液压-第08章液压基本回路.ppt

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1、1本章提要本章提要 本章介绍液压基本回路，这些回路主要包括：调速回路(包括节流调速回路和容积调速回路)快速运动回路同步回路顺序回路平衡回路和卸荷回路熟悉和掌握这些基本回路的组成、工作原理及应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。注意注意2快快速速运运动动回回路路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。实现快速运动可以有几种方法。8.1 快速运动回路快速运动回路这里仅介绍液液压压缸缸差差动动连连接接的的快快速速运运动动回路回路和双泵供油的快速运动回路。双泵供油的快速运动回路。38.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 液压缸差动连液压缸差动连液压

2、缸差动连液压缸差动连接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路 换向阀2处于原位时，液压泵1输出的液压油同时与液压缸3的左右两腔相通，两腔压力相等。由于液压由于液压缸无杆腔的有效面积缸无杆腔的有效面积A1A1大大于有杆腔的有效面积于有杆腔的有效面积A2A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，导致活塞向右运动。图图8.1 8.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路48.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 液压缸差动连液压缸差动连液压缸差动连液压缸差动连接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路 于是无杆腔排出的油液与

3、泵1输出的油液合流进入无杆腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量，使活塞快速向右运动。图图8.1 8.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路5 这种回路比较简单也比较经济，但液压缸的速度加快有限，差动连接与非差动连接的速度之比为:有时仍不能满足快速运动的要求，常常要求和其它方法（如限压式变量泵）联合使用。图图8.1 8.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路6当换向阀6处于图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；图图8.2双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路 设设

4、定定双双泵泵供供油油时时系系统统的的最最高高工工作作压力压力低低压压大大流流量量泵泵1 1和和高高压压小小流流量量泵泵2 2组组成成的的双双联联泵作为系统的动力源。泵作为系统的动力源。8.1.2 8.1.2 双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路7换向阀6的电磁铁通电后,缸有杆腔经节流阀7回油箱，系系系系统统统统压压压压力力力力升升升升高高高高，达达到到顺顺序序阀阀3 3的的调调定定压压力力后后,大大流流量量泵泵1 1通通过过阀阀3 3卸卸荷荷,单单向向阀阀4 4自自动动关关闭闭,只只有有小小流流量量泵泵2 2单单独独向向系系统统供供油油,活塞

5、慢速向右运动.设设定定小小流流量量泵泵2 2的的最最高高工作压力工作压力注注意意：顺顺序序阀阀3 3的的调调定定压压力力至至少少应应比比溢溢流流阀阀5 5的的调调定定压压力力低低10%-20%10%-20%。8设设定定小小流流量量泵泵2 2的的最最高高工作压力工作压力注注意意：顺顺序序阀阀3 3的的调调定定压压力力至至少少应应比比溢溢流流阀阀5 5的的调调定定压压力力低低10%-20%10%-20%。大流量泵1的卸荷减少了动力消耗，回路效率较高。这种回路常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合，特别是在机床中得到了广泛的应用。98.2调速回路8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.2.1 调

6、速方法概述调速方法概述调速方法概述调速方法概述液压系统常常需要调节液液压压缸缸和和液液压压马马达达的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液液压压缸缸和和液液压压马马达达的的速度决定于排量速度决定于排量及及输入流量输入流量。液压缸的速度为：液压马达的转速:式中 q 输入液压缸或液压马达的流量；A 液压缸的有效面积（相当于排量）；VM 液压马达的每转排量。10 由以上两式可以看出，要控制缸和马达的速度，可以通过改变流入流量来实现，也可以通过改变排量来实现。对于液压缸来说，通过改变其有效作用面积A（相当于排量）来调速是不现实的，一般只能用改变流量的方法来调速。对变量马达来说，调速既可以改变流量，也可

7、改变马达排量。11目前常用的调速回路主要有以下几种：(1)(1)节节流流调调速速回回路路 采用定量泵供油，通过改变回路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。(2)(2)容容积积调调速速回回路路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。(3)容积节流调速回路（联合调速）容积节流调速回路（联合调速）下面主要讨论节流调速回路节流调速回路和容积调速回路容积调速回路。8.2.2 8.2.2 8.2.2 8.2.2 采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路 节流调速回路有进进进进油油油油路路路路节节节节流流流流调调调调速速速

8、速，回回回回油油油油节节节节路路路路流流流流调调调调速速速速，旁路节流调速旁路节流调速三种基本形式。128.2.2.1 8.2.2.1 进油路节流调速回路进油路节流调速回路进油路节流调速回路进油路节流调速回路图8.3进油路节流调速回路进油节流调速回路正常工作的条件:泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。注意注意节流阀串联在泵和缸之间13（1 1）速度负载特性）速度负载特性当不考虑泄漏和压缩时，活塞运动速度为：(8.1)活塞受力方程为：缸的流量方程为：=p2 液压缸回油腔压力，p20。F 外负载力；式中：14 于是(8.4)式中C 与油液种类等有关的系数；AT 节流阀的开口面积；节流阀前后的

9、压强差，m 为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，m=0.5。15(8.4)式(8.4)为进油路节流调速回路的速度负载特性方程。以v为纵坐标,FL为横坐标，将式(8.4)按不同节流阀通流面积AT作图，可得一组抛物线，称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。16图8.4进油路节流调速回路速度负载特性曲线17（2 2）功率特性）功率特性 图8.3中，液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：回路的功率损失为：=而缸的输出功率为：18 式中 溢流阀的溢流量,。进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功率损失 和节流功率损失(8.6)198.2.2.2 8.2.2.2 8.2.2.2 8.2.2.2 回

10、油路节流调速回路回油路节流调速回路回油路节流调速回路回油路节流调速回路 图8.5回油路节流调速回路采采用用同同样样的的分分析析方方法法可可以以得得到到与与进进油油路路节节流流调调速速回回路路相相似的速度负载特性似的速度负载特性.节节流流阀阀串串联联在在液压缸的回油路上液压缸的回油路上，20进油路和回油路节流调速的比较进油路和回油路节流调速的比较(1)(1)(1)(1)承承承承受受受受负负负负值值值值负负负负载载载载的的的的能能能能力力力力 回油节流调速能承受一定的负值负载 (2)(2)(2)(2)运动平稳性运动平稳性运动平稳性运动平稳性 回油节流调速回路运动平稳性好。(3)(3)(3)(3)油

11、油油油液液液液发发发发热热热热对对对对回回回回路路路路的的的的影影影影响响响响 进油节流调速的油液发热会使缸的内外泄漏增加；(4)(4)(4)(4)启启启启动动动动性性性性能能能能 回油节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象。进油路、回油路节流调速回路结构简单，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。218.2.2.3 8.2.2.3 旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路图8.6旁油路节流调速回路节节流流阀阀装装在在与与液液压压缸缸并并联联的的支支路路上上，利利用用节节流流阀阀把把液液压压泵

12、泵供供油油的的一一部部分分排排回回油油箱实现速度调节箱实现速度调节溢溢流流阀阀作作安安全全阀阀用用，液液压压泵泵的的供供油油压压力力P Pp p取决于负载取决于负载。22（1 1）速度负载特性）速度负载特性 考虑到泵的工作压力随负载变化，泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化 ,采用与前述相同的分析方法可得速度表达式为：式中 qpt泵的理论流量；k泵的泄漏系数，其余符号意义同前。(8.8)23（2 2）功率特性）功率特性 回路的输入功率回路的输出功率回路的功率损失 回路效率旁旁路路节节流流调调速速只只有有节节流流损损失失，无无溢溢流流损损失失，功率损失较小。注注意意:节流调速回路速度负载

13、特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合248.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 容积调速回路容积调速回路容积调速回路容积调速回路 容积调速回路有泵泵-缸缸式式回回路路和泵泵-马马达达式式回回路路。这里主要介绍泵-马达式容积调速回路。8.2.3.1 8.2.3.1 8.2.3.1 8.2.3.1 变变变变量量量量泵泵泵泵-定定定定量量量量马马马马达达达达式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路 马达为定量,改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化.25图8.7变量泵-定量马

14、达容积调速回路防止回路过载 补偿泵3和马达5的泄漏调 定 油 泵 1的供油压力辅辅助助泵泵使使低低压压管管路路始始终终保保持持一一定定压压力力,改改善善了了主主泵泵的的吸吸油油条条件件,且且可可置置换换部部分分发发热热油油液液,降降低低系系统温升。统温升。26图8.7变量泵-定量马达容积调速回路图8.8变量泵-定量马达容积调速回路工作特性曲线防止回路过载 补偿泵3和马达5的泄漏调 定 油 泵 1的供油压力278.2.3.28.2.3.28.2.3.28.2.3.2定定定定量量量量泵泵泵泵-变变变变量量量量马马马马达达达达式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路288.2.3.3

15、 8.2.3.3 变变量量泵泵-变变量量马马达达式式容容积积调速回路调速回路。298.3同步回路 同步运动包括速度同步和位置同步两类。速度同步是指各执行元件的运动速度相同；而位置同步是指各执行元件在运动中或停止时都保持相同的位移量。8.3.1 8.3.1 液液液液压压压压缸缸缸缸机机机机械械械械联联联联结结结结的的的的同同同同步回路步回路步回路步回路图8.13用机械联结的同步回路 308.3.1 8.3.1 液压缸机械联结的同步回路液压缸机械联结的同步回路液压缸机械联结的同步回路液压缸机械联结的同步回路图8.13用机械联结的同步回路 由于机械零件在制造，安装上的误差，同步精度不高。同时，两个液

16、压缸的负载差异不宜过大，否则会造成卡死现象。这这种种同同步步回回路路是是用用刚刚性性梁梁齿齿轮轮齿齿条条等等机机械械零零件件在在两两个个液液压压缸缸的的活活塞塞杆杆间间实实现现刚刚性性联联结结以便来实现位移的同步。以便来实现位移的同步。318.3.2 8.3.2 采采采采用用用用调调调调速速速速阀阀阀阀的的的的同步回路同步回路同步回路同步回路 这这种种同同步步回回路路结结构构简简单单，但但是是两两个个调调速速阀阀的的调调节节比比较较麻麻烦烦,而而且且还还受受油油温温 泄泄漏漏等等的的影影响响故故同同步步精精度度不不高高,不不宜宜用用在在偏偏载载或或负负载变化频繁的场合。载变化频繁的场合。图8.

17、14 用调速阀的同步回路 32 8.3.3 8.3.3 用串联液压缸的同步回路用串联液压缸的同步回路用串联液压缸的同步回路用串联液压缸的同步回路 图8.15用串联液压缸的同步回路 当当两两缸缸同同时时下下行行时时,若若缸缸5 5活活塞塞先先到到达达行行程程端端点点,则则挡挡块块压压下下行行程程开开关关1 1S S，电电磁磁铁铁3 3YAYA得得电电,换换向向阀阀3 3左左位位投投入入工工作作,压压力力油油经经换换向向阀阀3 3和和液液控控单单向向阀阀4 4进进入入缸缸6 6上上腔腔,进进行行补补油油,使使其其活活塞塞继继续续下下行行到到达达行行程程端端点点，从而消除累积误差。从而消除累积误差。

18、这种回路同步精度较高,回路效率也较高.注意:回路中泵的供油压力至少是两个液压缸工作压力之和。338.3.4 8.3.4 8.3.4 8.3.4 用同步马达的同步回路用同步马达的同步回路用同步马达的同步回路用同步马达的同步回路图8.16 用同步马达的同步回路 两两个个马马达达轴轴刚刚性性连连接接，把把等等量量的的油油分分别别输输入入两两个个尺尺寸寸相相同同的的液液压压油油缸缸中中，使使两两液压缸实现同步液压缸实现同步。消除行程端点两缸的位置误差348.4 顺序回路顺序回路顺序动作回路，根据其控制方式的不同，分为行行程程控控制制、压压力力控控制制和时时间间控控制制三类，这里只对前两种进行介绍。35

19、8.4.1 8.4.1 行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路行程控制顺序动作回路图8.17 用行程开关和电磁阀配合的顺序回路首先按动启动按钮，使电磁铁1YA得电，压力油进入油缸3的左腔,使活塞按箭头1所示方向向右运动。动作动作136活塞杆上的挡块压下行程开关6S后,通过电气上的连锁使1YA断电，3YA得电.油缸3的活塞停止运动，压力油进入油缸4的左腔,使其按箭头2所示的方向向右运动;动作动作237当活塞杆上的挡块压下行程开关8S,使 3YA断 电,2YA得 电，压力油进入缸 3的 右 腔,使其活塞按箭头3所示的方向向左运动；动作动作338当活塞杆上的挡块压下行程开关5,

20、使2YA断电,4YA得电,压力油进入油缸4右腔,使其活塞按箭头4的方向返回.当挡块压下行程开关7S时,4YA断电,活塞停止运动,至此完成一个工作循环。动作动作4398.4.2 8.4.2 压力控制顺序动作回路压力控制顺序动作回路压力控制顺序动作回路压力控制顺序动作回路按启动按钮，1YA得电，阀1左位工作，液压缸7的活塞向右移动，实现动作顺序1;动作动作140到右端后，缸7左腔压力上升，达到压力继电器3的调定压力时发讯，1YA 断电，3YA得电，阀2左位工作，压力油进入缸8的左腔，其活塞右移，实现动作顺序2；动作动作241 到 行 程 端点后，缸8左腔压力上升，达到压力继电器5的调定压力时发讯，

21、3YA断电，4YA得电,阀2右位工作，压力油进入缸8的右腔，其活塞左移，实现动作顺序3;动作动作342到行程端点后，缸8右腔压力上升，达到压力继电器6的调定压力时发讯，4YA断电，2YA得 电,阀 1右位工作，缸7的活塞向左退回，实现动作顺序4。动作动作443到左端后，缸7右端压力上升，达到压力继电器4的调定压力时发讯，2YA断电，1YA得电，阀1左位工作，压力油进入缸7左腔，自动重复上述动作循环，直到按下停止按钮为止。循环至动作循环至动作1448.5 平衡回路平衡回路为了防止立式液压缸与垂直运动的工作部件由于自重而自行下落造成事故或冲击，可以采用平衡回路。8.5.1 8.5.1 用用用用单单

22、单单向向向向顺顺顺顺序序序序阀的平衡回路阀的平衡回路阀的平衡回路阀的平衡回路图8.19用单向顺序阀的平衡回路45 调节单向顺序阀1的开启压力,使其稍大于立式液压缸下腔的背压.活塞下行时,由于回路上存在一定背压支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位时,活塞停止运动.图8.19用单向顺序阀的平衡回路 此处的单向顺序阀又称为平衡阀468.5.2 8.5.2 采采采采用用用用液液液液控控控控单单单单向阀的平衡回路向阀的平衡回路向阀的平衡回路向阀的平衡回路478.6 卸荷回路卸荷回路当系统中执行元件短时间工作时,常使液压泵在很小的功率下作空运转.这种卸荷可以减少液压泵磨损，降低功率消耗，减小温升。

23、卸荷的方式有两类，一类是液液液液压压压压缸缸缸缸卸卸卸卸荷荷荷荷，执行元件不需要保持压力；另一类是液压泵卸荷，液压泵卸荷，液压泵卸荷，液压泵卸荷，执行元件需要保持压力。488.6.1 8.6.1 执行元件不需保压的卸荷回路执行元件不需保压的卸荷回路执行元件不需保压的卸荷回路执行元件不需保压的卸荷回路 8.6.1.1 8.6.1.1 用换向阀中位机能的卸荷回路用换向阀中位机能的卸荷回路用换向阀中位机能的卸荷回路用换向阀中位机能的卸荷回路当换向阀处于中位时，液压泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需保持一定的控制压力以操纵执行元件，故在泵出口安装单向阀。图8.21 用换向阀中位机能的卸荷回路498.6.

24、1.2 8.6.1.2 用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路用电磁溢流阀的卸荷回路 图8.22 用电磁溢流阀的卸荷回路电磁溢流阀是带遥控口的先导式溢流阀与二位二通电磁阀的组合。当执行元件停止运动时，二位二通电磁阀得电，溢流阀的遥控口通过电磁阀回油箱，泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱，实现泵卸荷。508.6.2 8.6.2 执行元件需要保压的卸荷回路执行元件需要保压的卸荷回路执行元件需要保压的卸荷回路执行元件需要保压的卸荷回路8.6.2.1 8.6.2.1 限压式变量泵的卸荷回路限压式变量泵的卸荷回路限压式变量泵的卸荷回路限压式变量泵的卸荷回路当系统压力升高达

25、到变量泵压力调节螺钉调定压力时，压力补偿装置动作，液压泵3输出流量随供油压力升高而减小，直到维持系统压力所必需的流量，回路实现保压卸荷，系统中的溢流阀1作安全阀用，以防止泵的压力补偿装置的失效而导致压力异常。图8.23用限压式变量泵的卸荷回路518.6.2.2 8.6.2.2 用卸荷阀的卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路 当电磁铁1YA得电时，泵和蓄能器同时向液压缸左腔供油，推动活塞右移，接触工件后，系统压力升高。当系统压力升高到卸荷阀1的调定值时，卸荷阀打开，液压泵通过卸荷阀卸荷，而系统压力用蓄能器保持。图中的溢流阀2是当安全阀用。图8.24用卸荷阀的卸荷回路蓄能

26、器保压卸荷阀使泵卸荷52小小 结结 本章所介绍的是一些比较典型和比较常用的基本回路。对于其他一些基本回路，感兴趣的读者可以根据书后所列的参考文献查阅。学习基本回路的目的，就是要掌握它的基本原理、特点，并能将它们有机的组合应用于复杂液压系统的设计当中，以满足所设计系统特定的工作要求。习习 题题8.1在图8.25所示的双向差动回路中,A1A2和A3分别表示液压缸左右腔及柱塞缸的有效工作面积.qp为液压泵输出流量.如,试确定活塞向左和向右移动的速度表达式。图8.25题8.1图8.2在图8.26所示的系统中，液 压 缸 两 腔 面 积A1=2A2。液压泵和阀的额定流量均为q。在额定流量下，通过各换向阀

27、的压力损失相同MPa。液压缸空载快速前进时，忽略摩擦力及管道压力损失。试填写该系统实现“快进（系统最高可能达到的速度）工进快退停止”工作循环的电磁铁动作顺序表，并计算：(1)空载差动快进时，液压泵的工作压力为多少？(2)当活塞杆的直径较小时，若泵无足够的高压，差动缸的推力连本身的摩擦力和元件的阻力都不能克服，因而不能使活塞运动。试分析差动连接的液压缸在这种情况下活塞两腔的压力是否相等。图8.26题8.2图8.3图8.27所示回路中的活塞在其往返运动中受到的阻力F大小相等，方向与运动方向相反，试比较活塞向左和向右的速度哪个大？图8.27题8.3图8.4图8.28所示回路中，泵的输出流量，溢流阀调

28、整压力MPa，两个薄壁孔口型节流阀的流量系 数 均 为，两 个 节 流 阀 的 开 口 面 积 分 别 为，液压油密度=900kg/m3，试求当不考虑溢流阀的调节偏差时：1）液压缸大腔的最高工作压力;2）溢流阀的流量。图8.28题8.4图598.5图8.29所示回路为带补偿装置的液压马达制动回路。试分析图中三个溢流阀和两个单向阀的作用。图8.29题8.5图8.6图8.30所示为采用调速阀的双向同步回路，试分析该同步回路工作原理及特点。图8.30题8.6图8.7 图8.31所示回路中，已知两液压缸的活塞面积相同 ，负载分别为。设溢流阀的调整压 力 为 ，试 分 析 减 压 阀 调 整 压 力 值 分 别 为 时，两液压缸的动作情况。图8.31题8.7图8.8试分析图8.32所示的平衡回路的工作原理。图8.32题8.8图8.9在图8.33所示系统中。，立式液压缸活塞与运动部件自重，活塞在运动时的摩擦阻力，向下进给时工作负载。系统停止工作时，应保证活塞不因自重下滑。试求：1）顺序阀的最小调定压力为多少？2）溢流阀的最小调定压力为多少？图8.33题8.9图8.10如图8.34所示液压回路，原设计是要求夹紧缸把工件夹紧后，进给缸才能动作，并且要求夹紧缸的速度能够调节。实际试车后发现该方案达不到预想目的，试分析其原因并提出改进的方法。图8.34题8.10图