液壓-第08章液壓基本回路ppt課件

1、 本章引見液壓根本回路，這些回路主要包括： 調(diào)速回路(包括節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路)快速運動回路同步回路順序回路平衡回路和卸荷回路 熟習(xí)和掌握這些根本回路的組成、任務(wù)原理及運用，是分析、設(shè)計和運用液壓系統(tǒng)的根底。留意留意 快速運動回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡能夠大的任務(wù)速度，以提高勞動消費率并使功率得到合理的利用。實現(xiàn)快速運動可以有幾種方法。 這里僅引見液壓缸差動銜接的快速運動回路和雙泵供油的快速運動回路。 換向閥2處于原位時，液壓泵1輸出的液壓油同時與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由于液壓缸無桿腔的有效面積A1大于有桿腔的有效面積A2，使活塞遭到的向右作用力大于向左的作用力，導(dǎo)致

2、活塞向右運動。圖圖8.1 8.1 液壓缸差動銜接的快速運動回路液壓缸差動銜接的快速運動回路 于是無桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進入無桿腔，即在不添加泵流量的前提下添加了供應(yīng)無桿腔的油液量，使活塞快速向右運動。 圖圖8.1 8.1 液壓缸差動銜接的快速運動回路液壓缸差動銜接的快速運動回路 這種回路比較簡單也比較經(jīng)濟，但液壓缸的速度加快有限，差動銜接與非差動銜接的速度之比為:)(21111AAA 有時仍不能滿足快速運動的要求，經(jīng)常要求和其它方法如限壓式變量泵結(jié)合運用。 圖圖8.1 8.1 液壓缸差動銜接的快速運動回路液壓缸差動銜接的快速運動回路 當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使

3、系統(tǒng)壓力低于順序閥3的調(diào)定壓力時，兩個泵同時向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運動； 圖8.2雙泵供油的快速運動回路 設(shè)定雙泵供油時設(shè)定雙泵供油時系統(tǒng)的最高任務(wù)系統(tǒng)的最高任務(wù)壓力壓力低壓大流量泵低壓大流量泵1 1和高壓和高壓小流量泵小流量泵2 2組成的雙聯(lián)組成的雙聯(lián)泵作為系統(tǒng)的動力源。泵作為系統(tǒng)的動力源。 換向閥6的電磁鐵通電后, 缸有桿腔經(jīng)節(jié)流閥7回油箱，系統(tǒng)壓力升高，到達(dá)順序閥3的調(diào)定壓力后,大流量泵1經(jīng)過閥3卸荷,單向閥4自動封鎖,只需小流量泵2單獨向系統(tǒng)供油,活塞慢速向右運動. 設(shè)定小流量泵設(shè)定小流量泵2 2的最高的最高任務(wù)壓力任務(wù)壓力 留意：順序閥留意：順序閥3 3的調(diào)定壓力至少的調(diào)定壓力至少

4、應(yīng)比溢流閥應(yīng)比溢流閥5 5的的調(diào)定壓力低調(diào)定壓力低10%-10%-20%20%。 設(shè)定小流量泵設(shè)定小流量泵2 2的最高的最高任務(wù)壓力任務(wù)壓力 留意：順序閥留意：順序閥3 3的調(diào)定壓力至少的調(diào)定壓力至少應(yīng)比溢流閥應(yīng)比溢流閥5 5的的調(diào)定壓力低調(diào)定壓力低10%-10%-20%20%。 大流量泵1的卸荷減少了動力耗費，回路效率較高。這種回路常用在執(zhí)行元件快進和工進速度相差較大的場所，特別是在機床中得到了廣泛的運用。 液壓系統(tǒng)經(jīng)常需求調(diào)理液壓缸和液壓馬達(dá)的運動速度，以順應(yīng)主機的任務(wù)循環(huán)需求。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決議于排量及輸入流量。液壓缸的速度為： Aq 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速: MVqn 式中 q 輸入液

5、壓缸或液壓馬達(dá)的流量； A 液壓缸的有效面積相當(dāng)于排量； VM 液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量。 由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以經(jīng)過改動流入流量來實現(xiàn)，也可以經(jīng)過改動排量來實現(xiàn)。 對于液壓缸來說，經(jīng)過改動其有效作用面積A相當(dāng)于排量來調(diào)速是不現(xiàn)實的，普通只能用改動流量的方法來調(diào)速。 對變量馬達(dá)來說，調(diào)速既可以改動流量，也可改動馬達(dá)排量。目前常用的調(diào)速回路主要有以下幾種： (1)節(jié)流調(diào)速回路 采用定量泵供油，經(jīng)過改動回路中節(jié)流面積的大小來控制流量，以調(diào)理其速度。 (2)容積調(diào)速回路 經(jīng)過改動回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)理執(zhí)行元件的運動速度。 (3)容積節(jié)流調(diào)速回路結(jié)合調(diào)速 下面主要討論節(jié)流

6、調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。 節(jié)流調(diào)速回路有進油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種根本方式。V圖8.3進油路節(jié)流調(diào)速回路 進油節(jié)流調(diào)速回路正常任務(wù)的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調(diào)定壓力并堅持定值。留留意意 節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間1 1速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性 當(dāng)不思索走漏和緊縮時，活塞運動速度為： 11Aq(8.1) 活塞受力方程為： 11AFp 缸的流量方程為： mTTpCAq)(1mpTppCAq)(11 =mpTAFpCA)(1p2 液壓缸回油腔壓力，p20。 F 外負(fù)載力； 式中： 于是 mpmTFApACAAq)(11111(8.4)式中C 與油液種類等有關(guān)的系數(shù)；AT 節(jié)流閥

7、的開口面積；Tp1ppppT節(jié)流閥前后的壓強差，m 為節(jié)流閥的指數(shù)；當(dāng)為薄壁孔口時，m =0.5。mpmTFApACAAq)(11111(8.4) 式 (8.4)為進油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。以v為縱坐標(biāo),FL為橫坐標(biāo)，將式(8.4)按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。mpmTFApACAAq)(11111圖8.4 進油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線 100minmaxmaxcR2 2功率特性功率特性 圖8.3中，液壓泵輸出功率即為該回路的輸入功率為： pppqpPFFP11111qpAq 回路的功率損失為： 111qpqpPPPp

8、pp11)()(qppqqpTpp=1qpqpTp=而缸的輸出功率為： 式中 溢流閥的溢流量, 。 q1qqqp 進油路節(jié)流調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失 和節(jié)流功率損失 qpPp112qpPT1qpqpPTppqpqpPPPppp11(8.6)V圖8.5回油路節(jié)流調(diào)速回路采用同樣的分析方采用同樣的分析方法可以得到與進油法可以得到與進油路節(jié)流調(diào)速回路類路節(jié)流調(diào)速回路類似的速度負(fù)載特性似的速度負(fù)載特性.mpmFApACAT)(112 節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，進油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較進油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較 (1) 接受負(fù)值負(fù)載的才干 回油節(jié)流調(diào)速能接受一定的負(fù)值負(fù)載

9、(2) (2) 運動平穩(wěn)性運動平穩(wěn)性 回油節(jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好?；赜凸?jié)流調(diào)速回路運動平穩(wěn)性好。 (3) (3) 油液發(fā)熱對回路的影響油液發(fā)熱對回路的影響 進油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱進油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會使缸的內(nèi)外走漏添加；會使缸的內(nèi)外走漏添加； (4) 啟動性能 回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動時背壓不能立刻建立，會引起瞬間任務(wù)機構(gòu)的前沖景象。 進油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路構(gòu)造簡單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場所，如某些機床的進給系統(tǒng)中。 圖8.6 旁油路節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，利用節(jié)流閥把液壓泵供油的一部分排回油箱實現(xiàn)速度調(diào)理溢流閥作平安閥用，溢流閥作平安

10、閥用，液壓泵的供油壓力液壓泵的供油壓力PpPp取決于負(fù)載。取決于負(fù)載。 1 1速度負(fù)載特性速度負(fù)載特性 思索到泵的任務(wù)壓力隨負(fù)載變化，泵的輸出流量qp應(yīng)計入泵的走漏量隨壓力的變化 ,采用與前述一樣的分析方法可得速度表達(dá)式為： pq式中 qpt泵的實際流量； k泵的走漏系數(shù)，其他符號意義同前。 1)()(11111AAFCAAFkqvAqqqAqvmTptptp(8.8)2 2功率特性功率特性 回路的輸入功率ppqpP1 回路的輸出功率11111qpApFP回路的功率損失 qpqpqpPPPpp11111回路效率 ppqqqpqpPPp11111旁路節(jié)流調(diào)速只需節(jié)旁路節(jié)流調(diào)速只需節(jié)流損失，無溢流

11、損失，流損失，無溢流損失，功率損失較小。功率損失較小。 留意留意: :節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性比較軟，變載荷下的運動平穩(wěn)性比較差。為了抑制這個缺陷，回路中的節(jié)流閥運動平穩(wěn)性比較差。為了抑制這個缺陷，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來替代。可用調(diào)速閥來替代。 用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場所 容積調(diào)速回路有泵-缸式回路和泵-馬達(dá)式回路。這里主要引見泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路。 馬達(dá)為定量,改動泵排量VP可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM隨之成比例地變化. 圖8.7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 防止回路過載 補償泵3和馬達(dá)5的走漏 調(diào) 定 油 泵 1的供油壓力輔助泵使低壓輔助泵

12、使低壓管路一直堅持管路一直堅持一定壓力一定壓力, , 改改善了主泵的吸善了主泵的吸油條件油條件, ,且可且可置換部分發(fā)熱置換部分發(fā)熱油液油液, ,降低系降低系統(tǒng)溫升。統(tǒng)溫升。 圖8.7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 圖8.8變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路 任務(wù)特性曲線 防止 回路過載 補償泵3和馬達(dá)5的走漏 調(diào) 定 油 泵 1的供油壓力 。 538746 同步運動包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執(zhí)行元件的運動速度一樣；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運動中或停頓時都堅持一樣的位移量。 圖8.13用機械結(jié)合的同步回路 圖8.13用機械結(jié)合的同步回路 由于機械零件在制造，安裝上的誤差，同步精度不高

13、。同時，兩個液壓缸的負(fù)載差別不宜過大，否那么會呵斥卡死景象。 這種同步回路是用剛性梁齒輪齒條等機械零件在兩個液壓缸的活塞桿間實現(xiàn)剛性結(jié)合以便來實現(xiàn)位移的同步。 這種同步回路構(gòu)造簡單，但是兩個調(diào)速閥的調(diào)理比較費事,而且還受油溫走漏等的影響故同步精度不高,不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場所。 圖8.14 用調(diào)速閥的同步回路 圖8.15用串聯(lián)液壓缸的同步回路 當(dāng)兩缸同時下行時,假設(shè)缸5活塞先到達(dá)行程端點,那么擋塊壓下行程開關(guān)1S，電磁鐵3YA得電,換向閥3左位投入任務(wù),壓力油經(jīng)換向閥3和液控單向閥4進入缸6上腔,進展補油,使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點，從而消除累積誤差。 這種回路同步精度較高,回路效率

14、也較高.留意:回路中泵的供油壓力至少 是兩個液壓缸任務(wù)壓力之和。圖8.16 用同步馬達(dá)的同步回路 兩個馬達(dá)軸剛性銜接，把等量的油分別輸入兩個尺寸一樣的液壓油缸中，使兩液壓缸實現(xiàn)同步。消除行程端點兩缸的位置誤差 順序動作回路，根據(jù)其控制方式的不同，分為行程控制、壓力控制和時間控制三類，這里只對前兩種進展引見。 圖8.17 用行程開關(guān)和電磁閥配合的順序回路 首先按動啟動按鈕，使電磁鐵1YA得電，壓力油進入油缸3的左腔, 使活塞按箭頭1所示方向向右運動。 動作動作1 活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)6S后,經(jīng)過電氣上的連鎖使1YA斷電，3YA得電.油缸3的活塞停頓運動，壓力油進入油缸4的左腔,使其按箭頭2

15、所示的方向向右運動; 動作動作2當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)8S,使 3 Y A 斷電,2YA得電，壓力油進入缸3的右腔,使其活塞按箭頭3所示的方向向左運動； 動作動作3 當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)5,使2YA斷電,4YA得電,壓力油進入油缸4右腔,使其活塞按箭頭4的方向前往. 當(dāng)擋塊壓下行程開關(guān)7S時,4YA斷電,活塞停頓運動,至此完成一個任務(wù)循環(huán)。 按啟動按鈕，1YA得電，閥1左位任務(wù)，液壓缸7的活塞向右挪動，實現(xiàn)動作順序1;動作動作1到右端后，缸7左腔壓力上升，到達(dá)壓力繼電器3的調(diào)定壓力時發(fā)訊，1YA 斷電，3YA得電，閥2左位任務(wù)，壓力油進入缸8的左腔，其活塞右移，實現(xiàn)動作順序2；動

16、作動作2 到 行 程 端點后，缸8左腔壓力上升，到達(dá)壓力繼電器5的調(diào)定壓力時發(fā)訊，3YA斷電，4YA得電, 閥2右位任務(wù)，壓力油進入缸8的右腔，其活塞左移，實現(xiàn)動作順序3; 動作動作3到行程端點后，缸8右腔壓力上升，到達(dá)壓力繼電器6的調(diào)定壓力時發(fā)訊，4YA斷電，2YA得電,閥1右位任務(wù)，缸7的活塞向左退回，實現(xiàn)動作順序4。動作動作4到左端后，缸7右端壓力上升，到達(dá)壓力繼電器4的調(diào)定壓力時發(fā)訊，2YA斷電，1YA得電，閥1左位任務(wù)，壓力油進入缸7左腔，自動反復(fù)上述動作循環(huán)，直到按下停頓按鈕為止。循環(huán)至動作循環(huán)至動作1 為了防止立式液壓缸與垂直運動的任務(wù)部件由于自重而自行下落呵斥事故或沖擊，可以采

17、用平衡回路。 圖8.19 用單向順序閥的平衡回路 1 調(diào)理單向順序閥1的開啟壓力,使其稍大于立式液壓缸下腔的背壓.活塞下行時,由于回路上存在一定背壓支承重力負(fù)載,活塞將平穩(wěn)下落;換向閥處于中位時,活塞停頓運動. 圖8.19 用單向順序閥的平衡回路 1 此處的單向順序閥又稱為平衡閥 當(dāng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件短時間任務(wù)時,常使液壓泵在很小的功率下作空運轉(zhuǎn).這種卸荷可以減少液壓泵磨損，降低功率耗費，減小溫升。卸荷的方式有兩類，一類是液壓缸卸荷，執(zhí)行元件不需求堅持壓力；另一類是液壓泵卸荷，執(zhí)行元件需求堅持壓力。 當(dāng)換向閥處于中位時，液壓泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需堅持一定的控制壓力以支配執(zhí)行元件，故在泵出

18、口安裝單向閥。 圖8.21 用換向閥中位機能的卸荷回路 圖8.22 用電磁溢流閥的卸荷回路1 電磁溢流閥是帶遙控口的先導(dǎo)式溢流閥與二位二通電磁閥的組合。當(dāng)執(zhí)行元件停頓運動時，二位二通電磁閥得電，溢流閥的遙控口經(jīng)過電磁閥回油箱，泵輸出的油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱，實現(xiàn)泵卸荷。 當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到達(dá)變量泵壓力調(diào)理螺釘調(diào)定壓力時，壓力補償安裝動作，液壓泵3輸出流量隨供油壓力升高而減小，直到維持系統(tǒng)壓力所必需的流量，回路實現(xiàn)保壓卸荷，系統(tǒng)中的溢流閥1作平安閥用，以防止泵的壓力補償安裝的失效而導(dǎo)致壓力異常。圖8.23 用限壓式變量泵的卸荷回路 當(dāng)電磁鐵1YA得電時，泵和蓄能器同時向液壓缸左腔供油，推進

19、活塞右移，接觸工件后，系統(tǒng)壓力升高。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥1的調(diào)定值時，卸荷閥翻開，液壓泵經(jīng)過卸荷閥卸荷，而系統(tǒng)壓力用蓄能器堅持。 圖中的溢流閥2是當(dāng)平安閥用。 圖8.24 用卸荷閥的卸荷回路2YA1YA3142蓄能器保壓卸荷閥使泵卸荷 本章所引見的是一些比較典型和比較常用的根本回路。對于其他一些根本回路，感興趣的讀者可以根據(jù)書后所列的參考文獻查閱。學(xué)習(xí)根本回路的目的，就是要掌握它的根本原理、特點，并能將它們有機的組合運用于復(fù)雜液壓系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，以滿足所設(shè)計系統(tǒng)特定的任務(wù)要求。 8.1 在圖8.25所示的雙向差動回路中,A1A2和A3分別表示液壓缸左 右 腔 及 柱 塞 缸 的 有 效 任

20、務(wù) 面 積 . q p 為 液 壓 泵 輸 出 流 量 .如 ,試確定活塞向左和向右挪動的速度表達(dá)式。13221,AAAAA 圖8.25 題8.1圖 8.2 在圖8.26所示的系統(tǒng)中，液壓缸兩腔面積A1=2A2。液壓泵和閥的額定流量均為q。在額定流量下，經(jīng)過各換向閥的壓力損失一樣 MPa。液壓缸空載快速前進時，忽略摩擦力及管道壓力損失。試填寫該系統(tǒng)實現(xiàn)“快進系統(tǒng)最高能夠到達(dá)的速度工進快退停頓任務(wù)循環(huán)的電磁鐵動作順序表，并計算： 2 . 0PA1A2 (1)空載差動快進時，液壓泵的任務(wù)壓力為多少？ (2)當(dāng)活塞桿的直徑較小時，假設(shè)泵無足夠的高壓，差動缸的推力連本身的摩擦力和元件的阻力都不能抑制，因此不能使活塞運動。試分析差動銜接的液壓缸在這種情況下活塞兩腔的壓力能否相等。 圖8.26 題8.2圖A1A2 8.3 圖8.27所示回路中的活塞在其往返運動中遭到的阻力F大小相等，方向與運動方向相反，試比較活塞向左和向右的速度哪個大？ 圖8.27 題8.3圖 8.4 圖8.28所示回路中，泵的輸出流量 ，溢流閥調(diào)整壓力 MPa，兩個薄壁孔口型節(jié)流閥的流量系數(shù)均為 ，兩個節(jié)流閥