液壓傳動第六章-課件教材

1、 第六章第六章 液壓基本回路液壓基本回路 要點：要點： 1. 1. 本章主要介紹三大類型的液壓基本章主要介紹三大類型的液壓基本回路：壓力控制回路、速度控制本回路：壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。回路和方向控制回路。 2. 2. 了解各種基本回路的原理、組成了解各種基本回路的原理、組成元件和應用。元件和應用。 3. 3. 重點在于速度控制回路。重點在于速度控制回路。 任何液壓傳動系統(tǒng)不管有多么復雜都是由一些基任何液壓傳動系統(tǒng)不管有多么復雜都是由一些基本回路所組成。所謂基本回路就是能夠完成某種特本回路所組成。所謂基本回路就是能夠完成某種特定控制功能的液壓元件和管道的組合。定控制功能的液壓

2、元件和管道的組合。 液壓基本回路大致可分為：液壓基本回路大致可分為： 壓力控制回路：控制整個系統(tǒng)或局部油路的工作壓力控制回路：控制整個系統(tǒng)或局部油路的工作壓力；壓力； 速度控制回路：控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度；速度控制回路：控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度； 方向控制回路：控制執(zhí)行元件運動方向的變換和方向控制回路：控制執(zhí)行元件運動方向的變換和鎖停；鎖停； 多執(zhí)行元件控制回路：控制幾個執(zhí)行元件相互間多執(zhí)行元件控制回路：控制幾個執(zhí)行元件相互間的工作循環(huán)。的工作循環(huán)。 第一節(jié)第一節(jié) 壓力控制回路壓力控制回路 壓力控制回路是利用壓力控制閥控壓力控制回路是利用壓力控制閥控制整個液壓傳動系統(tǒng)或局部油路的壓力，制整個

3、液壓傳動系統(tǒng)或局部油路的壓力，達到調(diào)壓、減壓、增壓、平衡、保壓等達到調(diào)壓、減壓、增壓、平衡、保壓等目的，以滿足執(zhí)行元件在力或力矩上的目的，以滿足執(zhí)行元件在力或力矩上的要求。要求。 一、調(diào)壓回路一、調(diào)壓回路 調(diào)壓回路是用于調(diào)定或限制液壓傳動系調(diào)壓回路是用于調(diào)定或限制液壓傳動系統(tǒng)的最高工作壓力，或者使執(zhí)行機構在統(tǒng)的最高工作壓力，或者使執(zhí)行機構在工作過程不同階段實現(xiàn)多級壓力變換。工作過程不同階段實現(xiàn)多級壓力變換。一般由溢流閥來實現(xiàn)一般由溢流閥來實現(xiàn) 。 二、二、減壓回路減壓回路 減壓回路使系統(tǒng)某一支路具有低于減壓回路使系統(tǒng)某一支路具有低于系統(tǒng)壓力調(diào)定值的穩(wěn)定工作壓力，一般由減系統(tǒng)壓力調(diào)定值的穩(wěn)定工作

4、壓力，一般由減壓閥來實現(xiàn)。壓閥來實現(xiàn)。 三、三、增壓回路增壓回路 增壓回路使系統(tǒng)中某一支路獲得比增壓回路使系統(tǒng)中某一支路獲得比系統(tǒng)壓力高且流量不大的油液供應。利用增系統(tǒng)壓力高且流量不大的油液供應。利用增壓回路可以使液壓系統(tǒng)采用壓力較低的液壓壓回路可以使液壓系統(tǒng)采用壓力較低的液壓泵獲得較高壓力的壓力油。泵獲得較高壓力的壓力油。 四、卸荷回路四、卸荷回路 卸荷回路使系統(tǒng)執(zhí)行元件短時間不工作卸荷回路使系統(tǒng)執(zhí)行元件短時間不工作時，不頻繁啟停驅動泵的電動機，而使泵在時，不頻繁啟停驅動泵的電動機，而使泵在很小的輸出功率下運轉的回路很小的輸出功率下運轉的回路 。 五、五、保壓回路保壓回路 在執(zhí)行元件停止運動

5、，而油液需要在執(zhí)行元件停止運動，而油液需要保持一定的壓力時，需要保壓回路。保保持一定的壓力時，需要保壓回路。保壓回路需滿足保壓時間、壓力穩(wěn)定、工壓回路需滿足保壓時間、壓力穩(wěn)定、工作可靠等方面的要求。作可靠等方面的要求。 六、六、平衡回路平衡回路 為了防止直立式液壓缸及其工作部為了防止直立式液壓缸及其工作部件因自重而自行下滑，常采用平衡回路，件因自重而自行下滑，常采用平衡回路，使液壓缸的回油路上產(chǎn)生一定的背壓，使液壓缸的回油路上產(chǎn)生一定的背壓，以平衡其自重。以平衡其自重。 第二節(jié)第二節(jié) 速度控制回路速度控制回路 速度控制是液壓系統(tǒng)中的核心速度控制是液壓系統(tǒng)中的核心部分，它的工作性能的好壞對整個部

6、分，它的工作性能的好壞對整個系統(tǒng)起著決定性的作用。速度控制系統(tǒng)起著決定性的作用。速度控制包括調(diào)速回路、速度換接回路、快包括調(diào)速回路、速度換接回路、快速運動回路等。速運動回路等。 一、調(diào)速回路一、調(diào)速回路 調(diào)速回路用于工作過程中調(diào)節(jié)調(diào)速回路用于工作過程中調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，它對液壓系執(zhí)行元件的運動速度，它對液壓系統(tǒng)的性能起著決定性的影響，在液統(tǒng)的性能起著決定性的影響，在液壓系統(tǒng)中占有突出的地位，是液壓壓系統(tǒng)中占有突出的地位，是液壓系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)的核心。 調(diào)速回路應滿足以下條件：調(diào)速回路應滿足以下條件： （1 1）在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)能靈敏、平穩(wěn)）在規(guī)定的調(diào)速范圍內(nèi)能靈敏、平穩(wěn)地實現(xiàn)無級調(diào)速，

7、具有良好的調(diào)節(jié)特性。地實現(xiàn)無級調(diào)速，具有良好的調(diào)節(jié)特性。 （2 2）負載變化時，工作部件調(diào)定的速度）負載變化時，工作部件調(diào)定的速度變化要小，即具有良好的速度剛性。變化要小，即具有良好的速度剛性。 （3 3）效率高，發(fā)熱少，具有良好的功率）效率高，發(fā)熱少，具有良好的功率特性。特性。 液壓缸的速度與輸入流量及液壓缸有液壓缸的速度與輸入流量及液壓缸有效工作面積間的關系為效工作面積間的關系為 液壓馬達的轉速與輸入流量及馬達排量間的關液壓馬達的轉速與輸入流量及馬達排量間的關系為系為 調(diào)速的方式主要有以下三種：調(diào)速的方式主要有以下三種： （1 1）節(jié)流調(diào)速）節(jié)流調(diào)速 采用定量泵供油，由流量控制采用定量泵供

8、油，由流量控制閥調(diào)節(jié)進入執(zhí)行元件的流量來實現(xiàn)調(diào)速。閥調(diào)節(jié)進入執(zhí)行元件的流量來實現(xiàn)調(diào)速。 （2 2）容積調(diào)速）容積調(diào)速 通過改變變量泵或變量馬達的通過改變變量泵或變量馬達的排量來實現(xiàn)調(diào)速。排量來實現(xiàn)調(diào)速。 （3 3）容積節(jié)流調(diào)速）容積節(jié)流調(diào)速 采用壓力反饋式變量泵供采用壓力反饋式變量泵供油，配合流量控制閥進行節(jié)流來實現(xiàn)調(diào)速，又稱油，配合流量控制閥進行節(jié)流來實現(xiàn)調(diào)速，又稱聯(lián)合調(diào)速。聯(lián)合調(diào)速。 AQv qnmmQ （一）節(jié)流調(diào)速回路（一）節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速回路由定量泵、溢流閥、節(jié)流調(diào)速回路由定量泵、溢流閥、流量控制閥和執(zhí)行元件等流量控制閥和執(zhí)行元件等 組成。它通過改變流量控制閥閥口的開組成。它通

9、過改變流量控制閥閥口的開度，調(diào)節(jié)與控制進入執(zhí)行元件的流量，度，調(diào)節(jié)與控制進入執(zhí)行元件的流量，實現(xiàn)執(zhí)行元件工作速度的調(diào)節(jié)。實現(xiàn)執(zhí)行元件工作速度的調(diào)節(jié)。 根據(jù)流量控制閥在回路中安放位置根據(jù)流量控制閥在回路中安放位置的不同，分為進油節(jié)流調(diào)速、出油節(jié)流的不同，分為進油節(jié)流調(diào)速、出油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種形式。調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種形式。 1 1進油節(jié)流調(diào)速回路進油節(jié)流調(diào)速回路 液壓缸的工作速度由通過節(jié)流閥進入液液壓缸的工作速度由通過節(jié)流閥進入液壓缸的流量和工作腔有效工作面積決定，即壓缸的流量和工作腔有效工作面積決定，即 由連續(xù)方程可得由連續(xù)方程可得 活塞受力平衡方程為活塞受力平衡方程為 當不計管道

10、壓力損失時，當不計管道壓力損失時， 則有則有 AQv11 QQQp ApApF2211， 02pApF11 節(jié)流閥上應有一個壓力差節(jié)流閥上應有一個壓力差 通過節(jié)流閥進入執(zhí)行元件的流量可用節(jié)通過節(jié)流閥進入執(zhí)行元件的流量可用節(jié)流閥流量公式計算，為流閥流量公式計算，為 此式為速度此式為速度負載特性公式。負載特性公式。AppppFpp11 )(11AFpAQpCT AFApAAFpAAAQpCpCvTT11111)()(11 （1 1）速度速度負載特性負載特性 調(diào)速回路中執(zhí)行元件工作速度與負載之調(diào)速回路中執(zhí)行元件工作速度與負載之間的關系，稱為速度間的關系，稱為速度負載特性。負載特性。 它表示負載變化時

11、回路抗阻速度變化的它表示負載變化時回路抗阻速度變化的能力。能力。 由此可以看出，當節(jié)流閥通流面積一定由此可以看出，當節(jié)流閥通流面積一定時，負載越小，速度剛性時，負載越小，速度剛性 越大；當負載一定越大；當負載一定時，活塞速度越低，速度剛性時，活塞速度越低，速度剛性 越大。越大。 2 2回油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)流調(diào)速回路 將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，用將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，用節(jié)流閥來控制液壓缸的排油流量來實現(xiàn)調(diào)速節(jié)流閥來控制液壓缸的排油流量來實現(xiàn)調(diào)速的目的。的目的。 進入液壓缸工作腔的流量為進入液壓缸工作腔的流量為 ，從液壓缸回，從液壓缸回油腔流出的流量為油腔流出的流量為 ，這兩者之

12、間有固定的比例，這兩者之間有固定的比例關系，即關系，即 液壓泵輸出流量除流入液壓缸的流量外，其余液壓泵輸出流量除流入液壓缸的流量外，其余由溢流閥流回油箱，由溢流閥流回油箱， 當忽略管路壓力損失時，活塞受力平衡方程為當忽略管路壓力損失時，活塞受力平衡方程為 ， Q1， Q2 AQAQv2211 QQQp1 ApApApFp22111 pFAApp2112 液壓缸的工作速度為液壓缸的工作速度為 速度速度負載特性負載特性與進油節(jié)流完全相同與進油節(jié)流完全相同AFApAApAAQpCCvTT122222)(1 。 3 3旁路節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路 將節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的支油路上。將節(jié)流閥安裝

13、在與液壓缸并聯(lián)的支油路上。 由連續(xù)方程有由連續(xù)方程有 液壓缸的工作速度為液壓缸的工作速度為 QQQ1AppFpp11 AAFAQApAQAQQAQTpTppCCv111111)(1 旁路節(jié)流調(diào)速回路的旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度速度負載特性曲線負載特性曲線 隨著負載的增加，運動速度下降的很快，隨著負載的增加，運動速度下降的很快，其速度其速度負載特性比進、回油節(jié)流調(diào)速要差；負載特性比進、回油節(jié)流調(diào)速要差；在節(jié)流閥通流截面積一定時，負載愈大，速在節(jié)流閥通流截面積一定時，負載愈大，速度剛性愈大；負載一定時，節(jié)流閥通流面積度剛性愈大；負載一定時，節(jié)流閥通流面積愈小，速度剛性愈好；液壓缸工作速度愈低，愈小，速

14、度剛性愈好；液壓缸工作速度愈低，則其能承受的最大負載愈小，故節(jié)流閥的開則其能承受的最大負載愈小，故節(jié)流閥的開度不能太大，這種回路只能在小流量范圍內(nèi)度不能太大，這種回路只能在小流量范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍較小。進行調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍較小。 4 4改善節(jié)流調(diào)速負載特性的回路改善節(jié)流調(diào)速負載特性的回路 在節(jié)流閥調(diào)速回路中，負載的變化引起速度變在節(jié)流閥調(diào)速回路中，負載的變化引起速度變化的原因在于負載變化引起節(jié)流閥兩端的壓力差變化的原因在于負載變化引起節(jié)流閥兩端的壓力差變化，使通過節(jié)流閥進入液壓缸的流量發(fā)生變化，液化，使通過節(jié)流閥進入液壓缸的流量發(fā)生變化，液壓缸的運動速度也就隨之變化。在負載變化較大而壓缸的

15、運動速度也就隨之變化。在負載變化較大而又要求速度穩(wěn)定時，這種調(diào)速回路遠不能滿足要求。又要求速度穩(wěn)定時，這種調(diào)速回路遠不能滿足要求。如用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，回路的負載特性將大大提如用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，回路的負載特性將大大提高。高。 （1 1）采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路 根據(jù)調(diào)速閥在回路中安放的位置不同，同樣的根據(jù)調(diào)速閥在回路中安放的位置不同，同樣的有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。它們有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。它們的回路構成、工作原理與它們各自對應的節(jié)流閥調(diào)的回路構成、工作原理與它們各自對應的節(jié)流閥調(diào)速回路基本一致。由于調(diào)速閥本身能在負載變化的速回路基本一

16、致。由于調(diào)速閥本身能在負載變化的條件下保證節(jié)流閥兩端壓差基本不變，因而是通過條件下保證節(jié)流閥兩端壓差基本不變，因而是通過調(diào)速閥的流量基本保持不變，大大提高了回路的速調(diào)速閥的流量基本保持不變，大大提高了回路的速度剛性。度剛性。 （三）容積節(jié)流調(diào)速回路（三）容積節(jié)流調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是采用容積節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是采用壓力補償型變量泵供油，用流量控制閥調(diào)壓力補償型變量泵供油，用流量控制閥調(diào)定進入液壓缸或由液壓缸流出的流量來調(diào)定進入液壓缸或由液壓缸流出的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度，并使變量泵的輸油節(jié)液壓缸的運動速度，并使變量泵的輸油量自動地與液壓缸所需的流量相適應，這量自動地與液

17、壓缸所需的流量相適應，這種調(diào)速回路沒有溢流損失，效率較高種調(diào)速回路沒有溢流損失，效率較高速度穩(wěn)速度穩(wěn)定性也比容積調(diào)速回路好，常用在調(diào)速范圍大，定性也比容積調(diào)速回路好，常用在調(diào)速范圍大，中小功率的場合，比如組合機床的進給系統(tǒng)等。中小功率的場合，比如組合機床的進給系統(tǒng)等。 1 1限壓式變量泵和調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路限壓式變量泵和調(diào)速閥式容積節(jié)流調(diào)速回路 這種回路在重載條件下工作時，效率較高，這種回路在重載條件下工作時，效率較高，輕載下工作時效率較低，故不宜用于負載變化大，輕載下工作時效率較低，故不宜用于負載變化大，且大部分時間在小負載下工作的場合。且大部分時間在小負載下工作的場合。 2 2差壓式

18、變量泵和節(jié)流閥式的容積節(jié)流調(diào)速差壓式變量泵和節(jié)流閥式的容積節(jié)流調(diào)速回路回路 這種回路宜用在負載變化大，速度較低這種回路宜用在負載變化大，速度較低的中、小功率場合，如組合機床的進給系統(tǒng)的中、小功率場合，如組合機床的進給系統(tǒng)中。中。 二、快速運動回路二、快速運動回路 快速運動回路能使執(zhí)行元件獲得盡可能快速運動回路能使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功大的工作速度，以提高生產(chǎn)率或充分利用功率。一般采用差動缸、雙泵供油和蓄能器來率。一般采用差動缸、雙泵供油和蓄能器來實現(xiàn)。實現(xiàn)。 1 1差動連接快速運動回路差動連接快速運動回路 2 2采用蓄能器的快速運動回路采用蓄能器的快速運動回路

19、 3 3雙泵供油快速運動回路雙泵供油快速運動回路 三、速度換接回路三、速度換接回路 速度換接回路可用來實現(xiàn)執(zhí)行元件運動速度速度換接回路可用來實現(xiàn)執(zhí)行元件運動速度的切換。的切換。 （一）快速與慢速的換接回路（一）快速與慢速的換接回路 1 1用行程閥（電磁閥）實現(xiàn)快速與慢速的換用行程閥（電磁閥）實現(xiàn)快速與慢速的換接回路接回路 2 2液壓馬達串、并聯(lián)雙速換接回路液壓馬達串、并聯(lián)雙速換接回路 （二）兩種慢速的換接回路（二）兩種慢速的換接回路 1 1兩個調(diào)速閥串聯(lián)式速度換接回路兩個調(diào)速閥串聯(lián)式速度換接回路 2 2兩個調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路兩個調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路 第三節(jié)第三節(jié) 多缸工作控制回路多缸

20、工作控制回路 當一個油源驅動幾個執(zhí)行元件時，需當一個油源驅動幾個執(zhí)行元件時，需要執(zhí)行元件按一定順序依次動作，或同步動要執(zhí)行元件按一定順序依次動作，或同步動作等等。作等等。 一、順序動作回路一、順序動作回路 順序動作回路可以使幾個執(zhí)行元件嚴順序動作回路可以使幾個執(zhí)行元件嚴格按照一定的順序依次動作?？刂频姆绞接懈癜凑找欢ǖ捻樞蛞来蝿幼??？刂频姆绞接袎毫刂坪托谐炭刂啤毫刂坪托谐炭刂?。 1 1行程控制順序動作回路行程控制順序動作回路 2 2壓力控制順序動作回路壓力控制順序動作回路 壓力控制順序動作回路是利用液壓系壓力控制順序動作回路是利用液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力變化使執(zhí)行元件按一定統(tǒng)工作過程中的

21、壓力變化使執(zhí)行元件按一定的順序先后動作，是液壓系統(tǒng)獨具的控制特的順序先后動作，是液壓系統(tǒng)獨具的控制特性。性。解：解： 當當F=0時，時， 所以所以 比比 高高 ;當當F=20KN時時 由由 得得 所以速度增加了所以速度增加了107.48/cm/min 例例1： 在圖示的回路中在圖示的回路中,已知：已知： ； ；溢流閥；溢流閥調(diào)定壓力調(diào)定壓力 ；當負載；當負載F=20KN時，用節(jié)流閥調(diào)定的速度時，用節(jié)流閥調(diào)定的速度v=30cm/min。問負載。問負載F=0時，時， 比比 高多少？液壓缸速度增加高多少？液壓缸速度增加多少（多少（cm/min）？）？cmA270cmB250MPpap3p2p1FBApp21BApp21MPppaBA2 . 45070312p2p1MPa2 . 1MPppaBFA2 . 0502070310101010434612pCvAT2 . 030pvcmin/48.1372 . 42 . 030cmpCv例例2. 2. 圖示液壓系統(tǒng)，已知各壓力閥的調(diào)整壓圖示液壓系統(tǒng)，已知各壓力閥的調(diào)整壓力分別為：力分別為： ， ， ， ， ，圖中活塞已經(jīng)，圖中活塞已經(jīng)頂在工件上，且可忽略管路和換向閥的壓力頂在工件上