第六章 液压基本回路 (1)

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 6-1 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。 （四）多级调压回路：由先导型溢流阀、远程调压阀和电磁换向阀组成。注意先导式溢 流阀的调定压力必须分别大于远程调压阀的调定压力，下图为二级和三级调压回路。 （五）无级调压回路：通过电液比例溢流阀来实现。调节输入比例溢流阀 1 的电流→调 节系统工作压力。
速度负载特性方程：
v
q1 K L AT 3/2 ( ps A1 FL )1/2 A1 A1
（1）进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性 ①调节节流阀通流面积 AT 可无级调节液压缸活塞速度，v 与 AT 成正比。 ②当 AT 一定时，速度随负载的增加而下降。当 v=0 时，最大承载能力 Fmax=psA1。 ③速度随负载变化而变化的程度， 表现为速度负载特性曲线的斜率不同， 常用速度刚性 kv 来评价。Kv=-dF/dv=-1/tgθ=2 (psA1-FL)/v ，它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能 力。液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性差。 ④回路的输出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。 进回油节流调速回路既有溢 流损失，又有节流损失，回路效率较低。当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。 这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。 （2）进、回油节流调速回路的不同之处： 回油节流调速回路回油腔有一定背压， 故液压缸能承受负值负载， 且运动速度比较平稳。 进油节流调速回路容易实现压力控制。 工作部件运动碰到死挡铁后， 液压缸进油腔压力 上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。 回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响小。 在组成元件相同的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易堵塞。 回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回油管的安 全、密封及寿命均有影响。 为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。 4.旁路节流调速回路
（1）结构特点：将节流阀装在液压缸并联的支路上 （2）油路：一部分通过节流阀流回油箱，一部分直接进入液压缸 （3）调速原理：调节节流阀的通流面积,即可间接调节进入液压缸的流量,从而实现调 速。 （4）溢流阀作用：起安全阀作用（常闭） （5）速度负载特性 速度受负载变化的影响大， 在小负载或低速时， 曲线陡， 回路的速度刚性差。 在不同节流阀通流面积下，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。 （6）改善节流调速负载特性的回路 ①采用调速阀的调速回路
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整个系统或局部支路的压力， 以满足执行元件对 力和转矩的要求。主要包括调压回路、卸载回路、减压回路、增压回路、平衡回路、保压回 路、泄压回路 一、调压回路 （一）功用 调定和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不同 阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。 （二）种类：单级调压回路、多级调压回路、远程调压回路、无 级调压回路 （三）单级调压回路及远程调压回路 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。右图 6-1 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
二、卸载回路 （一）功用 在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小 的输出功率下运转。 （二）卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵） （三）类型
1.用换向阀中位机能的卸载回路 泵可借助 M 型、H 型或 K 型换向阀中位机能来实现降压卸载。如图 a 为借助 M 型换向阀 中位机能的卸载回路，回油路安装背压阀 2 以保持一定的控制压力。 2.用先导型溢流阀的卸载回路 采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载。如图 b，为防止卸载或升 压时产生压力冲击，设置阻尼 a。
五、平衡回路 （一）功用：使立式液压缸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，或下行运动时因自重超速失控。 （二）常见类型
1.采用单向顺序阀的平衡回路 顺序阀压力调定后，若工作负载变小，系统功率损失将 增大。 由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不可能 长时间停在任意位置。 该回路适用于工作负载固定且活塞闭锁要求不高的场 合。 2.采用液控单向阀的平衡回路 液控单向阀是锥面密封，故闭锁性能好。回路油路上串 联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳。 3.采用远控平衡阀的平衡回路 它不但具有很好的密封性，能起到长时间的闭锁定位作 用，还能自动适应不同负载对背压的要求。 六、保压回路 （一） 功用： 使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。 保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。 （二）常见类型：
1.采用液控单向阀的保压回路 适用于保压时间短、对保压稳定性要求不高的场合。 2.液压泵自动补油的保压回路 采用液控单向阀、电接触式压力表发讯使泵自动补油。 3.采用辅助泵的保压回路 当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器 4 发讯，主泵卸载，由辅助泵供油维持 系统压力稳定。由于辅助泵只需补偿系统泄漏，可选小流量泵，功率损失小，压力稳定性取 决于溢流阀 7 的稳压性能。 4.采用蓄能器补油的保压回路 用蓄能器代替辅助泵亦可达到补偿系统泄漏的目的。 七、泄压回路 （一）功用：使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和 振动。 （二）常见类型：
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。 基本回路按在液压系统中的功能可分： 1.压力控制回路— 控制整个系统或局部油路的工作压力； 2.速度控制回路— 控制和调节执行元件的速度； 3.方向控制回路— 控制执行元件运动方向的变换和锁停； 4.多执行元件控制回路— 控制几个执行元件间的工作循环。
调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时， 由 于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定。 旁路节流调速回路的最大承载能力不因 AT 增大而减小。 由于增加了定差减压阀的压力损失， 回路功率损失较节流阀调速回路大。 调速阀正常工 作必须保持 0.5～1MPa 的压差。 ②采用旁通型调速阀的调速回路：旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。 ③采用电液比例流量阀的调速回路 （四）容积调速回路 1.原理及特点： 积调速回路通过改变液压泵和液压马达的 排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失， 回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。 2.常见类型： （1）变量泵—定量马达容积调速回路 组成:变量泵 3、安全阀 4、定量马达 5；补油泵 1、溢流 阀 6、单向阀 2 等。 安全阀 4:防止回路过载。 补油泵 1:补充变量泵的吸油不足及马达的泄漏。 溢流阀 6:调定补油泵的输出压力，并将其多余流量溢回油箱。 原理：改变变量泵的排量，即可调节定量马达的转速。 （2）变量泵—变量马达容积调速回路 回路中元件对称布置，变换泵的供油方 向，即可实现马达正反向旋转。单向阀 4、 5 用于辅助泵 3 双向补油，单向阀 6、7 使溢 流阀 8 在两个方向都起过载保护作用。 （五）容积节流调速回路 容积节流调速回路用压力补偿泵供油， 用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流 量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。 这 种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。 如图为变量泵和调速阀、背压阀的调速回路 曲线 ABC 是限压式变量泵的压力－流量特性， 曲线 CDE 是调速阀在某一开度时的压差－流量特性， 点 F 是泵的工作点。这种回路无溢流损失，但有节 流损失，其大小与液压缸的工作压力有关。 （六）调速回路的选用—了解 1.一般来说速度低的用节流调速回路；速度稳 定性要求高的用调速阀式调速回路，要求低的用节流阀式调速回路。 2.负载小、负载变化小的用节流调速回路，反之用容积调速回路或容积节流调速回路。 3.一般情况下功率﹤3KW 的用节流调速回路； 3～5KW 的用容积节流调速回路或容积调速 回路；5KW 以上的用容积调速回路。 4.费用低廉时用节流调速回路； 允许费用高时则用容积节流或容积 调速回路。 二、快速运动回路 1.功用：使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高生产率或充
3.限压式变量泵的卸载回路 为零流量卸载， 泵的压力升高到泵的压力调节螺钉调定的极限值时， 泵的流量减小到只 补充缸或阀的泄漏，回路实现保压卸载。如图 d，3 中位时，泵 1 压力↑流量↓→补充 4 或 3 的泄漏，实现回路零流量保压卸载。 4.有蓄能器的卸载回路 当回路压力到达卸载溢流阀调定压力时，泵通过该阀卸载，蓄能器保持系统压力。 三、减压回路 （一）功用：减小系统压力到需要的稳定值，以满足机 床的夹紧、定位、润滑及控制油路的要求。 （二）组成：在所需低压的支路上串接定值减压阀。 注意要减压阀稳定工作，最低调整压力≮0.5MPa，最高 调整压力至少比系统压力低 0.5MPa。 （三）种类： 与调压回路类似，分单级减压回路、多级减压回路、无 级减压回路 四、增压回路 （一）功用：使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应。 （二） 组成： 实现压力放大的元件主要是增压器， 其增压比为增压器大小活塞的面积比。 注意：压力放大是在降低有效流量的前提下得到的。 （三）类型： 单作用增压器的增压回路：适用于单向作用力大、行程小、作业时间短的场合。 双作用增压器的增压回路：它能连续输出高压油，适用于增压行程要求较长的场合。
第二节
速度控制回路
功用：液压执行元件速度的调节和变换。 常见类型 1．调速回路：调节执行元件运动速度的回路。常见有定量泵供油系统的节流调速回路、 变量泵（变量马达）的容积调速回路、容积节流调速回路 2．快速回路：使执行元件快速运动的回路。 3．速度换接回路：变换执行元件运动速度的回路。 一、调速回路 （一）调速原理：调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元 件输出的流量；或改变执行元件的几何参数。 （二）调速方法及回路类型： 1.对于定量泵供油系统， 可以用流量控制阀来调速——节流调速回路； 按流量控制阀安 放位置的不同分：进油节流调速回路、回油节流调速回路、旁路节流调速回路 2.对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速——容积调速回路； 有变量泵——定量马达闭式调速回路、变量泵——变量马达闭式调速回路 3.同时调节泵的排量和流量控制阀来调速——容积节流调速回路。 有限压式变量泵和调 速阀的调速回路、差压式变量泵和节流阀的调速回路 （三）定量泵节流调速回路 1.回路组成：Baidu Nhomakorabea量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等） ，溢流阀，执行元件。其中流 量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或安全作用。 2.类型：按流量控制阀安放位置的不同分： 进油节流调速回路----将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。 回油节流调速回路----将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。 旁路节流调速回路----将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。 3. 进、回油节流调速回路
1.延缓换向阀切换时间的泄压回路 换向阀处于中位时，主泵和辅助泵卸载，液压缸上腔压力油通过节流阀 6 和溢流阀 7 泄压，节流阀 6 在卸载时起缓冲作用。泄压时间由时间继电器控制。 2.用顺序阀控制的泄压回路 回路采用带卸载小阀芯的液控单向阀 4 实现保压和泄压，泄压压力和回程压力均由顺 序阀控制。
第六章 液压基本回路
★学习目的与要求 要求学生掌握各基本回路的功能以及回路中各元件的作用和相互联系，以 便在拟定液压系统图时，能正确选用基本回路及其元件，同时也为阅读液压系统 图打下基础。 ★重点： 在诸多的液压基本回路中，调压回路是基础，调速回路往往是核心。因此， 重点是调压回路、调速回路。 首先应掌握：①三种节流调速回路(普通节流阀和调速阀的节流调速回路)的 基本工作原理、调速特性(速度一负载特性)的比较及各自适用场合。②三种泵一 液压马达的容积调速回路的基本工作原理及恒转矩特性、恒功率特性、容积一节 流调速回路的调速实质。③液压缸的差动连接回路的作用及典型快速运动回路。 ④调压回路的功用、方式。 其次， 液压泵或系统的卸荷及典型的卸荷回路，泵或液压系统的双级调压的 实现条件，液压缸的同步回路。 ★难点：三种节流调速回路的速度一负载特性；液压效率的概念；液压泵或系统 卸荷的方式；容积一节流调速的实质。 ★内容提要