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Q1<Q2<Q3(Q3>Q1＋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)增压串联回路两个低压泵串联可以提高它的工作压力，完成高压泵的工作。

但是两个泵之间必须设置平衡阀，才能使它们按照比例承担负载。

二、辅助动力控制回路1.独立控制压力油回路它由一小流量低压泵专门提供控制压力油。

优点是控制回路不受主回路的干扰，工作稳定，但需要另设一套辅助动力源。

液压系统工作时，首先启动辅助液压泵，使系统各有关元件获得控制压力，而后再启动主泵。

它一般用于高压系统的控制回路。

2.主油路减压分出控制油路（见右图）它在油路上串联顺序阀1同时用减压阀2分出控制油路。

液压泵启动后，由于顺序阀的作用，使减压阀及控制回路获得压力。

当压力达到调定值后，顺序阀打开，压力油才通入主回路。

另外在液动机快速运动或主回路卸荷时，控制回路也能保持一定压力。

它不需独立的控制压力油供油系统，但若使用高压阀也未必经济。

在高压条件下连续工作，顺序阀和减压阀容易产生不能复位等问题，所以不十分可靠，一般仅用于Q≤40升/分，p≤200公斤力/厘米2的液压系统。

3.主油路直接分出控制油路主油路可以直接分出控制油路，但它要求在回油路上设置一个背压为相当的背压阀，以便使整个系统保持一定的压力，从而使控制回路有压力油作用，它一般用于200公斤力/厘米2以下的液压系统。

三、蓄能回路蓄能器可以储存液压能，它能提供压力油，完成回路中的某些动作，或作为应急动力源，补助动力源，减小液压泵的容量和动力消耗。

1.作动力源的蓄能回路（如右图）1为大容量低压蓄能器，2为小容量高压蓄能器，它能获得相当于高低压泵并联供油的效果。

液压缸快速上行时由大容量蓄能器供油，碰到限位开关后，电磁阀4导通，由高压小容量蓄能器供油，液压缸进入工作状态。

此时液压泵向大容量蓄能器输油。

当蓄能器充满油液时，压力升高打开卸荷阀5，使液压泵卸荷。

2.作补助动力源的蓄能回路（如下图）当换向阀处于图示位置时，压力油打开液控单向阀，蓄能器的压力油迅速排出，进入液压系统，与液压泵输出油液同时供给液压缸，使其快速向右运动。

换向阀切换后，液压缸向左运动。

尔后蓄能器充液蓄压，达到卸荷阀调定压力时，液压泵卸荷。

采用这种回路可以减小液压泵所需的流量。

3.作应急动力源的蓄能回路（如下图）当液压发生故障停止供油时，蓄能器可以使液压缸完成一次紧急动作。

4.作启动动力源的蓄能回路（如下图）有些液压系统的液动机启动时往往需要很大的动力，此时可以采用蓄能器帮助启动。

内燃机带动主泵运转时，蓄能器充液蓄能。

在启动瞬间由蓄能器提供启动力，使液压马达开始旋转。

手动液压泵在蓄能器漏油时，作应急使用。

四、补油回路1.自吸补油回路（如下图）图(a)中，液压缸在下行时，因活塞及负载的重力作用使得速度猛然增加，若油液供应不22.蓄能器补油回路为了防止系统因泄漏而失压，可以设置蓄能器蓄能补油。

3.液压泵补油回路（如上图）闭式液压系统往往采用小流量低压泵补油，它一方面可以补偿油液漏油，另一方面可以改善油液的循环状况，提高冷却效果。

§3 压力控制回路一、调压回路调压回路用于调整和控制整个系统的压力。

液压装置工作时往往要求系统保持一定的压力，或在一定的压力范围内工作，有的还要求系统压力随负载的情况而变化，或变换几种压1.2.图(a)中溢流阀1的调定压力高于溢流阀2的调定压力。

处于图示工作状态时，溢流阀1工作，系统压力较高。

当二位二通换向阀换向后，溢流阀2工作，系统压力降低。

图(b)为远程二级调压回路。

在图示位置时，液压系统的压力由溢流阀1调定。

当二位二通阀2换向后，溢流阀1的遥控口与远程调压阀3相通，此时系统压力由远程调压阀3的调定压力决定。

远程调压阀的压力应小于溢流阀的调定压力。