第七章 液压回路
液压 第七章液压回路
教学难点
– 节流调速回路的特点
第一节方向控制回路
方向控制回路： 在液压系统中，工作机构启动、停止或变换 运动方向都是通过控制进入元件的液流的 通、断或改变流动方向来实现的。实现这 种功能的回路称方向控制回路。 一、换向回路 各种操纵方式的换向阀都可组成换向回路。 只不过不同的换向阀换向效果不同
手动阀：换向精度、平稳性不高，常用于 换向不频繁且无需自动化场合 机动阀：有一定的换向精度 电磁阀：换向方便，易于实现自动化，平 稳性要求不高，换向冲击大 电液阀：对换向精度和平稳性都有一定要 求，且可控制换向时间
二级调压回路：
条件：阀2的调定压 力>阀4的调定压力
系统被调定为两个 不同的压力值。 注：二级调压与双 向调压的区别
二级调压回路3
三级调压回路：
调压回路（多级）
系统压力被调定 为三个不同的 压力值。 条件：
p1 p 2 p1 p 3 p 2 p3
工作原理：略
二、卸荷回路 卸荷：泵的功率损耗接近于零的运转状态。 1.换向阀的卸荷回路
p p qvj
损失小，效率高
节流损失
2.采用调速阀的节流调速回路 与节流阀相比，调速阀能自动补偿负载变 化对流量的影响，故负载变化对速度的 影响很小，即速度刚性好。 速度负载特性曲线： 功率损失：节流阀的损失 p 节流损失 减压阀的损失 q 溢流损失 溢流阀的损失 比相应的采用节流阀的节流调速回路 的功率损失大，故效率低
思考：P129
7-9
作业：P129
7-13
（二）容积调速回路 不是靠前述用流量控制阀来调速的，而是 用变量泵或变量马达来实现调速，因无 节流损失或溢流损失（闭式回路），故 效率高。 按油液循环方式分： 开式回路：通过油箱进行油液循环的 油路（通常的液压回路） 闭式回路：无油箱这一中间环节，执 行元件回油口即泵的吸油口。油液形成 一封闭系统。 特点：P120
第七章液压基本回路
7.1.4 卸荷回路
其作用是在液压泵不停止转动时，让其输出的流 量在很低的压力下直接流回油箱，或者以最小的流量 (仅维持泄漏)排出液压油，以减少功率损耗，降低系 统发热,延长泵和电机的使用寿命。
1．利用换向阀的卸荷回路：
（1）利用二位二通换向阀的卸荷回路：所示回路，当二位二通阀 左位工作，泵排除的液压油以接近零压状态流回油箱以节省 动力并避免油温上升。图中二位二通阀系以手动操作，亦可 使用电磁操作。注意二位二通阀的额定流量必须和泵的流量 相适宜。 （2）利用三位四通换向阀的中位机能的卸荷回路：当具有M、H 和K型等中位机能的三位换向阀处于中位时，可使泵卸荷。所 示回路，是采用M型中位机能的换向阀，当阀位处于中位时， 泵排出的液压油直接经换向阀的PT通路流回油箱，泵的工作 压力接近于零。使用此种方式卸载，方法比较简单，但压力 损失较多，且不适用于一个泵驱动两个或两个以上执行元件 的场所。注意三位四通换向阀的流量必须和泵的流量相适宜。
4 3 2 2DT 1 1DT
a
7.9利用液控单向阀的保压回路
7.1.6 平衡回路
平衡回路的功能是：为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，在液压缸的 下行回油路上设置一个适当的阻力，使之产生一定的背压 以便与自重相平衡，并起限速作用。
1. 采用平衡阀的平衡回路
图a所示为采用自控式单向顺序阀的平衡回路,当lDT得电后活塞 下行时,回油路上就存在着一定的背压;只要将这个背压调得能支承住 活塞和与之相连的工作部件自重,活塞就可以平稳地下落。当换向阀 处于中位时，活塞就停止运动,不再继续下移。这种回路当活塞向下 快速运动时功率损失大,锁住时活塞和与之相连的工作部件会因单向 顺序阀和换向阀的泄漏而缓慢下落;因此它只适用于工作部件重量不 大、活塞锁住时定位要求不高的场合。 图b为采用它控顺序阀的平衡回路。此时，平衡阀的调定压力基 本上与负载大小无关。当活塞下行时,控制压力油打开液控顺序阀,背 压消失,因而回路效率较高,当停止工作时,液控顺序阀关闭以防止活塞 和工作部件因自重而下降。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,活塞下行时平稳性较差。这是因为 活塞下行时,液压缸上腔油压降低,将使液控顺序阀关闭。当顺序阀关 闭时,因活塞停止下行,使液压缸上腔油压升高,又打开液控顺序阀。因 此液控顺序阀始终工作于启闭的过渡状态,因而影响工作的平稳性,这 种回路适用于运动部件重量不很大、停留时间较短的液压系统中。
第七章 液压基本回路
有不同的最大承载能力。AT越大， Fmax越小，回路的调速范围受到限
制。
只有节流功率损失，无溢流功率 损失，回路效率较高。
三种回路的比较：
1、速度-负载特性：速度随负载而变化，是用节流阀调速的共同缺点， 尤以旁路最差。进、出口节流调速广泛用于负载变化不大系统中，旁路很少 用。
⑴速度特性（nM—Vp关系） 泵和马达泄漏系数之和
nM
qP VM
VP VM
nP
k1
2TM
VM2
⑵转矩特性（TM—Vp关系）
速度刚度
kv
VM2
2k1
TM
p M VM
2
mM
pM pP p0
⑶功率特性（PM—Vp关系）
PM 2TM nM pM VM nMmM p p n pVPmM
输出功率与马达排量无关VM、即与转速无关—
2、承载能力：进、出口节流最大载荷由溢流阀调定压力决定(Fmax=ppA1)， 回油节流调速回路能承受超值负载，进油节流调速回路须在回油路上加背压阀， 导致功耗、发热增加。旁路节流随节流阀开口量增大而减小，高速承载能力好。
3、实现压力控制的方便性：进口节流时较易实现压力控制，而回油不易实 现。
4、运行平稳性：回油节流有背压，运行平稳；而进和旁路无背压不平稳， 常在二回路中增加背压阀。
4
二级调压回路与多级调压回路
在一个液压系统中可以实现多个液压值的设定
减压回路
控制系统中的某一油路的压力低于系统的压力，并保持稳定
泵的供油压力根据主油路的负载由溢流 阀1调定。夹紧液压缸的工作压力根据它所需 要的夹紧力由减压阀2调定。
单向阀3的作用是，在主油路压力降低且 低于减压阀的调定压力时，防止夹紧缸的高 压油倒流，起短时保压作用。
液压与气压传动 第七章 液压基本回路
课时授课计划教学过程：复习： 1、滤油器的结构及功能2、蓄能器的功能3、油箱的结构4、管路、接头、热交换器的种类。
新课：第七章液压基本回路第一节能量回路一、定量泵—溢流阀组成的液压能源回路图7-1所示的能源回路的优点是：结构简单，反应迅速，压力波动比较小。
缺点是：由于定量泵不能改变输出流量，在负载不需要全流量工作时，多余的流量通过溢流阀流回油箱，所以效率较低，尤其当负载流量为零时，泵的流量几乎全部由溢流阀溢流，泵的输出功率绝大部分消耗在溢流阀的节流口上，这将产生大量的热，使油温很快升高。
因此，这种能源一般用在供油压力较低的液压系统中。
能源系统的流量按系统的峰值流量设计，如果伺服所需要的峰值流量的持续时间很短，并且允许供油压力有一定变动，则可以用蓄能器贮存足够的能量以适应短期峰值流量的要求，以减小泵的容量，并使功率损失和油温升高小些。
蓄能器还可起到减小泵的压力脉动和冲击的作用，使系统工作更加平稳。
二、定量泵—蓄能器—自动卸荷阀组成的液压能源回路图7-2所示的液压能源回路克服了图7-1所示回路溢流损失大的缺点，其特点是结构比较简单，功率损失小，适用于高压，但压力波动较大，并且由于供油压力在一定范围内缓慢变化，对伺服系统将引起伺服放大系数的变化，因而对某些要求较高的系统不合适。
另外，所用元件较多，为了使泵有较长时间的卸荷，蓄能器的容量较大，整个能源装置的体积、重量都较大。
这种能源回路一般用在峰值流量系统只有很微小的运动的间歇工作系统中。
三、恒压力变量泵式（自动调压泵）液压能源回路图7-3所示为恒压力变量泵式（自动调压栗〉液压能源回路。
这种能源回路的优点是输出流量取决于系统的需要，因而效率高，经济效果好，适用于高压和大功率系统，既适用于流量变化很大的系统，也适用于间歇工作的系统，为目前航空液压伺服系统所广泛采用。
第二节基本回路一、顺序动作回路顺序动作回路是实现多个并联液压缸顺序动作的控制回路。
按控制方式不同，可分为压力控制、行程控制和时间控制三类。
液压传动-第7章液压基本回路
第7章液压基本回路•液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构；•液压基本回路是组成液压系统的基础。
液压基本回路包括：*压力控制回路*速度控制回路*方向控制回路*多执行元件回路7.1 压力控制回路功能：控制液压系统整体或局部的压力，主要包括：▪调压回路▪减压回路▪增压回路▪卸荷回路▪平衡回路▪保压回路1、调压回路•功能：调定和限制液压系统的压力恒定或不超过某个数值。
•一般用溢流阀来实现这一功能。
•调压回路的分类：•单级调压回路•多级调压回路•无级调压回路先导式溢流阀电液比例溢流阀2、减压回路•功能：使液压系统中某一部分油路的压力低于主油路的压力设定值。
•一般用减压阀来实现这一功能。
•减压回路的分类：•单级减压回路•多级减压回路•无级减压回路3、增压回路•功能：提高系统中局部油路中的压力，使局部压力远高于系统油源的压力。
•单作用增压回路：只能间歇增压。
4、卸荷回路•功能：在执行元件短时间不工作时，不需要频繁启、停原动机，而是使泵源在很小的输出功率下运转。
•卸荷的实质：使液压泵的输出流量或者压力接近于零，分别称为流量卸荷与压力卸荷。
•卸荷方式：•用换向阀中位机能的卸荷回路（压力卸荷）•用先导型溢流阀的卸荷回路（压力卸荷）•限压式变量泵的卸荷回路（流量卸荷）•采用蓄能器的保压卸荷回路换向阀M、H、K型中位机能均可实现压力卸荷限压式变量泵可实现保压卸荷用先导型溢流阀实现的压力卸荷卸荷时采用蓄能器补充泄漏保持液压缸大腔的压力限压式变量泵工作原理及特性曲线5、平衡回路•功能：使承受重力作用的执行元件的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或因自重而超速失控。
采用单向顺序阀不可长时间定位采用液控单向阀定位可靠单向节流阀用于平稳下行6、保压回路•功能：使系统在执行元件不动或仅有微小位移的工况下保持稳定的压力。
•保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。
电接触式压力表4监视预设压力的上下限值，控制换向阀2动作，液控单向阀3实现保压蓄能器保压卸荷回路7.2 速度控制回路控制与调节液压执行元件的速度。
第七章 液压基本回路
q1 KAT F m v ( pP ) A1 A1 A1 KAT 1 m ( A1 pP F ) m A1
最大承载能力
回路的最大承载能力为
Fmax pP A1
。当液压缸面积
不变，所以在泵的供油压力已经调定的情况下，其承载能 力不随节流阀通流面积的改变而改变，故属恒推力或恒转
2．采用液控单向顺序阀的平衡回路
3.采用远程控制阀的平衡回路
第二节 速度控制回路
液压传动系统中的速度控制回路，是控制和调节液 压执行元件运动速度的单元回路。
根据被控制执行元件的运动状态、方式以及调节方法， 速度控制回路可分为：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运动回路、实现快慢速切换 的速度换接回路和多个执行元件的同步运动回路等。
由于变量泵和液压马达的泄漏量，使马达转速随着负载转矩 的增大而减小。当泵的排量VP很小时，负载转矩不太大，马 达就停止转动，这说明当液压泵以小排量（低速）工作时， 回路承载能力较差。
(2) 调速范围
qVP VP nP nM VM VM
调节变量泵的排量便可控制液压马达的速度，因为变量泵 的转速和液压马达排量都为常数。由于变量泵能将流量调 得很小，故可以获得较低的工作速度，因此调速范围较大， 可达40左右，可实现连续的无级调速。当回路中的液压泵 改变供油方向时，液压马达就能实现平稳换向。
下流回油箱(即液压泵卸荷)从而节省发动机的功率、
减少油液发热、延长泵的寿命。
1.换向阀卸荷回路
2. 利用二位二通电磁换向阀卸荷回路
3.利用多路阀卸荷回路
利用先导式溢流阀卸荷回路
4.利用先导式溢流阀卸荷回路
第七章液压基本回路
二、同步回路
1、串联液压缸同步回路 2、采用流量阀的同步回路 3、采用电液比例调速阀控制的同步回路
三 、 互 不 干 挠 回 路
P257 7-12
作业
1、单作用增压缸的增压回路 2、双作用增压缸的增压回路
五 、 保 压 回 路
六、平衡回路
1、用单向顺序阀的平衡回路 2、采用液控单向阀的平衡回路
P255 7-1
作业
第二节 速度控制基本回路
一、调速回路 （一）节流调速回路 1、进油路节流调速回路 2、回油路节流调速回路 3、旁油路节Hale Waihona Puke 调速回路 4、采用调速阀的节流调速回路
三、速度换接回路
1、快速与慢速的换接回路 2、两种慢速的换接回路
P256 7-4
作业
第三节 多缸动作控制回路
一、顺序动作回路 （一）行程控制的顺序动作回路 1、用行程开关控制的顺序回路 2、采用行程阀控制的顺序动作回路 （二）压力控制的顺序动作回路 1、用顺序阀控制的顺序动作回路 2、压力继电器控制的顺序动作回路
第七章 液压基本回路
第一节 压力控制基本回路
第一节 压力控制基本回路
一、调压回路 1、远程调压回路 2、多级调压回路 3、双向调压回路
二、减压回路
三、卸荷回路
1、用换向阀中位机能的卸荷回路 2、用二位二通阀的卸荷回路 3、用溢流阀的卸荷回路 4、压力补偿变量泵的卸荷回路
四、增压回路
（二）容积调速回路
1、变量泵和定量液压马达（或液压缸） 组成的容积调速回路
2、定量泵和变量液压马达组成的容积调 速回路
3、变量泵和变量马达组成的容积调速回 路
（
三
）
回 路
容 积 节
第七章液压回路分析
可见，进油节流调速回路的效率较低。它适用于轻载、低速、 负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统，如机械 加工设备的液压系统。
2．回油节流调速回路 回路如图7-15所示。重复进 油节流调速回路速度负载特性方 程的推求步骤，所得结果完全相 同。可见进、回油节流调速回路 有相同的速度负载特性，进油节 流调速回路的前述一切结论都适 用于本回路。
图7-3 多级调压回路 1-先导溢流阀 2、3-远程调压阀
4-换向阀
二、卸荷回路(卸载回路) 1.换向阀卸荷回路(见图7-4) 2.电磁溢流阀卸荷回路(见图7-5) 3.二通插装阀卸荷回路(见图7-6)
图7-6 二通插装阀 卸荷回路
三、释压回路(卸压回路) 图7-7a所示为节流阀释压回路。图7-7b所示回路能使释压和换 向自动完成。图7-7c所示为溢流阀释压回路。
图7-33 多缸互不干扰回路 1--小泵 2--大泵 3、4--调速阀 5、6、7、8—二位五通换向阀
a) 图7-26
b) 二调速阀并联的两工进速度换接回路 2-二通电磁阀 3-三通电磁阀
1-主换向阀
第三节
一、顺序回路
多缸工作控制回路
(一)行程控制的顺序动作回路 1．用行程阀控制的顺序动作回路(见图7-27) 2．用行程开关控制的顺序动作回路(见图7-28)
(二)压力控制的顺序动作回路
图7-29所示是用压力继电器控制的顺序动作回路。
(2) 定量泵-变量马达式容积调速回路(见图7-19)
(3) 变量泵-变量马达式
容积调速回路(见图7-20)
(三)容积节流调速(联合调速)回路
容积节流调速是采用变量泵和流量控制阀联合调节执行元
件的速度。 容积节流调速回路的特点是：
第七章 液压基本回路
第七章液压基本回路液压基本回路是指由一些液压元件与液压辅助元件按照一定关系组合，能够实现某种特定液压功能的油路结构。
液压基本回路因在系统中所起的作用不同有许多种类型，其中最常用的基本回路是：压力控制回路；速度控制回路；方向控制回路；多执行元件控制回路。
第一节压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制或调节整个液压系统或液压系统局部油路上的工作压力，以满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求。
压力控制回路主要有调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路等。
一、调压回路调压回路用来调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行元件在工作过程的不同阶段能够实现多种不同的压力变换。
这一功能一般由溢流阀来实现。
当液压系统工作时，如果溢流阀始终能够处于溢流状态，就能保持溢流阀进口的压力基本不变，如果将溢流阀并接在液压泵的出油口，就能达到调定液压泵出口压力基本保持不变之目的。
1. 1.单级调压回路图 7-1 单级调压回路单级调压回路中使用的溢流阀可以是直动式或先导式结构。
图7-1为采用先导式溢流阀1和远程调压阀3组成的基本调压回路。
在转速一定的情况下，定量泵输出的流量基本不变，当改变节流阀2的开口大小来调节液压缸运动速度时，由于要排掉定量泵输出的多余流量，溢流阀1始终处于开启溢流状态，使系统工作压力稳定在溢流阀1调定压力值附近。
若图7-1回路中没有节流阀2，则泵出口压力将直接缸随负载压力变化而变化，溢流阀1作安全阀使用对系统起安全保护作用。
如果在先导型溢流阀1的远控口处接上一个远程调压阀3，则回路压力可由阀3远程调节，实现对回路压力的远程调压控制，但此时要求主溢流阀1必须是先导式溢流阀，且阀1的调定压力（阀1中先导阀的调定压力）必须大于阀3的调定压力，否则远程调压阀3将不起远程调压作用。
2. 2.采用远程调压阀的多级调压回路图 7-2 采用远程调压阀的多级调压回路利用先导式溢流阀、远程调压阀和电磁换向阀的有机组合，能够实现回路的多级调压。
第7章液压基本回路
M型、H型、K型
2. 利用两位两通阀卸荷
动画演示
断电：泵卸荷 通电：系统压力由溢流阀调定
用于小流量
3. 利用溢流阀卸荷
断电：p由溢流阀调定 通电：泵卸荷
可用于大流量
动画演示
4. 利用卸荷阀卸荷
使大泵卸荷
四、平衡回路
作用：防止垂直工作部件因自重自由下落
1. 利用顺序阀的平衡回路 应用：重量不大、锁紧定
CAT ( pP p1) A1
v
CAT
(
pP
F ) A1
A1
p1A1 p2 A2 F
p2 0,
p1
F A1
分子分母同乘Aφ
速度-负载特性方程
v
CAT
(
pP A1 A1 1
F )
v与AT ，pP ，F有关， 当AT 一定，F↑，v↓； 同样F，AT↑，v↑。
速度刚度： 曲线上某点斜率的倒数
回路效率:
c
p1q1 pPqP
q1 qP
,
c
q1 qP q
溢流量越少，效率越高。
p1 pP
, c
p1
F A1
,
c
负载越大，效率越高。
缸在恒载下工作时:
PP pPqP P溢
PP P1 P溢 P节
总功率：PP pPqP
（定量泵qP不变，pP一定）
P节 P1
功率特性图
p1
F A1
当F 一定时，p1一定，
速度-负载特性曲线
kv
1
tan
1 v
F
速度刚度
v
CAT
(
pP A1 A1 1
F )
v F
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方向的基本回路，称方向控制回路。
• 分类 换向回路、锁紧回路和平衡回路
一、换向回路
二、锁紧回路
• 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
• 锁紧回路的工
作过程和锁紧 原理
三、平衡回路
7.2 压力控制回路
• 定义 对系统整体或系统某一部分的压力进行控
• 结构原理
二、卸荷回路
• 卸荷 泵的功率损耗接近于零的运转状态 • 用途 执行元件短时间停止工作期间，不宜关
闭电动机，因为频繁启闭对电动机和泵的寿命 有严重影响。若全部溢流回油，压力高又会造 成很大的能量浪费，使油温升高，系统性能下 降。而卸荷回路能解决上述问题。
• 方法 流量卸荷（变量泵）泵处高压，易磨损
制的回路。
• 种类 有调压、卸荷、保压、增压、减压等多种
一、调压回路 普通调压回路在介绍溢流阀的稳压作用时有所
接触，这里介绍两种其它调压回路。 1。双向调压回路
执行元件在正反行程时需要不同的供油压力， 可采用双向调压回路。
（如图）
2。多级调压回路
• 应用 在不同的工作阶段液压系统需要不同的
压力的场合。
第六章 液压回路
• 基本液压回路 由若干元件组成的能完成某
一特定功能的油路结构。
• 学习目的 为设计新的液压系统和分析已有
的液压系统打下良好的基础。
• 学习要求 掌握基本液压回路的组成、工作
原理、性能和应用。
• 基本液压回路的分类
方向控制回路、压力控制回路、速度控 制回路和多缸工作回路四类。
7.1 方向控制回路
压力卸荷（定量泵）泵在压力接近零的 状态下工作。常见的有：
1。换向阀卸荷回路
当中位机能为M、H、K型的三位换向阀处 在中位时，泵即卸荷。
另外，也可用二位二通阀旁路卸荷
2。电磁溢流阀卸荷回路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ