的速度剛度小，即速度高時(shí)剛度差；多條特性曲線匯交于橫坐標(biāo)軸上的一點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的F值即為最大負(fù)載，這說(shuō)明最大承載能力Fmax與速度調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)，因最大負(fù)載時(shí)缸停止運(yùn)動(dòng)（=0)，

12、故由式（7-1）可知該回路的最大承載能力為Fmax=PpA1。 機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.2 速度控制回路速度控制回路 2、回油節(jié)流閥調(diào)速回路、回油節(jié)流閥調(diào)速回路節(jié)流閥串接在缸的回油路上，即構(gòu)成回油節(jié)流閥調(diào)速回路(泵的出口壓力恒定)。比較式（7-2）和式（7-1）可以發(fā)現(xiàn)，回油節(jié)流閥調(diào)速與進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的速度-負(fù)載特性及速度剛度基本相同，若缸兩腔有效面積相同（雙出桿缸），則兩種節(jié)流閥調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性和速度剛度就完全一樣。因此，前面對(duì)進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路的分析和結(jié)論都適用于本回路。1p22ApFApm221p2T22)AFAAp(AKAAq（7-2）機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.2 速

13、度控制回路速度控制回路根據(jù)以上分析，這兩種回路速度負(fù)載特性相似，都只能適根據(jù)以上分析，這兩種回路速度負(fù)載特性相似，都只能適用于輕載、低速、負(fù)載變化小，速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合用于輕載、低速、負(fù)載變化小，速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合上述兩種回路也有不同之處： (1)回油節(jié)流閥調(diào)節(jié)回路的速度平穩(wěn)性速度平穩(wěn)性。（2）在進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速中,活塞前沖活塞前沖很小,甚至沒(méi)有前沖.（3）發(fā)熱及泄漏發(fā)熱及泄漏對(duì)進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的影響均大于回油節(jié)流閥調(diào)速 為了提高回路的綜合性能，一般常采用進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速，并在回油路上加背閥，使其兼具二者的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.2 速度控制回路速度控制回路 3、旁路節(jié)流閥調(diào)

14、速回路、旁路節(jié)流閥調(diào)速回路如圖7-10所示，由于溢流由節(jié)流閥承擔(dān)，故溢流閥實(shí)為安全閥，常態(tài)時(shí)關(guān)閉，過(guò)載時(shí)打開(kāi)，其調(diào)定壓力為最大工作壓力的1.11.2倍,故泵工作過(guò)程中的壓力隨負(fù)載而變化。設(shè)泵的理論流量為qt，泵的泄漏系數(shù)為kl，其它符號(hào)意義同前，則缸的運(yùn)動(dòng)速度為V=q1/A1=qt-kl(F/A1)-KAT(F/A1)m/A1 (7-3) 式中，式中， kl(F/A1)為泵的泄漏量，隨負(fù)載壓力變化而變化泵的泄漏量，隨負(fù)載壓力變化而變化機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.2 速度控制回路速度控制回路 這種回路只有節(jié)流損失而無(wú)溢流損失；泵壓隨負(fù)載變化，即節(jié)流損失和輸入功率隨負(fù)載而增減。因此，本回路比前兩

15、種回路效率高。 由于本回路的速度-負(fù)載特性很軟，低速承載能力差，故其應(yīng)用比前兩種回路少，只用于高速、重載、對(duì)速度平高速、重載、對(duì)速度平穩(wěn)性要求不高穩(wěn)性要求不高的較大功率的系統(tǒng)，如牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、輸送機(jī)械液壓系統(tǒng)等。4.采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路5.采用溢流節(jié)流閥的進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)722快速運(yùn)動(dòng)回路：快速運(yùn)動(dòng)回路：快速運(yùn)動(dòng)回路又稱增速回路,其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時(shí)獲得所需的高速,以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的方法不同有多種方案,下面介紹幾種常用的快速運(yùn)動(dòng)回路。 1差動(dòng)回路（見(jiàn)圖7-18） ： 當(dāng)換向閥處于右位時(shí)，缸呈差動(dòng)連接,泵輸出的油和缸

16、返回的油合流，進(jìn)入缸的無(wú)桿腔，實(shí)現(xiàn)活塞快速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞兩端有效面積為2：1時(shí)，快進(jìn)速度將是非差動(dòng)連接的2倍。 動(dòng)畫演示7.2 速度控制回路速度控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 2采用蓄能器的快速運(yùn)動(dòng)回路：對(duì)于間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓機(jī)械，當(dāng)執(zhí)行元件間歇或低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵向蓄能器充油。而在工作循環(huán)中某一工作階段執(zhí)行元件需要快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，蓄能器作為泵的輔助動(dòng)力源，可與泵同時(shí)向系統(tǒng)提供壓力油。如圖所示為一補(bǔ)助能源回路。將換向閥移到閥右位時(shí)，蓄能器所儲(chǔ)存的液壓油即釋放出來(lái)加到液壓缸，活塞快速前進(jìn)。例如活塞在做澆注或加壓等操作過(guò)程時(shí)，液壓泵即對(duì)蓄能器充壓（蓄油）。當(dāng)換向閥移到閥左位時(shí)，此時(shí)蓄能器液壓油和泵排出的液壓

17、油同時(shí)送到液壓缸的活塞桿端，活塞快速回行。這樣，系統(tǒng)中可選用流量較小的油泵及功率較小電動(dòng)機(jī)，可節(jié)約能源并降低油溫。7.2 速度控制回路速度控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)3利用雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路：如圖所示 。 工作行程時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，打開(kāi)右邊卸荷閥，大流量泵卸荷，系統(tǒng)由小流量泵供油；當(dāng)需要快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)壓力較低，由兩臺(tái)泵共同向系統(tǒng)供油。7.2 速度控制回路速度控制回路往液壓缸機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 723 速度換接回路：速度換接回路：速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度,因而這個(gè)轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接,而且也包括兩

18、個(gè)慢速之間的換接。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。 7.2 速度控制回路速度控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 1. 快速與慢速的換接回路：快速與慢速的換接回路： 2兩種慢速的換接回路：兩種慢速的換接回路：7.2 速度控制回路速度控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 731 順序動(dòng)作順序動(dòng)作回路：回路： 1行程控制順序動(dòng)作回路：如圖a所示為由行程閥控制的順序動(dòng)作回路。圖b所示為由行程開(kāi)關(guān)控制的順序動(dòng)作回路。7.3 多缸（馬達(dá)）工作控制回路多缸（馬達(dá)）工作控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 731 順序動(dòng)作回路：順序動(dòng)作回路：順序動(dòng)作回路的功用是使多缸液壓系統(tǒng)中的各個(gè)液壓缸嚴(yán)格地按

19、規(guī)定的順序動(dòng)作。按控制方式不同,可分為行程控制、壓力控制及時(shí)間控制。 1行程控制順序動(dòng)作回路：圖a所示為行程閥控制的順序動(dòng)作回路。這種回路工作可靠,但動(dòng)作順序一經(jīng)確定,再改變就比較困難,同時(shí)管路長(zhǎng),布置較麻煩。 圖b所示為由行程開(kāi)關(guān)控制的順序動(dòng)作回路。這種回路的優(yōu)點(diǎn)是控制靈活方便,但其可靠程度主要取決于電氣元件的質(zhì)量。7.3 多缸（馬達(dá)）工作控制回路多缸（馬達(dá)）工作控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng) 2壓力控制順序動(dòng)作回路：如圖所示為一使用順序閥的壓力控制順序動(dòng)作回路。 這種回路動(dòng)作的可靠性取決于順序閥的性能及其壓力調(diào)定值,即它的調(diào)定壓力應(yīng)比前一個(gè)動(dòng)作的壓力高出0.81.0Mpa，否則順序閥易

20、在系統(tǒng)壓力脈沖中造成誤動(dòng)作,由此可見(jiàn),這種回路適用于液壓缸數(shù)目不多、負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作靈敏,安裝連接較方便；缺點(diǎn)是可靠性不高,位置精度低。7.3 多缸（馬達(dá)）工作控制回路多缸（馬達(dá)）工作控制回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.3 多缸（馬達(dá)）工作控制回路多缸（馬達(dá)）工作控制回路 3時(shí)間控制順序動(dòng)作回路： 這種回路是利用延時(shí)元件（如延時(shí)閥、時(shí)間繼電器等）使多個(gè)缸按時(shí)間完成先后動(dòng)作的回路。 這種回路延時(shí)不易準(zhǔn)確，一般都與行程控制方式配合使用。機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.3 多缸（馬達(dá)）工作控制回路多缸（馬達(dá)）工作控制回路732 同步回路：同步回路：在液壓裝置中常需使兩個(gè)以上的液壓缸作用步運(yùn)動(dòng)，理論上依靠流量控制即可達(dá)到，但若要作到精密的同步，則可采用比例式閥門或伺服閥配合電子感測(cè)元件、計(jì)算機(jī)來(lái)達(dá)成。機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)7.4 其它回路其它回路1、鎖緊回路2、浮動(dòng)回路機(jī)電工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)總 結(jié)壓