液壓與氣動技術(shù)( 西電第二版)第五章 液壓基本回路課件

第5章液壓基本回路5．1壓力控制回路5．2速度控制回路5．3多缸工作控制回路5．4其他回路思考題與習題第5章液壓基本回路5．1壓力控制回路1

所謂液壓基本回路，就是指由有關(guān)的液壓元件組成的用來完成某種特定控制功能的典型回路。一些液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)雖然很復(fù)雜，但它通常都由一些基本回路組成，所以，掌握這些基本回路的組成、原理和特點，將有助于認識和分析一個完整的液壓系統(tǒng)。所謂液壓基本回路，就是指由有關(guān)的液壓元件組成的用來完成某2

壓力控制回路利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉(zhuǎn)矩要求的回路。這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。5．1壓力控制回路壓力控制回路利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力35．1．1調(diào)壓回路

調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，來防止系統(tǒng)過載。若系統(tǒng)中需要兩種以上的壓力，則可采用多級調(diào)壓回路。5．1．1調(diào)壓回路

調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或4

1.單級調(diào)壓回路

圖4－16(a)所示為單級調(diào)壓回路，在液壓泵出口處設(shè)置并聯(lián)的溢流閥即可組成單級調(diào)壓回路。它是用來控制液壓系統(tǒng)工作壓力的。1.單級調(diào)壓回路

圖4－16(a)所示為單級調(diào)壓回路52．二級調(diào)壓回路

圖5－1(a)所示為二級調(diào)壓回路，它可實現(xiàn)兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由溢流閥2和溢流閥4各調(diào)一級：當二位二通電磁閥3處于如圖5－1(a)所示的位置時，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定；當閥3得電后，處于右位時，系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定。要注意：閥4的調(diào)定壓力一定要小于閥2的調(diào)定壓力，否則系統(tǒng)將不能實現(xiàn)壓力調(diào)定；當系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定時，溢流閥2的先導(dǎo)閥口關(guān)閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經(jīng)主閥流回油箱。2．二級調(diào)壓回路

圖5－1(a)所示為二級調(diào)壓回路，63．多級調(diào)壓回路

圖5－1(b)中，由溢流閥1、2、3分別控制系統(tǒng)的壓力，從而組成了三級調(diào)壓回路。當兩電磁鐵均不通電時，系統(tǒng)壓力由閥1調(diào)定，當1YA得電時，由閥2調(diào)定系統(tǒng)壓力；當2YA得電時，系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定。但在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力都要小于閥1的調(diào)定壓力，而閥2和閥3的調(diào)定壓力之間沒有什么一定的關(guān)系。3．多級調(diào)壓回路

圖5－1(b)中，由溢流閥1、2、7

4．連續(xù)、按比例進行壓力調(diào)節(jié)的回路

如圖5－1(c)所示，調(diào)節(jié)先導(dǎo)型比例電磁溢流閥的輸入電流I，即可實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無級調(diào)節(jié)，這樣不但回路結(jié)構(gòu)簡單，壓力切換平穩(wěn)，而且更容易使系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離控制或程序控制。4．連續(xù)、按比例進行壓力調(diào)節(jié)的回路

如圖5－1(c)8

圖5－1調(diào)壓回路圖5－1調(diào)壓回路95．1．2減壓回路

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較系統(tǒng)壓力低的穩(wěn)定壓力。最常見的減壓回路是通過定值減壓閥與主油路相連的，如圖5－2(a)所示?；芈分械膯蜗蜷y供主油路在壓力降低(低于減壓閥調(diào)整壓力)時防止油液倒流，起短時保壓之用；在減壓回路中，也可以采用類似兩級或多級調(diào)壓的方法獲得兩級或多級減壓。圖5－2(b)所示為利用先導(dǎo)式減壓閥1的遠控口接一遠控溢流閥2，則可由閥1、閥2各調(diào)定一種低壓。但要注意，閥2的調(diào)定壓力值一定要低于閥1的調(diào)定壓力值。5．1．2減壓回路

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中的某一部10

圖5－2減壓回路圖5－2減壓回路115．1．3卸荷回路

1．采用復(fù)合泵的卸荷回路

圖5－3所示為利用復(fù)合泵作液壓鉆床的動力源。當液壓缸快速推進時，推動液壓缸活塞前進所需的壓力比左、右兩邊的溢流閥所設(shè)定壓力還低，故大排量泵和小排量泵的壓力油全部送到液壓缸，使活塞快速前進。5．1．3卸荷回路

1．采用復(fù)合泵的卸荷回路

圖12

圖5－3采用復(fù)合泵的卸載回路圖5－3采用復(fù)合泵的卸載回路13當鉆頭和工件接觸時，液壓缸活塞移動的速度要變慢，且在活塞上的工作壓力變大，當往液壓缸去的管路的油壓力上升到比右邊卸荷閥設(shè)定的工作壓力大時，卸荷閥被打開，低壓大排量泵所排出的液壓油經(jīng)卸荷閥送回油箱。因為單向閥受高壓油作用的關(guān)系，所以低壓泵所排出的油根本不會經(jīng)單向閥流到液壓缸了。在鉆削進給的階段，液壓缸的油液由高壓小排量泵來供給。因為這種回路的動力幾乎完全由高壓泵在消耗，所以可達到節(jié)約能源的目的。卸荷閥的調(diào)定壓力通常比溢流閥的調(diào)定壓力要低0.5MPa以上。當鉆頭和工件接觸時，液壓缸活塞移動的速度要變慢，且在活塞14

2．利用二位二通閥旁路卸荷的回路

如圖5－4所示為利用二位二通閥旁路卸荷的回路，當二位二通閥左位工作時，泵排出的液壓油以接近零壓狀態(tài)流回油箱，以節(jié)省動力并避免油溫上升。圖5－4所示的二位二通閥系以手動操作，亦可使用電磁操作。注意：二位二通閥的額定流量必須和泵的流量相匹配。2．利用二位二通閥旁路卸荷的回路

如圖5－4所示為利15

3．利用換向閥卸載的回路

圖5－5所示為利用換向閥中位機能的卸載回路。它采用中位串聯(lián)型(M型中位機能)換向閥，當閥位處于中位時，泵排出的液壓油直接經(jīng)換向閥的P、T通路流回油箱，泵的工作壓力接近于零。使用此種方式卸載，方法比較簡單，但壓力損失較多，且不適用于一個泵驅(qū)動兩個或兩個以上執(zhí)行元件的場所。注意：三位四通換向閥的流量必須和泵的流量相匹配。3．利用換向閥卸載的回路

圖5－5所示為利用換向閥中16

圖5－4利用二位二通閥的卸載回路圖5－4利用二位二通閥的卸載回路17圖5－5利用換向閥中位機能的卸載回路圖5－5利用換向閥中位機能的卸載回路18圖5－6利用溢流閥遠程控制口卸載的回路圖5－6利用溢流閥遠程控制口卸載的回路19

4．利用溢流閥遠程控制口卸載的回路

圖5－6所示為利用溢流閥遠程控制口卸載的回路，將溢流閥的遠程控制口和二位二通電磁閥相接。當二位二通電磁閥通電時，溢流閥的遠程控制口通油箱，這時溢流閥的平衡活塞上移，主閥閥口被打開，泵排出的液壓油全部流回油箱，泵出口壓力幾乎是零，故泵為卸載運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

注意：圖5－6中的二位二通電磁閥只通過很少的流量，因此，可用小流量規(guī)格閥(尺寸為1/8或1/4)。在實際應(yīng)用中，此二位二通電磁閥和溢流閥組合在一起，此種組合稱為電磁控制溢流閥。4．利用溢流閥遠程控制口卸載的回路

圖5－6所示為利20

5．1．4增壓回路

1．利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路

圖5－7所示為利用串聯(lián)液壓缸的壓力增強回路。將小直徑液壓缸和大直徑液壓缸串聯(lián)可使沖柱急速推出，且在低壓下可得很大的輸出力量。將換向閥移到左位，泵所輸出的油液全部進入小直徑液壓缸活塞左側(cè)，沖柱急速推出，此時大直徑液壓缸由單向閥將油液吸入，且充滿大液壓缸左側(cè)空間。當沖柱前進到盡頭受阻時，泵輸送的油液壓力升高，而使順序閥動作，此時油液以溢流閥所設(shè)定的壓力作用在大、小直徑液壓缸活塞的左側(cè)，故推力等于大、小直徑液壓缸活塞左側(cè)面積和與溢流閥所調(diào)定的壓力之積。當然，如想單獨使用大直徑液壓缸且以上述速度運動的話，勢必要選用更大容量的泵，而采用這種串聯(lián)液壓缸只要用小容量泵就夠了，節(jié)省了許多動力。5．1．4增壓回路

1．利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路21

圖5－7利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路

圖5－7利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路22圖5－8利用增壓器的增壓回路圖5－8利用增壓器的增壓回路23

2．利用增壓器的增壓回路

圖5－8所示是利用增壓器的增壓回路。將三位四通換向閥移到右位工作時，泵將油液經(jīng)液控單向閥送到液壓缸活塞上方使沖柱向下壓。同時，增壓器的活塞也受到油液作用向右移動，但達到規(guī)定的壓力后就自然停止了，這樣使它一有油送進增壓器活塞大直徑側(cè)，就能夠馬上前進。當沖柱下降碰到工件時(即產(chǎn)生負荷時)，泵的輸出立即升高，并打開順序閥，經(jīng)減壓閥減壓后的油液以減壓閥所調(diào)定的壓力作用在增壓器的大活塞上，于是使增壓器小直徑側(cè)產(chǎn)生3倍于減壓閥所調(diào)定壓力的高壓油液，該油液進入沖柱上方而產(chǎn)生更強的加壓作用。2．利用增壓器的增壓回路

圖5－8所示是利用增壓器的24

當換向閥移到閥左位時，沖柱上升；換向閥如移到中立閥位時，可以暫時防止沖柱向下掉。如果要完全防止其向下掉，則必須在沖柱下降時在油的出口處裝一液控單向閥。當換向閥移到閥左位時，沖柱上升；換向閥如移到中立閥位時，253．氣壓－液壓的增壓回路

圖5－9所示為氣、液聯(lián)合使用的增壓回路。它是把上方油箱的油液先送入增壓器的出口側(cè)，再由壓縮空氣作用在增壓器大活塞面積上，使出口側(cè)油液壓力增強。3．氣壓－液壓的增壓回路

圖5－9所示為氣、液聯(lián)合使26

圖5－9氣、液聯(lián)合使用的增壓回路圖5－9氣、液聯(lián)合使用的增壓回路27當把手動操作換向閥移到閥右位工作時，壓縮空氣進入上方油箱，把上方油箱的油液經(jīng)增壓器小直徑活塞下部送到三個液壓缸。當液壓缸沖柱下降碰到工件時，造成阻力使空氣壓力上升，并打開順序閥，使壓縮空氣進入增壓器活塞的上部來推動活塞。增壓器的活塞下降會遮住通往上方油箱的油路，活塞繼續(xù)下移，使小直徑活塞下側(cè)的油液變成高壓油液，并注入三個液壓缸。一旦把換向閥移到閥左位時，下方油箱的油會從液壓缸下側(cè)進入，把沖柱上移，液壓缸沖柱上側(cè)的油液流經(jīng)增壓器回到上方油箱，增壓器恢復(fù)到原來的位置。當把手動操作換向閥移到閥右位工作時，壓縮空氣進入上方油箱285．1．5保壓回路

有的機械設(shè)備在工作過程中，常常要求液壓執(zhí)行機構(gòu)在其行程終止時保持一段時間壓力，這時需采用保壓回路。所謂保壓回路，是指使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有工件變形所產(chǎn)生的微小位移的情況下，穩(wěn)定地維持住壓力。最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路，但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種。5．1．5保壓回路

有的機械設(shè)備在工作過程中，常常要29

1．利用液壓泵保壓的保壓回路

利用液壓泵保壓的保壓回路也就是在保壓過程中，液壓泵仍以較高的壓力(保持所需壓力)工作。此時，若采用定量泵，則壓力油幾乎全經(jīng)溢流閥流回油箱，系統(tǒng)功率損失大，易發(fā)熱，故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時間較短的場合下才使用。若采用變量泵，在保壓時，泵的壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，因而，液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法能隨泄漏量的變化而自動調(diào)整輸出流量，所以其效率也較高。1．利用液壓泵保壓的保壓回路

利用液壓泵保壓的保壓回30圖5－10利用蓄能器的保壓回路圖5－10利用蓄能器的保壓回路31

2．利用蓄能器的保壓回路

利用蓄能器的保壓回路是指借助蓄能器來保持系統(tǒng)壓力，補償系統(tǒng)泄漏的回路。圖5－10所示為利用虎鉗作工件的夾緊裝置。當換向閥移到閥左位時，活塞前進，并將虎鉗夾緊，這時泵繼續(xù)輸出的壓力油將為蓄能器充壓，直到卸荷閥被打開卸載為止，此時，作用在活塞上的壓力由蓄能器來維持，并補充液壓缸的漏油作用在活塞上。當工作壓力降低到比卸荷閥所調(diào)定的壓力還低時，卸荷閥又關(guān)閉，泵的液壓油再繼續(xù)送往蓄能器。本系統(tǒng)可節(jié)約能源并降低油溫。2．利用蓄能器的保壓回路

利用蓄能器的保壓回路是指借325．1．6平衡回路

平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。

圖5－11(a)所示為采用單向順序閥的平衡回路，當1YA得電，活塞下行時，回油路上就存在著一定的背壓，只要將這個背壓調(diào)得能支承住活塞和與之相連的工作部件自重，活塞就可以平穩(wěn)地下落。當換向閥處于中位時，活塞就停止運動，不再繼續(xù)下移。在這種回路中，當活塞向下快速運動時，其功率損失大，鎖住時活塞和與之相連的工作部件會因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落，因此它只適用于工作部件重量不大、活塞鎖住時定位要求不高的場合。5．1．6平衡回路

平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜33

圖5－11用順序閥的平衡回路圖5－11用順序閥的平衡回路34圖5－11(b)所示為采用液控順序閥的平衡回路。當活塞下行時，控制壓力油打開液控順序閥，背壓消失，因而回路工作效率較高；當停止工作時，液控順序閥關(guān)閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。這種平衡回路的優(yōu)點是只有上腔進油時活塞才下行，比較安全和可靠；缺點是活塞下行時平穩(wěn)性較差。這是因為活塞下行時，液壓缸上腔油壓降低，將使液控順序閥關(guān)閉；當順序閥關(guān)閉時，因活塞停止下行，使液壓缸上腔油壓升高，又打開液控順序閥。因此，液控順序閥始終處于啟、閉的過渡狀態(tài)，因而影響工作的平穩(wěn)性。這種回路適用于運動部件重量不大、停留時間較短的液壓系統(tǒng)。圖5－11(b)所示為采用液控順序閥的平衡回路。當活塞下35

5．2．1快速運動回路

快速運動回路又稱增速回路，其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時獲得所需的高速，以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。視設(shè)計方法不同快速運動有多種運動回路。下面介紹幾種常用的設(shè)計方法不同的快速運動回路。

1．差動回路

圖5－12所示為差動回路。其特點為，當液壓缸前進時，從液壓缸右側(cè)排出的油再從左側(cè)進入液壓缸，增加進油口處的油量，可使液壓缸快速前進，但同時也使液壓缸的推力變小。5．2速度控制回路

5．2．1快速運動回路

快速運動回路又稱增速回36

2．采用蓄能器的快速補油回路

對于間歇運轉(zhuǎn)的液壓機械，當執(zhí)行元件間歇或低速運動時，泵向蓄能器充油。而在工作循環(huán)中，當某一工作階段執(zhí)行元件需要快速運動時，蓄能器作為泵的輔助動力源，可與泵同時向系統(tǒng)提供壓力油。

圖5－13所示為一補油回路。將換向閥移到閥右位時，蓄能器所儲存的液壓油即可釋放出來加到液壓缸，活塞快速前進。例如，活塞在做加壓等操作時，液壓泵即可對蓄能器充壓(蓄油)。當換向閥移到閥左位時，蓄能器液壓油和泵排出的液壓油同時送到液壓缸的活塞桿端，活塞快速回行。這樣，系統(tǒng)中可選用流量較小的油泵及功率較小的電動機，可節(jié)約能源并降低油溫。2．采用蓄能器的快速補油回路

對于間歇運轉(zhuǎn)的液壓機械37

圖5－12差動回路

圖5－12差動回路38圖5－13利用蓄能器的快速補油回路圖5－13利用蓄能器的快速補油回路39

3．利用雙泵供油的快速運動回路

如圖5－3所示，在工作行程中，系統(tǒng)壓力升高，右邊卸荷閥被打開，大流量泵卸荷，小流量泵向系統(tǒng)供油；當需要快速運動時，系統(tǒng)壓力較低，由兩臺泵共同向系統(tǒng)供油。3．利用雙泵供油的快速運動回路

如圖5－3所示，在工40

4．補油回路

大型壓床為確保加工精度，常使用柱塞式液壓缸。在前進時，它需要非常大的流量；在后退時，它幾乎不需什么流量。這兩個問題使泵的選用變得非常困難，圖5－14所示的補油回路就可解決此難題。如圖5－14所示，將三位四通換向閥移到閥右位時，泵輸出的壓力油全部送到輔助液壓缸，輔助液壓缸帶動主液壓缸下降，而主液壓缸的壓力油由上方油箱經(jīng)液控單向閥注入，此時壓板下降速度為v＝Qp/(2a)。4．補油回路

大型壓床為確保加工精度，常使用柱塞式液41當壓板碰到工件時，管路壓力上升，順序閥被打開，高壓油注到主液壓缸，此時壓床推出力為F＝pY×(A＋2a)。當換向閥移到左位時，泵輸出的壓力油流入輔助液壓缸，壓板上升，液控單向閥逆流油路被打開，主液壓缸的回油經(jīng)液控單向閥流回上方的油箱?；芈分械钠胶忾y是為支撐壓板及柱塞的重量而設(shè)計的。在此回路中，因使用補充油箱，故換向閥及平衡閥的選擇依泵的流量而定，且泵的流量可較小。此回路為一節(jié)約能源回路。當壓板碰到工件時，管路壓力上升，順序閥被打開，高壓油注到主液42

圖5－14液壓壓床的補油回路圖5－14液壓壓床的補油回路43

圖5－15用行程閥的速度換接回路圖5－15用行程閥的速度換接回路445．2．2速度換接回路

速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)行機構(gòu)在一個工作循環(huán)中從一種運動速度變換到另一種運動速度，因而這個轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接，而且也包括兩個慢速之間的換接。實現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。5．2．2速度換接回路

速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)45

1.快速與慢速的換接回路

圖5－15所示為用行程閥來實現(xiàn)快速與慢速換接的回路。在圖5－15所示的狀態(tài)下，液壓缸快進，當活塞所連接的擋塊壓下行程閥6時，行程閥關(guān)閉，液壓缸右腔的油液必須通過節(jié)流閥5才能流回油箱，活塞運動速度轉(zhuǎn)變?yōu)槁俟みM；當換向閥左位接入回路時，壓力油經(jīng)單向閥4進入液壓缸右腔，活塞快速向右返回。這種回路的優(yōu)點是快、慢速換接過程比較平穩(wěn)，換接點的位置比較準確。其缺點是行程閥的安裝位置不能任意布置，管路連接較為復(fù)雜。若將行程閥改為電磁閥，則安裝連接將比較方便，但速度換接的平穩(wěn)性、可靠性以及換向精度將變得較差。1.快速與慢速的換接回路

圖5－15所示為用行程閥來46

2．兩種慢速的換接回路

圖5－16所示為用兩個調(diào)速閥來實現(xiàn)不同工進速度的換接回路。圖5－16(a)中的兩個調(diào)速閥并聯(lián)，由換向閥實現(xiàn)換接。兩個調(diào)速閥可以獨立地調(diào)節(jié)各自的流量，互不影響；但是一個調(diào)速閥工作時另一個調(diào)速閥內(nèi)無油通過，它的減壓閥不起作用而處于最大開口狀態(tài)，因而速度換接時大量油液通過該處，將使機床工作部件產(chǎn)生突然前沖現(xiàn)象。因此，它不宜用于工作過程中速度換接的場合，只可用于速度預(yù)選的場合。2．兩種慢速的換接回路

圖5－16所示為用兩個調(diào)速閥47

圖5－16(b)所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。當主換向閥D左位接入系統(tǒng)時，調(diào)速閥B被換向閥C短接，輸入液壓缸的流量由調(diào)速閥A控制。當閥C右位接入回路時，由于通過調(diào)速閥B的流量調(diào)得比A小，因此輸入液壓缸的流量由調(diào)速閥B控制。在這種回路中，調(diào)速閥A一直處于工作狀態(tài)，它在速度換接時限制著進入調(diào)速閥B的流量，因此它的速度換接平穩(wěn)性比較好，但由于油液經(jīng)過兩個調(diào)速閥，因此能量損失比較大。圖5－16(b)所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。當主換48

圖5－16用兩個調(diào)速閥的速度換接回路圖5－16用兩個調(diào)速閥的速度換接回路49

在液壓系統(tǒng)中，如果由一個油源給多個液壓缸輸送壓力油，這些液壓缸會因壓力和流量的彼此影響而在動作上相互牽制。所以，我們必須使用一些特殊的回路才能實現(xiàn)預(yù)定的動作要求。常見的這類回路主要有以下兩種。5．3多缸工作控制回路在液壓系統(tǒng)中，如果由一個油源給多個液壓缸輸送壓力油，這些505．3．1同步回路

在液壓裝置中，常需使兩個以上的液壓缸做同步運動。理論上，依靠流量控制即可達到這一目的，但若要做到精密的同步，則須采用比例閥或伺服閥配合電子感測元件、計算機來達到。以下介紹幾種基本的同步回路。

圖5－17所示為使用調(diào)速閥的同步回路，因為很難調(diào)整到使兩個閥流量一致，所以精度比較差。5．3．1同步回路

在液壓裝置中，常需使兩個以上的液51

圖5－17使用調(diào)速閥的同步回路(a)單向同步；(b)雙向同步圖5－17使用調(diào)速閥的同步回路52

圖5－18使用分流閥的同步回路(a)結(jié)構(gòu)；(b)分流閥的職能符號圖5－18使用分流閥的同步回路53圖5－18所示為使用分流閥的同步回路。該回路同步精度較高，其工作原理是：當換向閥左位工作時，壓力為pY的油液經(jīng)兩個尺寸完全相同的節(jié)流孔4和5及分流閥上a、b處兩個可變節(jié)流孔進入缸1和缸2，兩缸活塞前進。圖5－18所示為使用分流閥的同步回路。該回路同步精度較高54當分流閥的滑軸3處于某一平衡位置時，滑軸兩端壓力相等，即p1＝p2，節(jié)流孔4和節(jié)流孔5上的壓力降(pY－p1)和(pY－p2)相等，則進入缸1和缸2的流量相等；當缸1的負荷增加時，p'1上升，滑軸3右移，a處節(jié)流孔加大，b處節(jié)流孔變小，使壓力p1下降，p2上升；當滑軸3移到某一平衡位置時，p1又重新和p2相等，滑軸3不再移動，此時p1又等于p2，兩缸保持速度同步，但a、b處開口大小和開始時是不同的，活塞后退，液壓油經(jīng)單向閥6和單向閥7流回油箱。當分流閥的滑軸3處于某一平衡位置時，滑軸兩端壓力相等，即p155

圖5－19所示為通過機械連接實現(xiàn)同步的回路。將兩個(或若干個)液壓缸的活塞桿運用機械裝置(如齒輪或剛性梁)連接在一起，使它們的運動相互牽制，這樣即可不必在液壓系統(tǒng)中采取任何措施而實現(xiàn)同步。此種同步方法簡單，工作可靠，但它不宜使用在兩缸距離過大或兩缸負載差別過大的場合。圖5－19所示為通過機械連接實現(xiàn)同步的回路。將兩個(或若56

圖5－19通過機械連接實現(xiàn)同步的回路圖5－19通過機械連接實現(xiàn)同步的回路575．3．2順序動作回路

順序動作回路的功用是使多缸液壓系統(tǒng)中的各個液壓缸嚴格地按規(guī)定的順序動作。按控制方式不同，順序動作回路可分為行程控制和壓力控制兩大類。5．3．2順序動作回路

順序動作回路的功用是使多缸液581．行程控制順序動作回路

圖5－20所示為兩個行程控制的順序動作回路。其中，圖5－20(a)所示為行程閥控制的順序動作回路，在該狀態(tài)下，A、B兩液壓缸活塞均在右端。當推動手柄時，使閥C左位工作，缸A左行，完成動作①；擋塊壓下行程閥D后，缸B左行，完成動作②；手動換向閥復(fù)位后，缸A先復(fù)位，實現(xiàn)動作③；隨著擋塊后移，閥D復(fù)位，缸B退回，實現(xiàn)動作④。至此，順序動作全部完成。這種回路工作可靠，但動作順序一經(jīng)確定，再改變就比較困難了，同時管路長，布置比較麻煩。1．行程控制順序動作回路

圖5－20所示為兩個行程控59

圖5－20(b)所示為由行程開關(guān)控制的順序動作回路。當閥E電磁鐵得電換向時，缸A左行，完成動作①；觸動行程開關(guān)S1使閥F電磁鐵得電換向，控制缸B左行完成動作②；當缸B左行至觸動行程開關(guān)S2時，閥E電磁鐵斷電，缸A返回，實現(xiàn)動作③后，觸動S3使F電磁鐵斷電，缸B返回，完成動作④；最后觸動S4使泵卸荷或引起其他動作，完成一個工作循環(huán)。這種回路的優(yōu)點是控制靈活、方便，但其可靠程度主要取決于電氣元件的質(zhì)量。圖5－20(b)所示為由行程開關(guān)控制的順序動作回路。當閥60

圖5－20行程控制順序動作回路圖5－20行程控制順序動作回路61

圖5－21順序閥控制順序動作回路圖5－21順序閥控制順序動作回路62

2．壓力控制順序動作回路

圖5－21所示為一使用順序閥的壓力控制順序動作回路。當換向閥左位接入回路，且順序閥D的調(diào)定壓力大于液壓缸A的最大前進工作壓力時，壓力油先進入液壓缸A的左腔，實現(xiàn)動作①；當液壓缸行至終點時，壓力上升，壓力油打開順序閥D，進入液壓缸B的左腔，實現(xiàn)動作②；同樣地，當換向閥右位接入回路，且順序閥C的調(diào)定壓力大于液壓缸B的最大返回工作壓力時，兩液壓缸則按③和④的順序返回。顯然，這種回路動作的可靠性取決于順序閥的性能及其壓力調(diào)定值，即它的調(diào)定壓力應(yīng)比前一個動作的壓力高出0.8～1.0MPa，否則順序閥易在系統(tǒng)壓力脈沖中造成誤動作。由此可見，這種回路適用于液壓缸數(shù)目不多、負載變化不大的場合。其優(yōu)點是動作靈敏，安裝連接較方便；缺點是可靠性不高，位置精度低。2．壓力控制順序動作回路

圖5－21所示為一使用順序63

1．液壓馬達串、并聯(lián)回路

行走機械常使用液壓馬達來驅(qū)動車輪，依據(jù)行駛條件驅(qū)動車輪需要有轉(zhuǎn)速：在平地行駛時，需要高速；上坡時，需要有大扭矩輸出，轉(zhuǎn)速降低。因此，采用兩個液壓馬達以串聯(lián)或并聯(lián)方式可達到上述目的。

如圖5－22所示，將兩個液壓馬達的輸出軸連結(jié)在一起，當電磁閥2通電時，電磁閥1斷電，兩液壓馬達并聯(lián)，液壓馬達輸出扭矩大，轉(zhuǎn)速卻比較低；當電磁閥1、2都通電時，兩液壓馬達串聯(lián)，液壓馬達扭矩低，但轉(zhuǎn)速比較高。5．4其他回路

1．液壓馬達串、并聯(lián)回路

行走機械常使用液壓64

圖5－22液壓馬達串、并聯(lián)回路圖5－22液壓馬達串、并聯(lián)回路652．液壓馬達剎車回路

欲使液壓馬達停止運轉(zhuǎn)，只要切斷其供油即可，但由于液壓馬達本身的轉(zhuǎn)動慣性及其驅(qū)動負荷所造成的慣性都會使液壓馬達在停止供油后繼續(xù)再轉(zhuǎn)動一會兒，因此，液壓馬達會像泵一樣起到吸入作用，故必須設(shè)法避免馬達把空氣吸入液壓系統(tǒng)中。2．液壓馬達剎車回路

欲使液壓馬達停止運轉(zhuǎn)，只要切斷其66

如圖5－23(a)所示，我們利用一中位“O”型的換向閥來控制液壓馬達的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。只要將換向閥移到中間位置，馬達就停止運轉(zhuǎn)，但由于慣性，馬達出口到換向閥之間的背壓將因馬達的停止運轉(zhuǎn)而增大，這有可能將回油管路或閥件破壞，因此必須在如圖5－23(b)所示的系統(tǒng)中裝一剎車溢流閥。如此，當出口處的壓力增加到剎車溢流閥所調(diào)定的壓力時，閥被打開，馬達剎車。如圖5－23(a)所示，我們利用一中位“O”型的換向閥來67

圖5－23液壓馬達剎車回路圖5－23液壓馬達剎車回路68又如液壓馬達驅(qū)動輸送機，在一方向有負載，另一方向無負載時，其需要有兩種不同的剎車壓力。因此，這種剎車回路如圖5－24所示，每個剎車溢流閥各控制不同方向的油液。又如液壓馬達驅(qū)動輸送機，在一方向有負載，另一方向無負載時69

圖5－24兩種不同壓力的剎車回路圖5－24兩種不同壓力的剎車回路70

3．液壓馬達的補油回路

當液壓馬達停止運轉(zhuǎn)(停止供油)時，由于慣性，它多少會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一點，因此，在馬達入口處無法供油，造成真空現(xiàn)象。

如圖5－25所示，在馬達入口及回油管路上各安裝一個開啟壓力較低(小于0.05MPa)的單向閥，當馬達停止時，其入口壓力油由油箱經(jīng)此單向閥送到馬達入口以補充缺油。3．液壓馬達的補油回路

當液壓馬達停止運轉(zhuǎn)(停止供油71

圖5－25液壓馬達的油液補充回路圖5－25液壓馬達的油液補充回路72

5－1在題圖5－1所示的回路中，若溢流閥的調(diào)整壓力分別為pYl＝6MPa，pY2＝4.5MPa，泵出口處的負載阻力為無限大。試問，在不計管道損失和調(diào)壓偏差：

(1)換向閥下位接入回路時，泵的工作壓力為多少？B點和C點的壓力各為多少?

(2)換向閥上位接入回路時，泵的工作壓力為多少?B點和C點的壓力又是多少?思考題與習題

5－1在題圖5－1所示的回路中，若溢流閥的調(diào)整73

題圖5－1題圖5－1745－2在題圖5－2所示的回路中，已知活塞運動時的負載F＝1.2kN，活塞面積為15×10－4m2，溢流閥調(diào)整值為4.5MPa，兩個減壓閥的調(diào)整值分別為pJ1＝3.5MPa和pJ2＝2MPa，油液流過減壓閥及管路時的損失可忽略不計。試確定活塞在運動時和停在終端位置處時，A、B、C三點的壓力值。5－2在題圖5－2所示的回路中，已知活塞運動時的75

題圖5－2題圖5－2765－3題圖5－3所示為由復(fù)合泵驅(qū)動的液壓系統(tǒng)，活塞快速前進時負荷F＝0，慢速前進時負荷F＝20000N，活塞有效面積為40×10－4m2，左邊溢流閥及右邊卸荷閥調(diào)定壓力分別是7MPa與3MPa。大排量泵流量Q大＝20L/min，小排量泵流量Q小＝5L/min，摩擦阻力、管路損失、慣性力忽略不計。求：

(1)活塞快速前進時，復(fù)合泵的出口壓力是多少？進入液壓缸的流量是多少？活塞的前進速度是多少？

(2)活塞慢速前進時，大排量泵的出口壓力是多少？復(fù)合泵出口壓力是多少？要改變活塞前進速度，需由哪個元件調(diào)整？5－3題圖5－3所示為由復(fù)合泵驅(qū)動的液壓系統(tǒng)，活塞快77

題圖5－3題圖5－378

5－4如題圖5－4所示，已知兩液壓缸的活塞面積相同，液壓缸無桿腔面積A1＝20×10－4m2，但負載分別為F1＝8000N，F(xiàn)2＝4000N，如溢流閥的調(diào)整壓力為4.5MPa，試分析當減壓閥壓力調(diào)整值分別為1MPa、2MPa、4MPa時，兩液壓缸的動作情況。5－4如題圖5－4所示，已知兩液壓缸的活塞面積相同79

題圖5－4題圖5－4805－5根據(jù)題圖5－5所示，填寫當實行下列工作循環(huán)時的電磁鐵動態(tài)表。

5－5根據(jù)題圖5－5所示，填寫當實行下列工作循環(huán)時的81

題圖5－5題圖5－582

5－6題圖5－6所示的液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)“A夾緊→B快進→B工進→B快退→B停止→A松開→泵卸荷”等順序動作的工作循環(huán)。

(1)試列出上述循環(huán)時電磁鐵動態(tài)表(如題5－5中相似的表)。

(2)說明系統(tǒng)是由哪些基本回路組成的。5－6題圖5－6所示的液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)“A夾緊→83

題圖5－6題圖5－684第5章液壓基本回路5．1壓力控制回路5．2速度控制回路5．3多缸工作控制回路5．4其他回路思考題與習題第5章液壓基本回路5．1壓力控制回路85

所謂液壓基本回路，就是指由有關(guān)的液壓元件組成的用來完成某種特定控制功能的典型回路。一些液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)雖然很復(fù)雜，但它通常都由一些基本回路組成，所以，掌握這些基本回路的組成、原理和特點，將有助于認識和分析一個完整的液壓系統(tǒng)。所謂液壓基本回路，就是指由有關(guān)的液壓元件組成的用來完成某86

壓力控制回路利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉(zhuǎn)矩要求的回路。這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。5．1壓力控制回路壓力控制回路利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力875．1．1調(diào)壓回路

調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，來防止系統(tǒng)過載。若系統(tǒng)中需要兩種以上的壓力，則可采用多級調(diào)壓回路。5．1．1調(diào)壓回路

調(diào)壓回路的功用是使液壓系統(tǒng)整體或88

1.單級調(diào)壓回路

圖4－16(a)所示為單級調(diào)壓回路，在液壓泵出口處設(shè)置并聯(lián)的溢流閥即可組成單級調(diào)壓回路。它是用來控制液壓系統(tǒng)工作壓力的。1.單級調(diào)壓回路

圖4－16(a)所示為單級調(diào)壓回路892．二級調(diào)壓回路

圖5－1(a)所示為二級調(diào)壓回路，它可實現(xiàn)兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由溢流閥2和溢流閥4各調(diào)一級：當二位二通電磁閥3處于如圖5－1(a)所示的位置時，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定；當閥3得電后，處于右位時，系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定。要注意：閥4的調(diào)定壓力一定要小于閥2的調(diào)定壓力，否則系統(tǒng)將不能實現(xiàn)壓力調(diào)定；當系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定時，溢流閥2的先導(dǎo)閥口關(guān)閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經(jīng)主閥流回油箱。2．二級調(diào)壓回路

圖5－1(a)所示為二級調(diào)壓回路，903．多級調(diào)壓回路

圖5－1(b)中，由溢流閥1、2、3分別控制系統(tǒng)的壓力，從而組成了三級調(diào)壓回路。當兩電磁鐵均不通電時，系統(tǒng)壓力由閥1調(diào)定，當1YA得電時，由閥2調(diào)定系統(tǒng)壓力；當2YA得電時，系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定。但在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力都要小于閥1的調(diào)定壓力，而閥2和閥3的調(diào)定壓力之間沒有什么一定的關(guān)系。3．多級調(diào)壓回路

圖5－1(b)中，由溢流閥1、2、91

4．連續(xù)、按比例進行壓力調(diào)節(jié)的回路

如圖5－1(c)所示，調(diào)節(jié)先導(dǎo)型比例電磁溢流閥的輸入電流I，即可實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的無級調(diào)節(jié)，這樣不但回路結(jié)構(gòu)簡單，壓力切換平穩(wěn)，而且更容易使系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離控制或程序控制。4．連續(xù)、按比例進行壓力調(diào)節(jié)的回路

如圖5－1(c)92

圖5－1調(diào)壓回路圖5－1調(diào)壓回路935．1．2減壓回路

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較系統(tǒng)壓力低的穩(wěn)定壓力。最常見的減壓回路是通過定值減壓閥與主油路相連的，如圖5－2(a)所示?；芈分械膯蜗蜷y供主油路在壓力降低(低于減壓閥調(diào)整壓力)時防止油液倒流，起短時保壓之用；在減壓回路中，也可以采用類似兩級或多級調(diào)壓的方法獲得兩級或多級減壓。圖5－2(b)所示為利用先導(dǎo)式減壓閥1的遠控口接一遠控溢流閥2，則可由閥1、閥2各調(diào)定一種低壓。但要注意，閥2的調(diào)定壓力值一定要低于閥1的調(diào)定壓力值。5．1．2減壓回路

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中的某一部94

圖5－2減壓回路圖5－2減壓回路955．1．3卸荷回路

1．采用復(fù)合泵的卸荷回路

圖5－3所示為利用復(fù)合泵作液壓鉆床的動力源。當液壓缸快速推進時，推動液壓缸活塞前進所需的壓力比左、右兩邊的溢流閥所設(shè)定壓力還低，故大排量泵和小排量泵的壓力油全部送到液壓缸，使活塞快速前進。5．1．3卸荷回路

1．采用復(fù)合泵的卸荷回路

圖96

圖5－3采用復(fù)合泵的卸載回路圖5－3采用復(fù)合泵的卸載回路97當鉆頭和工件接觸時，液壓缸活塞移動的速度要變慢，且在活塞上的工作壓力變大，當往液壓缸去的管路的油壓力上升到比右邊卸荷閥設(shè)定的工作壓力大時，卸荷閥被打開，低壓大排量泵所排出的液壓油經(jīng)卸荷閥送回油箱。因為單向閥受高壓油作用的關(guān)系，所以低壓泵所排出的油根本不會經(jīng)單向閥流到液壓缸了。在鉆削進給的階段，液壓缸的油液由高壓小排量泵來供給。因為這種回路的動力幾乎完全由高壓泵在消耗，所以可達到節(jié)約能源的目的。卸荷閥的調(diào)定壓力通常比溢流閥的調(diào)定壓力要低0.5MPa以上。當鉆頭和工件接觸時，液壓缸活塞移動的速度要變慢，且在活塞98

2．利用二位二通閥旁路卸荷的回路

如圖5－4所示為利用二位二通閥旁路卸荷的回路，當二位二通閥左位工作時，泵排出的液壓油以接近零壓狀態(tài)流回油箱，以節(jié)省動力并避免油溫上升。圖5－4所示的二位二通閥系以手動操作，亦可使用電磁操作。注意：二位二通閥的額定流量必須和泵的流量相匹配。2．利用二位二通閥旁路卸荷的回路

如圖5－4所示為利99

3．利用換向閥卸載的回路

圖5－5所示為利用換向閥中位機能的卸載回路。它采用中位串聯(lián)型(M型中位機能)換向閥，當閥位處于中位時，泵排出的液壓油直接經(jīng)換向閥的P、T通路流回油箱，泵的工作壓力接近于零。使用此種方式卸載，方法比較簡單，但壓力損失較多，且不適用于一個泵驅(qū)動兩個或兩個以上執(zhí)行元件的場所。注意：三位四通換向閥的流量必須和泵的流量相匹配。3．利用換向閥卸載的回路

圖5－5所示為利用換向閥中100

圖5－4利用二位二通閥的卸載回路圖5－4利用二位二通閥的卸載回路101圖5－5利用換向閥中位機能的卸載回路圖5－5利用換向閥中位機能的卸載回路102圖5－6利用溢流閥遠程控制口卸載的回路圖5－6利用溢流閥遠程控制口卸載的回路103

4．利用溢流閥遠程控制口卸載的回路

圖5－6所示為利用溢流閥遠程控制口卸載的回路，將溢流閥的遠程控制口和二位二通電磁閥相接。當二位二通電磁閥通電時，溢流閥的遠程控制口通油箱，這時溢流閥的平衡活塞上移，主閥閥口被打開，泵排出的液壓油全部流回油箱，泵出口壓力幾乎是零，故泵為卸載運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

注意：圖5－6中的二位二通電磁閥只通過很少的流量，因此，可用小流量規(guī)格閥(尺寸為1/8或1/4)。在實際應(yīng)用中，此二位二通電磁閥和溢流閥組合在一起，此種組合稱為電磁控制溢流閥。4．利用溢流閥遠程控制口卸載的回路

圖5－6所示為利104

5．1．4增壓回路

1．利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路

圖5－7所示為利用串聯(lián)液壓缸的壓力增強回路。將小直徑液壓缸和大直徑液壓缸串聯(lián)可使沖柱急速推出，且在低壓下可得很大的輸出力量。將換向閥移到左位，泵所輸出的油液全部進入小直徑液壓缸活塞左側(cè)，沖柱急速推出，此時大直徑液壓缸由單向閥將油液吸入，且充滿大液壓缸左側(cè)空間。當沖柱前進到盡頭受阻時，泵輸送的油液壓力升高，而使順序閥動作，此時油液以溢流閥所設(shè)定的壓力作用在大、小直徑液壓缸活塞的左側(cè)，故推力等于大、小直徑液壓缸活塞左側(cè)面積和與溢流閥所調(diào)定的壓力之積。當然，如想單獨使用大直徑液壓缸且以上述速度運動的話，勢必要選用更大容量的泵，而采用這種串聯(lián)液壓缸只要用小容量泵就夠了，節(jié)省了許多動力。5．1．4增壓回路

1．利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路105

圖5－7利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路

圖5－7利用串聯(lián)液壓缸的增壓回路106圖5－8利用增壓器的增壓回路圖5－8利用增壓器的增壓回路107

2．利用增壓器的增壓回路

圖5－8所示是利用增壓器的增壓回路。將三位四通換向閥移到右位工作時，泵將油液經(jīng)液控單向閥送到液壓缸活塞上方使沖柱向下壓。同時，增壓器的活塞也受到油液作用向右移動，但達到規(guī)定的壓力后就自然停止了，這樣使它一有油送進增壓器活塞大直徑側(cè)，就能夠馬上前進。當沖柱下降碰到工件時(即產(chǎn)生負荷時)，泵的輸出立即升高，并打開順序閥，經(jīng)減壓閥減壓后的油液以減壓閥所調(diào)定的壓力作用在增壓器的大活塞上，于是使增壓器小直徑側(cè)產(chǎn)生3倍于減壓閥所調(diào)定壓力的高壓油液，該油液進入沖柱上方而產(chǎn)生更強的加壓作用。2．利用增壓器的增壓回路

圖5－8所示是利用增壓器的108

當換向閥移到閥左位時，沖柱上升；換向閥如移到中立閥位時，可以暫時防止沖柱向下掉。如果要完全防止其向下掉，則必須在沖柱下降時在油的出口處裝一液控單向閥。當換向閥移到閥左位時，沖柱上升；換向閥如移到中立閥位時，1093．氣壓－液壓的增壓回路

圖5－9所示為氣、液聯(lián)合使用的增壓回路。它是把上方油箱的油液先送入增壓器的出口側(cè)，再由壓縮空氣作用在增壓器大活塞面積上，使出口側(cè)油液壓力增強。3．氣壓－液壓的增壓回路

圖5－9所示為氣、液聯(lián)合使110

圖5－9氣、液聯(lián)合使用的增壓回路圖5－9氣、液聯(lián)合使用的增壓回路111當把手動操作換向閥移到閥右位工作時，壓縮空氣進入上方油箱，把上方油箱的油液經(jīng)增壓器小直徑活塞下部送到三個液壓缸。當液壓缸沖柱下降碰到工件時，造成阻力使空氣壓力上升，并打開順序閥，使壓縮空氣進入增壓器活塞的上部來推動活塞。增壓器的活塞下降會遮住通往上方油箱的油路，活塞繼續(xù)下移，使小直徑活塞下側(cè)的油液變成高壓油液，并注入三個液壓缸。一旦把換向閥移到閥左位時，下方油箱的油會從液壓缸下側(cè)進入，把沖柱上移，液壓缸沖柱上側(cè)的油液流經(jīng)增壓器回到上方油箱，增壓器恢復(fù)到原來的位置。當把手動操作換向閥移到閥右位工作時，壓縮空氣進入上方油箱1125．1．5保壓回路

有的機械設(shè)備在工作過程中，常常要求液壓執(zhí)行機構(gòu)在其行程終止時保持一段時間壓力，這時需采用保壓回路。所謂保壓回路，是指使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有工件變形所產(chǎn)生的微小位移的情況下，穩(wěn)定地維持住壓力。最簡單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路，但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種。5．1．5保壓回路

有的機械設(shè)備在工作過程中，常常要113

1．利用液壓泵保壓的保壓回路

利用液壓泵保壓的保壓回路也就是在保壓過程中，液壓泵仍以較高的壓力(保持所需壓力)工作。此時，若采用定量泵，則壓力油幾乎全經(jīng)溢流閥流回油箱，系統(tǒng)功率損失大，易發(fā)熱，故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時間較短的場合下才使用。若采用變量泵，在保壓時，泵的壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，因而，液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法能隨泄漏量的變化而自動調(diào)整輸出流量，所以其效率也較高。1．利用液壓泵保壓的保壓回路

利用液壓泵保壓的保壓回114圖5－10利用蓄能器的保壓回路圖5－10利用蓄能器的保壓回路115

2．利用蓄能器的保壓回路

利用蓄能器的保壓回路是指借助蓄能器來保持系統(tǒng)壓力，補償系統(tǒng)泄漏的回路。圖5－10所示為利用虎鉗作工件的夾緊裝置。當換向閥移到閥左位時，活塞前進，并將虎鉗夾緊，這時泵繼續(xù)輸出的壓力油將為蓄能器充壓，直到卸荷閥被打開卸載為止，此時，作用在活塞上的壓力由蓄能器來維持，并補充液壓缸的漏油作用在活塞上。當工作壓力降低到比卸荷閥所調(diào)定的壓力還低時，卸荷閥又關(guān)閉，泵的液壓油再繼續(xù)送往蓄能器。本系統(tǒng)可節(jié)約能源并降低油溫。2．利用蓄能器的保壓回路

利用蓄能器的保壓回路是指借1165．1．6平衡回路

平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。

圖5－11(a)所示為采用單向順序閥的平衡回路，當1YA得電，活塞下行時，回油路上就存在著一定的背壓，只要將這個背壓調(diào)得能支承住活塞和與之相連的工作部件自重，活塞就可以平穩(wěn)地下落。當換向閥處于中位時，活塞就停止運動，不再繼續(xù)下移。在這種回路中，當活塞向下快速運動時，其功率損失大，鎖住時活塞和與之相連的工作部件會因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落，因此它只適用于工作部件重量不大、活塞鎖住時定位要求不高的場合。5．1．6平衡回路

平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜117

圖5－11用順序閥的平衡回路圖5－11用順序閥的平衡回路118圖5－11(b)所示為采用液控順序閥的平衡回路。當活塞下行時，控制壓力油打開液控順序閥，背壓消失，因而回路工作效率較高；當停止工作時，液控順序閥關(guān)閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。這種平衡回路的優(yōu)點是只有上腔進油時活塞才下行，比較安全和可靠；缺點是活塞下行時平穩(wěn)性較差。這是因為活塞下行時，液壓缸上腔油壓降低，將使液控順序閥關(guān)閉；當順序閥關(guān)閉時，因活塞停止下行，使液壓缸上腔油壓升高，又打開液控順序閥。因此，液控順序閥始終處于啟、閉的過渡狀態(tài)，因而影響工作的平穩(wěn)性。這種回路適用于運動部件重量不大、停留時間較短的液壓系統(tǒng)。圖5－11(b)所示為采用液控順序閥的平衡回路。當活塞下119

5．2．1快速運動回路

快速運動回路又稱增速回路，其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時獲得所需的高速，以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。視設(shè)計方法不同快速運動有多種運動回路。下面介紹幾種常用的設(shè)計方法不同的快速運動回路。

1．差動回路

圖5－12所示為差動回路。其特點為，當液壓缸前進時，從液壓缸右側(cè)排出的油再從左側(cè)進入液壓缸，增加進油口處的油量，可使液壓缸快速前進，但同時也使液壓缸的推力變小。5．2速度控制回路

5．2．1快速運動回路

快速運動回路又稱增速回120

2．采用蓄能器的快速補油回路

對于間歇運轉(zhuǎn)的液壓機械，當執(zhí)行元件間歇或低速運動時，泵向蓄能器充油。而在工作循環(huán)中，當某一工作階段執(zhí)行元件需要快速運動時，蓄能器作為泵的輔助動力源，可與泵同時向系統(tǒng)提供壓力油。

圖5－13所示為一補油回路。將換向閥移到閥右位時，蓄能器所儲存的液壓油即可釋放出來加到液壓缸，活塞快速前進。例如，活塞在做加壓等操作時，液壓泵即可對蓄能器充壓(蓄油)。當換向閥移到閥左位時，蓄能器液壓油和泵排出的液壓油同時送到液壓缸的活塞桿端，活塞快速回行。這樣，系統(tǒng)中可選用流量較小的油泵及功率較小的電動機，可節(jié)約能源并降低油溫。2．采用蓄能器的快速補油回路

對于間歇運轉(zhuǎn)的液壓機械121

圖5－12差動回路

圖5－12差動回路122圖5－13利用蓄能器的快速補油回路圖5－13利用蓄能器的快速補油回路123

3．利用雙泵供油的快速運動回路

如圖5－3所示，在工作行程中，系統(tǒng)壓力升高，右邊卸荷閥被打開，大流量泵卸荷，小流量泵向系統(tǒng)供油；當需要快速運動時，系統(tǒng)壓力較低，由兩臺泵共同向系統(tǒng)供油。3．利用雙泵供油的快速運動回路

如圖5－3所示，在工124

4．補油回路

大型壓床為確保加工精度，常使用柱塞式液壓缸。在前進時，它需要非常大的流量；在后退時，它幾乎不需什么流量。這兩個問題使泵的選用變得非常困難，圖5－14所示的補油回路就可解決此難題。如圖5－14所示，將三位四通換向閥移到閥右位時，泵輸出的壓力油全部送到輔助液壓缸，輔助液壓缸帶動主液壓缸下降，而主液壓缸的壓力油由上方油箱經(jīng)液控單向閥注入，此時壓板下降速度為v＝Qp/(2a)。4．補油回路

大型壓床為確保加工精度，常使用柱塞式液125當壓板碰到工件時，管路壓力上升，順序閥被打開，高壓油注到主液壓缸，此時壓床推出力為F＝pY×(A＋2a)。當換向閥移到左位時，泵輸出的壓力油流入輔助液壓缸，壓板上升，液控單向閥逆流油路被打開，主液壓缸的回油經(jīng)液控單向閥流回上方的油箱?；芈分械钠胶忾y是為支撐壓板及柱塞的重量而設(shè)計的。在此回路中，因使用補充油箱，故換向閥及平衡閥的選擇依泵的流量而定，且泵的流量可較小。此回路為一節(jié)約能源回路。當壓板碰到工件時，管路壓力上升，順序閥被打開，高壓油注到主液126

圖5－14液壓壓床的補油回路圖5－14液壓壓床的補油回路127

圖5－15用行程閥的速度換接回路圖5－15用行程閥的速度換接回路1285．2．2速度換接回路

速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)行機構(gòu)在一個工作循環(huán)中從一種運動速度變換到另一種運動速度，因而這個轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接，而且也包括兩個慢速之間的換接。實現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。5．2．2速度換接回路

速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)129

1.快速與慢速的換接回路

圖5－15所示為用行程閥來實現(xiàn)快速與慢速換接的回路。在圖5－15所示的狀態(tài)下，液壓缸快進，當活塞所連接的擋塊壓下行程閥6時，行程閥關(guān)閉，液壓缸右腔的油液必須通過節(jié)流閥5才能流回油箱，活塞運動速度轉(zhuǎn)變?yōu)槁俟みM；當換向閥左位接入回路時，壓力油經(jīng)單向閥4進入液壓缸右腔，活塞快速向右返回。這種回路的優(yōu)點是快、慢速換接過程比較平穩(wěn)，換接點的位置比較準確。其缺點是行程閥的安裝位置不能任意布置，管路連接較為復(fù)雜。若將行程閥改為電磁閥，則安裝連接將比較方便，但速度換接的平穩(wěn)性、可靠性以及換向精度將變得較差。1.快速與慢速的換接回路

圖5－15所示為用行程閥來130

2．兩種慢速的換接回路

圖5－16所示為用兩個調(diào)速閥來實現(xiàn)不同工進速度的換接回路。圖5－16(a)中的兩個調(diào)速閥并聯(lián)，由換向閥實現(xiàn)換接。兩個調(diào)速閥可以獨立地調(diào)節(jié)各自的流量，互不影響；但是一個調(diào)速閥工作時另一個調(diào)速閥內(nèi)無油通過，它的減壓閥不起作用而處于最大開口狀態(tài)，因而速度換接時大量油液通過該處，將使機床工作部件產(chǎn)生突然前沖現(xiàn)象。因此，它不宜用于工作過程中速度換接的場合，只可用于速度預(yù)選的場合。2．兩種慢速的換接回路

圖5－16所示為用兩個調(diào)速閥131

圖5－16(b)所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。當主換向閥D左位接入系統(tǒng)時，調(diào)速閥B被換向閥C短接，輸入液壓缸的流量由調(diào)速閥A控制。當閥C右位接入回路時，由于通過調(diào)速閥B的流量調(diào)得比A小，因此輸入液壓缸的流量由調(diào)速閥B控制。在這種回路中，調(diào)速閥A一直處于工作狀態(tài)，它在速度換接時限制著進入調(diào)速閥B的流量，因此它的速度換接平穩(wěn)性比較好，但由于油液經(jīng)過兩個調(diào)速閥，因此能量損失比較大。圖5－16(b)所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。當主換132

圖5－16用兩個調(diào)速閥的速度換接回路圖5－16用兩個調(diào)速閥的速度換接回路133

在液壓系統(tǒng)中，如果由一個油源給多個液壓缸輸送壓力油，這些液壓缸會因壓力和流量的彼此影響而在動作上相互牽制。所以，我們必須使用一些特殊的回路才能實現(xiàn)預(yù)定的動作要求。常見的這類回路主要有以下兩種。5．3多缸工作控制回路在液壓系統(tǒng)中，如果由一個油源給多個液壓缸輸送壓力油，這些1345．3．1同步回路

在液壓裝置中，常需使兩個以上的液壓缸做同步運動。理論上，依靠流量控制即可達到這一目的，但若要做到精密的同步，則須采用比例閥或伺服閥配合電子感測元件、計算機來達到。以下介紹幾種基本的同步回路。

圖5－17所示為使用調(diào)速閥的同步回路，因為很難調(diào)整到使兩個閥流量一致，所以精度比較差。5．3．1同步回路

在液壓裝置中，常需使兩個以上的液135

圖5－17使用調(diào)速閥的同步回路(a)單向同步；(b)雙向同步圖5－17使用調(diào)速閥的同步回路136

圖5－18使用分流閥的同步回路(a)結(jié)構(gòu)；(b)分流閥的職能符號圖5－18使用分流閥的同步回路137圖5－18所示為使用分流閥的同步回路。該回路同步精度較高，其工作原理是：當換向閥左位工作時，壓力為pY的油液經(jīng)兩個尺寸完全相同的節(jié)流孔4和5及分流閥上a、b處兩個可變節(jié)流孔進入缸1和缸2，兩缸活塞前進。圖5－18所示為使用分流閥的同步回路。該回路同步精度較高138當分流閥的滑軸3處于某一平衡位置時，滑軸兩端壓力相等，即p1＝p2，節(jié)流孔4和節(jié)流孔5上的壓力降(pY－p1)和(pY－p2)相等，則進入缸1和缸2的流量相等；當缸1的負荷增加時，p'1上升，滑軸3右移，a處節(jié)流孔加大，b處節(jié)流孔變小，使壓力p1下降，p2上升；當滑軸3移到某一平衡位置時，p1又重新和p2相等，滑軸3不再移動，此時p1又等于p2，兩缸保持速度同步，但a、b處開口大小和開始時是不同的，活塞后退，液壓油經(jīng)單向閥6和單向閥7流回油箱。當分流閥的滑軸3處于某一平衡位置時，滑軸兩端壓力相等，即p1139

圖5－19所示為通過機械連接實現(xiàn)同步的回路。將兩個(或若干個)液壓缸的活塞桿運用機械裝置(如齒輪或剛性梁)連接在一起，使它們的運動相互牽制，這樣即可不必在液壓系統(tǒng)中采取任何措施而實現(xiàn)同步。此種同步方法簡單，工作可靠，但它不宜使用在兩缸距離過大或兩缸負載差別過大的場合。圖5－19所示為通過機械連接實現(xiàn)同步的回路。將兩個(或若140

圖5－19通過機械連接實現(xiàn)同步的回路圖5－19通過機械連接實現(xiàn)同步的回路1415．3．2順序動作回路

順序動作回路的功用是使多缸液壓系統(tǒng)中的各個液壓缸嚴格地按規(guī)定的順序動作。按控制方式不同，順序動作回路可分為行程控制和壓力控制兩大類。5．3．2順序動作回路

順序動作回路的功用是使多缸液1421．行程控制順序動作回路

圖5－20所示為兩個行程控制的順序動作回路。其中，圖5－20(a)所示為行程閥控制的順序動作回路，在該狀態(tài)下，A、B兩液壓缸活塞均在右端。當推動手柄時，使閥C左位工作，缸A左行，完成動作①；擋塊壓下行程閥D后，缸B左行，完成動作②；手動換向閥復(fù)位后，缸A先復(fù)位，實現(xiàn)動作③；隨著擋塊后移，閥D復(fù)位，缸B退回，實現(xiàn)動作④。至此，順序動作全部完成。這種回路工作可靠，但動作順序一經(jīng)確定，再改變就比較困難了，同時管路長，布置比較麻煩。1．行程控制順序動作回路

圖5－20所示為兩個行程控143

圖5－20(b)所示為由行程開關(guān)控制的順序動作回路。當閥E電磁鐵得電換向時，缸A左行，完成動作①；觸動行程開關(guān)S1使閥F電磁鐵得電換向，控制缸B左行完成動作②；當缸B左行至觸動行程開關(guān)S2時，閥E電磁鐵斷電，缸A返回，實現(xiàn)動作③后，觸動S3使F電磁鐵斷電，缸B返回，完成動作④；最后觸動S4使泵卸荷或引起其他動作，完成一個工作循環(huán)。這種回路的優(yōu)點是控制靈活、方便，但其可靠程度主要取決于電氣元件的質(zhì)量。圖5－20(b)所示為由行程開關(guān)控制的順序動作回路。當閥144

圖5－20行程控制順序動作回路圖5－20行程控制順序動作回路145

圖5－21順序閥控制順序動作回路圖5－21順序閥控制順序動作回路146

2．壓力控制順序動作回路

圖5－21所示為一使用順序閥的壓力控制順序動作回路。當換向閥左位接入回路，且順序閥D的調(diào)定壓力大于液壓缸A的最大前進工作壓力時，壓力油先進入液壓缸A的左腔，實現(xiàn)動作①；當液壓缸行至終點時，壓力上升，壓力油打開順序閥D，進入液壓缸B的左腔，實現(xiàn)動作②；同樣地，當換向閥右位接入回路，且順序閥C的調(diào)定壓力大于液壓缸B的最大返回工作壓力時，兩液壓缸則按③和④的順序返回。顯然，這種回路動作的可靠性取決于順序閥的性能及其壓力調(diào)定值，即它的調(diào)定壓力應(yīng)比前一個動作的壓力高出0.8～1.0MPa，否則順序閥易在系統(tǒng)壓力脈沖中造成誤動作。由此可見，這種回路適用于液壓缸數(shù)目不多、負載變化不大的場合。其優(yōu)點是動作靈敏，安裝連接較方便；缺點是可靠性不