第二章 液压系统基本组成

溢流阀远控卸荷
压力控制回路
保压泄压回路
蓄能器保压回路
蓄能器卸压回路
压力控制回路
缓冲补油回路
方向控制回路
方向控制回路
换 向 回 路
锁 紧wk.baidu.com回 路
方向控制回路
换向回路
电磁换向阀换向回路
电液换向阀换向回路
比例换向阀换向回路
方向控制回路
换 向 回 路
方向控制回路
锁紧回路
单向锁紧回路
液压锁回路
制动器锁紧回路
液压系统控制原理
液压伺服系统的特点如下：
（1）反馈。把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并 和输入信号进行比较，这就是反馈。在上例中，反馈（测速装置 输出）电压和给定（输入信号）电压是异号的，即反馈信号不断 地抵消输入信号，这是负反馈。自动控制系统大多数是负反馈。 （2）偏差。要使液压缸输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的 开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。液压缸运动的结 果又力图消除这个误差。但在伺服系统工作的任何时刻都不能完 全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。 （3）放大。执行元件（液压缸）输出的力和功率远远大于输入信号 的力和功率，其输出的能量是液压能源供给的。 （4）跟踪。液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。
位置——位置和位移 速度——流量Flow和结构尺寸 加、减速度——阀门开启速度 Ramp 加、减速度的变化Jerk —— 阀门开启速度的变化 输出力Force ——压力 Pressure
液压系统控制原理





在选择电液控制系统时，先要确定液压系统中需要 控制什麽参数 流量q– 到驱动元件的流量,并不考虑驱动元件的运 动方向，流量q = Cd*A*ΔP 压力p– 用以设定系统中不同驱动元件的工作压力 速度v– 可控制驱动元件的运动方向及速度 位置S – 控制驱动元件的停止位置 加速度a – 加速度的控制一般用于模拟器或试验台 按精确度及反应的要求来决定是否采用闭环系统
液压传动系统-传递动力为主，传递信息为辅，多为开环控制
液压泵 手柄 流量控制阀 换向阀 液压缸 工作台
液压控制系统-传递信息为主，传递动力为辅，采用伺服阀 等控制阀，多为闭环控制。
液压泵 手柄
+ -
伺服阀
液压缸
工作台
检测反馈元件
液压系统控制原理
传动与控制系统的主要功能是控 制系统的 位置 Position 速度 Velocity 加减速度 Acceleration / deceleration 加减速度的变化 Jerk 输出力 Force 在液压系统中相对应参数是：
1
2
机械联接同步回路 采用流量控制阀控制的同步动作回路
3
4
采用同步液压缸的同步动作回路 采用同步液压马达的同步动作回路
闭式液压系统

闭式液压系统
工作介质（液压油或其他）从执行机构直接回到泵
闭式液压系统
液压系统都需要安全保护元件——安全阀
闭式液压系统

任何液压泵和马达工作时都有漏损 （散热，润滑）——增加泄油管路
压力 控制 回路
平衡回路 卸荷回路 保压泄压回路 缓冲制动回路
压力控制回路
调压回路
单级调压
二级调压
三级调压
压力控制回路
平衡回路
双平衡阀的平衡回路
动态平衡阀回路
压力控制回路
FD平衡阀平衡回路
FD平衡阀原理图
压力控制回路
减压回路
一级减压回路
二级减压回路
压力控制回路
卸荷回路
阀中位卸荷
溢流阀+顺序阀卸荷
速度控制回路
2、用两个调速阀来实现不同工进速度的换接回路
并联
串联
1、溢流阀
2、调速阀
3、调速阀
4、换向阀
多执行器动作回路
1
顺序动作回路
2
同步动作回路
多执行器动作回路
顺序动作回路： a、压力控制顺序动作回路
b、行程控制顺序动作回路
c、时间控制顺序动作回路
顺序阀控制顺序动作回路
多执行器动作回路
同步动作回路
2、通过双泵供油来实现快速运动的回路
1、大流量泵 2、卸荷阀 3、单向阀 4、换向阀
5、节流阀
6、溢流阀 7、小流量泵
速度控制回路
3、通过增速缸来实现快速运动的回路
1、溢流阀
2、换向阀
3、换向阀 4、副油箱
5、液控单向阀
6、柱塞式增速缸 7、活塞缸
速度控制回路
4、通过使用蓄能器来实现快速运动的回路
1、卸荷阀 2、单向阀 3、蓄能器 4、换向阀 5、柱塞 6、导阀 7、调节螺钉 8、导阀弹簧 9、主阀弹簧 10、主阀 11、中心孔 12、阻尼孔
a)回路图
b)卸荷阀结构图
速度控制回路
速度换接回路
1、用行程阀（或电磁阀）来实现快慢速换接回路： 1、换向阀 2、行程阀 3、节流阀
4、单向阀
5、溢流阀
若精度要求不高可考虑使用电液比例控制系统， 一般电液比例控制系统可达至以下精度 位置精度– 3 mm 速度精度带压力补偿器– 3% 加减速斜坡时间– 0.5 秒 压力带位移传感器的产品– 比例压力阀最高设 定的0.3%（如最高压力设定为200bar，精度可达 0.6 bar）
液压系统控制原理


一般的多驱动器液压系统皆要求流量及压力控制, 提供 比例压力及流量控制系统 开环式比例压力及流量控制可用于定量泵及变量泵系统
流体力学基础
三、液压传动重要方程 1、泵流量：

q V n kq p
2、阀口流量：
q cd Ax
3、效率：
qp
2

p
pm vm qn pm
液压系统基本回路



压力控制回路 方向控制回路 速度控制回路 多缸动作回路 闭式回路
压力控制回路
调压回路 减压回路
第二章 液压系统基本组成
液压系统基本组成


流体力学基础及能量分析 基本回路 控制系统 操控手段
流体力学基础
一、粘性 随温度和压力变化而变化，影响效率和动态响应特 性等。温度升高，粘度降低。压力降低，粘度降低。 二、三大方程 1、伯努利方程-能量守恒与能量转化，解决速度变化与 压力变化的关系；空穴现象。 2、连续性方程-质量守恒，获取速度。 3、动量方程-流体与固体作用力与反作用力，冲击等。
液压系统控制原理
机械式液压闭环控制 电控式液压闭环控制
液压系统控制原理


阀有三个可选的特牲: 阀口的流量压降 阀芯的反应时间 阀芯的功能 阀的选择受系统需要、成本预算等影响
液压系统控制原理

使用蓄能器来改善动态响应
注意：在回油管中的液压油的质量对系统 的动态性能是有很大影响的。
液压系统控制原理
闭式液压系统


方向控制阀： 规格小=> 仅进行先导控制； （开式系统中的规格大） 过滤器和散热器：规格小=> 只需与补油泵的流量匹配； 液压油箱：小尺寸=> 只需与补油泵流量匹配； 运转速度：补油泵限制 安装位置：任意位置 驱动：可逆的=> 泵马达工况可逆，可实现静压制动
液压控制系统
闭式液压系统

因为漏损且为保证执行机构连续平稳运转， 系统需要补油——增加补油泵和补油阀
闭式液压系统

增加变量机构以实现泵的排量和输出方向的变化 ——增加变量控制阀及变量活塞
闭式液压系统

闭式系统易发热，故对于大排量泵和马达构成的闭式系统， 常常会增加冲洗油路以加速热交换——增加冲洗阀
闭式液压系统
速度控制回路
节流调速回路 速度 控制 回路 容积调速回路 快速运动回路 速度换接回路
速度控制回路
节流调速回路
进口节流调速
出口节流调速
旁路节流调速
速度控制回路
容积调速回路
变量泵-定量马达
定量泵-变量马达
速度控制回路
变量泵-变量马达
速度控制回路
快速运动回路 1、液压缸差动连接快速运动回路
速度控制回路
定量泵系统
变量泵系统
液压系统控制原理


速度和流量比例控制的分别是： 流量控制只控制供油量,并不控制驱动元 件的运动方向； 若系统负载及变速要求高, 则要使用速 度控制系统。 速度比例控制多用于自动化控制、注塑机、 压力机等
液压系统控制原理
使用闭环的主要原因：



保持设定值不受外来干扰所影响 在不同的工作压力下保持稳定的速度 在不同的输出力下保证相同位置 在带偏载的情况下作同步移动 提高精度要求 位置误差低于1 mm 压力误差低于1 bar 需要控制加减速度 高动态要求的系统 模拟应用 测验应用
液压系统控制原理

液压比例控制系统 以比例控制元件完成动力与运动方向 控制，分为比例压力阀、比例流量阀、比 例方向阀及比例方向流量阀，可为模拟量 输入或数字量输入，视是否带反馈分为开 环控制与闭环控制，一般获得频率不是很 高（10HZ）以内，高频响阀可实现较高频 率。
液压系统控制原理


阀控油缸闭环控制系统原理图
液压系统控制原理

速度伺服系统
速度伺服系统职能方框图
液压系统控制原理
液压伺服系统分类： （1）按输入的信号变化规律分类：定值控制系统、程序控制系 统和伺服系统三类。 当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本任务是 提高系统的抗干扰能力。当系统的输入信号按预先给定的规律变化 时，称为程序控制系统。伺服系统也称为随动系统，其输入信号是 时间的未知函数，输出量能够准确、迅速地复现输入量的变化规律。 （2）按输入信号的不同分类：机液伺服系统、电液伺服系统、 气液伺服系统等。 （3）按输出的物理量分类：位置伺服系统、速度伺服系统、力 （或压力）伺服系统等。 （4）按控制元件分类：阀控系统和泵控系统。 在机械设备中，阀控系统应用较多。

液压伺服控制系统 以伺服控制元件完成动力与运动方 向控制，综合压力、流量、方向控制为 一体，利用偏差控制进行纠偏，以满足 精度控制需要，必须为闭环控制，可实 现较高频率（100HZ以上），有滑阀式、 喷嘴挡板式、射流管式等，常采用机械 伺服、电液伺服、气液伺服。
液压系统控制原理
1－齿条；2－齿轮；3－测速发电机；4－给定电位计； 5－放大器；6－电液伺服阀；7－液压缸