液压基本回路

第六章基本回路第一节液压基本回路一、压力控制回路二、速度控制回路三、方向控制回路四、多缸控制回路液压基本回路：由一些液压元件和管道按一定方式组合用来完成特定功能的控制油路。液压基本回路分类：方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路、多缸顺序动作回路等。熟悉和掌握基本回路有助于更好的分析、设计和使用各种系统。功能：利用压力控制阀控制系统的工作压力，实现调压、稳压、减压、增压、卸荷的目的，以满足执行元件对力或转矩的要求。（一）调压回路控制系统中压力，使它不超过某一预先调定好的数值，或使工作机构运动过程中的各个阶段中具有不同的压力。它分：单级调压、远程调压、多级调压。一、压力基本回路返首页1.单级调压1).回路组成：定量泵、单向阀、溢流阀、节流阀等。2).回路原理：（1）定量泵供油；（2）进缸油须经流量阀控制，多余油经溢流阀流走。（3）溢流阀调节泵的出口压力。溢流阀调定压力大于液压缸工作的最大工作压力加上油路上各种压力损失p调＞p缸+Δp（二）远程调压回路（1）回路组成远程调压阀+先导式溢流阀（2）条件：p2远调＜p1远调3.条件（三）多级调压当工作机构需要两种以上压力时，需要多级调压。条件：p2＜p1p3＜p1二、减压回路1．减压回路的作用在单泵供油的多个液压缸的液压系统中，当某个执行元件或某一支路所需要的工作压力低于溢流阀的调定压力或要求有较稳定的工作压力时，可采用此减压回路。2.单级减压回路原理1.卸荷目的（1）节省功率，减少油液发热；（2）延长泵的使用寿命；（3）不经常起闭电机。2.常见卸荷方式三、卸荷回路（1）用中位机能卸荷Ｍ、H型等中位机能都可以使液压泵卸荷（2）用二位二通换向阀的卸荷回路（3）用溢流阀和二位二通换向阀组成的卸荷回路四、平衡回路1.目的（1）为了防止立式液压缸与垂直工作部件由于自重而自行下滑；（2）为了防止立式液压缸与垂直工作部件在下行过程中由于自重而造成超速运动，使运动不平稳，需要采用平衡回路。2.常见平衡回路（1）用单向顺序阀的平衡回路应用于负载重量不变的小功率场合。（2）用液控顺序阀的平衡回路停留时闭锁性能好，安全可靠，适用于负载重量变化的场合。五、保压回路当系统工作时，压力油首先进入液压缸，当液压缸的压力达到某一定值时，压力继电器发信号，操纵缸的主换向阀换向，压力油进入液压缸，当液压缸快速运动时，液压缸的压力由蓄能器保持。六、增压回路1.增压原理2.增压回路二、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。速度控制回路包括：调速回路、快速运动回路，速度换接回路，其中调速回路是液压系统用来传递动力的，它在基本回路中占有重要地位。（一）调速回路调速回路：用于调节液压执行元件速度的回路。返首页在不考虑液压油的压缩性和泄漏的情况下液压缸的运动速度V=q/A液压马达的转速n=q/Vm式中：q——输入液压执行元件的流量；A——液压缸的有效面积；Vm——液压马达的排量。由以上两式可知，要想调速，改变进入液压执行元件的流量或改变变量液压马达的排量的方法来实现。为了改变进入液压执行元件的流量，可有三种方法：节流调速回路：采用定量泵供油，改变流量控制阀流量达到调速的方法。容积调速回路：采用改变变量泵或变量马达的排量达到调速的方法。容积节流调速回路：同时用变量泵和流量控制阀来达到调速的方法。（一）节流调速回路根据流量控制阀安装的位置不同，分为进油路节流调速、回油路节流调速和旁路节流调速三种。1.进油路节流调速回路（1）概述：定量泵输出的油液一部分经节流阀进入液压缸工作腔，推动活塞运动，达到调速的目的。多余的油液经溢流阀流回油箱。有溢流是这种调速回路能够正常工作的必要条件。故在这种调速回路中，节流阀和溢流阀合在一起才起调速作用。（2）进油节流调速特点①最大承载能力Fmax=pPA1。②负载突然减小，会出现前冲，一般应加背压阀；③该回路有节流损失和溢流损失，功率损失较大，回路效率较低。④适用于低速轻载，负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。2.回油路节流调速（1）概述：将节流阀串接在液压缸的回油路（在油缸和油箱之间）上，利用流量阀控制液压缸的排油量来实现速度调节。由于进入液压缸的流量间接受到限制，所以液压缸的运动速度得到调节。多余的油液经溢流阀流回油箱。有溢流是这种调速回路能够正常工作的必要条件。故在这种调速回路中，节流阀和溢流阀合在一起才起调速作用。（2）特点（与进油路不同之处）①回油节流调速回路的节流阀使液压缸回油腔形成一定的背压，在负值负载时，背压能阻止工作部件的前冲，即能在负值负载下工作。②停车后的启动性能。长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油箱，液压泵重新向液压缸供油时，在回油节流调速中，由于进油路上没有节流阀控制流量，即使回油路上节流阀关得很小，也会使活塞前冲。③不易实现压力控制。进油节流调速回路中，进油腔的压力将随负载而变化，当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将升到溢流阀的调定压力，利用这一压力变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流调速回路中，只有回油腔的压力才会随负载变化，当工作部件碰到死挡块后，其压力将降至零，利用这一压力变化来实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。④发热及泄漏的影响。在回油节流调速回路中，经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此，发热和泄漏对回油节流调速影响较小。⑤运动平稳性好。在回油节流调速回路中，由于回油路上节流阀小孔对缸的运动有阻尼作用，同时空气也不易渗入，可获得更为稳定的运动。※为了提高回路的综合性能，一般常采用进油节流调速，并在回油路上加背压阀的回路，使其兼备两者的优点。3.旁路节流调速（1）概述：将流量阀装在与执行元件并联的支路上，用节流阀调节液压泵流回油箱的流量，从而控制了进入液压缸的流量。改变节流阀的通流面积，即可实现调速。由于溢流已由节流阀承担，故溢流阀实际上是安全阀，其调整压力应比最大负载所需的压力稍高，为最大工作压力的1.1~1.2倍。（2）特点①速度负载特性曲线在横坐标上并不汇交，其最大承载能力随AT的增大而减小，即旁路节流调速回路的低速承载能力很差，调速范围也小。②旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失，发热少，效率高些。③由于旁路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故其应用比前两种回路少，只用于高速、负载变化较小、对速度平稳性要求不高而要求功率损失较小的系统中。（4）调速阀的节流调速回路使用节流阀的节流调速回路，速度负载特性都比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。由于调速阀是定差减压阀和节流阀串联组合而成。定差减压阀能调节节流阀前后的压力差不随外负载的变化而变化，因而使用调速阀后，节流调速回路的速度负载特性将得到改善，速度稳定性好。旁路节流调速回路的承载能力亦不因活塞速度降低而减小。但所有性能上的改进都是以加大流量控制阀的工作压差，也即增加泵的压力为代价的，调速阀的工作压差一般最小须0.5MPa小结•※节流调速：进油节流调速•回油路节流调速•旁路节流调速•节流调速的特点：•1.结构简单，可靠，成本低，维护使用方便。•2.由于有节流损失，使油液发热，效率较低，影响系统工作的平稳性•3.节流调速一般应用于小功率的液压系统中。（二）容积调速回路1.容积调速回路分类：根据油路循环方式分：开式回路和闭式回路根据泵和马达组合不同分：变量泵和定量液压马达（液压缸）组成的容积调速回路。定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路。变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路。2.容积调速回路特点优点——没有节流损失和溢流损失，发热小，效率高。缺点——变量泵和变量马达的结构较复杂，速度随负载变化而变化，速度稳定性较差，成本较高。应用——适用于高速、大功率的调速系统。3.定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路4.变量泵和定量液压马达组成的容积调速回路5.变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路（三）容积节流调速回路容积调速回路效率高，发热量小，但负载变化，容积效率下降，于是速度发生变化，尤其低速时稳定性更差，因此有些机床的进给系统，为了减少发热，并满足速度稳定性的要求，常采用容积节流调速回路。（1）回路组成（2）调速原理若限压式变量泵的输出流量大于液压缸所需流量，多余的油迫使泵出口压力升高，限压式变量泵压力升高，偏心量下降，输出流量减少，直到缸需流量与泵供流量相等为止。（3）特点效率高，发热量少，速度刚性要比容积调速高，在组合机床动力滑台等中等功率系统得到应用。为了提高生产率，设备上一些空行程一般多需做快速运动。常见的快速运动回路有：1.双泵供油的快速运动回路（1）回路组成（2）回路原理二、快速运动回路（3）特点：1）效率高，功率利用合理，但回路比较复杂，成本较高。2）一般应用于组合机床动力滑台液压系统中。2.差动连接快速运动回路（1）回路组成（2）回路原理（3）回路特点①简单经济②快慢速切换不平稳icpicpipcippppAFpthenAAifppAAApAAAAAFpApppFAppp2,2)()(0221211021221201ip0pcp：液压泵出口至差动后合成管路前的压力损失；：液压缸出口至合成管路前的压力损失；：合成管路的压力损失；（1）回路组成（2）回路原理（3）特点①可用小流量泵获快速运动②只适用于短期需要大流量的场合。3.采用蓄能器的快速运动回路它分：快慢速切换回路两种进给速度切换回路1.快慢速切换回路（1）用电磁换向阀控制的快慢速切换回路三、速度换接回路①回路组成及工作原理②特点：a）调节形式成比较灵活，安装阀方便；b）换接迅速；c）换接平稳性差。①回路组成②工作原理当快速运动完了由行程换向阀控制转为工进。⑵用行程阀的快慢速切换回路②特点：a）速度换接平稳，动作可靠；b）但行程阀需安装在运动部件附近，当管路较长时压力损失较大。⒉两种进给速度的切换回路一些设备的进给部件，有时需要有两种进给速度，第一种进给速度较大，大多用于粗加工；第二种进给速度较小，大多用于半精加工或精加工。⑴调速阀串联的二次进给①回路组成及调速原理调速阀串联，并联一个二位二通电磁换向阀，分别由调速阀调得两种速度。②条件调速阀1的开口必须大于调速阀2的开口。调节顺序必须按先大后小。⑵并联调速阀二次进给速度切换①回路组成及调速原理调速阀并联，用一个二位三通电磁换向阀控制调速阀调得两种速度。这种回路第二次进给速度与第一次进给速度可单独调节，调速阀的先后工作顺序和开口大小不受控制。切换过程中，易造成前冲，打刀，破坏表面精度。解决前冲，打刀问题可采用两位五通电磁换向阀。第三节方向控制回路一、换向回路改变液压缸运动方向，控制液压缸启动、停滞的基本回路。1.手动换向阀的换向回路：换向元件采用手动换向阀。返首页特点：换向精度和平稳性不高，常应用于换向不频繁且无需自动化的场合，如一般机床夹具、工程机械等。2.机动换向阀的换向回路换向元件采用机动换向阀特点：减小液压冲击，换向精度较高，对速度和惯性较大的液压系统应用较为合理。3.电磁换向阀换向回路换向元件采用电磁换向阀特点：使用方便，易于实现自动化，但换向时间短，故换向冲击大，适用于小流量、平稳性要求不高的场合。4.液动换向阀或电液动换向阀的换向回路换向元件采用液动换向阀或电液动换向阀。应用特点:流量比较大，适用于换向精度与平稳性要求较高的液压系统。二、锁紧回路锁紧回路作用:使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后窜动。1.采用换向阀的锁紧回路采用O型或M型等中位机能的三位换向阀，不需液控单向阀，但由于换向阀存在较大的泄漏，锁紧功能较差，只适用于锁紧时间短且要求不高的回路中。2.采用液控单向阀的锁紧回路在液压缸的两侧油路上串接液控单向阀，并且采用H型中位机能的三位换向阀，活塞可以在行程的任一位置锁紧，左右都不能窜动。第四节多缸工作控制回路一、顺序动作回路1.压力控制顺序动作回路返首页2.用行程开关控制的顺序动作回路二、同步回路三、互不干扰回路四、互锁回路1.为使减压回路可靠地工作，其最高调整压力应比系