《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第二版）課件 第6章 液壓傳動(dòng)基本回路

6.2速度控制回路6.1壓力控制回路

6.4多執(zhí)行元件控制回路6.3方向控制回路

6.5其它回路2024/6/182任何液壓系統(tǒng)不管有多復(fù)雜，都是由一個(gè)或多個(gè)基本回路組成的。所謂液壓基本回路是指將一些液壓元件和管道按一定方式組合起來實(shí)現(xiàn)某種基本的功能。液壓基本回路是為了實(shí)現(xiàn)特定的功能把有關(guān)的液壓元件組合起來的典型油路結(jié)構(gòu)，它是組成任何液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

主要包括：

1、壓力控制回路

2、速度控制回路

3、方向控制回路

4、多執(zhí)行元件回路

5、其它回路2024/6/183壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制整個(gè)液壓系統(tǒng)或局部油路的壓力，以滿足執(zhí)行元件對(duì)力或力矩要求的基本回路。主要包括：

調(diào)壓回路減壓回路增壓回路卸荷回路平衡回路保壓回路6.1壓力控制回路2024/6/1846.1壓力控制回路功用調(diào)定和限制液壓系統(tǒng)的壓力恒定或不超過某個(gè)數(shù)值。一般用溢流閥來實(shí)現(xiàn)這一功能。單級(jí)調(diào)壓回路1調(diào)壓回路當(dāng)改變節(jié)流閥2的開口來調(diào)節(jié)液壓缸速度時(shí)，溢流閥1始終開啟溢流，使系統(tǒng)工作壓力穩(wěn)定在溢流閥1調(diào)定的壓力附近，溢流閥1作定壓閥用。2024/6/1856.1壓力控制回路功用調(diào)定和限制液壓系統(tǒng)的壓力恒定或不超過某個(gè)數(shù)值。一般用溢流閥來實(shí)現(xiàn)這一功能。二級(jí)調(diào)壓回路1調(diào)壓回路2024/6/1866.1壓力控制回路多級(jí)調(diào)壓回路

由先導(dǎo)型溢流閥、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥和電磁換向閥組成。（c）圖所示無級(jí)調(diào)壓回路

通過改變電液比例溢流閥的輸入電流來實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)整。（d）圖所示1調(diào)壓回路2024/6/1876.1壓力控制回路有單級(jí)減壓、多級(jí)減壓、無級(jí)減壓。2減壓回路2024/6/1886.1壓力控制回路3增壓回路增壓回路的功能在于提高系統(tǒng)中局部油路中的壓力，能使局部壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油源的壓力。右圖是使用單作用增壓器的增壓回路2024/6/1896.1壓力控制回路4卸荷回路功用在執(zhí)行元件短時(shí)間不工作時(shí)，不頻繁啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)而使泵在很低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失和系統(tǒng)發(fā)熱。用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路

用先導(dǎo)型溢流閥的卸荷回路限壓式變量泵的卸荷回路

用蓄能器的卸荷回路

2024/6/18106.1壓力控制回路5平衡回路使用單向順序閥的平衡回路

使用液控單向閥的平衡回路功用使立式液壓缸的回油路保持一定背壓，以防止運(yùn)動(dòng)部件在懸空停止期間因自重而自行下落，或自重超速失控。2024/6/18116.1壓力控制回路6保壓回路用液控單向閥的保壓回路

用蓄能器的保壓回路

功用使系統(tǒng)在缸不動(dòng)或微小位移的工況保持穩(wěn)定不變的壓力。保壓性能有兩個(gè)指標(biāo)：保壓時(shí)間和壓力穩(wěn)定性。2024/6/18126.1壓力控制回路6保壓回路

例6-1

如圖6-11所示的多級(jí)調(diào)壓回路，溢流閥1的調(diào)定壓力5MPa，溢流閥2的調(diào)定壓力為3MPa。溢流閥3的調(diào)定壓力為4MPa，液壓泵至主系統(tǒng)的負(fù)載為無限大，在不計(jì)管道損失和調(diào)壓偏差時(shí)，試求：

（1）換向閥1、2均未通電時(shí)，泵出口處的壓力；

（2）換向閥1通電時(shí)，泵出口處的壓力；

（3）換向閥2通電時(shí)，泵出口處的壓力；

（4）換向閥1、2均通電時(shí)，泵出口處的壓力。圖6-11例6-1圖2024/6/18136.1壓力控制回路6保壓回路解：

（1）換向閥1與換向閥2均未通電時(shí)，溢流閥1的遠(yuǎn)程控制口未與溢流閥2、3相通，因此控制口不起作用。泵出口處壓力由溢流閥1的調(diào)定壓力決定，因此泵出口處壓力為5MPa。

（2）換向閥1通電時(shí)，溢流閥1的遠(yuǎn)程控制口與溢流閥2相通，而溢流閥2的調(diào)定壓力小于溢流閥1的調(diào)定壓力，因此溢流閥1可在溢流閥2的調(diào)定壓力下打開，因此泵出口處壓力為3MPa。

（3）換向閥2通電時(shí)，溢流閥1的遠(yuǎn)程控制口與溢流閥3相通，而溢流閥3的調(diào)定壓力小于溢流閥1的調(diào)定壓力，因此溢流閥1可在溢流閥3的調(diào)定壓力下打開，因此泵出口處壓力為4MPa。

（4）換向閥1、2均通電時(shí)，溢流閥1的遠(yuǎn)程控制口與溢流閥2、溢流閥3均相通，而溢流閥2的調(diào)定壓力低于溢流閥3的調(diào)定壓力，溢流閥1的主閥芯在相對(duì)更低的壓力即可打開，即由更低的溢流閥2決定，因此泵出口處的壓力為3MPa。

由以上分析，可知該調(diào)壓回路具有三級(jí)調(diào)壓功能。2024/6/1814速度控制回路控制液壓執(zhí)行元件速度的調(diào)節(jié)和變換的問題。主要包括：

調(diào)速回路--調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路?？焖龠\(yùn)動(dòng)回路--使執(zhí)行元件快速運(yùn)動(dòng)的回路。速度換接回路--變換執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。6.2速度控制回路2024/6/18151調(diào)速回路6.2速度控制回路調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的工作速度，可以改變輸入執(zhí)行元件的流量或由執(zhí)行元件輸出的流量；或改變執(zhí)行元件的幾何參數(shù)。液壓缸的速度v=q/A液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n=q/vm

三種調(diào)速方式：

1、對(duì)于定量泵供油系統(tǒng)，可用節(jié)流調(diào)速回路；

2、對(duì)于變量泵（馬達(dá)）系統(tǒng)，可用容積調(diào)速回路；

3、同時(shí)調(diào)節(jié)泵的排量和流量控制系統(tǒng)，可用容積節(jié)流調(diào)速回路2024/6/18161調(diào)速回路6.2速度控制回路節(jié)流調(diào)速回路回路組成：定量泵，流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥等），溢流閥，執(zhí)行元件。其中流量控制閥起流量調(diào)節(jié)作用，溢流閥起壓力補(bǔ)償或安全作用。按流量控制閥安放位置的不同分：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路流量控制閥串聯(lián)在液壓泵與液壓缸之間?；赜凸?jié)流調(diào)速回路流量控制閥串聯(lián)在液壓缸與油箱之間。旁路節(jié)流調(diào)速回路流量控制閥安裝在液壓缸并聯(lián)的支路上。

重點(diǎn)分析節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性、功率特性。2024/6/18171調(diào)速回路6.2速度控制回路節(jié)流調(diào)速回路qp=q1+Δqp1A1=Fq1=KATΔp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2v=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1qp=q1+ΔqppA1=p2A2+Fq2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2v=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2流量連續(xù)性方程活塞受力平衡方程節(jié)流閥壓力流量方程速度負(fù)載特性方程（1）進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路功率特性方程2024/6/18181調(diào)速回路6.2速度控制回路節(jié)流調(diào)速回路v=q1/A1=KAT(pp-F/A1)1/2/A1v=q2/A2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2速度負(fù)載特性方程（1）進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路功率特性方程2024/6/18191調(diào)速回路6.2速度控制回路節(jié)流調(diào)速回路

性能差異（1）進(jìn)、回油節(jié)流調(diào)速回路承受負(fù)值負(fù)載的能力運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性油液發(fā)熱對(duì)泄漏的影響取壓力信號(hào)實(shí)現(xiàn)程序控制的方法啟動(dòng)性能2024/6/18201調(diào)速回路6.2速度控制回路節(jié)流調(diào)速回路（3）旁路節(jié)流調(diào)速回路

溢流閥關(guān)閉，起安全閥作用。

速度負(fù)載特性方程

功率特性方程2024/6/18211調(diào)速回路6.2速度控制回路節(jié)流調(diào)速回路改善節(jié)流調(diào)速負(fù)載特性的回路當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，因節(jié)流閥前后壓力差變化，通過節(jié)流閥的流量均變化，故回路的速度負(fù)載特性比較差。若用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，回路的負(fù)載特性將大為提高。調(diào)速閥可以裝在回路的進(jìn)油、回油或旁路上。負(fù)載變化引起調(diào)速閥前后壓差變化時(shí)，由于定差減壓閥的作用，通過調(diào)速閥的流量基本穩(wěn)定。2024/6/18221調(diào)速回路6.2速度控制回路容積調(diào)速回路容積調(diào)速回路通過改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。由于沒有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，系統(tǒng)溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。變量泵—定量馬達(dá)調(diào)速回路定量泵—變量馬達(dá)調(diào)速回路變量泵—變量馬達(dá)調(diào)速回路液壓泵—液壓馬達(dá)容積調(diào)速回路包括：2024/6/18231調(diào)速回路6.2速度控制回路容積調(diào)速回路（1）變量泵—定量馬達(dá)調(diào)速回路溢流閥4為系統(tǒng)安全閥，防止回路過載，1為補(bǔ)油泵，溢流閥6用于調(diào)節(jié)補(bǔ)油壓力，同時(shí)置換部分發(fā)熱油液，降低系統(tǒng)溫升。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，系統(tǒng)工作壓力p和馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩恒定，不因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路常被稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。這種回路的調(diào)速范圍一般為Rc

≈40。回路的調(diào)速特性如圖b所示

2024/6/18241調(diào)速回路6.2速度控制回路容積調(diào)速回路（2）定量泵—變量馬達(dá)調(diào)速回路圖中各元件名稱與作用同上圖當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，當(dāng)負(fù)載功率恒定時(shí)，系統(tǒng)工作壓力和馬達(dá)輸出功率恒定，不因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路常被稱為恒功率調(diào)速回路。回路的調(diào)速特性如圖b所示

2024/6/18251調(diào)速回路6.2速度控制回路容積調(diào)速回路（3）變量泵—變量馬達(dá)調(diào)速回路單向閥4和5用于輔助泵3能雙向補(bǔ)油；單向閥6和7使溢流閥8在兩個(gè)方向?qū)ο到y(tǒng)起安全保護(hù)作用，其它元件同前所述。

這種調(diào)速回路是前述兩種回路的組合，由于液壓泵和液壓馬達(dá)的排量VP、VM均可改變，調(diào)速范圍大。一般機(jī)械要求低速時(shí)有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，高速時(shí)能提供較大的輸出功率。采用這種回路恰好可以達(dá)到這個(gè)要求。回路的調(diào)速范圍一般為Rc≤100?；芈返恼{(diào)速特性如圖b所示

261調(diào)速回路6.2速度控制回路容積節(jié)流調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路用壓力補(bǔ)償變量泵供油，用流量控制閥調(diào)定進(jìn)入液壓缸的流量來調(diào)節(jié)液壓缸的速度；并使變量泵的供油量始終隨流量控制閥調(diào)定流量作相應(yīng)的變化。該回路無溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性比容積調(diào)速回路好。分為兩類：

1限壓式變量泵與調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路

2差壓式變量泵與節(jié)流閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路

2024/6/18271調(diào)速回路6.2速度控制回路容積節(jié)流調(diào)速回路（1）限壓式變量泵與調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路

液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥控制。變量泵的輸出流量和出口壓力自動(dòng)保持相應(yīng)的恒定值，回路無溢流損失，但有節(jié)流損失，其大小與液壓缸的工作壓力有關(guān)?；芈沸师牵絧1q1/ppqp=p1/pp2024/6/18281調(diào)速回路6.2速度控制回路容積節(jié)流調(diào)速回路（2）差壓式變量泵與節(jié)流閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路

η＝p1q1/ppqp=p1/pp節(jié)流閥3控制輸入液壓缸的流量，變量泵自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出流量與節(jié)流閥控制流量相適應(yīng)。當(dāng)qp>q1時(shí),定子與轉(zhuǎn)子間的偏心距e減小，液壓泵流量qp隨之減小，直至與q1相適應(yīng)

；反之，當(dāng)qp<

q1時(shí),定子與轉(zhuǎn)子間的偏心距e增大，液壓泵流量qp隨之增大，直至與q1相適應(yīng)

；節(jié)流閥3前后壓差Δp=pp-p1基本上由作用在變量泵控制活塞上的彈簧力FS來確定，即Δp=FS/A0

回路效率為2024/6/18292快速運(yùn)動(dòng)回路6.2速度控制回路快速運(yùn)動(dòng)回路的功用是使執(zhí)行元件獲得盡可能大的空載運(yùn)行速度，以提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，充分利用功率

。常用的三種快速運(yùn)動(dòng)回路：

1、液壓缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路

2、雙泵供油快速運(yùn)動(dòng)回路

3、增速缸的增速回路2024/6/18302快速運(yùn)動(dòng)回路6.2速度控制回路

液壓缸差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路

有桿腔回油和液壓泵供油合在一起進(jìn)入液壓缸無桿腔，活塞將快速向右運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接與非差動(dòng)連接的速度之比為v1/v2＝A1/(A1-A2)2024/6/18312快速運(yùn)動(dòng)回路6.2速度控制回路

雙泵供油快速運(yùn)動(dòng)回路當(dāng)系統(tǒng)壓力低于閥3調(diào)定壓力時(shí)，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運(yùn)動(dòng)；系統(tǒng)壓力達(dá)到或超過閥3調(diào)定壓力時(shí)，大流量泵1通過閥3卸載，單向閥4自動(dòng)關(guān)閉，只有小流量泵向系統(tǒng)供油，活塞慢速向右運(yùn)動(dòng)。2024/6/18322快速運(yùn)動(dòng)回路6.2速度控制回路

增速缸的增速回路

增速缸由活塞缸與柱塞缸復(fù)合而成。換向閥處于左位，壓力油經(jīng)柱塞孔進(jìn)入增速缸小腔

，推動(dòng)活塞快速向右移動(dòng)，大腔所需油液由充液閥3從油箱吸取，活塞缸右腔油液經(jīng)換向閥回油箱。當(dāng)執(zhí)行元件接觸工件，工作壓力升高，順序閥4開啟，高壓油關(guān)閉充液閥3，并同時(shí)進(jìn)入增速缸的大、小腔，活塞轉(zhuǎn)換成慢速運(yùn)動(dòng)，且推力增大。2024/6/18333速度換接回路6.2速度控制回路用于切換執(zhí)行元件的速度，換接過程要求平穩(wěn)，換接精度高。按切換速度的不同，有快速-慢速、慢速-慢速的換接。

快、慢速換接回路用行程閥的速度換接回路換向閥2右位，液壓缸活塞快進(jìn)到預(yù)定位置，，行程閥關(guān)閉，缸右腔油液經(jīng)過節(jié)流閥2回油箱，活塞轉(zhuǎn)為慢速工進(jìn)。換向閥2左位，壓力油經(jīng)單向閥3進(jìn)入缸右腔，活塞快速向左返回。2024/6/18343速度換接回路6.2速度控制回路慢-慢速換接回路為實(shí)現(xiàn)兩次工進(jìn)速度，常用兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)或并聯(lián)在油路中，用換向閥進(jìn)行切換。2024/6/1835控制進(jìn)入執(zhí)行元件液流的通、斷或變向來實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向的回路。常用的方向控制回路主要是換向回路。6.3方向控制回路1采用換向閥的換向回路

簡單換向采用二位四通、三位四通換向閥都可以使雙作用液壓缸換向。二位閥只能使執(zhí)行元件正、反向運(yùn)動(dòng)，三位閥有中位，不同中位機(jī)能可使系統(tǒng)獲得不同性能。采用電磁換向閥和電液換向閥可以方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，換向平穩(wěn)性和換向精度有時(shí)不能滿足要求。2024/6/18366.3方向控制回路

復(fù)雜換向回路

時(shí)間控制制動(dòng)式行程控制制動(dòng)式常采用機(jī)動(dòng)換向閥作先導(dǎo)閥，液動(dòng)換向閥作主閥的換向回路。2024/6/18376.3方向控制回路2采用雙向變量泵的換向回路在閉式回路中可用雙向變量泵變更供油方向來實(shí)現(xiàn)液壓缸（馬達(dá)）換向。

這種回路適用于壓力較高、流量較大的場(chǎng)合。2024/6/1838在液壓系統(tǒng)中，如果一個(gè)油源給多個(gè)執(zhí)行元件輸送壓力油，各個(gè)執(zhí)行元件會(huì)因回路中的壓力和流量的彼此影響而在動(dòng)作上相互牽制，需要使用一些特殊的回路才能實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作的要求。這類回路主要有：

1、順序動(dòng)作回路

2、同步回路

6.4多執(zhí)行元件控制回路2024/6/18396.4多執(zhí)行元件控制回路順序動(dòng)作回路使兩個(gè)以上執(zhí)行元件嚴(yán)格按照預(yù)定順序動(dòng)作。分為壓力控制和行程控制兩種。

壓力控制順序動(dòng)作回路2024/6/18406.4多執(zhí)行元件控制回路順序動(dòng)作回路使兩個(gè)以上執(zhí)行元件嚴(yán)格按照預(yù)定順序動(dòng)作。分為壓力控制和行程控制兩種。

行程控制順序動(dòng)作回路2024/6/18416.4多執(zhí)行元件控制回路2同步回路保證系統(tǒng)中兩個(gè)或多個(gè)執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)中以相同的位移或相同的速度（或固定的速比）運(yùn)動(dòng)。同步運(yùn)動(dòng)分為速度同步和