液壓與氣壓傳動回路-北京科技大學(xué)課件

第七章液壓與氣壓傳動回路基本回路： 由有關(guān)的元件組成，用來完成特定功能的典型回路。任何機(jī)械設(shè)備的液壓與氣壓傳動系統(tǒng)，都是由一些基本回路組成的。分類：

壓力控制回路，方向控制回路，速度控制回路和其它控制回路。7.1概述7.2方向控制回路利用各種方向閥來控制氣液流的通斷和變向，以使執(zhí)行柜構(gòu)啟動，停止和換向。

7.2.1簡單方向控制回路在泵與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間采用普通換向閥便可實(shí)現(xiàn)簡單方向控制回路。7.2.2復(fù)雜方向控制回路當(dāng)需要頻繁連續(xù)動作且對換向過程有很多附加要求時(shí)，則采用復(fù)雜方向控制回路。

1、時(shí)間控制方向回路主要用于工作部件運(yùn)動速度較高，要求換向平穩(wěn)，無沖擊，但換向精度要求不高的場合。2、行程控制方向回路這種回路換向精度較高，沖擊較大，但由于先導(dǎo)閥的制動行程恒定不變，制動時(shí)間的長短和換向沖擊的大小將受運(yùn)動部件速度快慢的影響。主要用于工作部件運(yùn)動速度不大,但換向精度要求較高的場合。壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)中油液的壓力，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)對力或轉(zhuǎn)矩的要求。壓力控制有:調(diào)壓回路，減壓回路，增壓回路，保壓回路，卸荷回路,平衡回路，鎖緊回路和一次與二次壓力回路等。1、調(diào)壓回路調(diào)壓回路是使系統(tǒng)整體或某一部分的壓力保持恒定或不超過某個(gè)數(shù)值。分為：單級調(diào)壓回路、多級調(diào)壓回路7.3壓力控制回路P1P2P1>P22、減壓回路減壓回路是使系統(tǒng)中某一部分通路具有較低的穩(wěn)定壓力。用于兩級或多級的減壓回路。調(diào)定壓力比系統(tǒng)壓力至少小0.5MPa3、增壓回路增壓回路是使系統(tǒng)中某一部分通路具有較高的穩(wěn)定壓力。它能使局部壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于泵的壓力。液壓系統(tǒng)的增壓回路：4、保壓回路執(zhí)行元件在工作循環(huán)的某一階段內(nèi)，若需要保持規(guī)定的壓力，則應(yīng)采用保壓回路。1)利用蓄能器保壓的回路：動畫2)用泵保壓的回路3)用液控單向閥保壓的回路自動補(bǔ)油保壓5卸荷回路 卸荷回路是使泵在接近零壓的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電機(jī)的使用壽命。用換向閥的卸荷回路：如圖所示。電磁溢流閥的卸荷回路限壓式變量泵卸荷回路6平衡回路（背壓）為了防止垂直缸及其工作部件因自重自行下落或下行運(yùn)動中因自重造成的失控失速，常設(shè)平衡回路。常用平衡閥（單向順序閥）,液控單向閥,遠(yuǎn)程平衡閥來實(shí)現(xiàn)。采用遠(yuǎn)程平衡閥的平衡回路

7.4速度控制回路要滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度要求，就要對其流量進(jìn)行控制?？刂圃?

流量閥變量泵回路種類:

節(jié)流調(diào)速回路；容積調(diào)速回路；容積節(jié)流調(diào)速回路.V=Q/A出口節(jié)流調(diào)速回路進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路旁路節(jié)流調(diào)速回路關(guān)鍵元件:

定量泵供油+流量閥流量閥:

節(jié)流閥調(diào)速閥根據(jù)流量閥的位置不同: 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路；回油節(jié)流調(diào)速回路;旁路節(jié)流調(diào)速回路三種。一、節(jié)流調(diào)速回路定壓式節(jié)流調(diào)速1、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路將節(jié)流閥或調(diào)速閥串聯(lián)在泵與缸之間必要條件:

①節(jié)流口開度可調(diào);②溢流閥開啟(調(diào)壓).溢流閥作用:

①調(diào)壓;②分流泵的參數(shù)選擇:

①壓力②流量缸的運(yùn)動速度為

速度－負(fù)載特性在調(diào)速元件的調(diào)定值不變的條件下,負(fù)載變化所引起的速度變化.速度－負(fù)載特性ααFmax＝PpA1速度剛度引起單位速度變化時(shí)負(fù)載的變化量,在速度負(fù)載特性曲線上是某點(diǎn)斜率的倒數(shù).當(dāng)節(jié)流閥通流面積一定時(shí)，重載區(qū)比輕載區(qū)的速度剛度?。辉谙嗤?fù)載下工作時(shí)，節(jié)流閥通流面積大的比小的速度剛度小，即速度高時(shí)速度剛度差；多條特性曲線匯交于橫坐標(biāo)軸上的一點(diǎn)，該點(diǎn)對應(yīng)的F值即為最大負(fù)載，這說明最大承載能力Fmax與速度調(diào)節(jié)元關(guān).

特性分析Fmax＝Pp*A1?？傊?/p>

這種回路適用于輕載，低速，負(fù)載變化不大的和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。功率特性泵輸出功率PP=ppqp回路有效功率P1=p1q1回路功率損失溢流閥流量損失節(jié)流閥壓力損失效率

P1PV在低速小負(fù)載時(shí)，效率低。功率損失:①溢流閥流量損失;②節(jié)流閥壓力損失;效率只有20-60%2、出口節(jié)流調(diào)速回路用節(jié)流閥調(diào)節(jié)缸的回油流量，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。泵的參數(shù)選擇:

①壓力②流量回油節(jié)流調(diào)速回路與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度－負(fù)載特性及速度剛度相同缸的運(yùn)動速度速度剛度回路功率損失兩回路不同之處：(1)回油節(jié)流調(diào)速回路的節(jié)流閥使缸的回油腔形成一定的背壓，因而能承受負(fù)值負(fù)載，并提高缸的速度平穩(wěn)性；(2)因節(jié)流產(chǎn)生的熱量直接回油箱，散熱條件好；(3)進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度；(4)在負(fù)載為零時(shí)，對回油節(jié)流調(diào)速的密封不利；總之： 與進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路一樣，適用于輕載，低速，負(fù)載變化不大的和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。節(jié)流閥接在進(jìn)口的分支路變壓式節(jié)流調(diào)速安全閥3、旁路節(jié)流調(diào)速回路①壓力隨負(fù)載變化;②溢流閥為安全閥;泵泄漏系數(shù)則缸的運(yùn)動速度為速度剛度:特性軟：1.節(jié)流閥壓差影響2.泵泄漏速度－負(fù)載特性曲線回路功率損失只有一項(xiàng)為節(jié)流損失,無溢流損失.回路效率高:只有節(jié)流損失而無溢流損失；泵壓隨負(fù)載變化，即節(jié)流損失和輸入功率隨負(fù)載而增減;由于這種回路的速度－負(fù)載特性很軟，低速承載能力差，只用于高速-重載，對速度穩(wěn)定性要求不高的較大功率的系統(tǒng)。特性分析調(diào)速閥代替節(jié)流閥,利用調(diào)速閥良好的速度-負(fù)載特性。調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路適合于對運(yùn)動平穩(wěn)性要求較高的系統(tǒng)。4、調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流區(qū)調(diào)速閥區(qū)進(jìn)、出調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路VF節(jié)流區(qū)調(diào)速閥區(qū)旁路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路VFFVA’’TA’TA1PP進(jìn)口節(jié)流閥調(diào)速回路速度－負(fù)載特性A’T<A’’T旁路節(jié)流閥調(diào)速回路速度－負(fù)載特性通過改變泵或馬達(dá)的排量來進(jìn)行調(diào)速的方法稱為容積調(diào)速。特點(diǎn)：效率高，使用在大功率的場合。容積調(diào)速有三種形式：變量泵和定量執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的調(diào)速回路；定量泵和變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的調(diào)速回路；變量泵和變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的調(diào)速回路二、容積調(diào)速回路圖7.25馬達(dá)泵1、變量泵和定量執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的調(diào)速回路油缸的速度

v=Q泵/A=Vpnp/A馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)

nm=Q泵/Vm=Vpnp/Vm改變Vp可改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大工作速度決定于變量泵的最大流量，最小工作速度決定于變量泵的最小流量，調(diào)速范圍較大，而且可以連續(xù)的無級調(diào)速。這種調(diào)速回路又稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。油馬達(dá)的最大輸出功率Pmmax。

Pmmax＝PsQp=PsnpVp上式表明，油馬達(dá)輸出的功率與變量泵的排量Vp成線性關(guān)系。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm＝Qp/Vm=npVp/Vm工作特性液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩為：

Tmmax＝psVm/2πnmVpTmmaxPmmax變量泵－－定量馬達(dá)容積調(diào)速特性PTn恒轉(zhuǎn)矩特性在考慮變量泵泄漏時(shí)，馬達(dá)的速度負(fù)載特性為：速度－負(fù)載特性轉(zhuǎn)矩越高，泄漏越大，引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度下降；這種回路有調(diào)速隨負(fù)載增加而下降的特點(diǎn)。TmnmVp’>Vp’’>Vp’’’2、定量泵和變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的調(diào)速回路馬達(dá)轉(zhuǎn)速若忽略泄漏，定量泵的全部流量都進(jìn)入油馬達(dá)時(shí)，油馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)為：

變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)與排量成反比，成雙曲線關(guān)系。變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩

Tmmax＝psVm/2π變量馬達(dá)的功率

Pmmax＝psQp這種調(diào)速回路又稱恒功率調(diào)速。工作特性nmVmTmmaxPmmaxPTn定量泵－變量馬達(dá)容積調(diào)速回路工作特性恒功率特性3、變量泵和變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的調(diào)速回路這種調(diào)速回路是上兩種調(diào)速回路的組合變量馬達(dá)變量泵特點(diǎn):調(diào)速范圍大工作過程分為馬達(dá)低速、高速兩個(gè)階段1）低速階段：變量泵----定量馬達(dá)階段恒轉(zhuǎn)矩階段2）高速階段：定量泵與變量馬達(dá)階段恒功率階段nmnmVVmVp容積節(jié)流調(diào)速回路是采用變量泵供油，節(jié)流閥或調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)工作速度的調(diào)節(jié)，并使泵的供油量與執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的流量相適應(yīng)。特點(diǎn)：

1）與節(jié)流調(diào)速比沒有溢流損失，效率高；

2）與容積調(diào)速比又有較硬的機(jī)械特性，速度穩(wěn)定性好。三、容積節(jié)流調(diào)速回路1、限壓式變量葉片泵－調(diào)速閥容積節(jié)流調(diào)速特點(diǎn):①調(diào)速閥-----調(diào)速;②定壓式容積調(diào)速;調(diào)速閥的作用:①調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度;②穩(wěn)定限壓式變量葉片泵的壓力和流量優(yōu)點(diǎn)比較:①與節(jié)流調(diào)速比:無溢流損失,效率高②與容積調(diào)速比:高的負(fù)載特性四、快速回路工作機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)的過程中，常在不同的工作階段要求不同的運(yùn)動速度和承受不同的負(fù)載。特點(diǎn):小負(fù)載,大流量1、差動回路特點(diǎn):在不增加泵的流量的條件下,提高缸的速度在A1:A2=2:1時(shí),速度提高2倍以小流量的泵使缸獲得較大的運(yùn)動速度。適用于短時(shí)內(nèi)需要大流量的場合.2、蓄能器輔助供油的快速回路3、雙泵供油快速回路五、

速度換接回路速度換接回路主要是用于使執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中，從一種運(yùn)動速度變換到另一種運(yùn)動速度。1、快速與慢速的換接回路2、兩種不同速度間的換接回路

7.5其它控制回路一、順序動作回路1、行程開關(guān)控制采用壓力繼電器控制2、壓力控制順序動作回路時(shí)間控制順序動作回路是使用延時(shí)閥或時(shí)間