第七章液压基本回路速度回路精品资料
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。
第七章：基本回路
99-43
调速阀式进油节流调速回路
a)回路图
b)速度—负载特性
99-44
溢流节流阀式进油节流调速回路
溢流节流阀中的差压式溢流阀具
有自动恒定节流阀两端压力差的作
用。因此，当液压缸负载变化时，
节流阀工作压差不变，通过的流量 也不变，使液压缸的速度稳定。 在变负载下工作时，这种回路比 调速阀式进油和回油节流调速回路
99-48
（1）速度—负载特性 在不考虑管路压力损失和泄漏时，
液压马达的转速为
2TM Vp np k2 qVp VM nM VM VM
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。
这种回路调速范围较小，一般不超过3，此外变量马达 不能在运转中通过零点换向，系统的起动也不够平稳，需 在系统中添置其他元件加以解决，所以这种回路很少单独
使用。
99-54
4.变量泵和变量马达组成的容积式调速回路
a)回路图
b)调速特性
1－变量泵 2－变量马达 3、5－溢流阀 4－补油泵
6、7、8、9 －单向阀
99-36
结 论
1) 重载区域的速度刚性比轻 载区域的速度刚性差。 2)当执行元件负载一定，节 流阀通流面积越小，速度刚性 越大。 3)增大液压缸的有效工作面 积，提高液压泵的供油压力， 可以提高速度刚性。 4)进口节流阀式节流调速回 路的速度刚性不受液压泵泄漏
的影响。
99-37
qV 1 KAT F m KAT ( pp ) 1 m ( A1 pp F ) m A1 A1 A1 A1
第7章液压传动基本回路01-方向速度控制回路1
10
目前常用的调速回路主要有以下几种： (1)节流调速回路 (2)容积调速回路 采用定量泵供油，通过改变回 通过改变回路中变量泵或变量
路中节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。
马达的排量来调节执行元件的运动速度。 (3)容积节流调速回路（联合调速） 下面主要讨论节流调速回路和容积调速回路。
1－定量泵； 2－变量马达； 3－安全阀； 4－补油泵； 5－补油泵的低压溢流阀。
27
特点：
nP、VP为常值。 改变VM，TM与VM成正比， 输出nM与VM成反比。 恒功率回路： P M 和压力 由负载功率定，而不受调 速影响。[定量泵定] 各种转速下大输出功率。
图7.9定量泵-变量马达容积 调速回路工作特性曲线
当换向阀3右位工作时，压力油进入活塞缸右腔，增 速缸接通油箱，液控单向阀打开，活塞缸左腔的 油液除通过液控单向阀流入副油箱外，还可经换
向阀4的右位接通油箱，此时活塞快速向左返回。 这种回路可以在不增加液压泵流量的情况下获得 较快的速度，使功率利用比较合理，缺点是结构 比较复杂，液压缸需要特制。
36
4 液压缸差动连接的快速运动回路
DpT
13
CAT 于是 1 m ( p p A1 F ) m (7.7) A1 A1
式中 C —与油液种类等有关的系数；
q1
AT —节流阀的开口面积；
pT —节流阀前后的压强差， pT p p p1
m -为节流阀的指数；当为薄壁孔口时，m =0.5。
14
CAT 1 m ( p p A1 F ) m (7.7) A1 A1
4
1.换向阀的换向回路 在泵与执行元件之间采 用各类换向阀进行换向 的回路。 该回路适应于流量较大、 换向平稳性要求较高的 液压系统
第七章 液压系统基本回路
（1）进油节流调速回路 进油节流调速回路
节流阀进口节流调速回路特征 将节流阀串联在进入液压缸的油路 即串联在泵和缸之间，调节A 上，即串联在泵和缸之间，调节A节，即 可改变q 从而改变速度， 可改变q，从而改变速度，且必须和溢流 阀联合使用。 阀联合使用。
进油路节流调速回路适用于轻载、 进油路节流调速回路适用于轻载、 低速、 低速、负载变化不大和速度稳定性要 求不高的小功率液压系统。 求不高的小功率液压系统。
（4）节流调速回路工作性能的改进 用调速阀代替节流阀，可以提高 节流调速回路的速度稳定性和运动平稳性。 但功率损失大，效率低。
v
2、容积调速回路 容积调速回路特点
∵节流调速回路效率低、发热大，只适用于小 节流调速回路效率低、发热大， 功率场合。 功率场合。 而容积调速回路， ∴而容积调速回路，因无节流损失或溢流损 故效率高，发热小， 失 ，故效率高，发热小，一般用于大功率场 合。
用三位换向阀的中位机能卸荷。 1、用三位换向阀的中位机能卸荷。 用二位二通阀卸荷。 2、用二位二通阀卸荷。
用换向阀的卸荷回路： 1、用换向阀的卸荷回路： 利用主阀处于中位时M. H.K型机能 型机能， 利用主阀处于中位时M. H.K型机能， p→T，属零压式卸荷。 使p→T，属零压式卸荷。 泵卸荷时，溢流阀关闭。 图7-3中， 泵卸荷时，溢流阀关闭。系统重 新启动时，因溢流阀有不灵敏区， 会冲击。 新启动时，因溢流阀有不灵敏区， 会冲击。
（2）回油节流调速回路
节流阀出口节流调速回路特征 将节流阀串联在 液压缸的回油路上， 液压缸的回油路上， 即串联在缸和油箱之 调节A 间，调节AT，可调节 以改变速度， q2以改变速度，仍应 和溢流阀联合使用， 和溢流阀联合使用， pP = pS 。
【课件】第七章第二节速度控制回路ppt
注 意
进油节流调速回路 正常工作的条件: 泵的出口压力为溢 流阀的调定压力并 保持定值。
图1 进油路节流调速回路
第二节 速度控制回路
（1）速度负载特性 当不考虑泄漏和压缩时，活塞运动速度为：
q1
A1
活塞式受中力F方—程外为负：载p1 力AF；1
(1.1)
p2 — 液压缸回油腔压力，p20
第二节 速度控制回路
回路的速度刚性受负 载变化影响的原因：
随着负载增加，因 泵和马达的泄漏增 加，致使马达输出转 速下降。
图 变量泵-定量马达容积调速回路 工作特性曲线
第二节 速度控制回路
1.3.2定量泵-变量马 达式容积调速回路
原理：变量泵—定量马达闭 式调速回路 安全阀3防止回 路过载，辅助泵4补充主泵和 马达的泄漏，改善主泵的吸 油条件。
q p n pV p
nm
qp Vm
n pV p Vm
TM
p压Vm
2
m
PM Pp ppnpVpv
特点：泵的转速 np 和马达排量VM 视为常数，改变 泵的排量Vp可使马达转速 nM 和输出功率 PM 随之成 比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的工作压力 Δp 取决于负载转矩，不会因调速而 发生变化，所 以这种回路常称为恒转矩调速回路。
答：（1）pA=1MPa；pB=1MPa （2）pA=1.5MPa；pB=5MPa （3）pA=0MPa；pB=0MPa
第二节 速度控制回路
作业：
下图为两结构尺寸相同的液压缸，A1=100cm2， A2=80cm2，p1=0.9Mpa，q1=15L/min。若不计 摩擦损失和泄漏，试求：
（1）当两缸负载相同(F1=F2)时，两缸能承受的 负载是多少？
第七章液压系统基本回路组建于调试课件
7.2 Speed Control Circuits 速度控制回路
速度控制回路研究的是液压系统的速度调节和
速度变换问题，分为调速回路、增速回路和速度换
接回路三种。
1. Speed-regulating circuit 调速回路
用于调节执行元件的工作运动速度。 常用的调速方法有节流调速、容积调速和联合 调速（容积节流调速）。
特点： 调速范围大； 有较高的工作效率； 能实现低速时大扭矩，高速时输出较大的功率。 变量泵——变量马达调速回路满足一般机械的 负载要求，因此应用广泛，特别适合于大功率场合。
容积调速回路无溢流损失和节流损失，因此效率
高，发热少，缺点是变量泵和变量马达的结构复杂，
价格较高。适用于大功率设备的液压系统中。
单向阀保压回路 锥面密封，密封效果好。
蓄能器保压回路
限压式变量泵保压
单向阀保压回路
蓄能器保压回路
3. Pressure-reducing circuit 减压回路 Fig. 7-3
用来使系统中的某一部分油路具有较低的稳
定压力。
在需要减压的那部分油路前串联一减压阀。
One-stage Pressure-reducing circuit 单级减压回路 Fig. 7-3 a） Two-stage Pressure-reducing circuit 二级减压回路 Fig. 7-3 b）
无溢流损失和节流损失，效率高；
当 Vm→0 时，nm→∞，故不宜用变量马达来
反向。
适用于具有恒功率负载特性且调速范围不大 的液压传动系统。
变量泵——变量马达调速回路
nm =qp·vm/Vm=np·vp·vm · p/Vm η η η V Tm = p · m·mm/（2π） V η Pom = 2π·nm· m=p · p·om T q η
第7章液压基本回路
第7章液压基本回路不论机械设备的液压传动系统如何复杂，都是由一些液压基本回路组成的。
所谓基本回路，就是由有关的液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。
按其在液压系统中的功用，基本回路可分为：压力控制回路——控制整个系统或局部油路的工作压力；速度控制回路——控制和调节执行元件的速度；方向控制回路——控制执行元件运动方向的变换和锁停；多执行元件控制回路——控制多个执行元件相互间的动作。
本章讨论的是最常见的液压基本回路，熟悉和掌握它们的组成、工作原理及其应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。
7.1 压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中液体的压力，以满足执行元件对力或转矩的要求。
这类回路包括调压、减压、卸荷、保压、平衡、增压等回路。
7.1.1调压回路调压回路的功能在于调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程的不同阶段实现多级压力变换。
一般是由溢流阀来实现这一功能的。
1.单级调压回路图7.1所示为单级调压回路，这是液压系统中最为常见的回路。
调速阀调节进入液压缸的流量，定量泵提供的多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀起溢流恒压作用，保持系统压力稳定，且不受负载变化的影响。
调节溢流阀可调整系统的工作压力。
当取消系统中的调速阀时，系统压力随液压缸所受负载而变，溢流阀起安全阀作用，限定系统的最高工作压力。
系统过载时，安全阀开启，定量泵泵出的压力油经安全阀流回油箱。
2.多级调压回路图7.2所示为二级调压回路。
先导式溢流阀1的外控口串接二位二通换向阀2和远程调压阀3，构成二级调压回路。
当两个压力阀的调定压力为p3＜p1时，系统可通过图7.1单级调压回路换向阀的左位和右位分别获得p3和p1两种压力。
如果在溢流阀的外控口，通过多位换向阀的不同通油口，并联多个调压阀，即可构成多级调压回路。
图7.3为三级调压回路。
主溢流阀1的遥控口通过三位四通换向阀4分别接具有不同调定压力的远程调压阀2和3，当换向阀左位时，压力由阀2调定；换向阀右位时，压力由阀3调定；换向阀中位时，由主溢流阀1来调定系统最高的压力。
液压第7章 液气压基本回路
(1)单级调压回路 (2)远程调压回路(如图7-1)
远程调节阀2—控 油溢流阀1—常开
(3)多级调压回路(如图)
左位—阀2调定工作压力 右位—阀3调定 中位—主溢流阀调定
(4)双向调压回路（如图）
正反行程不同的供油压力
溢流阀1—调定高压力。 溢流阀2—调定低压力。 左位—活塞为工作行程， 溢流阀2不起作用 溢流阀1—调定泵的出口压力 右位—活塞为空程返回 溢流阀1不起作用 溢流阀2—调定泵的出口压力
pp
A1
F
m
A2 A2
CA
pp
A1
F
m
v A2 A2 v A
A2
速度负载特性与进油路节流调速基本相同。
进油路v
qv1
CA
pp
F m
A1
v
A
A1
A1
回油路节流调速 和进油路节流调速回路比较
CA
pp
F m A1
v
A
A1
A1
* A不变，F v
* A一定，重载区速于小面积
*F
max
ppA1
A1不变
最大承载力不变，
与节流阀面积无关。
曲线越陡，速度刚性越差。 曲线越平缓，速度刚性越好。
速度负载特性曲线 功率损失：溢流损失和节流损失，效率较低。
(4)双向调压回路（如图）
正反行程不同的供油压力
溢流阀1—调定高压力 溢流阀2—调定低压力。 左位—活塞为工作行程 溢流阀2不起作用，高压油封出口 泵的出口压力由溢流阀1调定。 右位—活塞为空程返回， 阀2—阀1的远程调压阀
液压基本回路速度回路
比例阀的优势和不足
优势
• 控制精度高 • 响应速度快 • 适应性强 • 运作稳定
不足
• 价格昂贵 • 维护成本高 • 需要外部信号控制
伺服阀的种类和优势
伺服液压阀 使用液体做为工作介质 适用于大流量,大功率情况 精度较低
电液伺服阀 与电子技术有机结合 适用于小流量,小功率情况 精度较高
1 响应速度快
速度回路的基本组成元件
溢流阀
控制回路流量，确保压力稳定和安全性
比例阀
可以根据信号输入精确控制回路的流量和速度
流量控制阀
可以对回路的流量进行精确的控制
伺服阀
可以通过感应器感知外部环境并调整工作状态
流量控制阀的种类及特点
1
节流阀
通过缩小液流通道实现控制流量
电磁阀
2
通过电磁控制实现流量控制，具有快速
响应的特点
溢流阀用于保持回路压力稳定和保护液压系统。当回路压力达到设定值时，多余的液体会从溢流阀放出保护系 统。
比例阀的分类和应用
工业领域
比例阀被广泛应用于机床、服务 机器人等各种设备中。
能源领域
风力液压传动系统中可以使用比 例阀进行精确控制。
救援领域
比例阀在消防车等救援设备中发 挥着重要作用，如控制水泵流量 等。
3 可以适应不同的工作场景
速度回路可以灵活配置来满足不同的需求， 比如扭矩保持、定位操作等等。
4 可以减少设备维护和成本
速度回路可以帮助提升工作效率，减少能量 消耗，降低维护成本。
速度回路的分类及应用
工业领域
速度回路被广泛应用于机床、冲 压机、注塑成型机器等各种设备 中。
交通运输
高速列车和飞机等交通工具上引 入了速度回路技术，以提高动力 性能。
第7章-速度控制回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
（2）. 回油路节流调速回路
将节流阀串联在液压缸的 回油路上，即串联在缸和油 箱之间，调节AT，可调节q2 以改变速度，仍应和溢流阀 联合使用，pP = pS。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
回油节流调速回路的优点： 节流阀在回油路上可以产生背压，相对进 油调速而言，运动比较平稳，常用于负载变 化较大，要求运动平稳的液压系统中。而且 在A一定时，速度v随负载F增加而减小。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
容积调速回路按油液循环方式分为： 开式回路； 闭式回路。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
开式回路是指通过油箱进行油液循环的回路（ 前述回路皆为开式回路），即液压泵从油箱吸油， 执行元件的回油仍返回油箱。
开式回路的优点： 是便于油液中杂质的沉淀和气体的析出，能充
分散热，缺点是油箱体积大，空气易侵入，导致运 动不稳，易产生噪声。
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
（3）. 旁油路节流调速回路
将节流阀装在与执行元 件并联的支路上，即与缸 并联，溢流阀做安全阀， pP取决于负载， pP = p1=△p = F/A
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
§ 7.3.速度控制回路 -调速回路
②工作环境要求：处于温度较 高的环境下工作，且要求整个液压 装置体积小、重量轻的情况，宜采 用闭式回路的容积调速。
③经济性要求：节流调速回路的成本低 ，功率损失大，效率也低；容积调速回路因 变量泵、变量马达的结构较复杂，所以价钱 高，但其效率高、功率损失小；而容积节流 调速则介于两者之间。所以需综合分析选用 哪种回路。