第六章_基本回路课件.ppt

第一节 压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。这类回路包括调压、减压、增压、卸荷和平衡等多种回路。（1）调压回路 调压回路的功用是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。在定量泵系统中，液压泵的供油压力可以通过溢流阀来调节。在变量泵系统中，用安全阀来限定系统的最高压力，防止系统过载。若系统中需要两种以上的压力，则可采用多级调压回路。1.单级调压回路 2.二级调压回路 3.多级调压回路 4.比例调压回路3/13/20231第六章 基本回路调压回路第一节 压力控制回路3/13/20232第六章 基本回路减压回路第一节 压力控制回路（二）减压回路 减压回路的功用是使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。最常见的减压回路采用定值减压阀与主油路相连，如图62a所示。为了使减压回路工作可靠起见，减压阀的最低调整压力应不小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力低0.5MPa。当减压回路中的执行元件需要调速时，调速元件应放在减压阀的后面，以避免减压阀泄漏（指由减压阀泄油口流回油箱的油液）对执行元件的速度发生影响。图62a)一级减压b)二级减压3/13/20233第六章 基本回路增压回路第一节 压力控制回路（三）增压回路 当液压系统中的某一支路需要压力较高但流量不大的压力油，若采用高压泵又不经济，或者根本就没有这样高压力的液压泵时，可以采用增压回路。采用增压回路可节省能源，而且工作可靠、噪声小。a)单作用增压缸a)双作用增压缸3/13/20234第六章 基本回路卸荷回路第一节 压力控制回路（四）卸荷回路 卸荷回路的功用是在液压泵不停止转动时，使其输出的流量在压力很低的情况下流回油箱，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电动机的寿命。这种卸荷方式称为压力卸荷。常见的压力卸荷方式有如下几种：1.换向阀卸荷回路 M、H和K型中位机能的三位换向阎处于中位时，泵即卸荷。这种回路切换时压力冲击小，但回路中必须设置单向阀，以使系统能保持0.3MPa左右的压力，供控制油路之用。2.先导式溢流阀卸荷回路 3.二通插装阀卸荷回路 在双泵供油回路中利用顺序阀作卸荷阀的卸荷方式详见图6-20。3/13/20235第六章 基本回路第一节 压力控制回路图65卸荷回路3/13/20236第六章 基本回路保压回路第一节 压力控制回路 （五）保压回路 1.利用液压泵的保压回路 在保压过程中，液压泵仍以较高的压力（保压所需压力）工作。此时，若采用定量泵则压力油几乎全经溢流阀流回油箱，系统功率损失大，发热严重，故只在小功率系统且保压时间较短的场合下使用。若采用限压式变量泵，在保压时泵的压力虽较高，但输出流量几乎等于零。因而，系统的功率损失较小，且能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，因而其效率也较高。2.利用蓄能器的保压回路 3.自动补油保压回路图6-6 自动补油保压回路3/13/20237第六章 基本回路第一节 压力控制回路图6-5 利用蓄能器的保压回路F3/13/20238第六章 基本回路平衡回路第一节 压力控制回路（六）平衡回路 平衡回路的功用，在于执行机构不工作时，不致因受负载重力作用而使执行机构自行下落。图67所示为采用单向顺序阀的平衡回路。3/13/20239第六章 基本回路释压回路第一节 压力控制回路（七）释压回路 液压系统在保压过程中，由于油液压缩性和机械部分产生弹性变形，因而储存了相当的能量，若立即换向，则会产生压力冲击。因而对容量大的液压缸和高压系统（大于7MPa），应在保压与换向之间采取释压措施。FFF3/13/202310第六章 基本回路第二节 速度控制回路第二节 速度控制回路 液压传动系统中的速度控制回路包括调节液压执行元件的速度的调速回路，使之获得快速运动的快速运动回路，和工作进给速度以及工作进给速度之间的速度换接回路等。调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求，在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下，液压缸的运动速度为:液压马达的转速为:为了改变进人液压执行元件的流量，可采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量间流量的方法，也可采用改变变量泵或变量马达排量的方法。前者称为节流调速，后者称为容积调速；而同时用变量泵和流量阀来达到调速目的时，则称为容积节流调速。3/13/202311第六章 基本回路节流调速回路第二节 速度控制回路（一）节流调速回路 节流调速回路的工作原理是通过改变回路中流量控制元件（节流阀和调速阀）通流截面积的大小来控制流人执行元件或自执行元件流出的流量，以调节其运动速度。根据流量阀在回路中的位置不同，分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。1.进油节流调速回路 如图69a所示，节流阀串联在液压泵和液压缸之间。液压泵输出的油液一部分经节流阀进入液压缸工作腔，推动活塞运动，多余的油液经溢流阀流回油箱。有溢流是这种调速回路能够正常工作的必要条件。由于溢流阀有溢流，泵的出口压力p就是溢流阀的调整压力并基本保持恒定。调节节流阀的通流面积，即可调节通过节流阀的流量，从而调节液压缸的运动速度。（l）速度负载 特性缸在稳定工作时，其受力平衡方程式为：3/13/202312第六章 基本回路第二节 速度控制回路速度负载 特性曲线3/13/202313第六章 基本回路第二节 速度控制回路速度负载特性曲线（2）最大承载能力 由上式可知，无论AT为何值，当FppA1时，节流阀两端压差上户为零，活塞运动也就停止，此时液压泵输出的流量全部经溢流阀回油箱。所以此F值即为该回路的最大承载值，即FppA1。（3）功率和效率 在节流阀进油节流调速回路中，液压泵的输出功率Pp为常量；而液压缸的输出功率为P1是可变的。功率损失：效率3/13/202314第六章 基本回路第二节 速度控制回路2.回油节流调速回路（l）速度负载特性（2）最大承载能力 FmaxppA1（3）功率和效率3/13/202315第六章 基本回路第二节 速度控制回路 进、回油节流调速回路之间有许多相同之处，但是，它们也有如下不同：1）承受负值负载的能力。回油节流调速回路的节流阀使液压缸回油腔形成一定的背压，在负值负载时，背压能阻止工作部件的前冲，即能在负值负载下工作，而进油节流调速由于回油腔没有背压力，因而不能在负值负载下工作。2）停车后的起动性能。长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油箱，当液压泵重新向液压缸供油时，在回油节流调速回路中，由于进油路上没有节流阀控制流量，即使回油路上节流阀关得很小，也会使活塞前冲；而在进油节流调速回路中，由于进油路上有节流阀控制流量，故活塞前冲很小，甚至没有前冲。3）实现压力控制的方便性。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化，当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。3/13/202316第六章 基本回路第二节 速度控制回路 4）发热及泄漏的影响。在进油节流调速回路中，经过节流阀发热后的液压油直接进入液压缸的进油腔；而在回油节流调速回路中，经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此，发热和泄漏对进油节流调速的影响均大于回油节流调速。5）运动平稳性。在回油节流调速回路中，由于回油路上节流阀小孔对缸的运动有阻尼作用，同时空气也不易渗入，可获得更为稳定的运动。而在进油节流调速回路中，回油路的油液没有节流阀阻尼作用，因此，运动平稳性稍差。但是，在使用单杆液压缸的场合，无杆腔的进油量大于有杆腔的回油量，故在缸径、缸速均相同的情况下，若节流阀的最小稳定流量相同，则进油节流调速回路能获得更低的稳定速度。为了提高回路的综合性能，一般常采用进油节流调速，并在回油路上加背压阀的回路，使其兼备两者的优点。3/13/202317第六章 基本回路第二节 速度控制回路3.旁路节流调速回路 由于溢流已由节流阀承担，故溢流阀实际上是安全阀，常态时关闭，过载时打开，其调定压力为最大工作压力的1.11.2倍。（l）速度负载特性 由于在回路中泵的工作压力随负载而变化，正比于压力的泄漏量也是变量（前两回路中为常量），对速度产生了附加影响，因而泵的流量中要计入泵的泄漏流量qp，所以有3/13/202318第六章 基本回路第二节 速度控制回路 （2）最大承载能力 由图6-11b可知，速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交，其最大承载能力随AT的增大而减小，即旁路节流调速回路的低速承载能力很差，调速范围也小。（3）功率与效率 旁路节流调速回路只有节流损失而无溢流损失，泵的输出压力随负载而变化，即节流损失和输入功率随负载而变化，所以比前两种调速回路效率高。图6-11b由于旁路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故其应用比前两种回路少，只用于高速、负载变化较小、对速度平稳性要求不高而要求功率损失较小的系统中。4采用调速阀的节流调速回路调速阀的工作压差一般最小须0.5MPa，高压调速阀需1.0MPa左右。3/13/202319第六章 基本回路容积调速回路第二节 速度控制回路 容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的。主要优点是没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。缺点是变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。根据油路的循环方式，容积调速回路可以分为开式回路或闭式回路。补油泵的流量一般为主泵流量的1015，压力通常为0.3 1.0MPa左右。1.变量泵和定量液压执行元件容积调速回路（二）容积调速回路3/13/202320第六章 基本回路第二节 速度控制回路2.定量泵和变量马达容积调速回路 图6-14a所示为由定量泵和变量马达组成的容积调速回路。3/13/202321第六章 基本回路第二节 速度控制回路3.变量泵和变量马达容积调速回路 图6-15a所示为采用双向变量泵和双向变量马达的容积调速回路。3/13/202322第六章 基本回路容积节流调速回路第二节 速度控制回路（三）容积节流调速回路 容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节其运动速度，并使变量泵的输油量自动地与液压缸所需流量相适应。这种调速回路没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比容积调速回路好，常用在速度范围大、中小功率的场合，例如组合机床的进给系统等。1.限压式变量泵和调速阀的调速回路 图 6-16b所示为这种回路的调速特性，由图可见，回路虽无溢流损失，但仍有节流损失，其大小与液压缸工作腔压力p1有关。液压缸工作腔压力的正常工作范围是:p为保持调速阀正常工作所需的压差，一般应在0.5MPa以上3/13/202323第六章 基本回路第二节 速度控制回路3/13/202324第六章 基本回路第二节 速度控制回路2.差压式变量泵和节流阀的调速回路 图6-17所示为差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路，该回路的工作原理与上述回路基本相似。在这种调速回路中，作用在液压泵定子上的力的平衡方程为:3/13/202325第六章 基本回路快速运动回路第二节 速度控制回路（四）快速运动回路 快速运动回路又称增速回路，其功用在于使液压执行元件获得所需的高速，缩短机械空程运动时间，以提高系统的工作效率。实现快速运动随方法不同可有多种结构方案。下面介绍几种常用的快速运动回路。1.液压缸差动连接回路3/13/202326第六章 基本回路第二节 速度控制回路2.采用蓄能器的快速运动回路3.双泵供油回路图6-19采用蓄能器的快速运动回路图6-20 双泵供油回路3/13/202327第六章 基本回路第二节 速度控制回路4.用增速缸的快速运动回路 图6-21 采用增速缸的快速运动回路3/13/202328第六章 基本回路速度换接回路第二节 速度控制回路（五）速度换接回路 速度换接回路的功用是使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度换到另一种运动速度，因而这个转换不仅包括快速转慢速的换接，而且也包括两个慢速之间的换接。实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。1快速转慢速的换接回路图6-22所示为用行程阀来实现快慢速换接的回路。图6-22 用行程阀来实现快慢速换接的回路3/13/202329第六章 基本回路第二节 速度控制回路 2.两种慢速的换接回路3/13/202330第六章 基本回路第三节 方向控制回路第三节 方向控制回路 方向控制回路用来控制液压系统各油路中液流的接通、切断或变向，从而使各执行元件按需要相应地实现起动、停止或换向等一系列动作。这类控制回路有换向回路、锁紧回路等。（一）换向回路 对换向回路的基本要求是：换向可靠、灵敏而又平稳，换向精度合适。换向过程一般可分为三个阶段：执行元件减速制动，暂短停留和反向起动。这一过程是通过换向阀的阀心与阀体之间位置变换来实现的，因此选用不同换向阀组成的换向回路，其换向性能也不同。根据换向过程的制动原理，可有两种换向回路。3/13/202331第六章 基本回路换向回路第三节 方向控制回路1.时间制动换向回路 所谓时间制动换向就是从发出换向信号，到实现减速制动（停止），这一过程的时间基本上是一定的。这种回路的特点是换向时间短，换向精度取决于执行机构原来的运动速度，适用于对换向精度要求低的场合。3/13/202332第六章 基本回路第三节 方向控制回路2.行程制动换向回路 所谓行程制动换向是指从发出换向信号到工作部件减速制动、停止的这一过程中，工作部件所走过的行程基本上是一定的。3/13/202333第六章 基本回路锁紧回路第三节 方向控制回路（二）锁紧回路 锁紧回路的功用是使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。3/13/202334第六章 基本回路缓冲回路第三节 方向控制回路（三）缓冲回路 当运动部件在快速运动中突然停止或换向，就会引起液压冲击和振动，这不仅会影响其定位或换向精度，而且会妨碍机器的正常工作。例如当机械手手臂的快速运动速度为0.3lms时，缓冲装置或缓冲回路的合理设计与否成为整个机械手液压系统的关键。为了消除运动部件突然停止或换向时的液压冲击，除了在液压元件（液压缸）本身设计缓冲装置外，还可在系统中设置缓冲回路，有时则需要综合采用几种制动缓冲措施。缓冲用溢流阀l的调节压力应比主溢流阀2的调节压力高510，图6-27 溢流阀缓冲回路3/13/202335第六章 基本回路第三节 方向控制回路图6-28 节流缓冲回路3/13/202336第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路第四节 多执行元件控制回路（一）顺序动作回路 顺序动作回路的功能是使液压系统中的各个执行元件严格地按规定的顺序动作。按控制方式不同，可分为行程控制和压力控制两大类。1.行程控制顺序动作回路 图6-29a 行程阀控制的顺序动作回路3/13/202337第六章 基本回路顺序动作回路第四节 多执行元件控制回路图6-29b 由行程开关控制的顺序动作回路1DT2DT3563DT4DT478123/13/202338第六章 基本回路2.压力控制顺序动作回路 图6-30所示为使用顺序阀的压力控制顺序动作回路。第四节 多执行元件控制回路3561DT2DT12443/13/202339第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路1DT2DT33DT4DT412用压力继电器的顺序动作回路3/13/202340第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用延时阀的顺序动作回路341253/13/202341第六章 基本回路同步回路第四节 多执行元件控制回路（二）同步动作回路 同步动作回路的功能是保证系统中的两个或多个液压执行元件在运动中的位移量相同或以相同的速度运动。从理论上讲，对两个工作面积相同的液压缸输入等量的油液即可使两液压缸同步。但泄漏、摩擦阻力、制造精度、外负载、结构弹性变形以及油液中的含气量等因素都会使同步难以保证。为此，同步动作回路要尽量克服或减少这些因素的影响，有时要采取补偿措施，消除累积误差。1带补偿措施的串联液压缸同步回路图6-31 带补偿措施两液压缸串联同步回路3/13/202342第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路串联液压缸带补正装置的同步回路3413DT4DT21DT2DT3/13/202343第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路2.用同步缸或同步马达的同步回路3/13/202344第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用同步缸的同步回路3121DT2DT43/13/202345第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用等量马达的同步回路1234567893/13/202346第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用调速阀的同步回路12343/13/202347第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用电液比例调速阀的同步回路12343/13/202348第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用等量分流阀的双缸同步回路34123/13/202349第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路用比例分流阀-等量分流阀的三缸同步回路341253/13/202350第六章 基本回路第四节 多执行元件控制回路7546213用电液伺服阀的同步回路3/13/202351第六章 基本回路多执行元件互不干涉回路第四节 多执行元件控制回路（三）多执行元件互不干扰回路 多执行元件互不干扰回路的功用是防止液压系统中的几个液压执行元件因速度快慢的不同而在动作上的相互干扰。多缸快慢速互不干涉回路3DT1DT11754DT129102DT8634123/13/202352第六章 基本回路多缸卸荷回路第四节 多执行元件控制回路多缸卸荷回路（串联式）3/13/202353第六章 基本回路本章重点3/13/202354第六章 基本回路