第七章 液壓傳動系統(tǒng)基本回路

第七章液壓傳動系統(tǒng)基本回路第一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第七章液壓傳動系統(tǒng)基本回路

任何液壓系統(tǒng)都是有一個或多個基本液壓回路組成的。所謂基本回路，是指為了實現特定的功能而把某些液壓元件和管道按一定的方式組合起來的油路結構。

液壓基本回路可分為方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路（調速回路）和多執(zhí)行元件控制回路。其中，速度控制回路是液壓系統(tǒng)的核心部分，其主要功能是傳遞動力。其他回路起輔助作用，同樣也是液壓系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分，其功用不在于傳遞動力，而在于實現某些特定的功能。第二頁，共六十五頁，2022年，8月28日基本回路的定義

為了實現特定的功能而把某些液壓元件和管道按一定的方式組合起來的油路結構。它是任何液壓系統(tǒng)的基本組成部分。基本回路的分類

按功用分，方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路和多缸動作回路。其中，速度控制回路是液壓系統(tǒng)的核心部分，尤其以調速回路的性能最關鍵。速度控制回路的功用

改變執(zhí)行元件的運動速度調速回路的特性

調速特性、機械特性和功率特性對調速回路的要求

調速范圍大、速度穩(wěn)定性好、效率高第七章液壓傳動系統(tǒng)基本回路第三頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.1方向控制回路在液壓系統(tǒng)中，用以改變液流流向、控制執(zhí)行元件的啟動、制動和換向的基本回路，稱為方向控制回路。一、啟動、制動和換向回路1、啟動、制動回路啟動、制動回路是指對執(zhí)行元件的啟動運行、停止運行的控制回路。這種回路通常是在油泵和換向閥之間設置一個二位二通或二位三通換向閥（相當于開關）。第四頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.1方向控制回路2、利用兩位四通閥、三位四通閥的換向回路第五頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.1方向控制回路3、時間制動換向回路第六頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.1方向控制回路4、行程制動換向回路第七頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.1方向控制回路二、鎖緊回路鎖緊回路是指用于執(zhí)行元件不工作時，為了防止在外力作用下自由運動的控制回路第八頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路一、調壓回路壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)主油路或某一支路的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉矩要求的回路，這類回路包括調壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。

調壓回路的功用是調節(jié)、穩(wěn)定或限定液壓系統(tǒng)主油路或局部油路壓力的回路。

調壓回路的顯著特征是必有溢流閥存在。在定量泵系統(tǒng)中，溢流閥起調壓、穩(wěn)壓作用；在變量泵系統(tǒng)中，溢流閥則起限定系統(tǒng)最高壓力，防止系統(tǒng)過載的作用第九頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路1、單級調壓回路在液壓泵出口處設置并聯(lián)溢流閥2即可組成單級調壓回路，從而控制了液壓系統(tǒng)的工作壓力。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中,用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。若系統(tǒng)中需要二種以上的壓力，則可采用多級調壓回路。

第十頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路2、二級、三級和連續(xù)調壓回路第十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日

1．二級調壓回路如圖a所示為二級調壓回路,可實現兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由溢流閥2和溢流閥4各調一級，當二位二通電磁閥3處于圖示位置時，系統(tǒng)壓力由閥2調定,當閥3得電后處于右位時，系統(tǒng)壓力由閥4調定，但要注意:閥4的調定壓力一定要小于閥2的調定壓力，否則不能實現；當系統(tǒng)壓力由閥4調定時，溢流閥2的先導閥口關閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經主閥回油箱。

2．多級調壓回路如圖b所示的由溢流閥1、2、3分別控制系統(tǒng)的壓力，從而組成了三級調壓回路。當兩電磁鐵均不帶電時，系統(tǒng)壓力由閥1調定,當1YA得電，由閥2調定系統(tǒng)壓力；當2YA帶電時系統(tǒng)壓力由閥3調定。但在這種調壓回路中，閥2和閥3的調定壓力都要小于閥1的調定壓力，而閥2和閥3的調定壓力之間沒有什么一定的關系。

3．連續(xù)、按比例進行壓力調節(jié)的回路如圖c所示調節(jié)先導型比例電磁溢流閥的輸入電流I，即可實現系統(tǒng)壓力的無級調節(jié)，這樣不但回路結構簡單，壓力切換平穩(wěn)。而且更容易使系統(tǒng)實現遠距離控制或程序控制。第十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路二、減壓回路

減壓回路的功用是使系統(tǒng)中某一部分油路具有比主油路壓力低的穩(wěn)定壓力?；芈返娘@著特征是有減壓閥的存在。減壓閥的最大調定壓力應比溢流閥的調定壓力低0.5~1Mpa。（原因？減壓閥無法工作）

減壓回路中的單向閥是防止主油路壓力降低時油液倒流，起短時保壓作用。第十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路三、增壓回路

將小直徑液壓缸和大直徑液壓缸串聯(lián)可使沖柱急速推出，且在低壓下可得很大的力量輸出。將換向閥移到左位，泵所送過來的油液全部進入小直徑液壓缸活塞后側，沖柱急速推出，此時大直徑液壓缸由單向閥將油液吸入，且充滿大液壓缸左側空間。當沖柱前進達盡頭受阻時，泵送出的油液壓力升高，而使順序閥動作，

當然如想以單獨使用大直徑液壓缸以同樣速度運動話，勢必選用更大容量的泵，而采用這種串聯(lián)液壓缸則只要用小容量泵就夠了，節(jié)省許多動力。第十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路三、增壓回路第十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路四、卸荷回路卸荷回路的功用是在油泵驅動電機不須頻繁啟閉的情況下，使油泵在零壓或很低的壓力下運轉，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長油泵和電機的使用壽命。

卸荷回路的顯著特征是有卸荷閥存在。卸荷閥不是一種單獨的控制閥，它可以是二位二通閥、帶卸荷功能的三位換向閥，還可以溢流閥。第十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路1、復合泵卸荷第十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路2、直接卸荷回路第十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路3、三位閥的中位機能卸荷回路4、溢流閥遠程遙控卸荷回路第二十頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路五、保壓回路保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有微小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。

保壓有泵保壓和執(zhí)行元件保壓之分。這里主要介紹的是執(zhí)行元件保壓。最簡單的保壓回路是使用三位換向閥的中位機能,或密封性能較好的液控單向閥的回路,但是閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。常見的幾種保壓回路有開泵保壓、蓄能器保壓和換向閥保壓等第二十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路1、開泵保壓回路2、三位換向閥保壓回路第二十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日1．利用液壓泵保壓的保壓回路：利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過程中,液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)工作,此時,若采用定量泵則壓力油幾乎全經溢流閥流回箱,系統(tǒng)功率損失大,易發(fā)熱,故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時間較短的場合下才使用；若采用變量泵，在保壓時，泵的壓力較高,但輸出流量幾乎等于零。因而,液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法且能隨泄漏量的變化而自動調整輸出流量，因而其效率也較高。第二十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路3、蓄能器保壓回路4、電接點壓力表控制保壓回路第二十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路六、平衡回路平衡回路的功用是在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。1、單向節(jié)流閥串接液控單向閥第二十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2壓力控制回路2、單向順序閥3、單向液控順序閥第二十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日當活塞下行時,控制壓力油打開液控順序閥,背壓消失,因而回路效率較高,當停止工作時,液控順序閥關閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。這種平衡回路的優(yōu)點是只有上腔進油時活塞才下行,比較安全可靠；缺點是,活塞下行時平穩(wěn)性較差。這是因為活塞下行時,液壓缸上腔油壓降低,將使液控順序閥關閉。當順序閥關閉時,因活塞停止下行,使液壓缸上腔油壓升高,又打開液控順序閥。因此液控順序閥始終工作于啟閉的過渡狀態(tài),因而影響工作的平穩(wěn)性,這種回路適用于運動部件重量不很大、停留時間較短的液壓系統(tǒng)中。第二十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路一、快速運動回路實現調節(jié)和控制執(zhí)行元件速度的回路稱為速度控制回路。速度控制回路分為快速運動回路、調速回路和快慢速換接回路。

又稱增速回路,其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時獲得所需的高速,以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。實現快速運動的方法不同有多種方案,下面介紹幾種常用的快速運動回路。第二十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路1、差動快速回路：

右圖所示。其特點為當液壓缸前進時，活塞從液壓缸右側排出的油再從左側進入液壓缸，增加進油處的一些油量，即和泵同時供應液壓缸進口處的液壓油，可使液壓缸快速前進，但使液壓缸推力變小。第二十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路2、雙聯(lián)泵供油快速回路：第三十頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路3、蓄能器輔助供油快速回路：第三十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路3、蓄能器輔助供油快速回路：4、增速缸快速回路第三十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路二、調速回路對任何液壓系統(tǒng)來說，調速回路都是它的核心部分。是對執(zhí)行元件的速度進行調節(jié)的回路。調速回路根據調速方式的不同可以分為節(jié)流調速、容積調速和節(jié)流容積調速。第三十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日調速回路的調速原理液壓缸

液壓馬達由上兩式可知，改變液壓缸、液壓馬達的流量，排量和作用面積，都能改變其速度。

節(jié)流調速——

改變容積調速——

改變節(jié)流容積調速——

同時改變和7.3速度控制回路第三十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路節(jié)流調速回路的組成

定量泵、流量閥、溢流閥、執(zhí)行元件等節(jié)流調速工作原理

通過改變回路中流量控制元件通流截面積的大小來控制流入或流出執(zhí)行元件的流量，以調節(jié)其運動速度節(jié)流調速回路的分類

按流量閥的不同，可以分為節(jié)流閥節(jié)流調速和調速閥節(jié)流調速；按流量閥安裝位置不同，可分為進口、出口和旁路節(jié)流調速.第三十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路定壓式節(jié)流調速回路（進口節(jié)流）

1、回路特征

節(jié)流閥位于進油路上，執(zhí)行元件和動力源中間，而且必須加溢流閥才能起調速作用第三十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.2節(jié)流調速回路2、機械特性（速度—負載特性）活塞運動速度節(jié)流閥進口壓力由溢流閥調定，不變節(jié)流閥出口壓力流過節(jié)流閥的流量由以上幾個式子，可得

第三十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路由上式，可知：當負載不變時，活塞運動速度與節(jié)流閥通流面積大小成正比調節(jié)同流面積即可調節(jié)液壓缸運動速度，且具有無極調速能。當負載變化時，活塞速度將受負載變化影響，它所受負載變化影響的程度，可以用速度剛性來表示第三十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路速度剛性

以不同的通流截面進行試驗，得到一組速度—負載關系曲線，如右圖結論：1）從總的趨勢看，隨著負載增加，速度減小2）曲線越陡，速度剛性越差，機械特性越軟3）最大承載能力不受通流面積影響4）通流截面一定，負載增加，速度剛性下降5）負載一定，加大通流截面積（增大速度），速度剛性下降

因此，從速度穩(wěn)定性考慮，進口節(jié)流調速回路適合輕載、低速場合。（負載越小，速度剛性越大，抵抗負載的影響的能力越大，運動越平穩(wěn)，速度精度越高。第三十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路3、功率和效率輸入功率輸出功率功率損失其中，為溢流損失，為節(jié)流損失效率為輸出功率與輸入功率的比值第四十頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路4、調速范圍上式表明，節(jié)流調速回路的調速范圍與節(jié)流閥的調速范圍相同出口節(jié)流調速出口節(jié)流調速的一些特性基本上和進口節(jié)流調速相同，但有些區(qū)別：1、出口節(jié)流運動穩(wěn)定性好；2、能承受負方向負載；3、節(jié)流閥發(fā)熱或泄露對系統(tǒng)的影響小第四十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路變壓式節(jié)流調速回路（旁路節(jié)流）

1、回路特征

節(jié)流閥位于旁路上，與執(zhí)行元件并聯(lián)。溢流閥在此處作安全閥。油泵出口壓力隨負載變化而變化第四十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路2、機械特性同進口節(jié)流的比較1）總的趨勢看，活塞速度隨負載增大減小2）速度剛性更差；3）節(jié)流閥通流截面積不同，最大承受負載不同，低速時，承載能力差；4）通流截面調定后，速度剛性隨負載增大而提高；5）負載一定時，通流截面越?。ㄋ俣仍礁撸?，剛性越好

因此，旁路節(jié)流調速回路適用于重載、高速場合第四十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路3、功率和效率輸入功率：有效功率：損失功率（節(jié)流損失）

旁路節(jié)流調速比進口、出口節(jié)流調速效率高，損失小。第四十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日節(jié)流調速回路4、調速特性旁路節(jié)流的調速范圍較進、出口節(jié)流的調速范圍窄。結論：

旁路（變壓）節(jié)流調速回路負載特性很軟，低速承載能力又差，故，一般僅用于高速、重載、對速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率系統(tǒng)中，如牛頭刨床主運動系統(tǒng)。第四十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路容積調速回路是通過改變泵或馬達的排量來實現調速的。主要優(yōu)點是沒有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，發(fā)熱小，適用于大功率、大流量場合。（尤其是行走機械液壓系統(tǒng)）容積調速回路的分類：根據油路的循環(huán)方式，可分為開式和閉式回路根據執(zhí)行元件的不同，泵—缸式泵—馬達式變量泵—定量馬達定量泵—變量馬達變量泵—變量馬達第四十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路泵—缸式容積調速回路第四十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路活塞運動速度：速度剛性速度剛性不好，低速負載能力差。第四十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路泵—馬達式容積調速回路1）變量泵—定量馬達式（恒轉矩）泵轉速，馬達排量，恒定不變馬達轉速輸出轉矩，不因調速而變輸出功率第四十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路調速范圍寬第五十頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路2）定量泵—變量馬達式（恒功率）泵轉速、排量，恒定不變馬達轉速輸出轉矩輸出功率第五十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路1）定量泵—變量馬達式（恒功率）調速范圍窄第五十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路3）變量泵—變量馬達式前兩種回路工作特性的綜合，調速范圍大，并擴大了馬達輸出轉矩和功率的選擇余地。一般機械都要求在低速時要求有較大的輸出轉矩，在調速時，分兩段進行1、先將調至最大，并固定。然后，將由小調大，2、將固定至最大，然后將由大調小第五十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日容積調速回路3）變量泵—變量馬達式（恒轉矩、恒功率）第五十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日7.3速度控制回路三、速度換接回路速度換接回路的功用是使執(zhí)行元件可以在多種速度之間轉換。1、單