《液压与气压传动》第六章 液压基本回路

用改变变量泵或变量液压马达的排量调速时，称为 容积调速； 用变量泵和流量阀来达到调速目的时，则称为容积 节流调速。
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基本要求：
1.在规定的调速范围内能灵敏、平稳地实现
无级调速，具有良好的调节性能。
2.负载变化时，工作部件调节速度的变化要
小（在允许范围内），即具有良好的速度 特性（速度—负载特性）。 3.效率高，发热少，具有良好的功率特性。
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（2）用先导型溢流阀卸荷的卸荷回路
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保压回路
要求液压执行机构在其行程终止时，保持压 力一段时间，这时需采用保压回路。就是使 系统在液压缸不动或仅有工件变形所产生的 微小位移下稳定地维持住压力。
最简单的保压回路是使用密封性能较好的液 控单向阀的回路，但是阀类元件处的泄漏使 得这种回路的保压时间不能维持太久。
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2、回油节流调速回路
节流阀来调节液压缸 的排油量q2也就调节 了进油量q1，定量泵 多余的油液仍经溢流 阀流回油箱，溢流阀 调整压力Pp基本稳定。
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பைடு நூலகம்
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Δp=p2
A1 F m KAT ( p p ) q2 A2 A2 v A2 A2 Fmax p p A1
q KAT F m ( pp ) A1 A1 A1
由于存在两部分的功率损失，故这种调速回路的效率 较低。当负载恒定或变化很小时，η可达 0.2～0.6；当 负载变化时，回路的最大效率为η max=0.385。机械加 工设备常有快进→工进→快退的工作循环，工进时泵 的大部分流量溢流，所以回路效率极低，而低效率导 致温升和泄漏增加，进一步影响了速度稳定性和效率。 回路功率越大，问题越严重。
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（3）多级调压回路 1）换向阀中位，系统 压力由1调定。 2）换向阀左位，系统 压力由2调定。 3）换向阀右位，系统 压力由3调定。 注意：阀2、阀3的调定 压力必须小于阀1的 调定压力。
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说明图示三级压力控制回路的工作原理
1DT、2DT均断电， 泵供油压力为7Mpa， 活塞向上移动； 2DT通电，泵供油压 力为3Mpa，活塞向 上移动； 1DT、2DT均通电， 泵供油压力为5Mpa, 活塞向下移动.
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三、增压回路
当液压系统中的某一支 油路需要压力较高但流 量又不大的压力油，若 采用高压泵又不经济， 或者根本就没有这样高 压力的液压泵时，就要 采用增压回路。 采用了增压回路，系统 的工作压力仍然较低， 因而节省能源，而且系 统工作可靠、噪声小。
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四、卸荷回路
在液压泵驱动电机不频繁启闭的情况下，使液压泵 在功率损耗接近于零的情况下运转，以减少功率损 耗，降低系统发热，延长泵和电机的寿命。
第六章 液压基本回路
所谓基本回路就是能够完成某种特定控制 功能的液压元件和管道的组合。
本章学习内容和要求：
一、液压基本回路的种类。 二、液压基本回路的组成及功能。 1．掌握液压基本回路的基本组成部分和工 作原理。 2．理解各种回路的功能。 3．了解各种回路的用途。
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第一节 压力控制回路
一、调压回路
液压缸的输出功率
功率损失
q1 P1 F F p1q1 A1
P Pp P1 p p q p p1q1 p p (q1 q y ) ( p p p)q1 p p q y pq1
由两部分组成，即溢流损失功率和节流损失功率
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P1 p1 q1 F Pp p p q q p p q p
因为P pq 所以可以通过下述方法卸荷 1)q 0，用变量泵。
此时，泵仅为补偿泄露而以最小流量运转，但泵仍 在高压下运行，磨损较严重。
2)p 0，压力卸荷。
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（1）换向阀卸荷回路
M、H和K型中位机能 时，三位换向阀处于 中位时，泵即卸荷， 回路中必须设置单向 阀,以使系统能保持 0.3MPa左右的压力,供 操纵控制油路之用。
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出口压力减小，阀 芯就下移，开大阀 口，阀口处阻力减 小，压降减小，使 出口压力回升到调 定值；反之，若出 口压力增大，则阀 芯上移，关小阀口， 阀口处阻力加大， 压降增大，使出口 压力下降到调定值。
直动式减压阀
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2、减压阀在系统中的应用
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注意： 阀2 的调定压力 一定要低于阀1的调 定压力。
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1、进油节流调速回路
1、曲线越陡，说明负载变 化对速度的影响越大，即 速度刚性差。 2、溢流阀流通面积一定时， 重载区域比轻载区域的速 度刚性差； 3、相同负载条件下，速度 高时刚性差。 速度负载特性曲线 这种调速回路适用于低速 轻载的场合。
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q KAT F m 1、最大承载能力 A A ( p p A ) 1 1 1 当负载F=PpA1 ，节流阀两端压差为零，活塞运动也 就停止，液压泵输出的流量全部经溢流阀流回油箱。 此时Fmax为最大承载值。 2、功率和效率 Pp=ppqp=常数 液压泵的输出功率
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2、用于过载保护一般 称为安全阀。如图所示 的变量泵调速系统。在 正常工作时，安全阀2 关闭，不溢流，只有在 系统发生故障压力升至 安全阀的调整时，阀口 才打开，使变量泵排出 的油液经阀2 流回油箱， 以保证液压系统的安全。
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(2)二级调压回路 注意： 阀4的调定压 力一定要低于阀2 的调定压力。
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一缸保压回路，当主 油路压力降低时，单 向阀 3 关闭，支路由 蓄能器保压并补偿泄 漏，压力继电器5的 作用是当支路中压力 达到预定值时发出信 号，使主油路开始动 作。
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3、自动补油保压回路
1YA得电，右位工作， 液压缸上腔压力上升至 电接触式压力表的上限 值，上触点接电，１YA 失电，换向阀处于中位， 液压泵卸荷，由液控单 向阀保压。压力下降到 预定下限值时，电接触 式压力表又发出信号， 使１YA得电，液压泵再 次向系统供油。
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平衡回路
平衡回路的功用在于防止垂直或倾斜放置的 液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行 下落 。
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背压调得支撑住活塞和 与之相连的工作部件自 重，活塞就可以平稳下 落。 这种回路当活塞向下快 速运动时功率损失大， 活塞会因单向顺序阀和 换向阀的泄漏而缓慢下 落；适用于工作部件重 量不大，定位要求不高 的场合。
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活塞下行时，压力油打 开液控顺序阀，背压消 失，回路效率较高。这 种平衡回路的优点是只 有上腔进油时活塞才下 行，比较安全可靠； 缺点是，液控顺序阀始 终处于启闭的过渡状态， 影响工作的平稳性，适 用于运动部件重量不很 大，停留时间较短的液 压系统中。
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为什么无论是进还是退，只要负载G一过中线，液 压缸就会发生断续停顿的现象？为什么换向阀一到 中位，液压缸便左右推不动？
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一、节流调速回路
通过改变流量控制阀阀口的开度（通流面积），调 节与控制进入执行元件的流量，实现执行元件工作 速度的调节。 特点： 结构简单，成本低，使用维护方便； 能量损失大，效率低，发热大，一般用于功率不大 的场合。
根据在回路中的位置不同，分进油节流调速、回油 节流调速和旁路节流调速三种。前两种供油压力不 随负载变化而变化又被称为定压式节流调速回路， 后一种供油压力随负载的变化而变化又称为变压式 节流调速回路。 58
用进油压力打开回油 路液控单向阀； 负载和压力推动方向 一致，出现负压； 锁紧回路是使液压缸 能在任意位置上停留， 且停留后不会在外力 作用下移动位置的回 路。
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图示夹紧缸分别由两个减压阀的串联油路（图a））与并 联油路（图b））供油，两个减压阀的调定压力，试问这 两种油路中，夹紧缸中的油压决定于哪一个调定压力？
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2、利用蓄能器的保压回路
左位时，缸向前压紧工件， 压力升高至调定值，压力 继电器发出信号使二通阀 通电，泵即卸荷，单向阀 自动关闭，液压缸则由蓄 能器保压。缸压不足时， 继电器复位使泵重新工作， 保压时间的长短取决于蓄 能器容量。调节压力继电 器的工作区间即可调节缸 中压力的最大值和最小值。
A2 ( p p p 2 )q1 p p q1 p2 q2 A1 F c ppqp ppqp ppqp
P1 p1 q1 F Pp p p q q p p q p
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1、承受负值负载的能力 回油的节流阀使液压缸回 油腔形成一定的背压，在负值负载时，背压能阻止 工作部件的前冲，能在负值负载下工作，进油节流 调速不能在负值负载下工作； 2、停车后的启动性能 在回油节流调速中，由于进 油路上没有节流阀控制流量，会使活塞前冲；进油 节流调速中，活塞前冲很少； 3、实现压力控制的方便性 进油节流调速中，进油 缸的压力将随负载而变化，当工作部件碰到止挡块 而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用 这一压力变化来实现压力控制是很方便的；但在回 油节流调速回路中，只有回油腔的压力才会随负载 而变化，当工作部件碰到止挡块后，其压力将降至 零，利用这一压力变化来实现压力控制的可靠性差， 一般均不采用；
回油路节流调速和进油路节流调速的负载特性以及负载 的刚性基本相同，若液压缸两腔有效面积相同（双出杆 液压缸），负载特性和速度刚性就完全一样。
P Fv ( p p A1 p2 A2 )v p p q1 p2 q2 1 P Pp P p p q p p p q1 p2 q2 1 p p (q p q1 ) p2 q2 p p q y pq2
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1、利用液压泵保压的保压回路
液压泵仍以较高的压力工作，若采用定量泵 则压力油几乎全经溢流阀流回油箱，系统功 率损失大，易发热，在小功率的系统且保压 时间较短才使用；若采用变量泵，在保压时 泵的压力较高，但输出流量几乎等于零。功 率损失小，且能随泄漏量的变化而自动调整 输出流量，效率也较高。
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调压回路的功用是使液压系统整体或部分的压力保 持恒定或不超过某个数值。
1、在定量泵系统中，液压泵的供油压力可以通过溢 流阀来调节。
2、在变量泵系统中，用安全阀来限定系统的最高压 力，防止系统过载。 3、若系统中需要二种以上的压力，则可采用多级调 压回路。
单级调压回路
1、维持定压 常用于节流 调速系统中，和流量控制 阀配合使用，保持系统的 压力基本恒定。如图，溢 流阀2并联于系统中，进入 液压缸4的流量由节流阀3 调节。由于定量泵1的流量 大于液压缸4所需的流量， 油压升高，将溢流阀2打开， 多余的油液经溢流阀2流回 油箱。
p1 A1 F p2 A2
F p1 A1
m
Pp恒定
P2接近0
F p p p p1 p p A1
F m q1 KAT p KAT ( p p ) A1
q KAT F m ( pp ) A1 A1 A1
液压缸的运动速度和节流阀通流面积AT成正比。调 节可实现无级调速。 AT调定后，速度随着负载的增 大而减小，故这种调速回路的速度负载特性较“软”。
1、进油节流调速回路
液压泵输出的油液一部分经 节流阀进入液压缸工作腔,推 动活塞运动，液压泵多余的 油液经溢流阀排回油箱，这 是这种调速回路能够正常工 作的必要条件。泵的出口压 力Pp就是溢流阀的调整压力 （定压）。调节节流阀的流 量，从而调节液压缸的运动 速度。
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（1）速度负载特性
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4、连续、按比例进行压力调节的回路
调节先导型比例电磁 溢流阀1的输入电流I， 即可实现系统压力的 无级调节，容易使系 统实现远距离控制。
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二、减压回路
减压回路的功用是使系 统中的某一部分油路具 有较低的稳定压力。 单向阀用来防止当主油 路压力低于减压阀调整 压力时油液倒流
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减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa, 最高调整 压力至少应比系统压力小0.5MPa。当减压回路中的 执行元件需要调速时，调速元件应放在减压阀的后 面，以避免减压阀泄漏（指由减压阀泄油口流回油 箱的油液）对执行元件的速度发生影响。
Pj2=2MPa Pj1=5MPa
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两个不同调整压力的减压阀串联后的出口压 力决定于较小一个减压阀的调整压力。前大 后小决定于第二个；前小后大，后一个不起 作用。
如两个不同调整压力的减压阀并联时，出口 压力又决定于较大一个减压阀。
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第二节 速度控制回路
液压传动系统中速度控制回路包括调节液压执行元 件的速度的调速回路、使之获得快速运动的快速回 路、快速运动和工作进给速度以及工作进给速度之 间的速度换接回路。 用定量泵和流量阀来调速时，称为节流调速；