第六章 基本回路1
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3. 变量泵-变量液压马达的容积调速回路 调速可分两步进行： ⑴低速范围调速时， 先将液压马达的排量 置于最大值上，由小 到大调节变量泵的排 量，直到泵的排量变 到最大值为止——恒 转矩调速阶段 ⑵进一步加大液压马达的速度时，将泵的最大排量固定 不动，而将马达的排量由大向小变化，直到马达排量减小 到允许最小值为止——恒功率调速阶段。 泵和马达的排量均可改变，增大了变速范围。
（二）减压回路
1. 功用：减压回路是使系统中的某一部分油路具有较
低的稳定。
为了使减压回路可靠运行，通常减压阀的最低调整压
力≥0.5MPa，最高压力至少应比系统压力低0.5MPa。需
要安装调速元件时，应在减压阀之后。
3. 常用回路：单级减压回路、二级减压回路
2. 常用保压回路
1）利用液压泵保压回路：定量泵溢流保压，功率损失 大，发热；限压式变量泵保压，保压时几乎没有流量输出， 能量损失小。 2）利用蓄能器保压回路 3）自动补油保压回路：
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（六）平衡回路
1. 功用：执行元件不工作时不会受负载及重力影响而自
行移动。
2. 常用平衡回路： 1）单向顺序阀平衡回路：用于小负载，短时间停留； 2）单向节流阀或溢流阀与液控单向阀平衡回路：可防 止负负载时失控而速度太快。
qt K1 F KAT F q1 速度负载特性方程：v A A1 A1 A1 1 A1 A1
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m
1）速度负载特性 节流阀开口AT一定而负载增加，速度显著下降，速度刚 度增大；相同负载时，开口AT越小，速度越高，速度刚 度越大，故高速承载能力很好。 2）最大承载能力： 随开口At增大而减小。旁路节流 调速回路低速承载能力很差， 调速范围也小。 3）功率与效率：只有节流损失， 无溢流损失，且泵的输出压力随 负载变化，即节流损失和输入功 率随负载变化，回路效率较高。 4）应用：适用于高速、负载变 化小、对速度要求不高，要求 功率损失较小的系统。 16 南京理工大学 机械工程学院
功率损失包括两个部分： 溢流损失 ΔPy= ppqy 节流损失 ΔPT =Δpq1
回路效率的效率较低，效率为：
P Fv p1q1 1 c Pp ppqp ppqp
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2. 回油节流调速
回油节流调速回路的流量控制元件 （节流阀或调速阀）串联在液压缸的
回油路上，调节液压缸的回油量控制
p1q1 p1 回路效率为： c p pq p p1 p
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3. 调速回路的比较
特 性 节流调速回路 较大 用调速阀较好 低（旁路较好） 大（旁路较小） 容积调速回路 较小 较差 高 小 容积节流调速 回路 较大 好 较高 较小
调速范围 低速稳定性 效率 发热量
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（三）增压回路
1. 功用：系统中的某一部分油路需要具有较高的压力而 流量又不大时使用，可节省能源，工作可靠，噪音小。 2. 常用增压回路： 1）单作用增压缸的增压回路： 只能提供间断高压油。 2）双作用增压缸的增压回路： 采用双作用增压缸的增压回 路，能连续输出高压油。
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1. 变量泵和定量执行元件容积调速回路 活塞速度： q p qt k1F / A1 v A1 A1 马达的转速： q p n pV p nM VpVM VM VM 马达的转矩： p V T M M 2 马达的输出功率： P pMVM nM 由于泵的泄漏，活塞速度随负载加大而减小，低速时负 载能力差。对定量马达负载恒定时，马达转矩与回路压力 恒定，输出功率与转速成正比，称为恒转矩调速回路。
回路的速度负载特性基本相同。
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4）进油节流与回油节流两种调速回路的不同之处： 2）最大承载能力： Fmax=ppA1 3）功率与效率： 进油节流调速回路 性 能 回油节油调速回路 功率损失包括两个部分：溢流损失 ΔPy = ppqy 承受负负载能力 不能承受 可以承受 节流损失 ΔPT =Δpq2 长期停车后 回路效率效率为：
发热泄漏的影响 运动平稳性
为了提高回路的综合特性，一般采用进油节流调速回路， 并在回油路上加背压阀，这样可兼顾两种回路的优点。
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3. 旁路节油调速回路 旁油节流调速回路的流量控制元 件（节流阀或调速阀）与液压缸并 联，节流阀调节溢流流量，控制其 运行速度，溢流阀为安全阀。 泵出口压力随负载而变。 1）速度负载特性 泵的流量部分进液压缸，另一部 分进节流阀回油箱，还有小部分通 过泵的泄漏回油箱。 进液压缸的流量： m m q1 qt q p KAT p qt K1F / A1 KAT F / A1
2）溢流阀卸荷回路：用先导式溢流阀卸荷，冲击小。
3）插装阀卸荷回路：用于大流量系统卸荷。 4）顺序阀卸荷回路：双泵供油系统不需要流量太大时 用顺序阀使大流量泵卸荷，或系统保压时泵卸荷。 5 南京理工大学 机械工程学院
（五）保压回路
1. 功用：在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生微 小位移的情况下使系统压力基本保持不变。
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2. 定量泵和变量马达容积调速回路 马达的转速： qp qt nM VpVM VM VM 马达的转矩： p V T M M 2 马达的输出功率： P pM VM nM pM qtVpVM 由于液压泵的转速、排量为常数，当负载功率恒定时， 马达输出功率与回路压力恒定，输出转矩与排量VM成正 比，转速与排量VM成反比，称为恒功率调速回路。 这种回路调速范围小，且不能使马达实现平稳反转。
（四）卸荷回路
1. 功用：在液压泵不停止运转时使系统流量在压力很低 的情况下回油箱，以减少功耗，降低发热，延长元件寿命。 2. 常用卸荷回路 1）换向阀卸荷回路：用中位机能为M、H和K型三位或 二位中位卸荷，也可二位换向阀直接卸荷，这种回路换向 冲击小，只能用于单执行元件系统。对于有液控阀的系统 必须设置减压阀以保持0.3MPa的压力供液控阀工作。
的起动特性 压力控制 起动前冲很小 起动有前冲
p p q1 p2q2 ( p p A1 / A2 p2 )q2 Fv c p pq p p pq p p pq p 进油腔压力随负载变 回油腔压力随负载变
化，控制较方便
热油进油缸，影响大 无阻尼，平稳性差
化，控制较困难
热油回油箱，影响小 有阻尼，平稳性好
其运行速度。 泵出口压力由溢流阀调整稳定。 1）速度负载特性 p2≠0，Δp=p2
液压缸的速度负载特性方程： v
q2 KAT A1 A A2 A1 2
m 1
F pp A1
m
由速度负载特性方程可见：回油节流调速与进油节流调速两种
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（七）释压回路
1. 功用：保压回路由于存储了大量能量，对大容量
缸和高压系统在保压和换向间要释压，以免产生压力
冲击 。 2. 常用释压回路
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二、速度控制回路
速度控制回路包括： 调速回路 —— 调节执行元件的速度 速度换接回路 —— 工作进给速度之间转换
油箱。
节流调速分类：
进油节流调速 定压节流调速回路 系统压力不随负载变化
回油节流调速
旁油节流调速 —— 变压节流调速回路 系统压力随负载变化
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1.进油节流调速
进油节流调速回路的流量控制元件（节流阀 或调速阀）串联在液压泵和液压缸之间，调 节进入液压缸的油量控制其运行速度。 泵出口压力由溢流阀调整稳定。
泵、马达结构
适用范围
简单
复杂
较简单 调速范围大中 小功率系统
24
小功率、轻载中、 大功率、重载 低压系统 中高压系统
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（四）快速运动回路 1. 差动连接回路
这种回路适用于低速轻载场合。 南京理工大学
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11
2）最大承载能力：Fmax= ppA1
3）功率和效率：
回路的功率损失： P P P p q p q p 1 p p 1 1
p p q1 q y p p p q1 p p q y pq1
4. 采用调速阀的节流调速回路
采用调速阀节流调速 回路速度负载特性比
节流阀好，变载荷下
的运动平稳性也好， 旁路节流调速也不会 因速度下降而承载能 力下降。代价是提高
系统压力，保证调速
阀工作压差0.5MPa，
高压阀1MPa。
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（二）容积调速回路
原理：容积调速回路是用改变泵、马达的排量来实现的调 速回路。 优点：没有节流损失和溢流损失，效率高，温升小。 缺点：变量泵、变量马达结构复杂，成本高。 适用：高速、大功率系统。 油路循环方式： 1）开式回路：液压泵从油箱吸油，执行元件的油回油箱。 结构简单，油冷却充分，但油箱大，空气、脏物易进入。 2）闭式回路：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连， 结构紧凑，补油箱小，空气、脏物不易进入，但需设辅助 泵补油、冷却和换油。补油泵流量为主泵的10~15%，压 18 南京理工大学 机械工程学院 力0.3~1MPa。
第六章 基本回路
第一节 液压基本回路 第二节 气动基本回路
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第一节 液压基本回路
一、压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一 部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩的要求。 常用的压力控制回路有：调压、减压、增压、卸荷和平 衡等回路。 （一）调压回路 1. 功用：使系统整体或部分压力保持恒定或不超过某个 数值。如定量泵系统的溢流阀溢流，变量泵系统的安全阀 防过载。 2. 常用调压回路 1）单级调压回路 2）二级调压回路 3）多级调压回路 4）比例调压回路 2 南京理工大学 机械工程学院
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（三）容积节流调速回路
原理：容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油， 用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节运动速 度，使液压泵的输出流量与调速阀控制的流量相适应。 特点：兼具有容积调速和节流调速的特点：效率高、发 热少、低速稳定性较好。 应用：速度范围大、中小功率的场合。 1. 限压式变量泵和调速阀的调速回路 液压缸工作腔压力的工作范围： p2 A2 p1 p p p A1 回路无溢流损失，但仍有节流损失，速度越小，负载越 小，效率越低。效率为：
调速控制方法：
节流调速：定量泵+流量控制阀
容积调速：变量泵或变量马达
容积节流调速：变量泵+流量控制阀
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（一）节流调速回路
节流调速回路原理：通过改变回路中的流量控制元件 （节流阀和调速阀）的通流面积的大小来控制进出执行
元件的流量，以调节其运动速度，多余的油经溢流阀回
1）速度负载特性
稳定工作时力平衡方程：p1A1=F+p2A2
节流阀前后压差：Δp=pp- p1= pp-F/A1
进入液压缸的流量：
q1 KAT p KAT p p F / A1
m
m
m
q1 KAT 节流阀开口AT一定是负载越小，速度刚度越大； p F p 液压缸的速度负载特性方程： v A1 A1 A1 相同负载时，开口AT越小，速度越低，速度刚度越大。
c
p1 p2 A2 / A1 q1
p pq p
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p1 p2 A2 / A1 pp
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2. 压差式变量泵和节流阀节流调速回路 节流阀的前后压差决定于泵的 调节柱塞的弹簧力，由于弹簧刚 度较小，弹簧力基本恒定，性能 相当于调速阀。回路能补偿负载 变化引起泵的泄漏的变化，在低 速场合性能较好。 适用于：负载变化大，速度较 低的中、小功率场合。 回路只有节流损失，通常节流 压力降Δp=0.3MPa，
3. 变量泵-变量液压马达的容积调速回路 调速可分两步进行： ⑴低速范围调速时， 先将液压马达的排量 置于最大值上，由小 到大调节变量泵的排 量，直到泵的排量变 到最大值为止——恒 转矩调速阶段 ⑵进一步加大液压马达的速度时，将泵的最大排量固定 不动，而将马达的排量由大向小变化，直到马达排量减小 到允许最小值为止——恒功率调速阶段。 泵和马达的排量均可改变，增大了变速范围。
（二）减压回路
1. 功用：减压回路是使系统中的某一部分油路具有较
低的稳定。
为了使减压回路可靠运行，通常减压阀的最低调整压
力≥0.5MPa，最高压力至少应比系统压力低0.5MPa。需
要安装调速元件时，应在减压阀之后。
3. 常用回路：单级减压回路、二级减压回路
2. 常用保压回路
1）利用液压泵保压回路：定量泵溢流保压，功率损失 大，发热；限压式变量泵保压，保压时几乎没有流量输出， 能量损失小。 2）利用蓄能器保压回路 3）自动补油保压回路：
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（六）平衡回路
1. 功用：执行元件不工作时不会受负载及重力影响而自
行移动。
2. 常用平衡回路： 1）单向顺序阀平衡回路：用于小负载，短时间停留； 2）单向节流阀或溢流阀与液控单向阀平衡回路：可防 止负负载时失控而速度太快。
qt K1 F KAT F q1 速度负载特性方程：v A A1 A1 A1 1 A1 A1
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m
1）速度负载特性 节流阀开口AT一定而负载增加，速度显著下降，速度刚 度增大；相同负载时，开口AT越小，速度越高，速度刚 度越大，故高速承载能力很好。 2）最大承载能力： 随开口At增大而减小。旁路节流 调速回路低速承载能力很差， 调速范围也小。 3）功率与效率：只有节流损失， 无溢流损失，且泵的输出压力随 负载变化，即节流损失和输入功 率随负载变化，回路效率较高。 4）应用：适用于高速、负载变 化小、对速度要求不高，要求 功率损失较小的系统。 16 南京理工大学 机械工程学院
功率损失包括两个部分： 溢流损失 ΔPy= ppqy 节流损失 ΔPT =Δpq1
回路效率的效率较低，效率为：
P Fv p1q1 1 c Pp ppqp ppqp
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2. 回油节流调速
回油节流调速回路的流量控制元件 （节流阀或调速阀）串联在液压缸的
回油路上，调节液压缸的回油量控制
p1q1 p1 回路效率为： c p pq p p1 p
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3. 调速回路的比较
特 性 节流调速回路 较大 用调速阀较好 低（旁路较好） 大（旁路较小） 容积调速回路 较小 较差 高 小 容积节流调速 回路 较大 好 较高 较小
调速范围 低速稳定性 效率 发热量
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（三）增压回路
1. 功用：系统中的某一部分油路需要具有较高的压力而 流量又不大时使用，可节省能源，工作可靠，噪音小。 2. 常用增压回路： 1）单作用增压缸的增压回路： 只能提供间断高压油。 2）双作用增压缸的增压回路： 采用双作用增压缸的增压回 路，能连续输出高压油。
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1. 变量泵和定量执行元件容积调速回路 活塞速度： q p qt k1F / A1 v A1 A1 马达的转速： q p n pV p nM VpVM VM VM 马达的转矩： p V T M M 2 马达的输出功率： P pMVM nM 由于泵的泄漏，活塞速度随负载加大而减小，低速时负 载能力差。对定量马达负载恒定时，马达转矩与回路压力 恒定，输出功率与转速成正比，称为恒转矩调速回路。
回路的速度负载特性基本相同。
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4）进油节流与回油节流两种调速回路的不同之处： 2）最大承载能力： Fmax=ppA1 3）功率与效率： 进油节流调速回路 性 能 回油节油调速回路 功率损失包括两个部分：溢流损失 ΔPy = ppqy 承受负负载能力 不能承受 可以承受 节流损失 ΔPT =Δpq2 长期停车后 回路效率效率为：
发热泄漏的影响 运动平稳性
为了提高回路的综合特性，一般采用进油节流调速回路， 并在回油路上加背压阀，这样可兼顾两种回路的优点。
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3. 旁路节油调速回路 旁油节流调速回路的流量控制元 件（节流阀或调速阀）与液压缸并 联，节流阀调节溢流流量，控制其 运行速度，溢流阀为安全阀。 泵出口压力随负载而变。 1）速度负载特性 泵的流量部分进液压缸，另一部 分进节流阀回油箱，还有小部分通 过泵的泄漏回油箱。 进液压缸的流量： m m q1 qt q p KAT p qt K1F / A1 KAT F / A1
2）溢流阀卸荷回路：用先导式溢流阀卸荷，冲击小。
3）插装阀卸荷回路：用于大流量系统卸荷。 4）顺序阀卸荷回路：双泵供油系统不需要流量太大时 用顺序阀使大流量泵卸荷，或系统保压时泵卸荷。 5 南京理工大学 机械工程学院
（五）保压回路
1. 功用：在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生微 小位移的情况下使系统压力基本保持不变。
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2. 定量泵和变量马达容积调速回路 马达的转速： qp qt nM VpVM VM VM 马达的转矩： p V T M M 2 马达的输出功率： P pM VM nM pM qtVpVM 由于液压泵的转速、排量为常数，当负载功率恒定时， 马达输出功率与回路压力恒定，输出转矩与排量VM成正 比，转速与排量VM成反比，称为恒功率调速回路。 这种回路调速范围小，且不能使马达实现平稳反转。
（四）卸荷回路
1. 功用：在液压泵不停止运转时使系统流量在压力很低 的情况下回油箱，以减少功耗，降低发热，延长元件寿命。 2. 常用卸荷回路 1）换向阀卸荷回路：用中位机能为M、H和K型三位或 二位中位卸荷，也可二位换向阀直接卸荷，这种回路换向 冲击小，只能用于单执行元件系统。对于有液控阀的系统 必须设置减压阀以保持0.3MPa的压力供液控阀工作。
的起动特性 压力控制 起动前冲很小 起动有前冲
p p q1 p2q2 ( p p A1 / A2 p2 )q2 Fv c p pq p p pq p p pq p 进油腔压力随负载变 回油腔压力随负载变
化，控制较方便
热油进油缸，影响大 无阻尼，平稳性差
化，控制较困难
热油回油箱，影响小 有阻尼，平稳性好
其运行速度。 泵出口压力由溢流阀调整稳定。 1）速度负载特性 p2≠0，Δp=p2
液压缸的速度负载特性方程： v
q2 KAT A1 A A2 A1 2
m 1
F pp A1
m
由速度负载特性方程可见：回油节流调速与进油节流调速两种
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（七）释压回路
1. 功用：保压回路由于存储了大量能量，对大容量
缸和高压系统在保压和换向间要释压，以免产生压力
冲击 。 2. 常用释压回路
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二、速度控制回路
速度控制回路包括： 调速回路 —— 调节执行元件的速度 速度换接回路 —— 工作进给速度之间转换
油箱。
节流调速分类：
进油节流调速 定压节流调速回路 系统压力不随负载变化
回油节流调速
旁油节流调速 —— 变压节流调速回路 系统压力随负载变化
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1.进油节流调速
进油节流调速回路的流量控制元件（节流阀 或调速阀）串联在液压泵和液压缸之间，调 节进入液压缸的油量控制其运行速度。 泵出口压力由溢流阀调整稳定。
泵、马达结构
适用范围
简单
复杂
较简单 调速范围大中 小功率系统
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小功率、轻载中、 大功率、重载 低压系统 中高压系统
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（四）快速运动回路 1. 差动连接回路
这种回路适用于低速轻载场合。 南京理工大学
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2）最大承载能力：Fmax= ppA1
3）功率和效率：
回路的功率损失： P P P p q p q p 1 p p 1 1
p p q1 q y p p p q1 p p q y pq1
4. 采用调速阀的节流调速回路
采用调速阀节流调速 回路速度负载特性比
节流阀好，变载荷下
的运动平稳性也好， 旁路节流调速也不会 因速度下降而承载能 力下降。代价是提高
系统压力，保证调速
阀工作压差0.5MPa，
高压阀1MPa。
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（二）容积调速回路
原理：容积调速回路是用改变泵、马达的排量来实现的调 速回路。 优点：没有节流损失和溢流损失，效率高，温升小。 缺点：变量泵、变量马达结构复杂，成本高。 适用：高速、大功率系统。 油路循环方式： 1）开式回路：液压泵从油箱吸油，执行元件的油回油箱。 结构简单，油冷却充分，但油箱大，空气、脏物易进入。 2）闭式回路：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连， 结构紧凑，补油箱小，空气、脏物不易进入，但需设辅助 泵补油、冷却和换油。补油泵流量为主泵的10~15%，压 18 南京理工大学 机械工程学院 力0.3~1MPa。
第六章 基本回路
第一节 液压基本回路 第二节 气动基本回路
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第一节 液压基本回路
一、压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一 部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩的要求。 常用的压力控制回路有：调压、减压、增压、卸荷和平 衡等回路。 （一）调压回路 1. 功用：使系统整体或部分压力保持恒定或不超过某个 数值。如定量泵系统的溢流阀溢流，变量泵系统的安全阀 防过载。 2. 常用调压回路 1）单级调压回路 2）二级调压回路 3）多级调压回路 4）比例调压回路 2 南京理工大学 机械工程学院
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（三）容积节流调速回路
原理：容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油， 用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节运动速 度，使液压泵的输出流量与调速阀控制的流量相适应。 特点：兼具有容积调速和节流调速的特点：效率高、发 热少、低速稳定性较好。 应用：速度范围大、中小功率的场合。 1. 限压式变量泵和调速阀的调速回路 液压缸工作腔压力的工作范围： p2 A2 p1 p p p A1 回路无溢流损失，但仍有节流损失，速度越小，负载越 小，效率越低。效率为：
调速控制方法：
节流调速：定量泵+流量控制阀
容积调速：变量泵或变量马达
容积节流调速：变量泵+流量控制阀
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（一）节流调速回路
节流调速回路原理：通过改变回路中的流量控制元件 （节流阀和调速阀）的通流面积的大小来控制进出执行
元件的流量，以调节其运动速度，多余的油经溢流阀回
1）速度负载特性
稳定工作时力平衡方程：p1A1=F+p2A2
节流阀前后压差：Δp=pp- p1= pp-F/A1
进入液压缸的流量：
q1 KAT p KAT p p F / A1
m
m
m
q1 KAT 节流阀开口AT一定是负载越小，速度刚度越大； p F p 液压缸的速度负载特性方程： v A1 A1 A1 相同负载时，开口AT越小，速度越低，速度刚度越大。
c
p1 p2 A2 / A1 q1
p pq p
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2. 压差式变量泵和节流阀节流调速回路 节流阀的前后压差决定于泵的 调节柱塞的弹簧力，由于弹簧刚 度较小，弹簧力基本恒定，性能 相当于调速阀。回路能补偿负载 变化引起泵的泄漏的变化，在低 速场合性能较好。 适用于：负载变化大，速度较 低的中、小功率场合。 回路只有节流损失，通常节流 压力降Δp=0.3MPa，