第八章 液压基本回路(一)

第八章液压基本回路

§1 概论

一、液压回路的组成

一般液压回路的主要元件的动力传递关系为：原动机液压泵液压阀

液动机负载。原动机将机械能输入液压系统，由液压动力元件——液压泵转变为液压能，通过控制元件——液压阀调整控制压力油的方向、流量和压力的大小，然后传递给执行元件——液动机，使其按照一定的方向、速度和出力带动负荷运动和工作，构成液压回路。

原动机主要有交流电动机、直流电动机和内燃机等。液压阀、液压泵和液动机等互相配合构成三种基本类型的控制回路，即压力控制回路，方向控制回路和速度控制回路。此外，还有由此派生出来的位置控制回路和时间控制回路。有时，一个回路可同时兼有几种职能。

二、液压回路的表示方法

液压回路可用以下几种表示方法。

1.外观图

它能直观地表示出各液压元件的形状、位置和管路的联接走向，不能表示出元件的内部结构和液压系统的工作原理，一般仅用于装配工作。

2.截面图

它直接表现出各元件的内部结构和系统的工作原理，便于理解和查找故障，但因制图较麻烦，一般仅用于教学。

3.符号图

它用简单的符号把复杂的液压系统表现出来，它既能表现出各元件之间管路的联接方法，又可以说明它的工作原理，制图也很简单。但是事先必须对各种元件的符号，工作原理和职能有充分的了解，否则看不懂符号图。这种方法被国内外广泛应用。

4.混和图

为了特别说明某元件的工作原理或不便于用符号表示液压元件时，可在符号图中采用局部截面图。

三、开式回路和闭式回路

液压系统按照油液的循环情况可分开式回路和闭式回路。开式回路中液动机的回油流到一个大气压条件下的开式油箱，液压泵靠自吸能力将油箱中的油液输入液压工作系统。闭式回路中液动机的回油直接输入液压泵的吸油口，形成封闭的回路。

开式回路结构简单，油液散热条件好，但是它的油箱体积较大，空气与油液的接触机会较多，因而容易混入空气，使系统工作不够稳定。开式回路要求液压泵有较好的自吸能力，对于自吸能力较差的柱塞泵等，需设置辅助液压泵。

闭式回路比开式回路效率高。一般开式回路的换向、调速由阀或泵阀联合控制，压力过高时，多余的油液自溢流阀流回油箱，造成效率损失。而闭式回路一般采用双向变量泵，通过改变变量泵的输出油液的方向和流量，控制液动机的运动方向和速度，回路中压力的高低取决于负载的大小，因而没有过剩的压力和多余的流量，效率较高。所以，它很适用于功率大，换向频繁的液压系统。

在闭式回路中，一个主液压泵只能供给一个执行元件，不适用于多负载的系统。另外，为了补充回路中的流量损失，往往要增设辅助泵或补油泵，因而系统比较复杂。

闭式回路油箱体积小，结构紧凑，污物和空气都不容易侵入系统，因而运转平稳。由于依靠液压泵改变油液流动方向，所以换向冲击较小。但它的散热条件较差，油温容易升高。

四、开环控制和闭环控制

液压系统的控制可分为两在类：开环控制和闭环控制。

开环控制中，控制元件——液压阀接到主令信号后，单方向控制执行元件——液动机的动作。而液压阀的动作并不受液动机动作的影响（液动机行程中某一瞬间发出的信号除外，如行程终点撞限位开关等）。它用于一般液压系统。

闭环控制中，当控制元件——液压阀接到主令信号后，一方面控制执行元件液动机的动作，一方面随时又接受液动机发出的反馈指令信号的控制，使液动机能够严格准确地按照指令信号工作。伺服系统一般为闭环控制。

五、开环自动控制的几种方法

1.行程控制

当液动机运动到一定的行程或位置时，触动电器元件（限位开关）或液压元件（行程阀、机动换向阀等），然后开始下一个动作，或使另一个液动机开始动作，这就是行程控制。它能直接保证运动部件的运动位置和行程长度，有效地控制几个运动部件之间的动作顺序。

2.压力控制

当液压回路中某一部位压力升高到一定值时，促使压力继电器、顺序阀等元件开始动作或发出信号，借以控制回路中其它元件的启闭和工作，这种依靠液压力自动控制回路动作的方法叫压力控制。采用压力控制时应充分考虑：工作时压力控制元件所在位置的液压力是否足以将它打开；在不工作时是否会因液压冲击等原因使它产生误动作；在工作时是否会因为压力波动使压力控制阀复位失灵。因此，压力控制不如行程控制可靠。但有时它比行程控制方便。

3.时间控制

液压装置工作时往往需要控制某一液动机几个不同动作的时间间隔，或几个液动机之间动作时间的间隔，它可以通过时间继电器或延时阀来完成，这叫时间控制。它只能用于一般时间要求不十分精确的场合。

4.电气信号控制

有些液压系统的执行元件的动作时间、速度、频率、位置和力直接依靠电气指令信号控制，它一般用于要求精密的数字控制和电液伺服系统，它能严格按照预先编好的程序进行工作。但它的电气系统比较复杂。

六、主回路和控制回路

液压系统中直接用于驱动液动机工作的回路称为主回路，用于控制泵阀动作的回路称为控制回路，控制回路可分为压力油控制和回油控制，如液动换向阀的换向为压力油控制，溢流阀遥控卸荷为回油控制。

§2 动力控制回路

一、主动力控制回路

所谓主动力就是直接用于驱动液动机工作的主要动力，它是液压系

统消耗能量最大的动力装置。

1.定量泵供油回路（如右图）

它一般与溢流阀配合使用，使系统压力保持一定，当超载时，溢流

阀打开，使压力油流回油箱，保护液压泵不受侵害。有时可在液压泵出

口加一个单向阀，防止油液反向流动。可避免压力冲击或系统中其它液

压泵输出高压油对它的影响。停泵后，它还可以防止因负载的作用使液

压泵反转。另外，由于油液始终保持在单向阀以后的回路中，防止空气

混入，所以增加了重新启动的平稳性。

2.变量泵供油回路

它采用限压式变量泵或双向变量泵时一般可不用溢流阀调整它的压

力，因为它可随负载的变化自动调整输出的流量和压力。但是它往往需设

置安全阀，当系统超载时，可以从安全阀卸油，从而保护液压泵以及系统

不受损害。

3.液压泵并联回路

1)同时供油并联回路（如右图）

两个液压泵同轴运转，将压油口联接起来同时输入液压系统，这样可

以增大流量，但不能增加压力。这种方法只能同时使用，不能分泵供油。

b)三泵协同供油并联回路（如上图）

三个定量泵的油量分别为Q1Q1＋Q2),每个液压泵都有一个二位三通换向阀控制它输出压力油的流向，换向阀处于图示位置时，液压泵卸荷。换向阀切换到另一个位置时，压力油输入液压系统。三个泵通过不同的组合，可以使液压系统得到七种不同的流量，即Q1、Q2、Q3、Q1＋Q2、Q1＋Q３、Q2＋Q３、Q1＋Q2＋Q３，使液动机获得七种不同的运动速度。

4.液压泵串联回路

两个液压泵串联可以提高工作压力。它的总压力等于两个液压泵的压

力之和。但它的流量不能增加，为小容量泵的流量。

1)供油串联回路（如右图）

有些液压泵自吸能力较差，如柱塞泵等。为了解决吸油问题，往往设

置一个自吸能力好的液压泵与它串联，如齿轮泵、叶片泵等。为主泵2

输送油液的泵1称为前吸泵或供油泵。为了保证主泵顺利地吸入足够的油

液，前吸泵的流量必须大于主泵的流量。它多余的油液可通过溢流阀流回

油箱。前吸泵溢流阀调定压力一般为3~7公斤力/厘米2左右。它不承担

液压系统的负载，只起为主泵供油的作用。

2)增压串联回路