工程机械液压系统分析基础

回油压力（背压）随外负载
的变化而变化，负载越小，背压 越大。当负载很小时，背压有可 能超过液压泵的供油压力。与进 油节流调速相比，运动速度比较 平稳。
进油节流调速和回油节流调
速供油压力和流量是不变的，当 液压系统低速轻载工作时能量损 失相当大，油温升高。因此，在 高压大流量液压系统中很少采用。
3）旁路节流调速
1）进油节流调速 特性分析： 溢流阀处于经 常开启状态，供油 压力与外载荷无关 。外载荷变化时流 量发生相应的变化 ，运动速度的平稳 性差。油液温度较 高，使泄漏增加。 系统效率低。
2）回油节流调速
特性分析：
溢流阀开启状态，供油压力
基本不变。当外载荷变化时流量 发生变化，因而，工作速度也变 化。所以，也不能保证速度的平 稳性。
双泵系统
三泵系统
特点：
1、各回路互不干扰，保证进行复合动作。 2、采用双泵合流的供油方式，使速度加快一倍，进一步提高生产率和发
动机利用率 。
3、获得主机最佳的工作性能。
三、定量系统与变量系统：
1、定量系统：
2、变量系统：
概念： 采用定量泵作为动力
元件的液压系统
概念： 利用变量泵作为动力
元件的液压系统
机构简单、体积小、重量轻、动作迅速、换向快、运行平稳、可 实现无级调速、调速范围大、易于实现自动化、可实现恒力和恒转矩 运行、可自动实现过载保护、使用寿命长、易于实现标准化、系列化、 通用化等 。 要求：
1、系统要有足够的可靠性。 2、系统具有较完善的安全装置。 3、保护系统连续工作时液压油油温不超过65℃。 4、系统必须设置良好的加油、吸油及液压油过滤装置。 5、应考虑配有应急能源。减轻驾驶员劳动强度。 6、系统要尽可能简单，易于安装和维修。
（4）只要液压泵的出口压 力足够，便可实现复合动作。 但克服外负载的能力将随着外 负载的数量的增多而降低。
串联系统分析图
（5）可单独动作。在外负载较小时 各执行元件可以同时动作，且可以保 持较高的速度；外负载较大时，由于 供油压力的限制，要使各执行元件同 时动作就较困难了。因此，串联系统 一般用于高压小流量的单泵系统中。
第二节 液压传动系统的类型
一、开式系统与闭式系统：
1、开式系统： 概念：
油箱作为油液循环的起点和终点 开式系统特点： （1）结构简单，散热、冷却、沉淀杂质、
分离空气和水分的作用好。但是，空气易 溶于油中，导致工作机构的不平稳及其它 不良后果。 （2）采用定量泵或单向变量泵，转速限制 或增设一个辅助泵。 （3）换向阀换向易产生压力冲击，温升高。 （4）较大惯性负载时设双向防止过载。 （5）换向和制动的过程中，惯性运动的能 量消耗使油液发热。
工程机械液压系统分析基础
目录
第一节 传动系统的组成、特点与要求 第二节 液压传动系统的类型 第三节 变量系统中变量泵的控制方式 第四节 液压传动系统的分析内容与方法 第五节 液压传动系统图的阅读与分析方法 第六节 液压传动系的性能指标及评价
第一节 传动系统的组成、特点与要求
组成：
由液压基本回路所组成，这些液压基本回路又是由液压元件所组 成。 特点：
总之，由于节流调速结构简单可靠、成本
低、使用维修方便、调速范围大（调速比可达 100以上），低速微动性能好，所以在工程机械 上广泛应用。
（2）容积调速
容积调速系统是利用改变液压泵或液压马达的排量来改 变执行元件速度的调速方法。
1）变量泵—定量马达（或液压缸）容积调速系统
特性分析：
a.可获得较低的速度， 调速范围大。
油是下一个执行元件的进油 。
串联系统图
串联系统分析图
串联系统特点分析：
（1）液压泵的流量（为系 统最大流量）是按动作中需求 最大流量的一个执行元件的流 量选取的。
（2）液压泵的压力（为系 统压力）是同时动作的所有执 行元件工作压力之和。
（3）液压泵的流量不变时， 系统中执行元件的速度与负载 无关。
2、闭式系统：
概念： 工作液体在系统管路中
进行封闭循环
闭式系统特点：
（1）泵的自吸性好 （2）油箱容积较小，结构较为紧凑。 （3）油液中空气含量较少，系统运转平稳性较好。 （4）调速、换向和制动比较平稳。 （5）对泵的自吸能力要求较低。 （6）必须设置双向安全阀。 （7）必须设置补油泵及补油阀 （8）油的散热与过滤条件差，因而温升较高。系统中增加置换油路。 （9）一般需采用双向变量泵及双向变量马达。 （10）结构复杂，成本高。
2+、半闭式系统： 概念及组成：
与闭式系统相比的特点： 具有置换油路
二、单泵系统与多泵系统：
1、单泵系统：
概念： 由一台泵向一个活多个执行
元件供油的液压系统。
特点： 1）适用于不需要进行多种
复合动作的工程机械 2）适用于功率较小、工作
变动不太频繁的工程机械。
2、多泵系统： 概念：用两个或两个以上的液压泵作为液压系统的动力元件的系统
五、多泵系统的控制
1、分功率调节
在双泵双回路系统中
有两个主泵，由一个发动
机驱动，每一个泵各有一
个调节器，每一个泵的流
量只受各泵所在回路压力
的影响，而不受另一路压
力的影响的恒功率变量方
式。
特点：
1）两台变量泵的功率之和不能超过发动机的功率。一般每台变量泵的功 率选为发动机功率的50%。控制机构简单。
（3）容积节流调速（联合调速） 容积调速与节流调速的的组合调速方式 。
1）限压式变量泵和调速阀组成的联合调速系统
限压式变量泵工作原理分析
系统特性分析： 通过调节调速
阀控制液压缸的 运动速度。而限 压式变量泵的输 出流量和液压缸 所需流量相适应。
没有溢流损失，
系统发热小，速 度刚性也比较好。
2）差压式变量泵和节流阀组成的联合调速系统
b.不计系统损失， 液压马达（或液压缸） 输出的转矩（或推力） 为恒定值，故这种调 速称为恒扭矩（恒推 力）调速。 c.不计系统损失，回 路输出的功率随马达 转速的改变呈线性变 化，效率高。
2）定量泵—变量马达容积调速系统
特性分析： a.系统调速范围较小。 b. 系统输出扭矩为变值。 c.恒功率调速。 d.用马达换向时，易出事故。
（3）系统在任何时候只能是一个 执行元件在工作。因此这种系统 又称为优先油路系统。可见这种 系统不能实现复合动作，可防止
误操作。
五、有级、无级及复合调速系统
1、有级调速系统
1）用合流阀来改变系统 内是单泵供油或者双泵供 油的两级调速。
2）用双速阀或二位四通电磁 阀来改变内曲线柱塞马达的 工作柱塞的数量、或有效作 用次数的有级调速，以及改 变多台液压马达的串并联联 接方式从而调节系统速度的 有级调速。
特点：
特点：
在变量系统中，按需供油，
结构简单，成本低， 系统的效率较高。尤其是电液比
速度平稳，油液冷却充分。 例技术的应用，使液压系统流量
但对发动机的功率利用率 和功率的调节更加方便准确。
不高，效率低。
变量系统比较复杂，价格高，
操纵方式多样。
四、执行元件的串联、并联与串并联系统：
1、串联系统：
概念：当一台泵向一组多路换向阀控制的执行元件供油时，上一个执行元件的回
3）变量泵—变量马达容积调速系统
特性分析：
a.调速分为两个阶段,调速范围大。 b. 没有节流损失与溢流损失，能量运用比较合理，油液发 热少，温升小，有较高的工作效率。 c. 泵的工作压力是随负载而变化的，由于泄漏的影响，液 压马达的转速随着负载的增加而有所下降 d.变量泵和变量马达的结构复杂成本高。
3）恒功率变量泵和手动换向阀组成的联合调速系统
进油+回油节流
3、复合调速
将有机调速、无机调速组合在一起应用
进油+旁路节流
六、手控系统与电控系统
采用手动控制即为手控系统。 采用电气、液体、机械以至电子计算机手段，统一叫作电控系统。
第三节变量系统中变量泵的控制方式
变量泵控制方式：指变量泵的变量机构根据什么 信号、按照什么规律变化。
3、串并联系统：
概念：一台液压泵向一组多路阀控制的执行元件供油时，多路阀在中位时，各单
联换向阀进油路是串联，回油路是并联，或者前一联阀工作时后面的各联阀就不能
工作的油பைடு நூலகம் 。
串并联系统图
串并联系统特点：
（1）液压泵的流量和压力均按系 统中各执行元件单动时所需的最 大流量和最大压力进行选取。
（2）当液压泵流量不变时，动作 的执行元件的速度与负载无关无 关。
差压式变量泵工作原理分析
系统特性分析： a.流量由节流阀两端的
压力差控制 b.通过节流阀的流量受
负载变化的影响小， 液压缸的速度是稳定 的。 c..系统效率比限压式变 量泵和调速阀组成的 调速系统要高，且发 热少。 d.在低速小流量的场合 使用性能尤佳。宜用 于负载变化大、速度 较低的中小功率场合。
一、流量控制（速度控制） 根据输入控制指令控制变量泵的斜
盘倾斜角度，进而控制泵的排量的控制 方式，称为流量控制。
二、压力控制 以压力为信号，当系统压力达到
一定值时，通过压力调节元件的作用， 液压泵的排量迅速减小，这种控制方 法称为压力控制。
三、功率控制
根据压力信号，使泵的功率按照预定的规律变化的 一种控制形式。
选取的。
（3）当液压泵流量不变时， 各执行元件的速度将与外负 载荷有关，且随外负载荷的 增大而减小。不能保证各执 行元件的同步动作。
并联系统分析图
（4）流量的分配是随各执行元件的外 载荷的变化而变化的。首先进入外载荷 较小的执行元件，载荷大的执行元件后 动作。只有当各执行元件上的外负载荷 相等时才能实现同步动作。 （5）由于该系统在工作中只需克服一 次外负载，即分支路上只有一次降压， 因此，执行元件克服外负载的能力较大。
恒功率控制： 使泵的流量与压力的乘积不变，即按恒功率规律变化。
恒 功 率 控 制 原 理：
优点：在调节范围内充分利用发动机功率； 缺点：结构、制造工艺复杂，成本高。
四、压力控制与恒功率控制同时使用
控制原理：
1 .工程机械大部分作 业都在设定起调压力 以下完成，即在定量 状态下完成。 2.只有重载荷时才在 起调压力以上的恒功 率控制范围内工作,从 而减少油液通过溢流 阀的损失，提高系统 的效率。 3. 当系统超载及压力 超过时，迅速减少泵 的流量，使功率损失 减少。
特性分析： 溢流阀处于关闭状态，
起安全保护作用。供油压力 随负载变化。效率高，能量 利用尚合理。流量也受负载 影响大，调速性、系统刚度、 运动平稳性比前述两种方法 更差，且调速范围小。这种 调速方法仅用于系统功率较 大，速度较高，运动平稳性 要求较低，调速范围较小的 场合，一般也不单独使用。
4）复合节流调速
2、并联系统：
概念：当一台泵向一组多路阀控制的执行元件供油时，各执行元件同时获得系统
里来的一部分油 。
并联系统图
并联系统分析图
并联系统特点分析：
（1）液压泵的流量是按可 动作时的各执行元件流量之 和选取的。泵的流量要求较 大。
（2）泵的压力是按各执行 元件中最高的一个所需压力 （包括执行元件所需最高压 力及其油路压力损失之和）
2）每台泵所供回路利用发动机功率最多不超过50%，只有两台泵所供回
路的负载压力均在恒功率调节范围内时，才能全部利用发动机的功率。当一 个回路无负载而另一个回路满负载工作时，只能利用发动机功率的一半。
3）两个回路的负载压力可以不同，因而两台变量泵的流量也可以不等， 即不能保证两个回路的执行元件的运动速度协调或同步关系。
3）用顺序阀（作卸荷阀用） 实现低压大流量泵与高压 小流量泵是否合流供油的 有级调速。
4）用液压缸的差动连接 来调节系统速度的有级 调速系统。
2、无级调速系统
无机调速一般分为节流调速、容积调速、容积节流调速三种。
（1）节流调速
采用节流阀调节进入执行元件的流量从而实现速度调节的方法 称为节流调速。分为进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速、 复合节流调速。
4）为了改善功率利用率，在单回路工作时，可采用合流方式供油。
2、总功率调节
指在双泵双回路系统中有两个主泵，由一个发动机驱动，每一个泵各有一个调 节器或者共用一个调节器，两个泵的出口压力均作用在调节器上，即按两个泵的工 作压力之和进行流量调节，每一个泵的流量不仅受本身所在回路压力的影响，而且 受另一路压力的影响的恒功率变量方式。
根据系统要求在系统中组合使用各种节流调速方法
特点：
各种节流调速方法的优缺点互补，从而使其微动性能优良、调速范 围大、刚度好。
节流调速特点归纳：
使用节流阀的调速系统，能量损失大，系统 发热量大，效率低，变负荷下的运动速度平稳 性较差。
为了克服速度平稳性较差这个缺点，可用调
速阀代替节流阀，使调速系统的稳定性（负载 特性）可得到改善。但采用调速阀的调速系统 的功率损失比采用节流阀的调速系统的功率损 失还要大一些。