第七章 液压基本回路

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式中：kl — 泵的泄漏系数 ∴
根据上式，按不同的AT值作图，可得 一组机械特性曲线。
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AT1<AT2<AT3
由图可知： 1、对于调速阀而言
AT1 AT3 AT2
F↑↓ → v 基本不变
2、对于节流阀而言
① 、当 AT不变时，F↑→ v↓↓
所以机械特性比定压式的“软”的多 ② 、当F到达某一数值时，v = 0 ③、回路的承载能力是变化的，即v↓(AT↑) → 承载能力↓
3、效率
1)、当液压缸在恒载下工作时（F不变）：
影响因素：①、当q1∕qp↑(或△q↓) → ηc↑ ②、当p1∕pp↑(F↑) → ηc↑
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2)、当液压缸在变载下工作时： 当AT1不变时，若F↑↓→p1↑↓→q1 ↓↑
∵ P1= p1q1
∴ 当p1= 0 或 p1= pp 时，P1= 0 因此，当p1在0 ～ pp之间变化时，P1有一 最大值，即：
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(三)、回路速度刚性：活塞运动速度受负 载影响的程度，它是回路对负载变化抗 衡能力的一种说明。
某处的斜率↓→kv↑→机械特性越硬→活塞 运动速度受负载变化的影响↓→活塞在负载下 的运动越平稳。
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影响kv的因素： 1、当AT1不变时，F↓→kv↑ 2、当F不变时，AT1↓→kv↑ 3、pp↑或A1↑或φ↓→ kv↑ (pp，A1，φ的变化受其它条件的限制)
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∴ 整个回路的功率损失很大，回 结论 路的效率很低。
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（五）、回路的调速范围Rc：以其所驱动 的液压缸在某个负载下可能得到的最大 工作速度和最小工作速度之比表示。
式中：RT1 — 节流阀的调速范围 结论
定压式进口节流调速回路的 调速范围只受流量控制元件调 节范围的限制。
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（六）、回路中组成元件的泄漏 1、液压泵处的泄漏较大，但只影响通过溢 流阀的流量； 2、节流阀和液压缸的泄漏很小； 结论 泄漏对回路各项性能的影响不大
二、泵—马达式容积调速回路
1、变量泵 — 定量马达式调速回路（恒转 矩调速回路） 特点：此回路的调速
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(三)、回路的速度刚性
影响kv的因素 1、当AT不变时，F↑→ kv ↑ 2、当F不变时，AT↓(v↑) → kv ↑ 3、A1↑或φ↓或kl↓→ kv ↑
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(四)、回路的功率特性
∴ q1↑(v↑) →ηc ↑ 结论
变压式节流调速回路 的效率比定压式节流调速 回路的效率高。
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（五）、回路的调速范围
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整理(1)，(2)，(3)式，可得：
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2、机械特性曲线
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由图可知：当溢流阀的调整压力pp和节流
阀的通流截面积AT1调定之后 1）、对于调速阀而言: F↑↓ →v 不变 2）、对于节流阀而言: ①、F↑↓ →v↓↑ ②、当F=A1pp时，v = 0 即活塞停止运动； ③、定压式节流调速回路的承载能力是不 受AT1的变化影响的。
(七)、回路的优缺点 结构简单，价格低，效率低，只宜用 在负载变化不大、低速、小功率的场合。
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二 、 变 压 回式 路节 流 调 速
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(一)、回路的特点 1、回路的工作压力随负载而变； 2、节流阀调节排回油箱的流量，从而间接 地控制了流入缸中的流量； 3、此回路的溢流阀起安全保护作用。 (二)、回路的机械特性 变压式节流调速回路的液压泵的泄漏 对液压缸的工作速度有影响，泄漏的大 小又直接与回路的工作压力有关。即：
一、定压式节流调速回路
定压式节流调速回路的一般形式如下：
进口节流式
出口节流式
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进、出口节流式
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下面以“进口节流式”为主，进行讨 论
（一）、回路的特点：
1、液压泵的压力经溢流阀调定后,基本上 保持不变； 2、液压缸的输入流量由节流阀调节，定量 泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱 — 回路正常工作的必要条件。 (二)、回路的机械特性:(v — F 的关系) 1、关系式：当不考虑回路中各处摩擦力作 用时，则有下式成立：
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调速阀在进油路上
调速阀在回油路上
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调速阀在分支油路上
溢流节流阀在进油路上
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§7.2.2
工作原理
容积调速回路
通过改变回路中变量泵或 变量马达的排量来调节执行元件的 运动速度。 注意
液压泵和执行元件 都是定量元件时，不能 进行容积调速。
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回路的特性
1、泵输出的油直接进入执行元件，不会发 生节流损失和溢流损失；
第七章 液压基本回路
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前言
任何液压系统都是由一些基本回路组成。 所谓液压基本回路，是指能实现某种规定功能 的液压元件的组合。
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
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§7-1 压力控制回路
压力回路是控制液压系统整体或某一部 分的压力，以使执行元件获得所需的力或转 矩或保持受力状态的回路。 这类回路包括调压、减压、卸荷、保压、
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4、采用溢流阀的卸荷回路：
特 点：
这种回路的卸荷 压力小，切换时冲击不 大；二位二通阀只须通 过很少一部分流量，规 格尺寸可以选得小些， 所以这种卸荷方式适用 于流量大的系统。
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5、双泵的卸荷回路：
1、大流量泵 2、卸荷阀
3、单向阀
4、换向阀 5、节流阀 6、溢流阀 7、小流量泵
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四、平衡回路
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一 、 泵 缸 式 开 式 容 积 调 速 回 路
一 、 泵 缸 式 容 积 调 速 回 路
( )
—
—
1、变量泵
2、安全阀
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1、回路特点 执行元件的运动速度由变量泵的排量来调 节； 回路中的最大工作压力由溢流阀限定。
2、机械特性 若不考虑液压泵以外元件和管边的 泄漏，则
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下面按不同的q 值作图，可得一组 机械特性曲线。
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，在活塞向下运动的回油路上串联一 个背压元件，阻止活塞因自重而下落的回路。
功 用
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特 点：
这种回路在活塞 向下快速运动时功率 损失较大，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。
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(四)、回路的功率特性：以其自身的功率损失 （不包括泵、缸、管道的功率损失），功率 损失分配情况和效率来表达的。 1、功率损失： 定压式进口节流调速回路的输入功率 PP（即定量泵的输出功率）、输出功率P1和 功率损失△P分别为：
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2、功率损失分配 回路的功率损失包括两部分：
1)、溢流损失：△P1=Pp △q 2)、节流损失：△ P2= △PT1 q1
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§7-2
速度控制回路 速度调节 速度变换
速度控制回路
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7.2.1 节流调速回路
工作原理
通过改变回路中流量控制元 件通流截面积的大小来控制流入 执行元件或自执行元件流出的流量，以 调节其运动速度。
按工作中回路压力是否随负载变化分： 定压式节流调速回路 变压式节流调速回路
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1)、回路中单向阀的作用：主油路压力降低（低于减 压阀的调整压力）时防止液流倒流，起短时保压的 作用。 2)、当减压回路上的执行元件需要调速时，调速元件应 放在减压阀的后面，这样才可以避免减压阀泄漏对执行 元件的速度发生影响。 3)、0.5MPa ≤ pJ ≤ 系统压力- 0.5MPa。
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三、增压回路
由上式可知：
1、Rc不只取决于RT，而且还和其它参数有关； 2、式中RT不是节流阀可能的调速范围（因为AT加 大到某值时v=0，再增加AT也不会起调速作用）。
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三、节流调速回路工作性能的改进
使用节流阀的节流调速回路，机械 特性都比较软，变载下的运动平稳性都 比较差。为了克服这一缺点，回路中的 流量控制元件可以改用调速阀或溢流节 流阀。 上述这些性能上的改进都是以加大 整个流量控制阀的工作压差为代价的 （一般工作压差最少须0.5MPa，高压调 速阀则须1MPa）。
2、工作压力随负载变化，因此效率高，发
热少。
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回路的分类
1、按油液循环方式不同 ①、开式回路：泵从油箱吸油后输入执行 元件,执行元件排出的油直接回油箱。 ②、闭式回路：泵将油输入执行元件的吸 油腔，又从执行元件的回油腔处吸油。 2、按所用执行元件的不同 泵 — 缸式容积调速回路 泵 — 马达式容积调速回路
释压、平衡等回路。
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一、调压回路
功用
1、使液压系统整体 或某一部分的压 力保持恒定或不 超过某个数值。
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2、可以实现多级压力 的变换。 •当 DT+ 时，p = pB
pA p
•当 DT- 时，p = pA
pB DT
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二、减压回路
作用：使系统中的某一部分油路具有较低的稳定 压力。 关于回路的几点说明：
功用
用以使液压系统中某些支路获得高于系 统压力的回路。
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四、卸荷回路
功用
在液压泵驱动电机不须频繁启闭的情况 下，使液压泵在零压或很低压力下运转，以 减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电 机的使用寿命。
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1、采用M（H或K）型换向阀的卸荷回路： 特 点： 这种卸荷方式 结构简单，液压泵 在极低的压力下运 转，但切换时压力 冲击较大。只适用 于低压小流量系统。
t
由图可知
qt1>qt2>qt3 qt1 qt2
qt3
1)、当qt调节好后， F↑→v↓(∵变量泵有泄 漏)； 2)、在低速下，当F增 大至某值时，v=0； 这时qt =泄漏量，即液 压泵向系统输入的 qp=0，所以这种回路 在低速下的承载能力 很差。
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3、回路的速度刚性kv 影响 kv 的因素： 1) 、 kv 不受 F 的影响； 2)、A1↑→ kv↑↑，或 kl ↓(泄漏↓）→ kv ↑
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1、溢流阀
2、换向阀
3、单向顺序阀
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五、保压回路
功 用
使系统 在液压缸不 动或仅有极微小的 位移下稳定地维持 住压力。
1、溢流阀
2、换向阀 3、液控单 向阀
4、电接触
式压力表
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1、工作原理 当换向阀右位接入回路时→缸上腔成为 压力腔→压力到达预定上限值时→电接 触式压力表发生信号→换向阀切换成中 位→这时液压泵卸荷→液压缸由液控单 向阀保压； 当液压缸上腔压力下降到预定下限值时 →压力表发出信号→换向阀右位接入回 路→泵给缸上腔补油，使其压力上升。 2、特点： 这种回路保压时间长，压力稳定性 高，适用于保压性能较高的高压系统。
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六、卸压回路
使高压大 容量液压缸中储 存的能量缓缓释放， 以免它突然释放时产 生很大的液压冲击。
功 用
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1、工作原理 液压缸上腔的高压油在换向阀5处于中位 时通过节流阀6、单向阀7和换向阀5释压，释 压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继 电器4的调定压力时，换向阀切换至左位，液 控单向阀2打开，使液压缸上腔的油通过该阀 排到液压缸顶部的副油箱3中去。 2、一般缸直径D>25cm，p>7MPa时，其油腔在 排油前就须先释放。 3、特点： 使用这种释压回路无法在释压前保压，释 压前有保压要求时换向阀也可用M型，并另配 备相应的元件。
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2、采用M（H或K）型电液换向阀的卸荷回路：
特 点： 这种回路切换 时压力冲击小，但 回路中必须设置单 向阀，以使系统保 持0.2～0.3MPa的 压力，供操纵油路 之用。
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3、泵出口旁路上用二位二通阀的卸荷回路：
至系统
特 点：
在低压小流量 （pp≤2.5 MPa， qp≤40 L/min）的液 压系统中采用此卸 荷回路比较简单、 有效。
4、回路的调速范围
式中：Rp — 变量泵的调节范围； q — 变量泵的最大理论流量。
tmax
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(二)、泵 — 缸式闭式容积调速回路
1、辅助泵 2、溢流阀 3、换向阀 4、液动阀 5、单向阀 6、安全阀 7、变量泵 8、安全阀 9、单向阀
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一些元件在回路中的作用
1、双向变量泵：除了给液压缸供应所需的 油液外，还可以改变输油方向，使液压 缸运动换向(换向过程比使用换向阀平稳， 但换向时间长)。 2、两个安全阀：用以限制回路每个方向的 最高压力。 3、两个单向阀：“补油—变向”辅助装置 供补偿回路中泄漏和液压缸两腔流量差 额之用。
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4、换向阀：变换工作位置时，辅助泵输出 的低压油一方面改变液动阀的工作位置， 并作用在变量泵定子的控制缸 a或b上， 使变量泵改变输油方向；另一方面又接 通变量泵的吸油路，补偿封闭油路中的 泄漏，并使吸油路保持一定压力以改善 变量泵吸油情况。 5、辅助泵：输出的多余油液经溢流阀流回 油箱。 6、变量泵：只在换向过程中通过单向阀直 接从油箱吸油。 注意：这种回路的工作特性和开式的完全 63 相同。