液壓傳動及控制液壓基本回路第1頁/共116頁Ahydraulicsystemconsistsofsomebasichydrauliccircuits。液壓系統(tǒng)是由一些基本回路組成。Ahydrauliccircuitismadeupofhydrauliccomponentsandpipelinestoaccomplishspecialfunction?；净芈肥怯上嚓P(guān)液壓元件組成，并能完成特定功能的簡單油路。Classifications

分類（Accordingtofunctions）Introduction引言第2頁/共116頁Pressurecontrolcircuits壓力控制回路

Controlentireorpartialoperatingpressure?？刂普麄€液壓系統(tǒng)或局部的工作壓力。

Speedcontrolcircuits速度控制回路

Controlandregulatemotionspeedofactuators?？刂坪驼{(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。Directionalcontrolcircuits方向控制回路

Controlandshiftmotiondirectionsofactuator?？刂茍?zhí)行元件的運動方向。Othercircuits其它回路第3頁/共116頁7.1PressureControlCircuits壓力控制回路

壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制液壓系統(tǒng)或某一分支系統(tǒng)的壓力，以滿足執(zhí)行元件對力（力矩）的要求。有調(diào)壓、保壓、減壓、增壓、卸荷、平衡等多種回路。第4頁/共116頁

用于控制系統(tǒng)的工作壓力，使之保持基本恒定或限定其最高數(shù)值，或使工作機構(gòu)在運動過程的各個階段中具有不同壓力。

Pressurelimitedcircuit限壓回路

Fixeddisplacementpumpsystem

定量泵系統(tǒng)調(diào)速時溢流閥為常開狀態(tài)（溢流），系統(tǒng)壓力保持為溢流閥的調(diào)定壓力。

Variabledisplacementpumpsystem變量泵系統(tǒng)正常情況下閥口關(guān)閉，溢流閥作安全閥用。1.Pressureregulatedcircuit

調(diào)壓回路第5頁/共116頁定量泵系統(tǒng)變量泵系統(tǒng)限壓回路第6頁/共116頁

Pressureregulatedfromremoteport

遠程調(diào)壓回路Fig.7-1a）Multistagepressureregulatedcircuit

多級調(diào)壓回路Fig.7-1b）

主閥（先導式溢流閥）的調(diào)定壓力應高于遠程調(diào)壓閥（直動式溢流閥）的最高壓力值。主溢流閥不起調(diào)壓作用，泵的工作壓力由遠程調(diào)壓閥調(diào)節(jié)。第7頁/共116頁第8頁/共116頁第9頁/共116頁2.Pressure-holdingcircuit保壓回路

Fig.

7-6

使執(zhí)行元件在行程終端時仍保持工作壓力。

單向閥保壓回路

錐面密封，密封效果好。

蓄能器保壓回路限壓式變量泵保壓第10頁/共116頁單向閥保壓回路

蓄能器保壓回路第11頁/共116頁第12頁/共116頁3.

Pressure-reducingcircuit

減壓回路Fig.

7-3

用來使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較低的穩(wěn)定壓力。

在需要減壓的那部分油路前串聯(lián)一減壓閥。

One-stagePressure-reducingcircuit

單級減壓回路Fig.

7-3

a）

Two-stagePressure-reducingcircuit

二級減壓回路Fig.

7-3

b）第13頁/共116頁第14頁/共116頁4.

Pressure-increasingcircuit

增壓回路Fig.7-4

使某一油路的壓力高于系統(tǒng)壓力的回路。

采用增壓缸。A1A2p2p1單作用增壓缸第15頁/共116頁雙作用增壓缸A1A2p2p1第16頁/共116頁第17頁/共116頁5.Pressure-ventingcircuit卸荷回路Fig.7-2

使油泵在很小的輸出功率下運轉(zhuǎn)。

二位二通換向閥卸荷回路卸荷徹底，但沖擊大。

換向閥中位機能卸荷回路Fig.7-2a）利用M、H、K型換向滑閥處于中位時卸荷。結(jié)構(gòu)簡單，但在壓力較高、流量較大的回路中將產(chǎn)生換向閥換切的沖擊。第18頁/共116頁二位二通換向閥卸荷回路M型中位機能換向閥的卸荷回路至系統(tǒng)第19頁/共116頁

電磁溢流閥卸荷回路Fig.7-2b）沖擊小，廣泛采用。但卸荷不徹底。

雙泵供油卸荷閥卸荷工進時低壓大流量泵卸荷。蓄能器卸荷Fig.7-2d）采用卸荷溢流閥限壓式變量泵卸荷回路Fig.7-2c）流量卸荷，輸出流量只補充系統(tǒng)的泄漏。第20頁/共116頁雙泵供油卸荷閥卸荷回路電磁溢流閥卸荷回路至系統(tǒng)至系統(tǒng)第21頁/共116頁第22頁/共116頁卸荷溢流閥第23頁/共116頁限壓式變量泵卸荷回路第24頁/共116頁

防止立式執(zhí)行機構(gòu)因自重而自行下落，或在其下行時避免出現(xiàn)失控超速的回路。

內(nèi)控式平衡閥平衡回路

Fig.7-5

a）

用于物重變化不大的場合。

外控式平衡閥平衡回路Fig.7-5

c）液控單向閥平衡回路Fig.7-5

b）鎖緊性能好。單向節(jié)流閥用于控制下行時的流量，防止活塞下行時的沖擊，提高運動平穩(wěn)性。6.Pressurecounter-balancecircuit

平衡回路Fig.7-5第25頁/共116頁外控平衡閥平衡回路液控單向閥平衡回路內(nèi)控平衡閥平衡回路第26頁/共116頁第27頁/共116頁

液壓系統(tǒng)中為什么要設(shè)置背壓回路？背壓回路與平衡回路有何區(qū)別？答：液壓系統(tǒng)中設(shè)置背壓回路，是為了提高執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性或減少爬行現(xiàn)象。這就要在回油路上設(shè)置背壓閥，以形成一定的回油阻力，一般背壓為0.3~0.8MPa，背壓閥可以是裝有硬彈簧的單向閥、順序閥，也可以是溢流閥、節(jié)流閥等。無論是平衡回路，還是背壓回路，在回油管路上都存在背壓，故都需要提高供油壓力。但這兩種基本回路的區(qū)別在于功用和背壓的大小不同。背壓回路主要用于提高進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高加工精度，所具有的背壓不大。平衡回路通常是用于立式液壓缸或起重液壓馬達平衡運動部件的自重，以防運動部件自行下滑發(fā)生事故，其背壓應根據(jù)運動部件的重量而定。

第28頁/共116頁7.2SpeedControlCircuits速度控制回路

速度控制回路研究的是液壓系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)和速度變換問題，分為調(diào)速回路、增速回路和速度換接回路三種。1.

Speed-regulatingcircuit調(diào)速回路用于調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的工作運動速度。常用的調(diào)速方法有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和聯(lián)合調(diào)速（容積節(jié)流調(diào)速）。第29頁/共116頁

采用定量泵供油，通過調(diào)節(jié)流量閥的閥口開度來調(diào)節(jié)流量，進而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。

進油路節(jié)流調(diào)速回路

Fig.7-7a）回油路節(jié)流調(diào)速回路Fig.7-7b）旁油路節(jié)流調(diào)速回路

Fig.7-9

Throttlespeed-regulatingcircuit節(jié)流調(diào)速回路第30頁/共116頁【課堂練習】圖示調(diào)速回路，節(jié)流閥處于節(jié)流調(diào)速工

況，兩壓力表a、b分別測量液壓缸兩腔的壓力。不

計系統(tǒng)泄漏及溢流閥的調(diào)壓偏差，當負載F增大時：

abFv第31頁/共116頁1壓力表a的讀數(shù)（

），b的讀數(shù)（

）。

A.增大B.減小

C.基本不變D.可能增大也可能減小答案：C、B2活塞桿運動速度v（

），泵輸入功率（

）。

A.增大B.減小

C.基本不變D.可能增大也可能減小答案：B、C第32頁/共116頁

Volumespeed-regulatingcircuit容積調(diào)速回路

容積調(diào)速靠改變泵或馬達的排量來調(diào)節(jié)速度。

變量泵—定量馬達調(diào)速回路Fig.7-11

變量泵—液壓缸調(diào)速回路定量泵—變量馬達調(diào)速回路變量泵—變量馬達調(diào)速回路Fig.7-12第33頁/共116頁

變量泵控制定量液動機

nm=qp·ηvm/Vm=np·Vp·ηvp·ηvm/VmT=Δp·Vm·ηmm/(2π)

v=qp/A

=np·Vp·ηvp/AF=p·A·ηm第34頁/共116頁特點：速度v(nm)隨變量泵排量Vp的改變而變化，受負載變化的影響??；輸出恒定扭矩（或恒力）；無溢流損失和節(jié)流損失，效率高。這種回路主要用于負載扭矩變化不大，調(diào)速范圍較大的傳動裝置中。第35頁/共116頁

定量泵—變量馬達調(diào)速回路

nm=qp·ηvm/Vm=np·Vp·ηvp·ηvm/VmTm=Δp·Vm·ηmm/(2π)

Pom=2π·nm·Tm=p·qp·ηom

第36頁/共116頁特點：輸出轉(zhuǎn)速nm

隨馬達排量Vm而變化；馬達輸出功率恒定；無溢流損失和節(jié)流損失，效率高；當Vm→0時，nm→∞，故不宜用變量馬達來反向。適用于具有恒功率負載特性且調(diào)速范圍不大的液壓傳動系統(tǒng)。第37頁/共116頁

變量泵—變量馬達調(diào)速回路

nm=qp·ηvm/Vm=np·ηvp·ηvm·Vp/Vm

Tm=p·Vm·ηmm/（2π）

Pom=2π·nm·Tm=p·qp·ηom第38頁/共116頁特點：調(diào)速范圍大；有較高的工作效率；能實現(xiàn)低速時大扭矩，高速時輸出較大的功率。變量泵—變量馬達調(diào)速回路滿足一般機械的負載要求，因此應用廣泛，特別適合于大功率場合。容積調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失，因此效率高，發(fā)熱少，缺點是變量泵和變量馬達的結(jié)構(gòu)復雜，價格較高。適用于大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。第39頁/共116頁

Volume-throttlespeed-regulatingcircuit

聯(lián)合調(diào)速回路Fig.7-13

采用變量泵供油，流量閥控制流入或流出液動機的流量，以實現(xiàn)工作速度的調(diào)節(jié)，并使泵的供油量與液動機所需流量相適應。

限壓式變量泵與調(diào)速閥組成的聯(lián)合調(diào)速回路第40頁/共116頁限壓式變量泵與調(diào)速閥組成的聯(lián)合調(diào)速回路第41頁/共116頁

工作原理泵的輸出油液經(jīng)調(diào)速閥進入液壓缸，回油經(jīng)背壓閥流回油箱，缸速v由調(diào)速閥中節(jié)流口的開度控制。由于調(diào)速閥中節(jié)流口的壓差保持不變，只要閥口面積調(diào)定，則通過的流量q1一定，而泵會自動調(diào)節(jié)其輸出流量qp。特點回路效率比節(jié)流調(diào)速高，發(fā)熱少，缸速由調(diào)速閥調(diào)節(jié)，可保證速度不受負載變化的影響，運動平穩(wěn)性好（不受泵的泄漏影響）。

第42頁/共116頁【課堂練習】

在限壓式變量泵與調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路中，若負載從F1降到F2而調(diào)速閥開口不變時，泵的工作壓力()；若負載保持定值而調(diào)速閥開口變小時，泵工作壓力()

。

A.增加B.減少

C.不變D.無法判斷答案：C、A第43頁/共116頁2.Fast-speedmovementcircuit增速回路

增速回路用來獲得快速空行程，以提高系統(tǒng)的工作效率。

差動連接增速回路

Fig.7-15

雙泵供油增速回路Fig.7-16

增速液壓缸增速回路Fig.7-17

變量泵增速回路蓄能器增速回路Fig.7-18第44頁/共116頁差動連接增速回路第45頁/共116頁雙泵供油增速回路第46頁/共116頁增速液壓缸增速回路蓄能器增速回路第47頁/共116頁變量泵增速回路第48頁/共116頁第一次課結(jié)束第49頁/共116頁3.Speedshiftcircuit

速度換接回路

用于實現(xiàn)不同工作速度間的平穩(wěn)換接。

Speedshiftbetweenfastandslow

快、慢速度間的換接回路

利用壓力變化實現(xiàn)的速度換接

行程控制實現(xiàn)的速度換接Fig.7-19a）第50頁/共116頁利用壓力變化實現(xiàn)速度換接行程控制實現(xiàn)速度換接第51頁/共116頁

Speedshiftoftwoslowspeeds

兩種慢速運動間的換接回路Fig.7-20利用調(diào)速閥并聯(lián)回路實現(xiàn)速度換接Fig.7-20b）

兩調(diào)速閥的流量可單獨調(diào)，互不影響。利用調(diào)速閥串聯(lián)回路實現(xiàn)速度換接Fig.7-20a）

閥B的調(diào)定流量應比閥A的小。

第52頁/共116頁調(diào)速閥串聯(lián)實現(xiàn)速度換接調(diào)速閥并聯(lián)實現(xiàn)速度換接第53頁/共116頁思考題（Ex.7-9）

若采用調(diào)速閥串聯(lián)回路實現(xiàn)兩檔慢速運動的速度換接，為什么要求閥B的調(diào)定流量比閥A的??？油液經(jīng)由兩調(diào)速閥流入執(zhí)行元件時，調(diào)速閥A是否正常工作？第54頁/共116頁

解答：

只有當后一調(diào)速閥的調(diào)定流量小于前一調(diào)速閥的調(diào)定流量時，后一調(diào)速閥才起作用。此時前面的調(diào)速閥由于進、出口的壓力差太小，定差減壓閥不起作用，因此不能正常工作。第55頁/共116頁第56頁/共116頁7.3DirectionalControlCircuits方向控制回路

用于控制執(zhí)行元件的啟動、停止或變換運動方向。有換向回路和鎖緊回路等。

1.Directionalcircuit

換向回路用于改變油液的流動方向，從而控制執(zhí)行元件的運動方向。

換向閥換向回路雙向泵換向回路第57頁/共116頁第58頁/共116頁2.

Lockcircuit鎖緊回路Fig.7-23

使執(zhí)行元件能停留于任何位置，且停留后不會在外力作用下移動位置。

利用O或M型換向閥中位機能的鎖緊回路

鎖緊精度差。

液控單向閥的鎖緊回路

鎖緊精度較高。注意：回路中換向閥應采用

H

型或

Y

型中位機能。Ex.

7-10第59頁/共116頁液控單向閥的鎖緊回路利用M型中位機能換向閥的鎖緊回路第60頁/共116頁第61頁/共116頁1.Sequenceactioncircuit順序回路

用于實現(xiàn)多個執(zhí)行元件依次動作的液壓回路。

壓力控制順序回路Fig.7-24

利用油路自身壓力的變化使執(zhí)行元件依次動作。

用壓力控制的順序回路由于管路中的壓力沖擊，會產(chǎn)生后一行程的液動機先動現(xiàn)象。7.4OtherCircuits其它回路第62頁/共116頁壓力控制順序回路第63頁/共116頁第64頁/共116頁行程控制順序回路

Fig.7-25第65頁/共116頁第66頁/共116頁

2.Synchronizationcircuit同步回路用于實現(xiàn)多個液壓執(zhí)行元件的同步運動。

調(diào)速閥同步回路Fig.7-26分流閥同步回路串聯(lián)控制同步回路Fig.7-27機械同步第67頁/共116頁調(diào)速閥同步回路第68頁/共116頁第69頁/共116頁串聯(lián)控制同步回路第70頁/共116頁第71頁/共116頁機械同步第72頁/共116頁第73頁/共116頁3.Hands-offcircuit多缸互不干擾回路Fig.7-30Fig.7-30雙泵供油快慢速互不干擾回路1YA2YA3YA4YA12345678910第74頁/共116頁第75頁/共116頁4.Shockeliminatingandoilchargingcircuit

馬達緩沖補油回路第76頁/共116頁5.Opencircuit開式回路

液壓泵從油箱吸油，經(jīng)執(zhí)行元件后將油排回油箱。

特點：回路簡單，散熱好，雜質(zhì)可沉淀于油箱中。但油箱體積大，油易污染，空氣易侵入，使運動不平穩(wěn)。第77頁/共116頁第78頁/共116頁6.Closedcircuit閉式回路

油液從執(zhí)行元件排出后直接進入泵的進油口。

特點：減少了空氣入侵，運動較平穩(wěn)，油不易污染。但結(jié)構(gòu)復雜，散熱差，對油液過濾精度要求較高。采用節(jié)流調(diào)速回路的液壓系統(tǒng)，應選用開式回路還是閉式回路？第79頁/共116頁第80頁/共116頁第81頁/共116頁【例1】如圖所示液壓系統(tǒng)，兩液壓缸有效面積為Al=

A2=100×10-4m2，缸I的負載Fl=3.5×104N，缸II運動時的負載為零，溢流閥、順序閥和減壓閥的調(diào)整壓力分別為4MPa、3MPa、2MPa。不計摩擦阻力、慣性力和管路損失，試問在下列三種情況下A、B和C點壓力各為多少？例題第82頁/共116頁1）液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位；

2）1YA通電，液壓缸I活塞移動時及活塞運動到終點時；

3）1YA斷電，2YA通電，液壓缸II活塞運動時及活塞桿碰到固定擋鐵時。

（Ex.7－2）第83頁/共116頁AB2YA1YAA2A1缸II缸I固定擋鐵CFl第84頁/共116頁解：1）液壓泵啟動后，兩換向閥處于中位時：泵輸出的油液全部通過溢流閥溢流回油箱，此時有pA=pB=4MPa，減壓閥正常減壓，因此pC=2MPa。

2）1YA通電，液壓缸I活塞移動時：缸I大腔的壓力第85頁/共116頁

順序閥的出口壓力大于其調(diào)整壓力，因此閥口全開，故pA=pB=p=3.5MPa。減壓閥正常減壓，pC=2MPa。

活塞運動終點時：溢流閥溢流，pA=pB=4MPa，pC=2MPa。

3）1YA斷電，2YA通電，液壓缸II活塞運動時：由于負載為零，因此pA=pB=pC=0。

活塞桿碰到固定擋鐵時：溢流閥溢流，pA=pB=4MPa，pC=2MPa。第86頁/共116頁【例2】在如圖所示的回路中，液壓缸B進退所需壓力均為2MPa，各閥調(diào)定壓力如圖所示。試確定在下列工況時C缸的工作壓力：

1）在圖示狀況下，C缸壓力是（）。

2）在圖示狀況下，當B缸活塞頂上死擋塊時，C缸壓力是（

）。

3）當閥A通電后，B缸活塞退回過程中，C

缸壓力是（

）。

A.1.5MPaB.3MPaC.5MPaD.4MPa第87頁/共116頁1.5

MPa3

MPa5

MPa4

MPa6

MPaBCA第88頁/共116頁解：1）在圖示狀況下，C缸壓力是（）。

1.5MPa3MPa5MPa4MPa6MPaBCA5MPa第89頁/共116頁2）在圖示狀況下，當B缸活塞頂上死擋塊時，C缸壓力是（）。1.5MPa3MPa5MPa4MPa6MPaBCA1.5MPa第90頁/共116頁3）當閥A通電后，B缸活塞退回過程中，C缸壓力是（）。1.5MPa3MPa5MPa4MPa6MPaBCA4MPa第91頁/共116頁【例3】下圖所示兩液壓系統(tǒng)中，已知液壓缸無桿腔面積皆為A1=40

cm2，有桿腔面積皆為A2=20

cm2；兩缸負載不同，F(xiàn)1=8000N，F(xiàn)2=12000N（均為阻力負載）；溢流閥調(diào)定壓力

py=

3.5

MPa，液壓泵流量qp=32L/min。節(jié)流閥的流量為

其中Cd=

0.62，A

=

0.05

cm2，ρ=900

kg/m3，求各液壓缸活塞運動速度。第92頁/共116頁F1v1（a）F2v2缸1缸2pY（b）F1F2v2'缸1缸2pbpYv1'第93頁/共116頁解：

1）圖（a）回路中：系統(tǒng)為進油路節(jié)流調(diào)速回路，兩液壓缸無桿腔的壓力由負載決定。缸1的工作壓力：

p1=F1/A1=8000÷(40×10-4)=2(MPa)

缸2的工作壓力：

p2=F2/A1=12000÷(40×10-4)=3(MPa)

因此兩缸的動作順序為：缸1先動，缸2后動。第94頁/共116頁缸1動作時，流過節(jié)流閥的流量

缸1的運動速度

第95頁/共116頁

缸1到達終端停止運動后，缸2才開始動作。

此時，流過節(jié)流閥的流量

缸2的運動速度

第96頁/共116頁2）圖（b）回路中：采用回油路節(jié)流調(diào)速回路，兩液壓缸進油腔壓力始終保持為溢流閥的調(diào)定值?；钊芰ζ胶夥匠虨椋?/p>

pY·A1=F+pb·A2

因此，平衡狀態(tài)下小負載的缸1運動產(chǎn)生的背壓力高，該背壓力又作用在大負載缸2的有桿腔，使缸2活塞不能運動，直至缸1到達終點，背壓力減小，缸2才開始動作。第97頁/共116頁缸1先動，缸2不動，此時節(jié)流閥上的壓降流過節(jié)流閥的流量

第98頁/共116頁

缸1的運動速度缸1運動到終端后，缸2才開始運動。此時，節(jié)流閥上的壓降

第99頁/共116頁流過節(jié)流閥的流量

故缸2的運動速度

第100頁/共116頁【例4】圖示回路中，變量泵的轉(zhuǎn)速為1200rpm，排量

Vp在

0~8mL/r間可調(diào)，變量馬達排量

Vm

在

4~12

mL/r間可調(diào)，安全閥調(diào)整壓力為4

MPa；如在調(diào)速時要求液壓馬達輸出盡可能大的功率和轉(zhuǎn)矩，試分析（所有損失均不計）：

1)

如何調(diào)整液壓泵和液壓馬達才能實現(xiàn)這個要求？

2)

液壓馬達的最高轉(zhuǎn)速、最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大輸出功率可達多少？第101頁/共116頁VmVppY第102頁/共116頁解：1）液壓泵的輸出功率與其排量成正比，液壓馬達的輸出扭矩也與其排量成正比，因此要使液壓馬達輸出盡可能大的功率和轉(zhuǎn)矩，應將泵和馬達的排量調(diào)至最大。2）馬達轉(zhuǎn)速

第103頁/共116頁故馬達輸出的最高轉(zhuǎn)速

馬達最大輸出轉(zhuǎn)矩第104頁/共116頁馬達的最大輸出功率第105頁/共116頁【例5】某簡易起重機的工作機構(gòu)以兩油缸實現(xiàn)重物的起吊裝卸，一液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)，機構(gòu)原理如下圖所示。請按下述要求設(shè)計液壓系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)原理圖：

1.系統(tǒng)采用單泵定量油泵供油；

2.采用串聯(lián)油路控制，使各執(zhí)行元件既能單獨