第六章 液压基本回路

(1) 速度负载特性 (速度—负载的关系, v—F 的关系) 在图6-8b中有
缸的受力平衡方程 p 1 A1 F p 2 A 2 因为p2≈0，所以有 又pp=常数，所以有
p1 F A1
F A1
m
p p P p1 p P
流经节流阀的流量为
q 1 KA T p
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液压 系统整体或系统局部的压力，以使执行元件获 得所需的力、力矩或压力，或保持受力状态的 回路。
包括：调压、减压、增压、保压、释压、平衡、 卸荷等。
一、调压回路 功用：使液压系统整体或某一部分的压力保持恒 定，或不超过某一数值，或在工作中实现 多级压力的变换及卸荷。
第六章 液压基本回路
第一节 压力控制回路 第二节 速度控制回路 第三节 多缸工作控制回路 第四节 其它回路
任何液压系统都是由若干基本回路构成的。 基本回路:就是由一些液压元件和管道组成在一 起以完成某一特定功能的油路结构。 液压系统:若干基本回路加上能量转换部件、执 行元件及若干辅助装置等就构成液压 系统。一个液压系统一般均是完成某 一特定实际需要的液压装置。 学习目的:熟悉和掌握基本回路的功能，有助于 设计、分析和使用各种液压系统。
上式说明回路的功率损失与进油节流调速回路完全 相同。
回路的效率为：
c
P1 P2 F v pP qP p p q1 p 2 q 2 pp qp
A2 p p p2 q1 A1 pp qp
当使用同一个液压缸和同一个节流 阀，而负载F和活塞运动速度相同时， 进油和回油节流调速回路的效率计算 式是相同的，故可认为两者效率完全 相同。
p p q 1 q y p p p q 1 p p q y p q1 Py PT
上式说明回路的功率损失由两部分组成： 一部分是溢流损失功率ΔPy=ppqy，它是流量在qy在压 力pp下流过溢流阀所造成的功率损失； 另一部分是节流损失功率ΔPT=Δpq1，它是流量q1在压 差Δp下通过节流阀所造成的功率损失。
F max p P A1
此时，液压泵输出的油液全部经溢流阀回油箱。
(3) 功率特性
功率特性主要讨论功率损失、功率损失的分配情况及 效率的表达式。
输入功率： P p p p q p 输出功率： 功率损失：
P1 Fv F q1 A1 p1 q1
P P p P1 p p q p p 1 q 1
m
分析:回油节流调速回路和进油节流调速回路的速度负 载特性以及速度刚性基本相同，若液压缸两腔的 有效面积相同（双出杆液压缸），那么两种节流 调速回路的负载特性和速度刚性就完全相同。
(2) 最大承载能力 令速度负载特性(式 6-5)等于零，可看出最大承载能力 为Fmax=ppA，与进油节流调速回路 完全相同。 (3) 功率和效率 输入功率： P p p p q p
另外，为提高回路的综合性能，一般 常采用进油节流调速回路，并在回油路 上加背压阀的的回路。
3. 旁油路节流调速回路 图6-10a为采用节流阀 的旁路节流调速回路。
1) 图6-2a是使 用一个定值 减压阀的减 压回路。
2) 图6-2b是使用一个先导式减压阀的减压回路，其可实 现多级减压和远程调压。
注意：
1) p’<p。（减压回路） 2) 0.5MPa< p’< p-0.5MPa。 3) 图6-2a单向阀可以在 p< p’ 时防止油液倒流，起短时 保压作用。 4) 图6-2b中减压回路可实现多级减压。 5) 若要调速，调速元件应放在减压阀的后面，以避免 减压阀的泄漏对执行元件速度的影响。
(3) 自动补油保压回路 图6-6，它是采用 液控单向阀和电接触式压力表的自 动补油保压回路。
六、平衡回路
功用：防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作 部件因自重而下降。 首先，介绍一下机械平衡的原理和方法。 典型回路:图6-7是采用单向顺序阀的平衡回路, 图6-7a是内控顺序
阀; 图6-7b是外控顺序阀, 下行时不平衡工作(时刻 开时闭)。
(2) 最大承载能力分析
由负载特性方程（式6-3）可推出最大承载力Fmax，在 图6-3b中可以看出v=0时, 负载最大, 故令式(6-3)等于可得
KA T F pp v A1 A1 A1 q1
m
0
即 所以
F pp 0 A1
m T
故液压缸的运动速度为
v q1 A1 KA T F pp A1 A1
F KA T p p A1
m
（6-3）
上式即为进油节流调速回路的负载特性方程。
若按式（6-3）选用不同的AT值作 v—F坐标曲线，可得到该回路的负载 特性曲线，如图6-8b。
2. 回油节流调速回路(自学)
图6-9所示为回油节流调速回 路，工作原理与进口节流调速 基本相同。 (1) 速度负载特性 按进油节流 调速回路的原理推导可推 出回油节流调速回路的速 度负载特性为
v q2 A2 A1 F KA T p p A2 A2 A2
A1
v max
。即ΔpT=pp
说明：采用调速阀后，其曲线基本上是一条水平线， 即v≈const。 速度刚性的概念： 速度刚性指调速回路的速度对负载 变化抗衡能力的一种说明，说明活塞 运动速度受负载变化而影响的程度， 曲线越平坦，速度刚性越大。 速度刚性分析： 1) 该曲线可以看出负载变化对速度的影响，且曲线是上 凸的。 2) 当AT一定时，负载越小(轻载时)，速度刚性越好。 3) 当F一定时，AT越小(低速时)，速度刚性越好。 由以上分析可知，该回路采用普通节流阀时适用于轻 载、低速的场合。
三、增压回路
四、卸荷回路
功用:是使液压泵驱动电机不须频繁启闭的情况下，使液 压泵在功率损耗接近于零的情况下运转，以减小功 率损失，降低系统发热，延长液压泵的使用寿命。 卸荷的原理：压力卸荷和流量卸荷。 具有卸荷中位 机能的换向阀， 图6-4a，注意 图中单向阀的 作用。
典型回路：图6-1。
二级调压
三级调压
无级调压
说明： (1) 单级调压回路:使控制泵出口 的压力保持恒定。 (2) 二级调压回路：图6-1a，图中 思考点 ① 图6-1a)中p4和p2的调定压力大 小有何关系。(要求p4<p2) ② 图6-1a)中换向阀宜接在远程调 压阀之后。注意分析为什么？ ③ 注意分析图中主油路的溢流路 径，注意区分控制油路的路径 和表示及作用。
P1 Fv p p A 1 p 2 A 2 v p p q 1 p 2 q 2
输出功率:
功率损失： P P p P1 p p q p p p q 1 p 2 q 2
p p ( q p q1 ) p 2 q 2 p p q y p q 2 P y PT
(2) 利用先导式溢流阀的远程控制口卸荷。 (3) 外控内泄式顺序阀（卸荷阀）卸荷。 如双泵供油回路中的卸荷阀。 (4) 二通插装阀的卸荷回路 ，图6-4b。
五、保压回路
功用：使系统在液压缸不动或仅有微小位移的情况下稳 定地维持压力。
最简单的保压回路是使用密封性较好的液控单向阀的 回路，但由于泄漏而保压时间不会太长。
(3) 多级调压回路：图6-1b。可得到三种压力。 注意如果要求换向阀在溢流阀之后，应该如 何修改油路结构。 (4) 连续、按比例调压的 回路：图6-1c。图中件 1是一个先导型比例电 磁溢流阀。
二、减压回路
功用：使系统的某一部分油路获得一个较主系统低的、 稳定的工作压力。
典型回路: 图6-2。
应用案例—钢筋冷挤压连接 功用：使系统的某一分支油路获得一个压力较高但流量 又不大的压力油。 这种场合一般不宜 采用高压泵或无法选 用高压泵。这种回路 的主油路压力仍不高, 故节省能源，系统工 作可靠，噪声低。 典型回路: 图6-3。 (1) 单作用增压缸的增 压回路 图6-3a。 (2) 双作用增压缸的增 压回路 图6-3b。
典型回路： (1) 利用液压泵保压的保压回路 此回路在保压过程中 液压泵仍以较高的压力工作，系统功率损失大，易 发热，只在小功率的系统且保压时间较短的场合下 才使用。若采用变量泵，才可实现流量卸荷，且效 率较高。
(2) 利用蓄能器的保压回路 图6-5所示，图6-5a压力继 电器控制压力高低，蓄能器决定保压时间的长短。 图6-5b为多缸系统中的一缸保压回路。
负载特性分析：
1) 当pp与F一定时, AT↓→v↓, 即 ：调节AT 可以实现无级调速。 2) 当pp与AT一定时，则 ① F↑→v↓; 故该回路的负载特性较软 ② 当F=ppA1=Fmax时，v=0，或说时v=0， F=ppA1=Fmax； ③ 当F=0时， v
CA T p p
m T
m
时，q 1 CA T p q max 。 3) 最大承载能力Fmax=ppA1=const，不随 AT变化而变化, 故称恒推力调速回路。
分类：
按流量阀在回路中的位置不同分：进油节流、回 油节流和旁路节流三种。 按工作中回路的供油压力是否随供油压力变化分： 定压式和变压式两种。
1. 进油节流调速回路 图6-8。 回路图：图6-8a。 回路特点:此回路的压力pp是
由定量泵供油与溢流阀调定, 基本不随负载变化。
回路的工作状态：
① qp=const，定量泵； ② q1=KATΔpm <qp，节流阀； ③ qy=qp－q1≠0，pp=const。 回路中油缸的流量q1 由节流 阀调定，多余的油经溢流阀排 回油箱，这是这种回路正常工 作的必要条件。
注意：由于回油节流调速回路液压缸工作腔和回油腔 的压力都比进油节流调速回路要高，特别是在 负载变化大，尤其是当F=0时，回油腔的背压有 可能比液压泵的供油压力还要高，这样节流损 失大大提高，且加大泄漏，因而其效率实际上 比进油调速回路要低。