液压基本回路设计.pptx
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1、综述 任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。根据完成的功能分类:根据完成的功能分类:压力控制回路控制整个系统或局部油路的压力速度控制回路控制和调节执行元件的速度方向控制回路控制执行元件运动方向的变换和锁停多执行元件控制回路控制几个执行元件相互间的工作循环 第1页/共111页第一节 压力控制回路 这种类型的回路是利用压力控制阀来实现液压系统的调压、卸载、减压、保压、增这种类型的回路是利用压力控制阀来实现液压系统的调压、卸载、减压、保压、增压、顺序动作等液压回路。压、顺序动作等液压回路。第2页/共111页限压回路在系统中,泵的出口压力随负载而变
2、化,为限制系统的最高压力,以保证系统和设备不出事故,必须在泵的出口处并联一个溢流阀(安全阀)。如左图,溢流阀作安全阀工作,阀的阀口是常闭状态,只有在系统压力达到其调定压力时才打开。使系统压力不超过允许压力值,起限压作用。泵的出口压力由负载决定,但最大压力受安全阀的限制。第3页/共111页溢流回路 溢流回路可使系统始终保持溢流阀的调定压力,泵的出口压力取决于阀的调定压力。阀口是常开状态,这时的溢流阀还兼有安全阀的作用。第4页/共111页调压回路 上述限压回路也属调压回路(单级调压回路)。其目的是调定或限制液压泵的最高压力。利用本回路可实现多级压力的调节、控制和切换。分类:单级调压回路多级调压回路
3、无级调压回路第5页/共111页多级调压回路第6页/共111页无级调压回路第7页/共111页多级调压回路举例 本例是二级调压回路,液压缸向左、向右运动时,最高压力是不等的。第8页/共111页多级调压回路举例(1)4左行时等效油路左行时等效油路(2)4右行时等效油路(右行时等效油路(2的的两端压力始终相等,所以两端压力始终相等,所以2停止)停止)第9页/共111页减压回路 在多个支路的液压系统中,常常不同的支路需要有不同的、稳定的、可以单独调节的较主油路低的压力。主要用于系统中的控制油路油源及润滑等油路中主要用于系统中的控制油路油源及润滑等油路中。常用的方法是在需要减压的油路前串联减压阀。由于减压
4、口处有功率损失,此种回路不宜用在压降大、流量大不宜用在压降大、流量大的场合。第10页/共111页单级减压回路 其中单向阀的作用是:当主油路压力过低时(小于减压阀的调定压力,减压阀的减压口全开,不起减压作用),单向阀可防止油液倒流,起到短时的保压作用。第11页/共111页二级减压回路 第12页/共111页增压回路 增压回路满足局部工作机构压力高的油路。此回路的功能是从已调定好的压力较低的液压泵处,得到较高的压力,流量一般很小。左图为连续增压回路。换向阀不断地换向,可连续输出增压油。图中:和补油时用;3和3防增压油倒流。第13页/共111页保压回路 保压回路是当执行元件停止运动(或微动)时,油液需
5、稳定地保持一定压力的回路,它应满足保压时间、压力稳定、工作可靠、经济等方面的要求。当保压时间短,压力稳定性要求不高时,可采用单向阀保压;当保压性能要求高时,应采用补油方法弥补回路的泄漏。第14页/共111页蓄能器保压回路 第15页/共111页利用限压式变量油泵的保压回路 在讲单作用式叶片变量泵时,已提到过,当定子与转子圆心偏移量(单作用式叶片变量泵)很小或斜盘倾斜角很小时,泵的流量仅能维持自身泄漏,对油路不输出油液,但泵仍在一定压力下运转,对外输出恒定压力,则可使系统压力恒定(参见泵一章有关内容),此时泵输出功率较小(功率流量压力)。第16页/共111页平衡回路 此回路的功能在于使缸保持一定的
6、背压,以便平衡重力负载,防止运动部件超速下滑。要求平衡回路闭锁性好,工作可靠。第17页/共111页由单向顺序阀组成的平衡回路 第18页/共111页用液控单向阀组成的平衡回路 第19页/共111页单向顺序阀串接液控单向阀的平衡回路 液控单向阀作用:当换向阀在中位时,可防止因单向顺序阀泄漏而使活塞缓慢下降。而单向顺序阀可以提高回油腔的背压和油路的工作压力,使液控单向阀在工作部件下行时始终处于开启状态,提高工作部件的运动平稳性。第20页/共111页卸荷回路 为节省功耗,减少发热量,减轻液压泵和电动机的负荷及延长寿命,在执行元件短时间停止不工作时,应使油泵卸荷(一般是空载运转)。3KW以上的系统都必须
7、有卸荷功能的卸荷回路。卸荷回路有两大类:即压力卸荷回路(液压泵的全部或绝大部分流量在接近于零压下流回油箱)和流量卸荷回路(液压泵维持原来压力,而流量在接近于零的情况下运转)。第21页/共111页用具有M、H、K型中位机能的换向阀卸荷(适用低压小流量系统)泵的出口压力远低于工作压力,而保持一定的低压。第22页/共111页用二位二通电磁换向阀卸荷 第23页/共111页用先导式溢流阀卸荷适用于高压大流量系统第24页/共111页卸荷阀和蓄能器组成的保压卸荷回路 第25页/共111页用限压式变量泵保压的卸荷回路 第26页/共111页双泵卸荷回路 负载小时双泵同时供油,工作机构速度快。负载变大时,当压力达
8、到4的调定值后,2卸荷,工作,工作机构速度慢。1高压小流量泵;2低压大流量泵;3溢流阀(限压);4卸荷阀第27页/共111页第二节 节流调速回路 在液压系统中,速度控制回路是液压系统的核心。调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求。调速回路是以调速范围来表征其工作特性的。调速范围定义为回路所驱动的执行元件在规定负载下可能达到的最大速度与最小速度之比。第28页/共111页调速回路原理 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:执行机构的运动速度是通过输入到执行机构的流量来实现的。第29页/共111页调速回路分类 由以上两式可知,改变输入液压执行元件的流量q或改
9、变液压缸的有效面积A(或液压马 达的排量VM)均可以达到改变速度的目的。但改变液压缸工作面积的方法在实际中是不现实 的,因此,只能用改变进入液压执行元件的流量或用改变变量液压马达排量的方法来调速。为了改变进入液压执行元件的流量,可采用变量液压泵来供油,也可采用定量泵和流量控制阀,以改变通过流量阀流量的方法。用定量泵和流量控制阀来调速时,称为节流调速;用改变变量泵或变量液压马达的排量调速时,称为容积调速;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。第30页/共111页调速回路分类 除此之外,按照油液在油路中的循环方式分为开式回路和闭式回路:开式回路 液压泵从油箱中吸入液压油压送到液压
10、执行元件中去,执行元件的回油排至油箱。这种循环回路的主要优主要优点点是油液在油箱中能够得到良好地冷却是油液在油箱中能够得到良好地冷却,使油温降低使油温降低,同时便于同时便于沉淀过滤杂质和析出气体。沉淀过滤杂质和析出气体。其其主要缺点主要缺点是空气和其它污染物是空气和其它污染物侵入油液机会多。另外,油箱结构尺寸较大,占有一定空间侵入油液机会多。另外,油箱结构尺寸较大,占有一定空间。闭式回路液压泵将油输出进入执行机构的进油腔,又从执行机构的回油腔吸油。闭式回路结构紧凑,只需很小的补油箱,但冷却条件差,为了补偿工作中油液的泄漏,一般设补油泵,补油泵的流量为主泵流量的10%15%,压力调节为31051
11、0105Pa。第31页/共111页节流调速回路分类节流阀调速用定量油泵供油,用节流元件(节流阀控制q);调速阀调速用定量油泵供油,用调速阀控制q;溢流节流阀调速用定量油泵供油,用溢流节流阀控制q第32页/共111页一、节流阀调速类别:进油节流调速回油节流调速支路(旁路)节流调速 第33页/共111页进油节流调速进油节流调速把节流阀安装在液动机的进油路上的调速方式。溢流阀调定后,系统的最大压力基本上恒定不变(一直处于溢流状态),即压力不变。第34页/共111页进油节流调速(1)工作原理:节流阀流量 :第35页/共111页进油节流调速调速性能第36页/共111页进油节流调速调速性能第37页/共11
12、1页进油节流调速调速性能第38页/共111页进油节流调速调速性能第39页/共111页进油节流调速调速性能第40页/共111页进油节流调速调速性能第41页/共111页进油节流调速调速性能C 最大承载能力和运动平稳性最大承载能力和运动平稳性当泵的出口压力设定好,并且液压缸的大小选择完毕后,不管节当泵的出口压力设定好,并且液压缸的大小选择完毕后,不管节流阀的开口面积如何变化,流阀的开口面积如何变化,液压缸的最大承载能力都是不变的液压缸的最大承载能力都是不变的,即,即 所以这种调速方式是恒推力调速。所以这种调速方式是恒推力调速。在活塞运动时,如果负载突然变小时,活塞将会产生突然前在活塞运动时,如果负载
13、突然变小时,活塞将会产生突然前冲现象,所以冲现象,所以进油节流调速回路的运动平稳性差进油节流调速回路的运动平稳性差;另外,油液通;另外,油液通过节流阀时会发热,压力越大过节流阀时会发热,压力越大发热越严重发热越严重,这对液压缸的泄漏有,这对液压缸的泄漏有一定的影响,也影响到液压缸的运动速度平稳性。一定的影响,也影响到液压缸的运动速度平稳性。结论:结论:进油节流调速一般用于功率较小,对速度的稳定性要进油节流调速一般用于功率较小,对速度的稳定性要进油节流调速一般用于功率较小,对速度的稳定性要进油节流调速一般用于功率较小,对速度的稳定性要求不高,且具有正值负载的液压传动系统中求不高,且具有正值负载的
14、液压传动系统中求不高,且具有正值负载的液压传动系统中求不高,且具有正值负载的液压传动系统中。第42页/共111页回油节流调速 回油节流调速是把节流阀安装在液动机出油路上的调速方式因用定量泵,溢流阀处于溢流状态,所以第43页/共111页回油节流调速 当右行时(左行也这样),通过节流阀的流量当右行时(左行也这样),通过节流阀的流量 第44页/共111页回油节流调速调速特性 回油节流阀调速与进油节流阀调速的速度负载特性及速度刚度基本相同,若缸两腔有效面积相同(双出杆腔),则两种节流阀调速回路的速度负载特性和速度刚度就完全一样。因此,前面对进油节流阀调速回路的分析和结论都适用于本回路。第45页/共11
15、1页进油节流调速和回油节流调速比较不同点:(1)液动机具有回油背压,因而工作较平稳;(2)可以承受负值载荷;(3)长时间不工作,回油腔油会从节流阀流出一部分,再次启动时,会在较短时间内,没有背压,会使活塞猛冲一下,直到形成背压为止;第46页/共111页进油节流调速和回油节流调速比较不同点:(4)发热及泄漏对进油节流阀调速的影响均大于回油节流阀调速。因为进油节流阀调速回路中,经节流阀发热后的油液直接进入缸的进油腔;而在回油节流阀调速中,经节流阀发热后的油液直接流回油箱冷却。为了提高回路的综合性能,一般采用进油节流阀调速,并在回油路上加背压阀,使其兼具二者的优点。(5)若回油使用单杆腔,无杆腔进油
16、流量大于有杆腔回油流量。故在缸径缸速相同的情况下,进油节流阀调速回路的节流阀开口较大,低速时不易堵塞。因此,进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度。结论:适合对速度要求的平稳性较高(相对进油路节流调速而言),具有负值(正值也可以)载荷的小功率的系统之中。第47页/共111页支路(旁路)节流调速(1)工作原理 溢流阀正常工作是关闭的,只有过载时才打开,作安全阀使用。见右图。第48页/共111页支路(旁路)节流调速(2)速度负载特性第49页/共111页支路(旁路)节流调速第50页/共111页支路(旁路)节流调速第51页/共111页支路(旁路)节流调速第52页/共111页支路(旁路)节流调速结论:这
17、种回路只有节流损失而无溢流损失;泵压随负载变化,即节流损失和输入功率随负载而增减。因此,本回路比前两种回路效率高。由于本回路的速度负载特性很软,低速承载能力差,故其应用比前两种回路少,只用于高速、重载、对速度平稳性要求不高的较大功率的系统,如牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统等。第53页/共111页三种节流阀节流调速方法的特性列表 第54页/共111页三种节流阀节流调速方法的特性列表 第55页/共111页调速阀节流调速 节流阀的节流调速回路,负载刚度很小,难以达到准确调速的目的。其原因是因为节流阀的流量压力特性引起的,即流量随压力变化而变化,我们称之为“柔性”或“软特性”。调速阀的流量压力特
18、性,在其正常工作范围内,是“刚性”的,或称之为“硬特性”,即流量在压力变化时几乎不变。第56页/共111页调速阀节流调速 如果系统要求速度的稳定性较高,就要考虑采用复式流量阀(调速阀)。将调速阀代替上述节流阀作为流量控制阀用于进油口节流回路,回油口节流回路和支路节流回路中,可以大大改善负载刚性。调速阀调速回路分定压式和变压式两大类,进油调速回路和回油调速回路属于定压式调速回路,支路调速回路属于变压式调速回路。第57页/共111页调速阀节流调速1、回路构成 由定量泵、调速阀、溢流阀、换向阀和油缸等组成。第58页/共111页调速阀节流调速2、速度-负载特性 定压式调速阀调速回路的速度-负载特性曲线
19、如右图所示,如果忽略液压系统的泄漏,可以认为速度不受负载变化的影响。第59页/共111页调速阀节流调速3、功率特性 第60页/共111页调速阀节流调速三、溢流节流阀节流调速只能用于进油口节流调速;液压泵供油压力随负载变化,效率高;流量稳定性较调速阀差。第61页/共111页第三节容积调速回路第三节容积调速回路 容积调速回路是采用改变泵或马达的排量来进行调速的。这种调速方式与节流调速回路相比,从原理上来讲没有节流、溢流和压力损失,因此,它的效率高,产生的热量少,适合大功率或对发热有严格限制的液压系统。其缺点是要采用变量泵或变量马达,变量泵或变量马达的结构要比定量泵和定量马达复杂的多,而且油路也相对
20、复杂,一般需要有补油油路和设备、散热回路和设备。因此容积调速回路的成本比节流调速回路的高。一般认为液压系统的功率较大或对发热限制较严格时,多采用容积调速回路。这里只介绍泵和马达组成的三组形式的容积调速,即变量泵定量马达调速、定量泵变量马达调速、变量泵变量马达调速。第62页/共111页一、变量泵定量马达的容积调速回路 1、回路结构 1补油泵,其流量一般为变量泵最大流量的1015选择;2溢流阀,溢流多余的油液,调定压力较低,多为0.31Mpa,它决定了泵1的出口压力;3单向变量油泵;4单向定量油马达;5安全阀,防止系统过载。单向变量泵单向定量马达回路 单向变量泵单向变量泵单向定量马达回路单向定量马
21、达回路第63页/共111页变量泵定量马达的容积调速回路 1溢流阀;2补油泵;3安全阀;4双向变量油泵;5双向变量油马达;6、7、8、9单向阀双向变量泵双向变量泵双向定量马达回路双向定量马达回路第64页/共111页变量泵定量马达的容积调速回路不同排量时,转速与负载关系图不同排量时,转速与负载关系图第65页/共111页变量泵定量马达的容积调速回路不同排量时,转速与负载关系图不同排量时,转速与负载关系图第66页/共111页变量泵定量马达的容积调速回路第67页/共111页变量泵定量马达的容积调速回路 可见,改变可见,改变 可改变最大输出功率,且成正比关系,在可改变最大输出功率,且成正比关系,在正常情况
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- 液压 基本 回路 设计
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