1、1,本章提要,本章介紹液壓基本回路，這些回路主要包括：,調(diào)速回路(包括節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路),快速運動回路,熟悉和掌握這些基本回路的組成、工作原理及應(yīng)用，是分析、設(shè)計和使用液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。,2,快速運動回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動生產(chǎn)率并使功率得到合理的利用。實現(xiàn)快速運動可以有幾種方法。,快速運動回路,這里僅介紹液壓缸差動連接的快速運動回路和雙泵供油的快速運動回路。,3,液壓缸差動連接的快速運動回路,換向閥2處于原位時，液壓泵1輸出的液壓油同時與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由于液壓缸無桿腔的有效面積A1大于有桿腔的有效面積A2，使活塞受到的向右作用

2、力大于向左的作用力，導(dǎo)致活塞向右運動。,液壓缸差動連接的快速運動回路,4,5,這種回路比較簡單也比較經(jīng)濟(jì)，但液壓缸的速度加快有限，差動連接與非差動連接的速度之比為:,有時仍不能滿足快速運動的要求，常常要求和其它方法（如限壓式變量泵）聯(lián)合使用。,液壓缸差動連接的快速運動回路,6,當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使系統(tǒng)壓力低于順序閥3的調(diào)定壓力時，兩個泵同時向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運動；,圖雙泵供油的快速運動回路,雙泵供油的快速運動回路,7,換向閥6的電磁鐵通電后, 缸有桿腔經(jīng)節(jié)流閥7回油箱，系統(tǒng)壓力升高，達(dá)到順序閥3的調(diào)定壓力后,大流量泵1通過閥3卸荷,單向閥4自動關(guān)閉,只有小流量泵

3、2單獨向系統(tǒng)供油,活塞慢速向右運動.,8,大流量泵1的卸荷減少了動力消耗，回路效率較高。這種回路常用在執(zhí)行元件快進(jìn)和工進(jìn)速度相差較大的場合，特別是在機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。,9,第二節(jié) 速度控制回路（一） 調(diào)速回路,調(diào)速方法概述,液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達(dá)的運動速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。 液壓缸的速度為：,液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:,式中 q 輸入液壓缸或液壓馬達(dá)的流量； A 液壓缸的有效面積（相當(dāng)于排量）； VM 液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。,10,由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過改變流入流量來實現(xiàn)，也可以通過改變排量來實現(xiàn)。 對于

4、液壓缸來說，通過改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來調(diào)速是不現(xiàn)實的，一般只能用改變流量的方法來調(diào)速。 對變量馬達(dá)來說，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。,11,目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種：,(1)節(jié)流調(diào)速回路 采用定量泵供油，通過改變回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。,(2)容積調(diào)速回路 通過改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。,(3)容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）,下面主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。,一. 定量泵節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。,設(shè)節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中 m1

5、/2。,12,（一） 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,13,（1）速度負(fù)載特性,活塞受力方程為：,缸的流量方程為：,=,圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,14,于是,(2),式中,C 與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；,AT 節(jié)流閥的開口面積；,節(jié)流閥前后的壓強差，,m 為節(jié)流閥的指數(shù)；當(dāng)為薄壁孔口時，m =0.5。,15,(2),式 (2)為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),FL為橫坐標(biāo)，將式(2)按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。,16,圖2 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線,17,（2）功率特性,圖1中，液壓泵輸出功率即為

6、該回路的輸入功率為：,回路的功率損失為：,而缸的輸出功率為：,圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,18,式中 溢流閥的溢流量, 。,進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失 和節(jié)流功率損失,(3),19,（二） 回油路節(jié)流調(diào)速回路,圖3回油路節(jié)流調(diào)速回路,采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.,20,進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較,(1) 承受負(fù)值負(fù)載的能力 回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載,(2) 運動平穩(wěn)性 回油節(jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好。,(3) 油液發(fā)熱對回路的影響 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會使缸的內(nèi)外泄漏增加；,(4) 啟動性能 回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動時背

7、壓不能立即建立，會引起瞬間工作機(jī)構(gòu)的前沖現(xiàn)象。,進(jìn)油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。,（5）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實現(xiàn)壓力控制。工作部件運動碰到死擋 鐵后，液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號，可控制下一步動作。,21,（三） 旁油路節(jié)流調(diào)速回路,圖4 旁油路節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實現(xiàn)速度調(diào)節(jié),溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負(fù)載。,22,（1）速度負(fù)載特性,考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的輸出流量qp應(yīng)計入泵的泄漏量隨壓力的

8、變化 ,采用與前述相同的分析方法可得速度表達(dá)式為：,23,（2）功率特性,回路的輸入功率,回路的輸出功率,回路的功率損失,回路效率,旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無溢流損失，功率損失較小。,24,二 容積調(diào)速回路,容積調(diào)速回路通過改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。由于沒有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，系統(tǒng)溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。,容積調(diào)速回路有泵-缸式回路和泵-馬達(dá)式回路。這里主要介紹泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路。,25,（一）變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路閉式調(diào)速回路,馬達(dá)為定量,改變泵排量VP可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM隨之成比例地變化.,泵的轉(zhuǎn)速 np 和馬達(dá)排量VM 視為常數(shù)，改

9、變泵的排量Vp可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速 nM 和輸出功率 PM 隨之成比例的變化。馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 TM 和回路的工作壓力p 取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不會因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路常稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。,26,圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路,27,圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路,28,在低速段，先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當(dāng)泵的排量由小變大，直至最大，馬達(dá)轉(zhuǎn)速隨之升高，輸出功率也隨之線性增加。此時因馬達(dá)排量最大，馬達(dá)能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩，且處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)）。 高速段，泵為最大排量，用變量馬達(dá)調(diào)速，將馬達(dá)排量由大調(diào)小，馬達(dá)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，輸出轉(zhuǎn)矩隨之降低。此時因泵處于最大輸出功率狀態(tài)不變，故馬

10、達(dá)處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。,二 變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路,29,。,30,8.3 同步回路,同步運動包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執(zhí)行元件的運動速度相同；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運動中或停止時都保持相同的位移量。,8.3.1 液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,31,8.3.1 液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,由于機(jī)械零件在制造，安裝上的誤差，同步精度不高。同時，兩個液壓缸的負(fù)載差異不宜過大，否則會造成卡死現(xiàn)象。,這種同步回路是用剛性梁齒輪齒條等機(jī)械零件在兩個液壓缸的活塞桿間實現(xiàn)剛性聯(lián)結(jié)以便來實現(xiàn)位移的同步。,32,8.

11、3.2 采用調(diào)速閥的同步回路,這種同步回路結(jié)構(gòu)簡單，但是兩個調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩,而且還受油溫泄漏等的影響故同步精度不高,不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場合。,圖8.14 用調(diào)速閥的同步回路,33,8.3.3 用串聯(lián)液壓缸的同步回路,圖8.15用串聯(lián)液壓缸的同步回路,當(dāng)兩缸同時下行時,若缸5活塞先到達(dá)行程端點,則擋塊壓下行程開關(guān)1S，電磁鐵3YA得電,換向閥3左位投入工作,壓力油經(jīng)換向閥3和液控單向閥4進(jìn)入缸6上腔,進(jìn)行補油,使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點，從而消除累積誤差。,這種回路同步精度較高,回路效率也較高.,注意:回路中泵的供油壓力至少 是兩個液壓缸工作壓力之和。,34,8.3.4 用同步

12、馬達(dá)的同步回路,圖8.16 用同步馬達(dá)的同步回路,兩個馬達(dá)軸剛性連接，把等量的油分別輸入兩個尺寸相同的液壓油缸中，使兩液壓缸實現(xiàn)同步。,35,8.4 順序回路,順序動作回路，根據(jù)其控制方式的不同，分為行程控制、壓力控制和時間控制三類，這里只對前兩種進(jìn)行介紹。,36,8.4.1 行程控制順序動作回路,圖8.17 用行程開關(guān)和電磁閥配合的順序回路,首先按動啟動按鈕，使電磁鐵1YA得電，壓力油進(jìn)入油缸3的左腔, 使活塞按箭頭1所示方向向右運動。,動作1,37,活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)6S后,通過電氣上的連鎖使1YA斷電，3YA得電.油缸3的活塞停止運動，壓力油進(jìn)入油缸4的左腔,使其按箭頭2所示的方

13、向向右運動;,動作2,38,當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)8S,使3YA斷電,2YA得電，壓力油進(jìn)入缸3的右腔,使其活塞按箭頭3所示的方向向左運動；,動作3,39,當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)5,使2YA斷電,4YA得電,壓力油進(jìn)入油缸4右腔,使其活塞按箭頭4的方向返回.,當(dāng)擋塊壓下行程開關(guān)7S時,4YA斷電,活塞停止運動,至此完成一個工作循環(huán)。,動作4,40,8.4.2 壓力控制順序動作回路,按啟動按鈕，1YA得電，閥1左位工作，液壓缸7的活塞向右移動，實現(xiàn)動作順序1;,動作1,41,到右端后，缸7左腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器3的調(diào)定壓力時發(fā)訊，1YA 斷電，3YA得電，閥2左位工作，壓力油進(jìn)

14、入缸8的左腔，其活塞右移，實現(xiàn)動作順序2；,動作2,42,到行程端點后，缸8左腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器5的調(diào)定壓力時發(fā)訊，3YA斷電，4YA得電, 閥2右位工作，壓力油進(jìn)入缸8的右腔，其活塞左移，實現(xiàn)動作順序3;,動作3,43,到行程端點后，缸8右腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器6的調(diào)定壓力時發(fā)訊，4YA斷電，2YA得電,閥1右位工作，缸7的活塞向左退回，實現(xiàn)動作順序4。,動作4,44,到左端后，缸7右端壓力上升，達(dá)到壓力繼電器4的調(diào)定壓力時發(fā)訊，2YA斷電，1YA得電，閥1左位工作，壓力油進(jìn)入缸7左腔，自動重復(fù)上述動作循環(huán)，直到按下停止按鈕為止。,循環(huán)至動作1,45,8.5 平衡回路,為了防止立

15、式液壓缸與垂直運動的工作部件由于自重而自行下落造成事故或沖擊，可以采用平衡回路。,8.5.1 用單向順序閥的平衡回路,圖8.19 用單向順序閥的平衡回路,46,調(diào)節(jié)單向順序閥1的開啟壓力,使其稍大于立式液壓缸下腔的背壓.活塞下行時,由于回路上存在一定背壓支承重力負(fù)載,活塞將平穩(wěn)下落;換向閥處于中位時,活塞停止運動.,圖8.19 用單向順序閥的平衡回路,47,8.5.2 采用液控單向閥的平衡回路,48,8.6 卸荷回路,當(dāng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件短時間工作時,常使液壓泵在很小的功率下作空運轉(zhuǎn).這種卸荷可以減少液壓泵磨損，降低功率消耗，減小溫升。卸荷的方式有兩類，一類是液壓缸卸荷，執(zhí)行元件不需要保持壓力；另

16、一類是液壓泵卸荷，執(zhí)行元件需要保持壓力。,49,8.6.1 執(zhí)行元件不需保壓的卸荷回路,8.6.1.1 用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路,當(dāng)換向閥處于中位時，液壓泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需保持一定的控制壓力以操縱執(zhí)行元件，故在泵出口安裝單向閥。,圖8.21 用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路,50,8.6.1.2 用電磁溢流閥的卸荷回路,圖8.22 用電磁溢流閥的卸荷回路,電磁溢流閥是帶遙控口的先導(dǎo)式溢流閥與二位二通電磁閥的組合。當(dāng)執(zhí)行元件停止運動時，二位二通電磁閥得電，溢流閥的遙控口通過電磁閥回油箱，泵輸出的油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱，實現(xiàn)泵卸荷。,51,8.6.2 執(zhí)行元件需要保壓的卸荷回路,8.6.2.1 限壓式變量泵的卸荷回路,當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到變量泵壓力調(diào)節(jié)螺釘調(diào)定壓力時，壓力補償裝置動作，液壓泵3輸出流量隨供油壓力升高而減小，直到維持系統(tǒng)壓力所必需的流量，回路實現(xiàn)保壓卸荷，系統(tǒng)中的溢流閥1作安全閥用，以防止泵的壓力補償裝置的失效而導(dǎo)致壓力異常。,圖8.23 用限壓式變量泵的卸荷回路,52,8.6.2.2 用卸荷