液壓傳動回路

第7章液壓與氣壓傳動回路1本章學習目標了解方向、壓力和速度控制回路的分類、組成、特點;掌握方向、壓力和速度控制回路的功用、工作原理;重點難點進油節(jié)流調(diào)速回路、回油節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路的的工作參數(shù)計算及特性曲線增速回路換速回路、調(diào)壓回路、卸荷回路、了解多缸運動控制回路的分類、組成、特點掌握多缸運動控制回路工作原理和控制方式順序動作回路2任何一個液壓系統(tǒng)都是由一個或幾個基本回路組成。

所謂液壓基本回路是指由有關液壓元件和管道組合而成用以實現(xiàn)某種特定功能的典型油路。液壓基本回路分類

按其在液壓系統(tǒng)中的功用，液壓基本回路可分為以下幾類：

1、壓力控制回路

控制整個系統(tǒng)或局部油路的工作壓力，包括調(diào)壓、減壓、卸荷和平衡等多種回路；

2、速度控制回路

控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度，包括調(diào)速回路、快速運動和速度換接回路等；

3、方向控制回路

控制執(zhí)行元件運動方向的變換和鎖停，包括換向回路和鎖緊回路等；

4、多缸工作控制回路

控制幾個執(zhí)行元件相互間的工作循環(huán)，包括順序動作回路、同步回路和多缸快慢速互不干擾回路等。概述3

方向控制回路是利用各種方向控制閥來控制流體的通斷和變向，以便使執(zhí)行元件啟動、停止和換向。7.2方向控制回路手動換向閥：換向精度和平穩(wěn)性不高，常用于換向不頻繁且無需自動化的場合，如一般機床夾具、工程機械等。機動換向閥：換向精度高，沖擊小，一般用于速度和慣性較大的系統(tǒng)中。液動和電液換向閥：流量超過63L/min，對換向精度與平穩(wěn)有一定要求的液壓系統(tǒng)。性能特點：一般方向控制回路只需在動力元件和執(zhí)行元件之間采用普通換向閥。7.1.1一般方向控制回路47.2方向控制回路

采用二位四通換向閥、三位四通換向閥都可以使雙作用執(zhí)行元件換向。二位閥只能使執(zhí)行元件正、反向運動，三位閥有中位，不同中位機能可使系統(tǒng)獲得不同性能。

圖7-1所示為雙作用油缸的換向回路。由三位四通M型電磁換向閥控制油缸換向，電磁鐵1YA通電時，液壓力推動活塞向右運動；電磁鐵2YA通電時，液壓力推動活塞向左運動；換向閥在中位時，液壓缸停止，液壓泵卸荷。57.2方向控制回路采用電磁換向閥和電液換向閥可以方便的實現(xiàn)自動往復運動，但對換向平穩(wěn)性和換向精度要求較高的場合，顯然不能滿足要求。6

鎖緊回路可使活塞在任一位置停止，可防其竄動。

鎖緊的簡單的方法是利用三位換向閥的M、O型中位機能封閉液壓缸兩腔。但由于換向閥有泄漏，這種鎖緊方法不夠可靠，只適用于鎖緊要求不高的回路中。最常用的方法是采用雙液控單向閥，由于液控單向閥有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使執(zhí)行元件長期鎖緊。鎖緊回路7.1.2鎖緊回路

7.1方向控制回路7鎖緊回路動畫7.2方向控制回路鎖緊回路8

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(zhuǎn)矩要求的回路。

包括調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷、平衡和鎖緊等多種回路。7.2壓力控制回路作用：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。

調(diào)壓回路又可以分為壓力調(diào)定回路和壓力限定回路。若系統(tǒng)中需要二種以上的壓力，可實現(xiàn)多級調(diào)壓回路。

在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的工作壓力可以通過溢流閥作為調(diào)壓閥來調(diào)定回路壓力，使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定。

在變量泵系統(tǒng)中，用溢流閥作為安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載，使液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力不超過某個數(shù)值。7.2.1調(diào)壓回路9

調(diào)節(jié)溢流閥便可調(diào)節(jié)泵的供油壓力。1.單級調(diào)壓回路

溢流閥調(diào)壓彈簧壓力表為了便于調(diào)壓和觀察，溢流閥旁一般要就近安裝壓力表。7.3.1調(diào)壓回路10在不同的工作階段，液壓系統(tǒng)需要不同的工作壓力，多級調(diào)壓回路便可實現(xiàn)這種要求。主溢流閥調(diào)10MPa遠程溢流閥調(diào)4MPa切斷右圖所示為二級調(diào)壓回路。圖示狀態(tài)下，泵出口壓力由溢流閥3調(diào)定為較高壓力。7.3.1調(diào)壓回路2．二級調(diào)壓回路113多級調(diào)壓回路換向閥居中位，溢流閥主閥1調(diào)壓10MPa開啟換向閥居左位，遠程溢流閥2調(diào)壓8MPa開啟換向閥居右位，遠程溢流閥3調(diào)壓7MPa開啟7.3.1調(diào)壓回路124．連續(xù)、按比例進行壓力調(diào)節(jié)的回路

多級調(diào)壓回路動畫7.3.1調(diào)壓回路如圖7-6c所示調(diào)節(jié)先導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)，這樣不但回路結構簡單，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。13

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中某一部分油路具有較低的穩(wěn)定壓力。7.3.2減壓回路7.2.2減壓回路為了使減壓回路工作可靠，減壓閥的最低調(diào)整壓力不應小于0.5Mpa，最高調(diào)整壓力至少比系統(tǒng)壓力小0.5Mpa。當減壓回路中的執(zhí)行元件需要調(diào)速時，調(diào)速元件應放在減壓閥的下游，以避免減壓閥泄漏（指由減壓閥泄油口流回油箱的油液）對執(zhí)行元件速度產(chǎn)生影響。

減壓回路可分為單級減壓和多級減壓回路。14

圖為用于工件夾緊的減壓回路。夾緊時，為了防止系統(tǒng)壓力降低油液倒流，并短時保壓，在減壓閥后串接一個單向閥。圖示狀態(tài)，低壓由減壓閥1調(diào)定；當二通閥通電后，閥1出口壓力則由遠程調(diào)壓閥2決定，故此回路為二級減壓回路。

換向閥居左位，減壓閥由閥1彈簧調(diào)壓為5MPa換向閥居右位，減壓閥由遠程閥2調(diào)壓為3MPa7.3.2減壓回路15先導減壓回路無級減壓回路7.3.2減壓回路16增壓回路是使系統(tǒng)中某一部分具有較高的穩(wěn)定壓力。它能使系統(tǒng)中的局部壓力遠高于液壓泵的輸出壓力。增壓回路動畫7.3.3增壓回路7.2.3增壓回路17雙作用增壓器增壓回路18卸荷回路的功用:

在液壓泵驅(qū)動電動機不頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在功率損耗接近于零的情況下運轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電機的壽命。

液壓泵的卸荷有流量卸荷和壓力卸荷兩種。

流量卸荷主要是使用變量泵的液壓系統(tǒng)，使泵僅為補償泄漏而以最小流量運轉(zhuǎn)，此方法比較簡單，但泵仍處在高壓狀態(tài)下運行，磨損比較嚴重；

壓力卸荷的方法是使泵在接近零壓下運轉(zhuǎn)。

常見的壓力卸荷方式有以下幾種：7.3.5卸荷回路7.2.5卸荷回路191換向閥卸荷回路

Ｍ、Ｈ和Ｋ型中位機能的三位換向閥處于中位時，泵即卸荷。如圖所示為采用Ｍ型中位機能的電液換向閥的卸荷回路。這種回路切換時壓力沖擊小，但回路中必須設置單向閥等背壓閥，以使系統(tǒng)能保持0.3MPa左右的壓力，供操縱控制油路之用。7.3.5卸荷回路202用電磁溢流閥的卸荷回路用電磁溢流閥的卸荷回路電磁溢流閥是帶遙控口的先導式溢流閥與二位二通電磁閥的組合。當執(zhí)行元件停止運動時，二位二通電磁閥得電，溢流閥的遙控口通過電磁閥回油箱，泵輸出的油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱，實現(xiàn)泵卸荷。

7.3.5卸荷回路217.3.5卸荷回路3用卸荷閥的卸荷回路

當電磁鐵1YA得電時，泵和蓄能器同時向液壓缸左腔供油，推動活塞右移，接觸工件后，系統(tǒng)壓力升高。當系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥1的調(diào)定值時，卸荷閥打開，液壓泵通過卸荷閥卸荷，而系統(tǒng)壓力用蓄能器保持。圖中的溢流閥2是當安全閥用。圖8.24用卸荷閥的卸荷回路蓄能器保壓卸荷閥使泵卸荷224、二通插裝閥的卸荷回路5、外控式順序閥的卸荷回路23為了使高壓大容量液壓缸中存儲的能量緩慢釋放，以免在突然釋放時產(chǎn)生很大的液壓沖擊，可采用釋壓回路。一般在液壓缸的直徑較大、壓力較高時，其高壓油腔在排油前就需要釋壓，例如壓力機液壓系統(tǒng)。釋壓回路7.2.5卸壓回路7.2.5卸壓（釋壓）回路24釋壓回路7.3.7釋壓回路25

有的機械設備在工作過程中,常常要求液壓執(zhí)行機構在其行程終止時,保持壓力一段時間,這時需采用保壓回路。所謂保壓回路,也就是使系統(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:7.2.6保壓回路7.2.6保壓回路26蓄能器保壓回路1利用蓄能器的保壓回路借助蓄能器來保持系統(tǒng)壓力，補償系統(tǒng)泄漏。圖7－10所示為一夾緊油缸工作回路。當主換向閥左位工作時，油缸向右移動進行夾緊工作，壓力升至少調(diào)定值時，液壓泵卸荷，油缸由蓄能器保壓。7.2.6保壓回路27

利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過程中,液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)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，這種保壓方法且能隨泄漏量的變化而自動調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。液壓泵保壓回路2利用液壓泵的保壓回路7.2.6保壓回路28

圖7－12所示為采用液控單向閥和電接點壓力表的自動補油式保壓回路。當油缸壓力下降到下限值時，電接點壓力表發(fā)電信號，電磁鐵2YA通電，換向閥右位得電，液壓泵給系統(tǒng)補油，壓力上升。液控單向閥保壓回路7.2.6保壓回路3自動補油式保壓的保壓回路29多缸系統(tǒng)中的一缸保壓回路30

平衡回路的功用：

防止立式液壓缸與垂直運動的工作部件由于自重而自行下落造成事故或沖擊。

1用單向順序閥的平衡回路

圖7.13用單向順序閥的平衡回路

7.2.7平衡回路7.2.7平衡回路31調(diào)節(jié)單向順序閥1的開啟壓力,使其稍大于立式液壓缸下腔的背壓.活塞下行時,由于回路上存在一定背壓支承重力負載,活塞將平穩(wěn)下落;換向閥處于中位時,活塞停止運動.

圖7.13用單向順序閥的平衡回路

此處的單向順序閥又稱為平衡閥7.2.7平衡回路由于滑閥結構的順序閥和換向閥存在泄漏，活塞不可能長時間停在任意位置。該回路適用于工作負載固定且活塞閉鎖要求不高的場合。321、單向順序閥的平衡回路2、外控順序閥的平衡回路337.2.7平衡回路平衡回路342采用液控單向閥的平衡回路7.2.7平衡回路液控單向閥是錐面密封，故閉鎖性能好?；芈酚吐飞洗?lián)單向節(jié)流閥用于保證活塞下行的平穩(wěn)。35作用：控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。分類：調(diào)速回路、快速回路、速度換接回路。

調(diào)速回路：調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行元件運動速度的速度控制回路。又可分為節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速回路。

快速回路：使之獲得快速運動的速度控制回路。液壓缸差動連接回路、采用蓄能器的快速運動回路、雙泵供油回路、用增速缸的快速運動回路。

速度換接回路：快速運動與工作進給速度以及工作進給速度之間的速度控制回路。

7.3速度控制回路7.3速度控制回路367.3.1調(diào)速回路概述

液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達的運動速度，以適應主機的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達的速度決定于排量及輸入流量。

液壓缸的速度為：

液壓馬達的轉(zhuǎn)速:式中

q—輸入液壓缸或液壓馬達的流量；

A—液壓缸的有效面積（相當于排量）；

V—液壓馬達的每轉(zhuǎn)排量。7.4速度控制回路vqA37目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種：

(1)節(jié)流調(diào)速回路采用定量泵供油，通過改變回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。

(2)容積調(diào)速回路通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度。

(3)容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）

7.4速度控制回路38

節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中流量控制元件（節(jié)流閥或調(diào)速閥）通流截面積的大小來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。

根據(jù)流量閥在回路中的位置不同，分為進油節(jié)流調(diào)速回路、回油節(jié)流調(diào)速回路和旁路節(jié)流調(diào)速回路三種回路，

前兩種調(diào)速回路由于在工作中回路的供油壓力不隨負載變化而變化又被稱為定壓式節(jié)流調(diào)速回路；

而旁路節(jié)流調(diào)速回路由于回路的供油壓力隨負載的變化而變化又被稱為變壓式節(jié)流調(diào)速回路。7.3.2節(jié)流式調(diào)速回路7.4.2節(jié)流式調(diào)速回路391進口節(jié)流調(diào)速回路圖7.16進口節(jié)流調(diào)速回路

進油節(jié)流調(diào)速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并保持定值。注意節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間

7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路進油節(jié)流回路溢流閥的作用：（1）調(diào)整并基本恒定系統(tǒng)的壓力；（2）將液壓泵輸出的多于流量溢回油箱。407.3.1節(jié)流式調(diào)速回路進油節(jié)流回路41（1）泵的流量和工作壓力—節(jié)流閥的最小壓差—液壓缸最大負載力泵的工作壓力：泵的輸出流量：7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路—與液壓缸最大速度相對應的通過節(jié)流閥的最大流量?！ㄟ^溢流閥的最小溢流量。427.3.1節(jié)流式調(diào)速回路故液壓缸的速度為:經(jīng)節(jié)流閥進入液壓缸的流量：節(jié)流閥兩端的壓差：由于回油腔通油箱，p2可視為零，故:力平衡方程式：（2）速度負載特性

43(7.5)

式(7.5)為進口節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性方程。以v為縱坐標,F為橫坐標，將式(7.5)按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進口節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性曲線。7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路447.3.1節(jié)流式調(diào)速回路液壓缸速度v與節(jié)流閥通流面積AT成正比。調(diào)節(jié)AT可實現(xiàn)無級調(diào)速，當AT調(diào)定后，速度隨負載的增大而減小，當負載最大時液壓缸的移動速度為零，為了保證該回路正常工作，必須使泵的工作壓力大于負載壓力，以保證節(jié)流閥的工作壓差大于零。另外各曲線在速度為零時，都匯交到同一負載點上，說明回路的承載能力不受節(jié)流閥截面積變化的影響。45

液壓缸運動速度受負載影響的程度，可用回路速度剛性kv來評定。

進口節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性為：7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路

回路速度剛性kv的物理意義：引起單位速度變化時負載力的變化量。它是速度—負載特性曲線上某點處斜率的倒數(shù)。

速度負載特性曲線表明速度隨負載變化的規(guī)律，曲線越陡，說明負載變化對速度的影響越大，即速度剛性差。46

結論：

(1)對同一節(jié)流閥，在小通流面積下工作，回路速度剛性較好，速度受負載的影響較小。

(2)適當增加液壓缸有效工作面積和液壓泵的工作壓力，可以提高速度剛度。

(3)當節(jié)流閥開度一定時(即對同一條特性曲線而言)，負載愈小，速度剛度愈高。由上面的分析可知，進口節(jié)流調(diào)速回路在液壓缸低速、輕載時有較高的速度剛度，抗負載能力較強。但在該種工況下工作，系統(tǒng)的功率損失較大，回路效率較低。7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路47（3）功率特性

圖7.16中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為：

回路的功率損失為：

==而缸的輸出功率為：7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路48式中—溢流閥的溢流量,。

進油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失和節(jié)流功率損失(7.11)1

q

p

q

p

P

T

p

D

+

D

=

D

7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路回路效率：49（4）調(diào)速特性調(diào)速特性是以其所驅(qū)動的液壓缸在某個負載下可能得到的最大工作速度和最小工作速度之比（調(diào)速范圍）。7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路在恒定負載條件下，回路的功率特性曲線如圖7.18所示。

由于存在溢流功率損失和節(jié)流功率損失，這種調(diào)速回路效率較低，故進油路節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。如磨床液壓系統(tǒng)。50在執(zhí)行元件的回油路上串接一個節(jié)流閥，即構成回油節(jié)流調(diào)速回路，如圖7-19所示。（1）泵的輸出流量和壓力液壓泵的輸出流量為：節(jié)流閥出口調(diào)速7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路

節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，2出口節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路

液壓泵的輸出壓力：51（2）速度—負載特性7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路故液壓缸的速度為:經(jīng)節(jié)流閥進入液壓缸的流量：節(jié)流閥兩端的壓差：故:力平衡方程式：527.3.1節(jié)流式調(diào)速回路功率損失：回路效率：出口節(jié)流調(diào)速回路的輸出功率：出口節(jié)流調(diào)速回路的輸入功率：(3)功率特性53進口和出口節(jié)流調(diào)速的比較

(1)承受負值負載的能力

出口節(jié)流調(diào)速能承受一定的負值負載

(2)運動平穩(wěn)性

出口節(jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好。

(3)油液發(fā)熱對回路的影響

進口節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會使缸的內(nèi)外泄漏增加；

(4)啟動性能

出口節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動時背壓不能立即建立，會引起瞬間工作機構的前沖現(xiàn)象。進口、出口節(jié)流調(diào)速回路結構簡單，但效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功率場合，如某些機床的進給系統(tǒng)中。7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路543旁路節(jié)流閥式節(jié)流調(diào)速回路

節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負載。

7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路55（1）液壓泵的輸出流量與壓力旁路節(jié)流調(diào)速回路7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路（2）速度—負載特性液壓缸的速度：56在節(jié)流閥通流面積不變的情況下，液壓缸的速度因負載增大而明顯減小，速度-負載特性很軟。7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路液壓缸的速度：57（3）功率特性

回路的輸入功率回路的輸出功率回路的功率損失回路效率

旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無溢流損失，功率損失較小。

注意:節(jié)流調(diào)速回路速度負載特性比較軟，變載荷下的運動平穩(wěn)性比較差。為克服這個缺點，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來代替。用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合7.3.1節(jié)流式調(diào)速回路587.3.1調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路用調(diào)速閥來代替節(jié)流閥，由于調(diào)速閥本身能在負載變化的條件下保證節(jié)流閥進出油口間的壓差基本不變(調(diào)速閥的工作壓差大于其正常最小壓差），節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性將得到改善，旁路節(jié)流調(diào)速回路的承載能力亦不因活塞速度降低而減小。59已知：qP=25L/min，A1＝100cm2，A2＝50cm2，F(xiàn)由零增至30000N時活塞向右移動速度基本無變化，v=20cm/min，如調(diào)速閥要求的最小壓差，求：（1）溢流閥的調(diào)整壓力是多少（不計調(diào)壓偏差）？泵的工作壓力是多少？（2）液壓缸可能達到的最高工作壓力是多少？（3）回路的最高效率是多少？解：（1）溢流閥應保證回路在時仍能正常工作，根據(jù)液壓缸受力平衡式：得進入液壓缸大腔的流量：溢流閥處于正常溢流狀態(tài)，所以泵的工作壓力7.3.1調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路60（2）當時，液壓缸小腔中壓力達到最大值，由液壓缸受力平衡式故：（3），回路效率最高7.3.1調(diào)速閥式節(jié)流調(diào)速回路61容積調(diào)速回路按油液的循環(huán)方式不同，可分為開式和閉式兩種。7.3.2容積式調(diào)速回路在開式循環(huán)回路中，液壓泵從油箱中吸入液壓油，同時送到液壓執(zhí)行元件中去，執(zhí)行元件的回油排至油箱。優(yōu)點是：油液在油箱中便于沉淀雜質(zhì)和析出氣體，并得到良好的冷卻。缺點是：空氣易侵入油液，致使運動不平穩(wěn)，并產(chǎn)生噪聲。

容積調(diào)速回路是用改變泵或馬達的排量來實現(xiàn)調(diào)速的。

優(yōu)點：沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，油液溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。

缺點：結構較復雜，成本較高。62

在閉式循環(huán)回路中，液壓泵將液壓油壓送到執(zhí)行元件的進油腔，同時又從執(zhí)行元件的回油腔吸入液壓油。只有少量的液壓油通過補油液壓泵從油箱中吸油進入到系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)油液的降溫、補油。

優(yōu)點是：結構緊湊，運行平穩(wěn)，噪聲小。缺點是：散熱條件差。

7.3.2容積式調(diào)速回路

開式：油箱——泵——執(zhí)行元件——油箱。

閉式：泵——執(zhí)行元件——泵。

容積調(diào)速回路按所用執(zhí)行元件的不同分為泵-缸式容積調(diào)速回路和泵-馬達式容積調(diào)速回路。631)泵-缸開式容積調(diào)速回路。當不考慮管路、液壓缸的泄漏和壓力損失時，液壓缸的速度為：

7.3.2容積式調(diào)速回路在泵的流量一定的情況下，由于泵泄漏量的影響，活塞運動速度會隨負載的增大而減小。當負載增加到一定值時，在低速下會出現(xiàn)活塞停止運動的現(xiàn)象（圖中F’點），這時變量泵的理論流量等于其泄漏量。1.泵-缸式容積調(diào)速回路64

回路的速度剛性為：

回路的速度剛性只與回路自身參數(shù)A1和kl有關。加大液壓缸的有效工作面積A1和減小泵的泄漏系數(shù)kl均可提高回路的速度剛性。7.4.4容積式調(diào)速回路657.4.4容積式調(diào)速回路液壓缸由雙向變量泵7供油驅(qū)動，泵與缸之間組成閉式循環(huán)回路。改變泵的排量可調(diào)節(jié)液壓缸的速度，改變泵的輸出方向，可使液壓缸運動換向。該回路設有補油和運動換向裝置。

2)泵—缸閉式容積調(diào)速回路66泵-缸閉式容積回路7.3.2容積式調(diào)速回路67

2.泵-馬達式容積調(diào)速回路泵-馬達式容積調(diào)速回路可分為：變量泵-定量馬達式容積調(diào)速回路、定量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路和變量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路。1）變量泵-定量馬達式容積調(diào)速回路

馬達為定量,改變泵排量VP可使馬達轉(zhuǎn)速nm隨之成比例地變化.7.3.2容積式調(diào)速回路68

2.泵-馬達式容積調(diào)速回路泵-馬達式容積調(diào)速回路可分為：變量泵-定量馬達式容積調(diào)速回路、定量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路和變量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路。1）變量泵-定量馬達式容積調(diào)速回路

馬達為定量,改變泵排量VP可使馬達轉(zhuǎn)速nm隨之成比例地變化.7.3.2容積式調(diào)速回路69防止回路過載

補償泵3和馬達5的泄漏

調(diào)定油泵1的供油壓力輔助泵使低壓管路始終保持一定壓力,改善了主泵的吸油條件,且可置換部分發(fā)熱油液,降低系統(tǒng)溫升。7.3.2容積式調(diào)速回路液壓泵3的轉(zhuǎn)速np和液壓馬達5的排量Vm為常量，改變泵3的排量Vp可使馬達轉(zhuǎn)速nm和輸出功率Pm成比例變化。707.3.2容積式調(diào)速回路速度剛性為：在不考慮管路壓力損失和泄漏時，馬達轉(zhuǎn)速為：由于變量泵和液壓馬達的泄漏量，使馬達轉(zhuǎn)速隨著負載轉(zhuǎn)矩的增大而減小。當泵的徘量Vp很小時，負載轉(zhuǎn)矩不太大，馬達就停止轉(zhuǎn)動，這說明泵在小排量時(低轉(zhuǎn)速)回路承載能力差。71回路的工作壓力由負載轉(zhuǎn)矩決定。當回路的工作壓力隨負載增大到安全閥調(diào)定的壓力ps時，負載轉(zhuǎn)矩如果再增大，回路就無力驅(qū)動負載，則馬達停止轉(zhuǎn)動。這樣，安全閥的調(diào)定壓力就決定了這種回路輸出轉(zhuǎn)矩的最大能力。該回路輸出的最大轉(zhuǎn)矩為：7.3.2容積式調(diào)速回路

馬達輸出轉(zhuǎn)矩Tm和回路的工作壓力Δp取決于負載轉(zhuǎn)矩，當負載不變對馬達5的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)時，馬達5輸出的轉(zhuǎn)矩不會因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路?；芈份敵龅淖畲蠊β蕿椋?22）定量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路

7.3.2容積式調(diào)速回路定量泵1的輸出流量不變，改變變量馬達2的排量Vm可使馬達轉(zhuǎn)速nm變化。溢流閥3作為安全閥使用，防止回路過載；泵4是補油泵，用來補充泵1和馬達2的泄漏量，泵4的供油壓力低壓由溢流閥5調(diào)定。馬達的轉(zhuǎn)速：737.3.2容積式調(diào)速回路在這種調(diào)速回路中，由于液壓泵的轉(zhuǎn)速和排量均為常值，當負載功率恒定時，定量泵和變量馬達輸出功率Pp、Pm以及回路工作壓力Δp都恒定不變，而馬達的輸出轉(zhuǎn)矩Tm與馬達的排量Vm成正比，輸出轉(zhuǎn)速nm與排量Vm成反比。所以這種回路稱為恒功率調(diào)速回路，其調(diào)速特性如圖7.31所示。這種回路調(diào)速范圍很小，不能用來使馬達實現(xiàn)平穩(wěn)的反向調(diào)速，一般很少單獨使用。速度剛性為：速度剛性與馬達排量Vm的平方成正比。因此，當高速（Vm較小)時，回路的速度剛性很低，運動平穩(wěn)性差。74

（3）變量泵-變量馬達式容積調(diào)速回路

回路中元件對稱布置，變換泵的供油方向，即可實現(xiàn)馬達正反向旋轉(zhuǎn)。單向閥6、8用于輔助泵雙向補油，單向閥7、9使溢流閥4在兩個方向都起過載保護作用。

在低速段，先將馬達排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當泵的排量由小變大，直至最大，馬達轉(zhuǎn)速隨之升高，輸出功率也隨之線性增加。此時因馬達排量最大，馬達能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩，且處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)）。變量泵-變量馬達容積回路7.3.2容積式調(diào)速回路75高速段，泵為最大排量，用變量馬達調(diào)速，將馬達排量由大調(diào)小，馬達轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，輸出轉(zhuǎn)矩隨之降低。此時因泵處于最大輸出功率狀態(tài)不變，故馬達處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。由于泵和馬達的排量都可調(diào)，擴大了回路的調(diào)速范圍，可達100左右。適用于大功率液壓系統(tǒng)如重型起重機、礦山挖掘機。

7.3.2容積式調(diào)速回路76

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)節(jié)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，并使變量泵的輸出流量自動地與液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，速度穩(wěn)定性也比單純的容積調(diào)速回路好，常用在速度范圍大，中小功率系統(tǒng)中，例如組合機床的進給系統(tǒng)等。

7.3.3容積節(jié)流式調(diào)速回路7.3.3容積節(jié)流式調(diào)速回路77

在該種調(diào)速回路中調(diào)速閥的功用不僅是決定和穩(wěn)定進入執(zhí)行元件的流量，而且控制液壓泵的輸出流量，使液壓泵的輸出流量與執(zhí)行元件所需流量恰好匹配，因而也可使泵的供油壓力基本恒定。（故該調(diào)速回路也稱定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路）。

該回路由限壓式變量葉片泵1、調(diào)速閥3和液壓油缸5等主要元件組成。由于調(diào)速閥有較好的穩(wěn)流作用，可以保證活塞工作速度不隨負載的變化而變動。此時，限壓式變量葉片泵能根據(jù)調(diào)速閥節(jié)流口通流面積所決定的流量，自動調(diào)節(jié)輸出流量,消除溢流損失。7.3.3容積節(jié)流式調(diào)速回路1.采用定壓式變量泵和調(diào)速閥的調(diào)速回路78另外，一旦調(diào)速閥調(diào)定，液壓泵的工作壓力相對穩(wěn)定。這樣若負載變小時，調(diào)速閥兩端的壓力差增加，節(jié)流損失增加，回路效率下降。可以說，容積節(jié)流調(diào)速回路是以增加壓力損失為代價來換取執(zhí)行元件低速穩(wěn)定性的。限壓式容積節(jié)流調(diào)速回路的速度—負載特性曲線

由調(diào)速閥和限壓式變量葉片泵的流量—負載特性曲線相交而成。

曲線3為限壓式變量葉片泵的流量特性曲線，曲線2與曲線3的交點為回路在某工況下的工作點。

應當注意，在調(diào)節(jié)限壓式變量葉片泵的特性曲線3時，務必使曲線3的斜線部分與曲線2的水平段相交，否則不能在負載變化時保持速度穩(wěn)定。7.3.3容積節(jié)流式調(diào)速回路79

該回路中采用葉片式（或柱塞式）穩(wěn)流量泵，其定子左右各有一控制缸，左側(cè)缸柱塞面積與右側(cè)缸活塞桿的面積相等。節(jié)流閥的進油口與左側(cè)缸和右側(cè)缸的有桿腔相通，節(jié)流閥的出口與右側(cè)缸的無桿腔相通。該回路中液壓缸的速度通過改變節(jié)流閥的通流面積控制進入液壓缸的流量來調(diào)節(jié)。當通流面積調(diào)定后，液壓泵輸出流量就自動地與通過節(jié)流閥的流量相匹配。此回路使用的是節(jié)流閥，但具有調(diào)速閥一樣的性能，一經(jīng)調(diào)定，其流量便基本穩(wěn)定不變，不受負載變化的影響。這是因為回路的組成使節(jié)流閥兩端壓差基本不變。定子水平方向的受力平衡方程式為7.4.5容積節(jié)流式調(diào)速回路2.采用變壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路80

節(jié)流調(diào)速回路優(yōu)點是回路結構簡單，可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，因而得到廣泛的應用。但其工作速度隨負載變化，其主要原因是負載變化引起節(jié)流閥前后壓力差的變化。為此，可以用調(diào)速閥或溢流節(jié)流閥來取代節(jié)流閥，以增強回路的抗負載能力。在使用中必須注意：采用調(diào)速閥的三種節(jié)流調(diào)速回路，為確保調(diào)速閥工作性能良好，調(diào)速閥前后的壓力差最小為0.5MPa，高壓調(diào)速閥則需1MPa；溢流節(jié)流閥僅能用于進口節(jié)流調(diào)速回路。三類調(diào)速回路的比較7.3.4三類調(diào)速回路的比較81容積調(diào)速回路

在系統(tǒng)正常工作階段均無節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，油液發(fā)熱溫升小，調(diào)速經(jīng)濟性好，可實現(xiàn)較大范圍的無級變速；低速工況時，由于受液壓泵和液壓馬達排量及兩者內(nèi)泄漏的影響，低速穩(wěn)定性較差，馬達的輸出扭矩也受到較大的影響；容積調(diào)速回路較適合于閉式液壓系統(tǒng)。閉式液壓系統(tǒng)若采用雙向變量泵時，不需換向閥也可方便地換向，換向平穩(wěn)，換向沖擊小，但換向時間較長。容積調(diào)速回路結構復雜、價格高、維護較困難。7.4.5容積節(jié)流式調(diào)速回路82容積節(jié)流調(diào)速回路

沒有溢流損失但存在節(jié)流損失，回路效率較高；速度穩(wěn)定性比單純的容積調(diào)速回路好。該種回路是以增加壓力損失為代價來換取執(zhí)行元件低速穩(wěn)定性。常用在速度范圍大，中、小功率液壓機械的液壓系統(tǒng)，例如組合機床的進給系統(tǒng)等。7.4.5容積節(jié)流式調(diào)速回路83

快速運動回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動生產(chǎn)率并使功率得到合理的利用。實現(xiàn)快速運動可以有幾種方法。

7.3.5快速運動回路在工作部件的工作循環(huán)中，快進和快退時負載小，要求壓力低，流量大；工作進給時負載大，速度低，要求壓力高，流量小，在這種情況下，用一個定量泵供油，在低速時大部分流量從溢流閥溢流，造成很大的功率損失。841液壓缸差動連接的快速運動回路于是無桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進入無桿腔，即在不增加泵流量的前提下增加了供給無桿腔的油液量，使活塞快速向右運動。缸差動連接的快速回路

7.4.6快速運動回路85

圖7－38所示為一補助能源回路。將換向閥移到閥左位或右位時，液壓泵和蓄能器所儲存的液壓油即釋放出來加到液壓缸，活塞快速前進。當換向閥移到閥中位時，液壓泵向蓄能器充液，隨蓄能器內(nèi)油量的增加，壓力升高到液控順序閥的調(diào)定壓力時，泵卸荷。蓄能器快速回路

7.4.6快速運動回路2．采用蓄能器的快速補油回路86蓄能器快速回路

7.4.6快速運動回路87當換向閥6處圖示位置，并且由于外負載很小，使系統(tǒng)壓力低于順序閥3的調(diào)定壓力時，兩個泵同時向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運動；

圖7.39雙泵供油的快速運動回路設定雙泵供油時系統(tǒng)的最高工作壓力低壓大流量泵1和高壓小流量泵2組成的雙聯(lián)泵作為系統(tǒng)的動力源。3雙泵供油的快速運動回路

7.4.6快速運動回路88

換向閥6的電磁鐵通電后,缸有桿腔經(jīng)節(jié)流閥7回油箱，系統(tǒng)壓力升高，達到順序閥3的調(diào)定壓力后,大流量泵1通過閥3卸荷,單向閥4自動關閉,只有小流量泵2單獨向系統(tǒng)供油,活塞慢速向右運動.

設定小流量泵2的最高工作壓力

注意：順序閥3的調(diào)定壓力至少應比溢流閥5的調(diào)定壓力低10%-20%。

7.4.6快速運動回路89

7.4.6快速運動回路雙泵供油快速回路907.3.6速度換接回路速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)中從一種運動速度變換到另一種運動速度。

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)這些功能的回路應該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。91圖7－40所示的為用行程閥來實現(xiàn)快慢速換接的回路。在圖示狀態(tài)下，液壓缸快進,當活塞所連接的擋塊壓下行程閥時，行程閥關閉,液壓缸右腔的油液必須通過節(jié)流閥才能流回油箱，活塞運動速度轉(zhuǎn)變?yōu)槁俟みM；當換向閥左位接人回路時,壓力油進入液壓缸右腔，活塞快速向右返回。這種回路的快慢速換接過程比較平穩(wěn),換接點的位置比較準確。缺點是行程閥的安裝位置不能任意布置，管路連接較為復雜。若將行程閥改為電磁閥，安裝連接比較方便,但速度換接的平穩(wěn)性、可靠性以及換向精度都較差。

行程閥控制回路

7.3.6速度換接回路1、快速與慢速換接回路927.3.6速度換接回路93圖7－43所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。第二個調(diào)速閥比第一個調(diào)速閥的開口小