液压基本回路

第七章液压基本回路任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本回路是指能实现某种特定功能的液压元件的组合。基本回路按在液压系统中的功能可分：压力控制回路—控制整个系统或局部油路的工作压力；速度控制回路—控制和调节执行元件的速度；方向控制回路—控制执行元件运动方向的变换和锁停；多执行元件控制回路—控制几个执行元件间的工作循环。第七章液压基本回路速度控制回路方向控制回路压力控制回路多缸动作回路液压基本回路故障分析7.1速度控制回路速度控制回路是调节和变换执行元件运动速度的回路。包括：调速回路快速回路速度换接回路7.1.1调速回路调速回路是液压系统用来传递动力的回路，它在基本回路中占有重要地位。有以下方式：节流调速回路容积调速回路容积节流调速回路一、节流调速回路按流量控制阀安装位置的不同分：进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路工作原理：通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。1.进油节流调速回路特征：将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调节A节，即可改变q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用。1.进油节流调速回路速度负载特性:液压缸的运动速度：v=q1/A=CATA(Pp-F/A)φ结论：v∝AT改变AT，即可改变q，改变v。AT调定，v随F↑而↓速度负载特性曲线2.回油节流调速回路特征：将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节AT，可调节q2以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，Pp=pS。3.旁路节流调速回路3.旁路节流调速回路速度负载特性方程：V=q1/A1=〔qt-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A1特点：1、只有节流损失，而无溢流损失，效率高。2、低速时承载能力低，调速范围小。3、速度负载特性差。二、容积调速回路容积调速回路:通过改变泵的流量调节执行元件的速度。节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。容积调速回路，因无节流损失或溢流损失，效率高，发热小，一般用于大功率场合。二、容积调速回路有三种形式：变量泵—定量马达调速变量泵—变量马达调速定量泵—变量马达调速1.变量泵—定量马达调速回路回路的速度刚性受负载变化影响的原因：随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。回路的调速范围Re≈40。2.变量泵—变量马达调速回路这种回路能实现低速大转矩输出和高速大功率输出。在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态。高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态。三、容积节流调速回路有二种形式：限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路差压式变量泵和节流阀的容积节流调速回路7.1.2快速回路功用：使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。分类双泵供油快速回路蓄能器供油快速回路增速缸的快速回路液压缸差动连接快速回路一、液压缸差动连接快速运动回路二、双泵供油快速运动回路采用低压大流量泵和高压小流量泵组成的双联泵供油。系统高速运动时两泵同时供油，系统工作进给时由高压小流量泵供油。特点：效率高，适用于执行元件快进、工进速度差别大的场合。三、增速缸快速运动回路增速缸增速回路：对于卧式液压缸，可采用增速缸实现快速运动，但结构复杂，且增速比受增速缸尺寸限制。辅助缸的快速运动回路：通过辅助缸带动主缸快速运动，回路简单易行，常用于冶金机械。四、蓄能器供油快速回路用于垂直运动部件质量较大的液压机系统。7.1.3速度换接回路用行程阀的速度换接回路特点：阀安装灵活，连接方便，但速度换接的平稳性、可靠性和换接精度差。在机床液压系统中常见。一、液压马达串、并联双速换接回路液压马达并联回路换向阀在左位，压力油只驱动一个马达，另一马达空转；换向阀在右位，两马达并联，因进入每个马达的流量减少一半，转速相应降低一半，转矩增加一倍。两种情况回路输出功率相同。液压马达串并联回路换向阀处于上位，两马达并联，换向阀处于下位，两马达串联。并联时马达低速旋转，输出转矩相应增加，串联时马达高速旋转。两种情况回路输出功率相同。二、两种慢速的换接回路这种回路可实现两种工进速度的切换。且第一种工进速度大于第二种工进速度。127.2.1方向控制回路通过控制进入执行元件液流的通、断或变向，来实现执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有：换向回路锁紧回路制动回路。7.2.1换向回路采用换向阀的换向回路采用二位四通换向阀、三位四通换向阀都可以使双作用执行元件换向。二位阀只能使执行元件正、反向运动，三位阀有中位，不同中位机能可使系统获得不同性能。对于单作用液压缸用二位三通阀可使其换向，如图：7.2.2锁紧回路功用通过切断执行元件进油、出油通道而使执行元件准确的停在确定的位置，并防止停止运动后因外界因素而发生窜动。用液控单向阀的锁紧回路如图：7.3压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力，以满足执行元件对力和转矩的要求。包括:调压回路卸载回路减压回路增压回路平衡回路保压回路泄压回路7.3.1调压回路功用调定和限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。远程调压回路主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力多级调压回路主溢流阀的调定压力大于两个远程调压阀的调定压力7.3.1调压回路7.3.2卸荷回路功用在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵）用换向阀中位机能的卸载回路：可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载。采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载。用先导型溢流阀的卸载回路限压式变量泵的卸载回路限压式变量泵的卸载回路为零流量卸载当回路压力到达卸载溢流阀调定压力时，泵通过该阀卸载，蓄能器保持系统压力。有蓄能器的卸载回路7.3.3卸压回路功用使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放，以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动。图示为用顺序阀控制的卸压回路7.3.4减压回路功用使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力。7.3.5增压回路功用使系统中某一支路获得较系统压力高且流量不大的油液供应。可以通过增压元件—增压缸实现7.3.6保压回路功用使系统在液压缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况下保持稳定不变的压力。如图所示是自动补油保压回路7.3.7平衡回路功用使执行元件的回路上保持一定的背压值，以平衡重力负载，使之不会因自重而自行下落。图示为单向顺序阀的平衡回路7.4制动回路功用使执行元件平稳地由运动状态转换为静止状态，制动快，冲击小，制动过程中油路出现的异常高压和负压能作出迅速反应。液压缸的制动回路如图：如果一个油源给多个执行元件供油，各执行元件因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。我们可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求。顺序动作回路同步回路互不干扰回路多路换向阀控制回路7.4制动回路7.4.1顺序动作回路功用使几个执行元件严格按照预定顺序动作。按控制方式不同，顺序动作回路分为压力控制和行程控制两种方式。压力控制顺序动作回路：利用液压系统工作过程中的压力变化来使执行元件按顺序先后动作。7.4.2同步回路功用能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异，在运动中以相同的位移或相同的速度运动，前者为位置同步，后者为速度同步。严格地做到每一瞬间速度同步，则可保持位置同步。实际上同步回路多采用速度同步。一、用流量控制阀的同步回路特点：同步作用靠分流阀自动调整，使用方便，但效率低，压力损失大，不宜用于低压系统。二、用串联液压缸的同步回路特点：此回路允许较大偏载，因偏载造成的压差不影响流量的改变，所以，同步精度高，回路效率也较高。7.4.3互不干扰回路功用使系统中几个执行元件在完成各自工作循环时彼此互不影响。通过双泵供油实现多缸快慢速互不干扰回路如图：多路换向阀控制回路多路换向阀是若干个单连换向阀、安全溢流阀、单向阀和补油阀等组合成的集成阀。具有结构紧凑、压力损失小、多位性能等优点。多路换向阀控制回路按连接方式分为串联、并联、串并联三种基本油路。主要用于工程机械、起重运输机械和其他要求集中操纵多个执行元件运动的行走机械。操纵方式多为手动操纵，当工作压力较高时，则采用减压阀先导操纵。