液压基本回路原理与分析

液压基本回路原理与分析液压基本回路是用于实现液体压力、流量及方向等控制的典型回路。它由有关液压元件组成。现代液压传动系统虽然越来越复杂，但仍然是由一些基本回路组成的。因此，掌握基本回路的构成，特点及作用原理，是设计液压传动系统的基础。1.压力控制回路压力控制回路是以控制回路压力，使之完成特定功能的回路。压力控制回路种类很多。例如液压泵的输出压力控制有恒压、多级、无级连续压力控制及控制压力上下限等回路。在设计液压系统、选择液压基本回路时，一定要根据设计要求、方案特点，适当场合等认真考虑。当载荷变化较大时，应考虑多级压力控制回路；在一个工作循环的某一段时间内执行元件停止工作不需要液压能时，则考虑卸荷回路；当某支路需要稳定的低于动力油源的压力时，应考虑减压回路；在有升降运动部件的液压系统中，应考虑平衡回路；当惯性较大的运动部件停止、容易产生冲击时，应考虑缓冲或制动回路等。即使在同一种的压力控制基本回路中，也要结合具体要求仔细研究，才能选择出最佳方案。例如选择卸荷回路时，不但要考虑重复加载的频繁程度，还要考虑功率损失、温升、流量和压力的瞬时变化等因素。在压力不高、功率较小。工作间歇较长的系统中，可采用液压泵停止运转的卸荷回路，即构成高效率的液压回路。对于大功率液压系统，可采用改变泵排量的卸荷回路；对频繁地重复加载的工况，可采用换向阀的卸荷回路或卸荷阀与蓄能器组成的卸荷回路等。1.1调压回路PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建液压系统中压力必须与载荷相适应，才能即满足工作要求又减少动力损耗。这就要通过调压回路实现。调压回路是指控制整个液压系统或系统局部的油液压力，使之保持恒定或限制其最高值。1.1.1用溢流阀调压回路1.1.1.1远程调压回路特点：系统的压力可由与先导式溢流阀1的遥控口相连通的远程调压阀2进行远程调节。远程调压阀2的调整压力应小于溢流阀1的调整压力，否则阀2不起作用。特点：用三个溢流阀进行遥控连接，使系统有三种不同压力调PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建定值。主溢流阀1的遥控口接入一个三位四通换向阀4，操纵换向阀使其处于不同工作的位置，可使液压系统得到不同的压力。*特点：无级调压回路适用于载荷变化较大的液压系统，随着外载荷的不断变化，实现自动控制调节系统的压力。图a是将比例先导压力阀1与普通先导式溢流阀2的遥控口相连接，实现无级调压。其特点是只有一个小型的比例先导阀，实现连续控制和远距离控制。但由于受到主阀性能限制和增加了控制管路，所以控制性能差，适用大流量控制。图b是采用比例溢流阀，由于减少了控制管路，因此控制性能较好。与普通溢流阀比较，比例溢流阀的调压范围广，压力冲击小。1.1.1.2比例调压回路PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建特点：调整溢流阀1，使系统刚好保持活塞上升到终点时，不因自重下降的压力。可减小从溢流阀2溢流发热，节省动力消耗。1.1.3用变量泵调压回路特点：采用非限压式变量泵1时，系统的最高压力由安全阀2限定，安全阀一般采用直动型溢流阀为好；当采用限压式变量泵时，系统的最高压力由泵调节，其值为泵处于无流量输出时的压力值。1.1.4用复合泵调压回路PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建特点：采用复合泵调压回路时，泵的容量必须与工作要求相适应，并减少在低速驱动时因流量过大而产生无用的热。本回路采用电气控制，能按要求以不同的压力和流量工作，保持较高的效率，具有压力补偿变量泵所具有的优点。回油路中电液换向閥的操纵油路是从溢流阀的遥控口引出，防止了主换向阀切换时所引起的冲击。1.1.5用插装阀组成调压回路特点：本回路由插装阀1，带有先导调压阀的控制盖板2，，可叠加的调压阀3和三位四通阀4组成，具有高低压选择和卸荷控制功能。插PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建装阀组成的调压回路适用于大流量的液压系统。特点：采用插装阀组成的一级调压系统，插装阀采用具有阻尼小孔结构的组件。溢流阀调节系统的输出压力，二位三通电磁阀用于系统卸荷。此回路适合于大流量系统。1.2减压回路减压回路的作用在于使系统中部分油路得到比油源供油压力低的稳定压力。当泵供油源高压时，回路中某局部工作系统或执行元件需要低压，便可采用减压回路。1.2.1单级减压回路特点：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建除了供给主工作回路的压力油外，还经过减压阀2、单向阀3及换向阀4进入工作液压缸5。根据工作所需力的大小，可用减压阀来调节。特点：进入液压缸II的油压由溢流阀调定；进入液压缸I的油压由单向减压阀调节。采用单向减压阀是为了在缸I活塞向上移动时，使油液经单向减压阀中的单向阀流回油箱。减压阀在进行减压工作时，有一定的泄漏，所以在设计时，应该考虑这部分流量损失。1.2.2二级减压回路特点：在先导式减压阀1遥控油路上接入远程调压阀2使减压回路获得两种预定的压力。图示位置，减压阀出口压力由该阀本身调定；当二位二通阀3切换后，减压阀出口压力改由阀2调定的另一个较低的压力值。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建之后可以使压力转换时冲击小些特点：液压缸向右移动的压力，由减压阀A调定；液压缸向左移动的压力，由减压阀B调定。该回路适用于液压系统中需要低压的部分回路。1.2.3多级减压回路特点：本回路用减压阀并联，由三位四通换向阀进行转换，可使液压缸得到不同的压力。图示位置时，供油经阀C减压；三位阀切换到左位时，供油由阀A减压；三位阀切换到右位，供油由阀B减压。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建特点：本回路采用多个减压阀并联组成减压回路。泵供油压力最高，在高压油路上依次并联减压阀，根据需要分别获得多路减压支路，各支路互不干扰。采用蓄能器后，只需采用小流量的泵即可。1.2.4无级减压回路特点：用比例先导压力阀1接在减压阀2的遥控口上，使分支油路实现连续无级减压。该回路只需采用小规格的比例先导压力阀即可实现遥控无级减PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建压。特点：用比例减压阀组成减压回路。调节输入比例减压阀1的电流I，即可使分支油路无级减压，幷易实现遥控。1.3增压回路增压回路用来提高系统中局部油路中的油压。它能使局部压力远高于油源的工作压力。采用增压回路比选用高压大流量液压泵要经济得多。1.3.1用增压器增压回路特点：本回路用增压液压缸进行增压，工作液压缸a、b靠弹簧力返回，充油装置来补充高压回路漏损。在气液并用的系统中可用气液增压器，以PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建压缩空气为动力获得高压。特点：本回路利用双作用增压器实现双向增压，保证连续输出高压油。当油压缸4活塞左行遇到较大载荷，系统压力升高，油经顺序阀1进入双作用增压器2，无论增压器左行或右行，均能输出高压油液至液压缸4右腔，只要换向阀3不断切换，就能使增压器2不断地往复运动，使液压缸4活塞左行较长的行程连续输出高压油。1.3.2用液压泵增压回路特点：本回路多用于起重机的液压系统。液压泵2和3的液压马达4驱动，PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建串联，从而实现增压。特点：液压马达II与高压泵I的轴刚性连接，当阀A在左位时，活塞向右移动，压力上升到继电器YJ调节压力时，B通电，压力油使液压马达II带动泵I旋转，泵I向液压缸连续输出高压油（最高压力由阀F限制）。若马达供油压力为po，则泵输出压力为p1＝αpo,α为马达与泵排量之比，即α＝q2/q1,调速阀E用来调节活塞的速度。若马达II采用变量马达，则可通过改变其排量q2来改变增压压力p1。1.3.3用液压马达增压回路特点：液压马达1、2的轴为刚性连接，马达2出口通油箱，马达1出口通液压缸3的左腔。若马达进口压力为P1，则马达1出口压力P2=（1+α）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建为两马达的排量之比，即α＝q2/q1，例如：若α=2，则P2=3p1,实现了增压的目的，当马达2采用变量马达时，则可以通过改变其排量q2来改变增压压力P2，阀4用来使活塞快速退回。本回路适用于现有液压泵不能实现的而又需要连续高压的场合。1.4保压回路有些机械要求在工作循环的某一阶段内保持规定的压力。为此，需要采用保压回路。保压回路应满足保压时间、压力稳定、工作可靠性及经济性等多方面的要求。1.4.1用液压泵保压回路1.4.1.1用定量泵保压回路特点：采用液控单向阀3和电接点式压力表4实现自动补油的保压回路。电接点式压力表控制压力变化范围。当压力上升到调定压力时，上触点接通，换向阀1DT断电，泵卸荷，液压缸5由单向阀3保压。当压力下降到下触点调定压力时，1DT通电，泵开始供油，使压力上升，直到上触点调定值。为了防止电接点压力表冲坏，应装有缓冲装置。本回路适用于保压时间长、压力稳定性要求不高的场合。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建用辅助泵保压回路特点：本回路为机械中常用的复合泵保压回路。当系统压力较低时，低压大泵1和高压小泵2同时供油；当系统压力升高到卸荷阀4的调定压力时，泵1卸荷，小泵2供油保持溢流阀3调定值。由于保压状态下液压缸只需微量位移，仅用小泵供给，便可减小系统发热，节省能耗。特点：在夹紧装置回路中，夹紧缸移动时，小泵1和大泵II同时供油。夹紧后，小泵I压力升高，打开顺序阀I，使夹紧缸夹紧并保压。此后进给缸快进，泵I和II同时供油。慢进时，油压升至阀3所调压力，PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建打开，泵II卸荷，泵I单独供油，供油压力由阀2调节。1.4.1.3用压力补偿变量泵保压回路特点：采用压力补偿变量泵可以长期保持液压缸的压力。当液压缸中压力升高后，液压泵的输出油量自动减到补偿泄漏所需的流量，幷能随泄漏量的变化自动调整，而且效率较高。1.4.2用蓄能器保压回路特点：液压泵卸荷时，蓄能器作为能源使液压系统实现保压。图APDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建为自动卸荷阀，其工作原理如图B所示。本回路工作原理是：液压泵A输出的油液流入卸荷A腔，同时经单向阀进入液压系统。液压泵的最高压力由溢流阀8控制。液压泵在卸荷期间，由蓄能器C来补偿泄漏，保持系统压力。当系统压力下降到一定值时，液压泵在卸荷阀作用下，重新经单向阀1向系统供油，直至达到给定压力为止。为了降低自动卸荷阀及泵的动载荷，并减少系统中压力波动，在泵与自动卸荷阀之间装一小容量气液蓄能器D。特点：大流量液压系统用蓄能器保压时，往往由于大规模的换向阀泄漏量比较大，使蓄能器保压时间大为减少。为解决这一问题，如图示采用液控单向阀A和一个小规格的换向阀B，其泄漏量低得多。保压时，换向阀通电，液压缸上腔保压。当蓄能器压力降到压力继电器断开压力时，泵运转供油给蓄能器，直至压力升高使压力继电器接通压力，泵停止运转，单向阀F关闭，使油不从溢流阀泄漏。1.4.3用蓄能器和液控单向阀保压回路PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建特点：采用液控单向阀和蓄能器的保压回路。压紧工件动作：换向阀1DT通电，液压缸压紧工件，同时向蓄能器充压，达到一定压力后，1DT断电，液控单向阀和蓄能器共同作用，保持