第七章液压基本回路(含习题).

Chapter7BasicHydraulicCircuits液压基本回路Introductions引言7.1PressureControlCircuits压力控制回路7.2SpeedControlCircuits速度控制回路7.3DirectionalControlCircuits方向控制回路7.4OtherCircuits其它回路Ahydraulicsystemconsistsofsomebasichydrauliccircuits。液压系统是由一些基本回路组成。Ahydrauliccircuitismadeupofhydrauliccomponentsandpipelinestoaccomplishspecialfunction。基本回路是由相关液压元件组成，并能完成特定功能的简单油路。Classifications分类（Accordingtofunctions）Introduction引言Pressurecontrolcircuits压力控制回路Controlentireorpartialoperatingpressure。控制整个液压系统或局部的工作压力。Speedcontrolcircuits速度控制回路Controlandregulatemotionspeedofactuators。控制和调节执行元件的运动速度。Directionalcontrolcircuits方向控制回路Controlandshiftmotiondirectionsofactuator。控制执行元件的运动方向。Othercircuits其它回路7.1PressureControlCircuits压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制液压系统或某一分支系统的压力，以满足执行元件对力（力矩）的要求。有调压、保压、减压、增压、卸荷、平衡等多种回路。用于控制系统的工作压力，使之保持基本恒定或限定其最高数值，或使工作机构在运动过程的各个阶段中具有不同压力。Pressurelimitedcircuit限压回路Fixeddisplacementpumpsystem定量泵系统调速时溢流阀为常开状态（溢流），系统压力保持为溢流阀的调定压力。Variabledisplacementpumpsystem变量泵系统正常情况下阀口关闭，溢流阀作安全阀用。1.Pressureregulatedcircuit调压回路定量泵系统变量泵系统限压回路Pressureregulatedfromremoteport远程调压回路Fig.7-1a）Multistagepressureregulatedcircuit多级调压回路Fig.7-1b）主阀（先导式溢流阀）的调定压力应高于远程调压阀（直动式溢流阀）的最高压力值。主溢流阀不起调压作用，泵的工作压力由远程调压阀调节。2.Pressure-holdingcircuit保压回路Fig.7-6使执行元件在行程终端时仍保持工作压力。单向阀保压回路锥面密封，密封效果好。蓄能器保压回路限压式变量泵保压单向阀保压回路蓄能器保压回路3.Pressure-reducingcircuit减压回路Fig.7-3用来使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。在需要减压的那部分油路前串联一减压阀。One-stagePressure-reducingcircuit单级减压回路Fig.7-3a）Two-stagePressure-reducingcircuit二级减压回路Fig.7-3b）4.Pressure-increasingcircuit增压回路Fig.7-4使某一油路的压力高于系统压力的回路。采用增压缸。A1A2p2p1单作用增压缸双作用增压缸A1A2p2p1Fig.7-4b）5.Pressure-ventingcircuit卸荷回路Fig.7-2使油泵在很小的输出功率下运转。二位二通换向阀卸荷回路卸荷彻底，但冲击大。换向阀中位机能卸荷回路Fig.7-2a）利用M、H、K型换向滑阀处于中位时卸荷。结构简单，但在压力较高、流量较大的回路中将产生换向阀换切的冲击。二位二通换向阀卸荷回路M型中位机能换向阀的卸荷回路至系统电磁溢流阀卸荷回路Fig.7-2b）冲击小，广泛采用。但卸荷不彻底。双泵供油卸荷阀卸荷工进时低压大流量泵卸荷。蓄能器卸荷Fig.7-2d）采用卸荷溢流阀限压式变量泵卸荷回路Fig.7-2c）流量卸荷，输出流量只补充系统的泄漏。双泵供油卸荷阀卸荷回路电磁溢流阀卸荷回路至系统至系统卸荷溢流阀限压式变量泵卸荷回路防止立式执行机构因自重而自行下落，或在其下行时避免出现失控超速的回路。内控式平衡阀平衡回路Fig.7-5a）用于物重变化不大的场合。外控式平衡阀平衡回路Fig.7-5c）液控单向阀平衡回路Fig.7-5b）锁紧性能好。单向节流阀用于控制下行时的流量，防止活塞下行时的冲击，提高运动平稳性。6.Pressurecounter-balancecircuit平衡回路Fig.7-5外控平衡阀平衡回路液控单向阀平衡回路内控平衡阀平衡回路液压系统中为什么要设置背压回路？背压回路与平衡回路有何区别？答：液压系统中设置背压回路，是为了提高执行元件的运动平稳性或减少爬行现象。这就要在回油路上设置背压阀，以形成一定的回油阻力，一般背压为0.3~0.8MPa，背压阀可以是装有硬弹簧的单向阀、顺序阀，也可以是溢流阀、节流阀等。无论是平衡回路，还是背压回路，在回油管路上都存在背压，故都需要提高供油压力。但这两种基本回路的区别在于功用和背压的大小不同。背压回路主要用于提高进给系统的稳定性，提高加工精度，所具有的背压不大。平衡回路通常是用于立式液压缸或起重液压马达平衡运动部件的自重，以防运动部件自行下滑发生事故，其背压应根据运动部件的重量而定。7.2SpeedControlCircuits速度控制回路速度控制回路研究的是液压系统的速度调节和速度变换问题，分为调速回路、增速回路和速度换接回路三种。1.Speed-regulatingcircuit调速回路用于调节执行元件的工作运动速度。常用的调速方法有节流调速、容积调速和联合调速（容积节流调速）。采用定量泵供油，通过调节流量阀的阀口开度来调节流量，进而调节执行元件的运动速度。进油路节流调速回路Fig.7-7a）回油路节流调速回路Fig.7-7b）旁油路节流调速回路Fig.7-9Throttlespeed-regulatingcircuit节流调速回路【课堂练习】图示调速回路，节流阀处于节流调速工况，两压力表a、b分别测量液压缸两腔的压力。不计系统泄漏及溢流阀的调压偏差，当负载F增大时：abFv1压力表a的读数（），b的读数（）。A.增大B.减小C.基本不变D.可能增大也可能减小答案：C、B2活塞杆运动速度v（），泵输入功率（）。A.增大B.减小C.基本不变D.可能增大也可能减小答案：B、CVolumespeed-regulatingcircuit容积调速回路容积调速靠改变泵或马达的排量来调节速度。变量泵—定量马达调速回路Fig.7-11变量泵—液压缸调速回路定量泵—变量马达调速回路变量泵—变量马达调速回路Fig.7-12变量泵控制定量液动机nm=qp·ηvm/Vm=np·Vp·ηvp·ηvm/VmT=Δp·Vm·ηmm/(2π)v=qp/A=np·Vp·ηvp/AF=p·A·ηm特点：速度v(nm)随变量泵排量Vp的改变而变化，受负载变化的影响小；输出恒定扭矩（或恒力）；无溢流损失和节流损失，效率高。这种回路主要用于负载扭矩变化不大，调速范围较大的传动装置中。定量泵—变量马达调速回路nm=qp·ηvm/Vm=np·Vp·ηvp·ηvm/VmTm=Δp·Vm·ηmm/(2π)Pom=2π·nm·Tm=p·qp·ηom特点：输出转速nm随马达排量Vm而变化；马达输出功率恒定；无溢流损失和节流损失，效率高；当Vm→0时，nm→∞，故不宜用变量马达来反向。适用于具有恒功率负载特性且调速范围不大的液压传动系统。变量泵—变量马达调速回路nm=qp·ηvm/Vm=np·ηvp·ηvm·Vp/VmTm=p·Vm·ηmm/（2π）Pom=2π·nm·Tm=p·qp·ηom特点：调速范围大；有较高的工作效率；能实现低速时大扭矩，高速时输出较大的功率。变量泵—变量马达调速回路满足一般机械的负载要求，因此应用广泛，特别适合于大功率场合。容积调速回路无溢流损失和节流损失，因此效率高，发热少，缺点是变量泵和变量马达的结构复杂，价格较高。适用于大功率设备的液压系统中。Volume-throttlespeed-regulatingcircuit联合调速回路Fig.7-13采用变量泵供油，流量阀控制流入或流出液动机的流量，以实现工作速度的调节，并使泵的供油量与液动机所需流量相适应。限压式变量泵与调速阀组成的联合调速回路限压式变量泵与调速阀组成的联合调速回路工作原理泵的输出油液经调速阀进入液压缸，回油经背压阀流回油箱，缸速v由调速阀中节流口的开度控制。由于调速阀中节流口的压差保持不变，只要阀口面积调定，则通过的流量q1一定，而泵会自动调节其输出流量qp。特点回路效率比节流调速高，发热少，缸速由调速阀调节，可保证速度不受负载变化的影响，运动平稳性好（不受泵的泄漏影响）。【课堂练习】在限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路中，若负载从F1降到F2而调速阀开口不变时，泵的工作压力（）；若负载保持定值而调速阀开口变小时，泵工作压力（）。A.增加B.减少C.不变D.无法判断答案：C、A2.Repidmotioncircuit增速回路增速回路用来获得快速空行程，以提高系统的工作效率。差动连接增速回路Fig.7-15双泵供油增速回路Fig.7-16增速液压缸增速回路Fig.7-17变量泵增速回路蓄能器增速回路Fig.7-18差动连接增速回路双泵供油增速回路增速液压缸增速回路蓄能器增速回路变量泵增速回路3.Speedshiftcircuit速度换接回路用于实现不同工作速度间的平稳换接。Speedshiftbetweenfastandslow快、慢速度间的换接回路利用压力变化实现的速度换接行程控制实现的速度换接Fig.7-19a）利用压力变化实现速度换接行程控制实现速度换接Speedshiftoftwoslowspeeds两种慢速运动间的换接回路Fig.7-20利用调速阀并联回路实现速度换接Fig.7-20b）两调速阀的流量可单独调，互不影响。利用调速阀串联回路实现速度换接Fig.7-20a）阀B的调定流量应比阀A的小。调速阀串联实现速度换接调速阀并联实现速度换接思考题（Ex.7-9）若采用调速阀串联回路实现两档慢速运动的速度换接，为什么要求阀B的调定流量比阀A的小？油液经由两调速阀流入执行元件时，调速阀A是否正常工作？7.3DirectionalControlCircuits方向控制回路用于控制执行元件的启动、停止或变换运动方向。有换向回路和锁紧回路等。1.Directionalcircuit换向回路用于改变油液的流动方向，从而控制执行元件的运动方向。换向阀换向回路双向泵换向回路2.Lockcircuit锁紧回路Fig.7-23使执行元件能停留于任何位置，且停留后不会在外力作用下移动位置。利用O或M型换向阀中位机能的锁紧回路锁紧精度差。液控单向阀的锁紧回路锁紧精度较高。注意：回路中换向阀应采用H型或Y型中位机能。Ex.7-8液控单向阀的锁紧回路利用M型中位机能换向阀的锁紧回路1.Sequenceactioncircuit顺序回路用于实现多个执行元件依次动作的液压回路。压力控制顺序回路Fig.7-24利用油路自身压力的变化使执行元件依次动作。用压力控制的顺序回路由于管路中的压力冲击，会产生后一行程的液动机先动现象。7.4OtherCircuits其它回路压力控制顺序回路行程控制顺序回路Fig.7-252.Synchronizationcircuit同步回路用于实现多个液压执行元件的同步运动。调速阀同步回路Fig.7-26分流阀同步回路串联控制同步回路F