第六章-基本回路課件

第六章基本回路第一節(jié)液壓基本回路第二節(jié)氣動基本回路1南京理工大學機械工程學院第一節(jié)液壓基本回路一、壓力控制回路壓力控制回路是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)行元件對力或轉矩的要求。常用的壓力控制回路有：調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷和平衡等回路。（一）調(diào)壓回路1.功用：使系統(tǒng)整體或部分壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值。如定量泵系統(tǒng)的溢流閥溢流，變量泵系統(tǒng)的安全閥防過載。2.常用調(diào)壓回路1）單級調(diào)壓回路2）二級調(diào)壓回路3）多級調(diào)壓回路4）比例調(diào)壓回路2南京理工大學機械工程學院（二）減壓回路1.功用：減壓回路是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較低的穩(wěn)定壓力。2.應用：常用的回路為定值減壓閥與主油路并聯(lián)。為了使減壓回路可靠運行，通常減壓閥的最低調(diào)整壓力≥0.5MPa，最高壓力至少應比系統(tǒng)壓力低0.5MPa。需要安裝調(diào)速元件時，應在減壓閥之后。3.常用回路：單級減壓回路、二級減壓回路3南京理工大學機械工程學院1.功用：系統(tǒng)中的某一部分油路需要具有較高的壓力而流量又不大時使用，可節(jié)省能源，工作可靠，噪音小。2.常用增壓回路：1）單作用增壓缸的增壓回路：

只能提供間斷高壓油。（三）增壓回路2）雙作用增壓缸的增壓回路：采用雙作用增壓缸的增壓回路，能連續(xù)輸出高壓油。4南京理工大學機械工程學院1.功用：在液壓泵不停止運轉時使系統(tǒng)流量在壓力很低的情況下回油箱，以減少功耗，降低發(fā)熱，延長元件壽命。2.常用卸荷回路1）換向閥卸荷回路：用中位機能為M、H和K型三位或二位中位卸荷，也可二位換向閥直接卸荷，這種回路換向沖擊小，只能用于單執(zhí)行元件系統(tǒng)。對于有液控閥的系統(tǒng)必須設置減壓閥以保持0.3MPa的壓力供液控閥工作。3）插裝閥卸荷回路：用于大流量系統(tǒng)卸荷。2）溢流閥卸荷回路：用先導式溢流閥卸荷，沖擊小。4）順序閥卸荷回路：雙泵供油系統(tǒng)不需要流量太大時用順序閥使大流量泵卸荷，或系統(tǒng)保壓時泵卸荷。（四）卸荷回路5南京理工大學機械工程學院（五）保壓回路1.功用：在執(zhí)行元件停止工作或僅有工件變形所產(chǎn)生微小位移的情況下使系統(tǒng)壓力基本保持不變。2.常用保壓回路1）利用液壓泵保壓回路：定量泵溢流保壓，功率損失大，發(fā)熱；限壓式變量泵保壓，保壓時幾乎沒有流量輸出，能量損失小。2）利用蓄能器保壓回路3）自動補油保壓回路：6南京理工大學機械工程學院2）單向節(jié)流閥或溢流閥與液控單向閥平衡回路：可防止負負載時失控而速度太快。（六）平衡回路1.功用：執(zhí)行元件不工作時不會受負載及重力影響而自行移動。2.常用平衡回路：1）單向順序閥平衡回路：用于小負載，短時間停留；7南京理工大學機械工程學院1.功用：保壓回路由于存儲了大量能量，對大容量缸和高壓系統(tǒng)在保壓和換向間要釋壓，以免產(chǎn)生壓力沖擊。2.常用釋壓回路（七）釋壓回路8南京理工大學機械工程學院二、速度控制回路速度控制回路包括：調(diào)速回路——調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度速度換接回路——工作進給速度之間轉換

調(diào)速控制方法：節(jié)流調(diào)速：定量泵+流量控制閥容積調(diào)速：變量泵或變量馬達容積節(jié)流調(diào)速：變量泵+流量控制閥9南京理工大學機械工程學院節(jié)流調(diào)速回路原理：通過改變回路中的流量控制元件（節(jié)流閥和調(diào)速閥）的通流面積的大小來控制進出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度，多余的油經(jīng)溢流閥回油箱。節(jié)流調(diào)速分類：

進油節(jié)流調(diào)速

回油節(jié)流調(diào)速

旁油節(jié)流調(diào)速——（一）節(jié)流調(diào)速回路定壓節(jié)流調(diào)速回路系統(tǒng)壓力不隨負載變化變壓節(jié)流調(diào)速回路系統(tǒng)壓力隨負載變化10南京理工大學機械工程學院進油節(jié)流調(diào)速進油節(jié)流調(diào)速回路的流量控制元件（節(jié)流閥或調(diào)速閥）串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間，調(diào)節(jié)進入液壓缸的油量控制其運行速度。泵出口壓力由溢流閥調(diào)整穩(wěn)定。1）速度負載特性穩(wěn)定工作時力平衡方程：p1A1=F+p2A2節(jié)流閥前后壓差：Δp=pp-p1=pp-F/A1進入液壓缸的流量：液壓缸的速度負載特性方程：節(jié)流閥開口AT一定是負載越小，速度剛度越大；相同負載時，開口AT越小，速度越低，速度剛度越大。這種回路適用于低速輕載場合。11南京理工大學機械工程學院功率損失包括兩個部分：溢流損失

ΔPy=ppqy

節(jié)流損失

ΔPT=Δpq1回路效率的效率較低，效率為：2）最大承載能力：Fmax=ppA13）功率和效率：回路的功率損失：12南京理工大學機械工程學院2.回油節(jié)流調(diào)速

回油節(jié)流調(diào)速回路的流量控制元件（節(jié)流閥或調(diào)速閥）串聯(lián)在液壓缸的回油路上，調(diào)節(jié)液壓缸的回油量控制其運行速度。泵出口壓力由溢流閥調(diào)整穩(wěn)定。1）速度負載特性

p2≠0，Δp=p2液壓缸的速度負載特性方程：由速度負載特性方程可見：回油節(jié)流調(diào)速與進油節(jié)流調(diào)速兩種回路的速度負載特性基本相同。13南京理工大學機械工程學院2）最大承載能力：Fmax=ppA13）功率與效率：功率損失包括兩個部分：溢流損失

ΔPy

=ppqy

節(jié)流損失

ΔPT=Δpq2回路效率效率為：4）進油節(jié)流與回油節(jié)流兩種調(diào)速回路的不同之處：為了提高回路的綜合特性，一般采用進油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路上加背壓閥，這樣可兼顧兩種回路的優(yōu)點。性能進油節(jié)流調(diào)速回路回油節(jié)油調(diào)速回路承受負負載能力不能承受可以承受長期停車后的起動特性起動前沖很小起動有前沖壓力控制進油腔壓力隨負載變化，控制較方便回油腔壓力隨負載變化，控制較困難發(fā)熱泄漏的影響熱油進油缸，影響大熱油回油箱，影響小運動平穩(wěn)性無阻尼，平穩(wěn)性差有阻尼，平穩(wěn)性好14南京理工大學機械工程學院3.旁路節(jié)油調(diào)速回路旁油節(jié)流調(diào)速回路的流量控制元件（節(jié)流閥或調(diào)速閥）與液壓缸并聯(lián)，節(jié)流閥調(diào)節(jié)溢流流量，控制其運行速度，溢流閥為安全閥。泵出口壓力隨負載而變。1）速度負載特性泵的流量部分進液壓缸，另一部分進節(jié)流閥回油箱，還有小部分通過泵的泄漏回油箱。進液壓缸的流量：速度負載特性方程：15南京理工大學機械工程學院1）速度負載特性

節(jié)流閥開口AT一定而負載增加，速度顯著下降，速度剛度增大；相同負載時，開口AT越小，速度越高，速度剛度越大，故高速承載能力很好。2）最大承載能力：隨開口At增大而減小。旁路節(jié)流調(diào)速回路低速承載能力很差，調(diào)速范圍也小。3）功率與效率：只有節(jié)流損失，無溢流損失，且泵的輸出壓力隨負載變化，即節(jié)流損失和輸入功率隨負載變化，回路效率較高。4）應用：適用于高速、負載變化小、對速度要求不高，要求功率損失較小的系統(tǒng)。4.采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路采用調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路速度負載特性比節(jié)流閥好，變載荷下的運動平穩(wěn)性也好，旁路節(jié)流調(diào)速也不會因速度下降而承載能力下降。代價是提高系統(tǒng)壓力，保證調(diào)速閥工作壓差0.5MPa，高壓閥1MPa。16南京理工大學機械工程學院（二）容積調(diào)速回路原理：容積調(diào)速回路是用改變泵、馬達的排量來實現(xiàn)的調(diào)速回路。優(yōu)點：沒有節(jié)流損失和溢流損失，效率高，溫升小。缺點：變量泵、變量馬達結構復雜，成本高。適用：高速、大功率系統(tǒng)。油路循環(huán)方式：

1）開式回路：液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的油回油箱。結構簡單，油冷卻充分，但油箱大，空氣、臟物易進入。2）閉式回路：執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相連，結構緊湊，補油箱小，空氣、臟物不易進入，但需設輔助泵補油、冷卻和換油。補油泵流量為主泵的10~15%，壓力0.3~1MPa。17南京理工大學機械工程學院1.變量泵和定量執(zhí)行元件容積調(diào)速回路活塞速度：由于泵的泄漏，活塞速度隨負載加大而減小，低速時負載能力差。對定量馬達負載恒定時，馬達轉矩與回路壓力恒定，輸出功率與轉速成正比，稱為恒轉矩調(diào)速回路。馬達的轉速：馬達的轉矩：馬達的輸出功率：18南京理工大學機械工程學院2.定量泵和變量馬達容積調(diào)速回路由于液壓泵的轉速、排量為常數(shù)，當負載功率恒定時，馬達輸出功率與回路壓力恒定，輸出轉矩與排量VM成正比，轉速與排量VM成反比，稱為恒功率調(diào)速回路。這種回路調(diào)速范圍小，且不能使馬達實現(xiàn)平穩(wěn)反轉。馬達的轉速：馬達的轉矩：馬達的輸出功率：19南京理工大學機械工程學院3.變量泵-變量液壓馬達的容積調(diào)速回路

調(diào)速可分兩步進行：⑴低速范圍調(diào)速時，先將液壓馬達的排量置于最大值上，由小到大調(diào)節(jié)變量泵的排量，直到泵的排量變到最大值為止——恒轉矩調(diào)速階段⑵進一步加大液壓馬達的速度時，將泵的最大排量固定不動，而將馬達的排量由大向小變化，直到馬達排量減小到允許最小值為止——恒功率調(diào)速階段。泵和馬達的排量均可改變，增大了變速范圍。20南京理工大學機械工程學院（三）容積節(jié)流調(diào)速回路原理：容積節(jié)流調(diào)速回路采用壓力補償型變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)進入或流出液壓缸的流量來調(diào)節(jié)運動速度，使液壓泵的輸出流量與調(diào)速閥控制的流量相適應。特點：兼具有容積調(diào)速和節(jié)流調(diào)速的特點：效率高、發(fā)熱少、低速穩(wěn)定性較好。應用：速度范圍大、中小功率的場合。1.限壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路液壓缸工作腔壓力的工作范圍：回路無溢流損失，但仍有節(jié)流損失，速度越小，負載越小，效率越低。效率為：21南京理工大學機械工程學院2.壓差式變量泵和節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥的前后壓差決定于泵的調(diào)節(jié)柱塞的彈簧力，由于彈簧剛度較小，彈簧力基本恒定，性能相當于調(diào)速閥。回路能補償負載變化引起泵的泄漏的變化，在低速場合性能較好。適用于：負載變化大，速度較低的中、小功率場合?；芈分挥泄?jié)流損失，通常節(jié)流壓力降Δp=0.3MPa，回路效率為：22南京理工大學機械工程學院3.調(diào)速回路的比較特性節(jié)流調(diào)速回路容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速范圍較大較小較大低速穩(wěn)定性用調(diào)速閥較好較差好效率低（旁路較好）高較高發(fā)熱量大（旁路較?。┬≥^小泵、馬達結構簡單復雜較簡單適用范圍小功率、輕載中、低壓系統(tǒng)大功率、重載中高壓系統(tǒng)小功率、中壓系統(tǒng)23南京理工大學機械工程學院（四）快速運動回路1.差動連接回路2.采用蓄能器快速回路3.雙泵供油回路4.用增速缸的快速回路（五）速度轉接回路1.快速轉慢速回路2.兩種慢速轉換回路雙調(diào)速閥并聯(lián)回路：各調(diào)速閥可以單獨調(diào)整，互不影響；當一個調(diào)速閥工作時，另一個則處于非工作狀態(tài)，減壓閥口完全打開。因此在兩種速度換接時，使執(zhí)行元件出現(xiàn)實然前沖現(xiàn)象，速度換接不夠平穩(wěn)，應用較少。雙調(diào)速閥串聯(lián)回路速度換接比較平穩(wěn)，但壓力損失較大，且通常被短接的閥（閥B）調(diào)整流量較小。24南京理工大學機械工程學院三、方向控制回路方向控制回路是用來控制液壓系統(tǒng)各油路中液流的接通、切斷及變向，從而使執(zhí)行元件按需要起動、停止或換向。（一）換向回路換向回路的基本要求：換向可靠，靈敏、平穩(wěn)、換向精度合適。換向過程：執(zhí)行元件減速制動、短暫停留、反向起動。1.時間制動換向回路：換向閥心行程一定，節(jié)流控制換向速度，制動時間基本確定，換向精度受移動件速度影響。時間制動換向回路換向時間短、換向平穩(wěn)性好、無沖擊，但換向精度不高。應用如平面磨床、牛頭刨床等液壓系統(tǒng)中。而行程制動換向回路換向精度高，但平穩(wěn)性較差。用于速度不高，精度較高場合。如內(nèi)、外圓磨床等。2.行程制動換向回路：換向閥心行程一定，執(zhí)行元件的行程控制換向，換向位置基本保持不變，通道的關閉過程就是執(zhí)行元件的制動過程。25南京理工大學機械工程學院（二）鎖緊回路功用：液壓缸能在任意位置上停留，且停留后不會因外力作用而移動位置。（三）緩沖回路1.功用：消除當運動部件突然停止或換向引起的液壓沖擊和振動，保證換向、定位精度及系統(tǒng)工作正常。2.常用的緩沖回路：1）溢流緩沖回路：通過溢流閥釋放系統(tǒng)沖擊壓力，單向閥向低壓腔補油，以防氣穴現(xiàn)象。2）節(jié)流緩沖回路：執(zhí)行元件接近終點時，通過節(jié)流閥節(jié)流減速，避免高速撞擊。26南京理工大學機械工程學院四、多執(zhí)行元件控制回路多執(zhí)行元件回路的動作會因執(zhí)行元件的壓力和流量的影響而相互牽制。為避免影響，常用的控制回路：（一）順序動作回路1.功用：各執(zhí)行元件嚴格按規(guī)定的順序動作。2.行程控制順序動作回路：用行程換向閥或行程開關與電磁換向閥組合控制。行程閥控制回路動作可靠，布置困難，修改順序麻煩；行程開關與電磁換向閥組合控制控制靈活，安裝方便，可