第-7-章-液壓基本回路課件

第7章液壓基本回路7.1方向控制回路7.2速度控制回路7.3壓力控制回路7.4多缸工作控制回路本章小結(jié)思考與練習(xí)

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)掌握常用的速度控制回路的組成及工作原理。

(2)掌握常用的壓力控制回路的組成及工作原理。

(3)了解常用的方向控制回路及多缸控制回路。

任何機械設(shè)備的液壓傳動系統(tǒng)，都是由液壓基本回路組成的。所謂液壓基本回路，就是由相關(guān)的液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路。液壓基本回路按其在系統(tǒng)中的

功能，可分為方向控制回路、速度控制回路、壓力控制回路以及多缸控制回路等。

7.1方向控制回路

在液壓系統(tǒng)中，控制執(zhí)行元件的起動、停止及換向的回路，稱為方向控制回路。7.1.1起停回路在執(zhí)行元件需要頻繁地起動和停止的液壓系統(tǒng)中，一般不采用起動或停止液壓泵電動機的方法來使執(zhí)行元件的起、停，因為這對泵、電動機以及電網(wǎng)都是不利的，而是采用起停回路來實現(xiàn)這一要求。

圖7.1(a)是用二位二通電磁換向閥來使執(zhí)行元件停止運動的起停回路。這種回路在切斷壓力油路時，泵輸出的壓力油從溢流閥流回油箱，消耗功率較大，不經(jīng)濟。圖7.1(b)是用二位三通電磁換向閥來使執(zhí)行元件停止運動的起停回路。這種回路在切斷壓力油路時，泵輸出的壓力油從換向閥流回油箱，這樣泵可以在很低的壓力下運轉(zhuǎn)(稱為卸荷)，功率消耗很少。用中位機能為M型、H型、K型的三位四通換向閥也能實現(xiàn)這種功能。圖7.1起停回路

7.1.2換向回路

換向回路用于控制液壓系統(tǒng)中的油流方向，從而改變執(zhí)行元件的運動方向。執(zhí)行元件的換向一般可采用各種換向閥來實現(xiàn)，在容積調(diào)速的閉式回路中，也可以利用雙向變量泵

控制油液流動的方向來實現(xiàn)液壓缸(或液壓馬達(dá))的換向。

工程中常采用二位四通、三位四通等電磁換向閥進(jìn)行換向。圖7.2所示是利用限位開關(guān)控制三位四通電磁換向閥動作的換向回路。圖7.2電磁換向閥換向回路

按下起動按鈕，

1YA通電，閥左位工作，液壓缸左腔進(jìn)油，活塞右移；當(dāng)觸動行程開關(guān)2ST時，

1YA斷電、2YA通電，閥右位工作，液壓缸右腔進(jìn)油，活塞左移;當(dāng)觸動行程開關(guān)1ST時，

2YA斷電、1YA通電，閥又左位工作，液壓缸又左腔進(jìn)油，活塞又向右移。這樣往復(fù)變換換向閥的工作位置，就可自動改變活塞的移動方向。1YA和2YA都斷電，活塞停止運動。

由電磁換向閥組成的換向回路操作方便，易于實現(xiàn)自動化，但換向時間較短，故換向沖擊大，一般不宜頻繁換向，適用于小流量、平穩(wěn)性要求不高的場合。

對換向精度與平穩(wěn)性有一定要求的場合，常采用電液換向閥或機液換向閥組成的換向回路。

7.1.3鎖緊回路

鎖緊回路的作用是防止液壓缸在停止運動時因外界因素而發(fā)生位置移動。利用三位換向閥O型或M型中位機能都能實現(xiàn)對液壓缸的鎖緊。但由于滑閥式換向閥不可避免地存

在泄漏，這種鎖緊方法不夠可靠。最常用的方法是采用液控單向閥來實現(xiàn)鎖緊。

圖7.3所示為采用液控單向閥組成的鎖緊回路。液壓缸兩個油口處各裝一個液控單向閥，當(dāng)換向閥處于左位或右位工作時，液控單向閥控制口K1

和K2

通入壓力油，缸的回油便可反向通過單向閥口，此時活塞可以向右或向左移動;當(dāng)換向閥處于中位時，因閥的中位機能為H型，兩個液控單向閥的控制油直接通油箱，故控制壓力立即消失，液控單向閥不再反向?qū)ǎ簤焊滓騼汕挥鸵悍忾]便被鎖緊。由于液控單向閥的反向密封性很好，因此鎖緊可靠。圖7.3液控單向閥鎖緊回路

7.2速度控制回路

用來控制執(zhí)行元件運動速度的回路稱為速度控制回路。速度控制回路包括調(diào)速回路、增速回路和速度換接回路等。

7.2.1調(diào)速回路

在液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種。當(dāng)不考慮液壓油的壓縮性和泄漏的影響時，液壓缸的速度為

液壓馬達(dá)的速度為

式中，q為輸入油缸或液壓馬達(dá)的流量;A為液壓缸的有效面積;VM

為液壓馬達(dá)的排量。

由液壓缸和液壓馬達(dá)的速度公式可見，改變輸入執(zhí)行元件的流量q，或改變液壓缸的有效面積A和液壓馬達(dá)的排量VM

都可以達(dá)到調(diào)速的目的。對于液壓缸來說，有效面積A是不能改變的，只能用改變輸入液壓缸流量q的辦法來實現(xiàn)調(diào)速。對于液壓馬達(dá)來說，變量馬達(dá)的排量是可調(diào)的，所以既可通過改變輸入液壓馬達(dá)流量的辦法來調(diào)速，也可采用改變液壓馬達(dá)排量的辦法來調(diào)速。常用的調(diào)速方法有定量泵的節(jié)流調(diào)速、變量泵的容積調(diào)速和容積節(jié)流復(fù)合調(diào)速等三種。

1.節(jié)流調(diào)速回路

定量泵節(jié)流調(diào)速是在定量液壓泵供油的液壓系統(tǒng)中安裝節(jié)流閥來調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的油液流量，從而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件工作行程速度。根據(jù)節(jié)流閥在油路中安裝位置的不同，可分為

進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速和進(jìn)回油路節(jié)流調(diào)速等多種形式。常用的是進(jìn)油節(jié)流調(diào)速與回油節(jié)流調(diào)速兩種回路。

1)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路

進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路如圖7.4所示。節(jié)流閥串接在液壓缸的進(jìn)油路上，泵的供油壓力由溢流閥調(diào)定。調(diào)節(jié)節(jié)流閥閥口面積，便可改變進(jìn)入液壓缸的流量，即可調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度。泵的多余流量經(jīng)溢流閥流回油箱。圖7.4進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路

(1)速度負(fù)載特性。

缸穩(wěn)定工作時，其受力平衡方程式為

式中，p1、p2

分別為液壓缸進(jìn)油腔壓力和回油腔壓力，由于回油腔通油箱，

p2

可視為零;F、A分別為缸的負(fù)載和活塞的有效面積。所以

節(jié)流閥前后的壓力差為

由小孔流量公式可知液壓缸的運動速度為

式中，

K為節(jié)流閥閥口形狀系數(shù)；AT

為節(jié)流閥通流面積；m

為節(jié)流閥閥口形狀指數(shù)。

式(7.1)為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程。由該式可知，液壓缸的速度與節(jié)流閥通流面積AT成正比，調(diào)節(jié)AT可實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速范圍較大，當(dāng)AT調(diào)定后，速度隨負(fù)載的增大而減小。

若以F為橫坐標(biāo)，以v為縱坐標(biāo)，以AT為參變量，可由方程(7.1)繪出其負(fù)載特性曲線，如圖7.5所示。速度v隨負(fù)載F變化的程度稱為速度剛性，表現(xiàn)在速度負(fù)載特性曲線的低斜率上。特性曲線上某點處的斜率越小，速度剛性就越大，表明回路在該處速度受負(fù)載變化的影響就越小，即該點速度穩(wěn)定性好。圖7.5進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線

(2)最大承載力。

由負(fù)載特性曲線可以看出，當(dāng)液壓缸的速度為零時，液壓缸的負(fù)載為最大。液壓缸最大承載能力可由式(7.1)求得

(3)功率和效率。

液壓泵的輸出功率為

液壓缸的輸出功率為

回路的功率損失為

式中，Δq為溢流閥溢流量;pP

為液壓泵供油量。

由式(7.3)可知，這種調(diào)速回路的功率損失由兩部分組成，即溢流損失pPΔq和節(jié)流損失Δpq。

由以上分析可知，進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對速度要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。

2)回油節(jié)流調(diào)速回路

回油節(jié)流調(diào)速回路如圖7.6所示。它是將節(jié)流閥放置在回油路上，用它來控制從液壓缸回油腔流出的流量，也就控制了液壓缸的流量，達(dá)到了調(diào)速的目的。

用同樣的辦法，可以推出回油節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性、最大承載力和功率特性與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路完全相同，這里不再重復(fù)。但回油節(jié)流調(diào)速回路有兩個明顯的優(yōu)點:一是節(jié)流閥裝在回油路上，回油路上有較大的背壓，因此在外界負(fù)載變化時可起緩沖作用，運動的平穩(wěn)性比進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路要好;二是回油節(jié)流調(diào)速回路中，經(jīng)節(jié)流閥后壓力損耗而發(fā)熱，導(dǎo)致溫度升高的油液直接流回油箱，容易散熱。圖7.6回油節(jié)流調(diào)速回路

3)旁路節(jié)流調(diào)速回路

旁路節(jié)流調(diào)速回路如圖7.7(a)所示，它是將節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，用它來調(diào)節(jié)流回油箱的流量，以控制進(jìn)入液壓缸的流量來達(dá)到調(diào)速的目的?；芈分械囊缌鏖y起安全作用，泵的工作壓力不是恒定的，隨負(fù)載發(fā)生變化。圖7.7旁路節(jié)流調(diào)速回路

(1)速度負(fù)載特性。

旁路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性方程為

式中，qPt為泵的理論流量;Kl為泵的泄漏系數(shù);其余符號意義同前。

由方程(7.4)繪出的速度負(fù)載曲線如圖7.7(b)所示。由該曲線可看出，當(dāng)負(fù)載F

恒定時，液壓缸的運動速度v隨節(jié)流閥開口面積AT的增大而減小，當(dāng)節(jié)流閥開口面積AT

調(diào)定后，液壓缸運動速度v隨負(fù)載F增大而減小。

(2)最大承載力。

旁路節(jié)流調(diào)速回路的最大承載能力隨節(jié)流閥的開口面積AT的增大而減小，即該回路低速時承載能力很差，調(diào)速范圍很小。同時該回路最大承載力還受溢流閥的安全壓力值的限制。

(3)功率和效率。

旁路節(jié)流調(diào)速回路只有節(jié)流損失而無溢流損失，故效率較高。

這種回路適用于高速、重載且對速度平穩(wěn)性要求不高的較大功率場合。

采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，在負(fù)載變化時液壓缸運行速度隨節(jié)流閥進(jìn)出口壓差而變化，故速度平穩(wěn)性差。如果用調(diào)速閥來代替節(jié)流閥，速度平穩(wěn)性將大為改善，但功率損失

將會增大。

2.容積調(diào)速回路

容積調(diào)速回路是通過改變回路中液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來實現(xiàn)調(diào)速的。其主要優(yōu)點是功率損失小(沒有溢流損失和節(jié)流損失)，系統(tǒng)效率高，適用于高速、大功率系統(tǒng)。

按油路循環(huán)方式的不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉式回路兩種。開式回路中，泵從油箱吸油，執(zhí)行機構(gòu)的回油直接回到油箱，油箱容積大，油液能得到較充分冷卻，但空

氣和臟物易進(jìn)入回路。閉式回路中，液壓泵將油輸出進(jìn)入執(zhí)行機構(gòu)的進(jìn)油腔，又從執(zhí)行機構(gòu)的回油腔吸油。閉式回路結(jié)構(gòu)緊湊，只需很小的補油箱，但冷卻條件差。為了補償工作

中油液的泄漏，一般設(shè)補油泵，補油泵的流量為主泵流量的10%~15%。壓力調(diào)節(jié)為0.3~1MPa。容積調(diào)速回路通常有三種基本形式:由變量泵和液壓缸或定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路;由定量泵和變量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路;由變量泵和變量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路。

1)由變量泵和液壓缸或定量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路

圖7.8所示為變量泵和液壓缸組成的開式容積調(diào)速回路?；芈分械囊缌鏖y作安全閥使用，換向閥用來改變活塞的運動方向，活塞的運動速度是通過改變泵的輸出流量來調(diào)節(jié)的，單向閥在變量泵停止工作時可以防止系統(tǒng)中油液倒流和空氣侵入。圖7.8變量泵和液壓缸組成的開式容積調(diào)速回路

圖7.9所示為變量泵和定量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路。在這種回路中，為補充回路中的泄漏設(shè)置了補油裝置。輔助泵將油箱中經(jīng)過冷卻的油液輸入到封閉回路中，同時與

油箱相通的溢流閥將溢出定量馬達(dá)排出的多余油液，從而起到穩(wěn)定低壓管路壓力和置換熱油作用。由于變量泵的吸油口處具有一定壓力，所以可避免空氣侵入和出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。封

閉回路中的高壓管路上連有溢流閥可起到安全閥作用，以防止系統(tǒng)過載，單向閥在系統(tǒng)停止工作時可以起到防止封閉回路中的油液倒流和空氣侵入的作用。圖7.9變量泵和定量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路

在這種容積調(diào)速回路中，液壓泵的轉(zhuǎn)速和液壓馬達(dá)的排量都為常數(shù)，液壓泵的供油壓力隨負(fù)載增加而升高，其最高壓力由安全閥來限制。液壓馬達(dá)的輸出速度和輸出的最大功

率與變量泵的排量成正比，輸出的最大轉(zhuǎn)矩恒定不變，故稱這種回路為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路，由于其排量可調(diào)得很小，因此其調(diào)速范圍較大。

2)由定量泵和變量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路

圖7.10所示為定量泵和變量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路。在這種回路中，液壓泵的轉(zhuǎn)速和排量都為常數(shù)，液壓泵的最高供油壓力同樣由溢流閥來限制，液壓馬達(dá)能輸出的轉(zhuǎn)矩與變量馬達(dá)的排量成正比，馬達(dá)轉(zhuǎn)速與排量成反比，能輸出的最大功率恒定不變，故稱這種回路為恒功率調(diào)速回路。馬達(dá)的排量因受到拖動負(fù)載能力和機械強度的限制而不能調(diào)得太大，故其調(diào)速范圍也較小，且調(diào)節(jié)起來很不方便，因此這種調(diào)速回路目前很少單獨使用。圖7.10定量泵和變量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路

3)由雙向變量泵和雙向變量馬達(dá)組成的容積調(diào)速回路

圖7.11所示為雙向變量泵和雙向變量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路。調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達(dá)均可調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，變量泵2可以正反向供油，液壓馬達(dá)10便可以正反向旋轉(zhuǎn)。溢流閥12的調(diào)整壓力應(yīng)略高于溢流閥9的調(diào)整壓力，以保證液動換向閥8動作時，回路中的部分熱油經(jīng)溢流閥9排回油箱，此時由補油泵1向回路輸送冷卻油液。圖7.11雙向變量泵和雙向變量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路

雙向變量泵和雙向變量馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速的組合回路。由于許多設(shè)備在低速運行時要求有較大的轉(zhuǎn)矩，而在高速時希望輸出功率能基本

保持不變，因此調(diào)速時通常先將馬達(dá)的排量調(diào)至最大并固定不變，通過增大泵的排量來提高馬達(dá)轉(zhuǎn)速，這時馬達(dá)能輸出的最大轉(zhuǎn)矩恒定不變，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速;若泵的排量調(diào)至最大

后，還需要繼續(xù)提高馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，可以使泵的排量固定在最大值，而采用減小馬達(dá)排量的辦法來實現(xiàn)馬達(dá)轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，這時馬達(dá)能輸出的最大功率恒定不變，屬恒功率調(diào)速。這種調(diào)速回路具有較大的調(diào)速范圍，且效率較高，故適用于大功率和調(diào)速范圍要求較大的場合。

3.容積節(jié)流調(diào)速回路

容積節(jié)流調(diào)速回路是由變量泵和節(jié)流閥或調(diào)速閥組合而成的一種調(diào)速回路。圖7.12所示為由限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路。變量泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)

速閥進(jìn)入液壓缸工作腔，回油則經(jīng)背壓閥返回油箱?；钊\動速度由調(diào)速閥中節(jié)流閥的通流面積來控制。變量泵輸出的流量qP

和進(jìn)入油缸的流量q1相適應(yīng)。當(dāng)qP>q1

時，泵的供油壓力pP

上升，使限壓式變量泵的流量自動減少到

q

P≈q1;反之，當(dāng)qP<q1

時，泵的供油壓力pP

下降，該泵又會自動使qP≈q1。可見調(diào)速閥在回路中的作用不僅是使進(jìn)入液壓缸的流量保持恒定，而且還使變量泵的供油量和液壓缸所需的流量相匹配。圖7.12限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路

這種容積節(jié)流調(diào)速回路無溢流損失，效率較高，調(diào)速范圍大，速度剛性好，一般用于空載時需快速、承載時要穩(wěn)定的低速的中、小功率液壓系統(tǒng)。

7.2.2快速回路

快速回路的功能是使液壓缸在空行程時獲得盡可能快的運動速度，以提高系統(tǒng)的工作效率。使用最多的快速回路有差動連接快速回路和雙泵供油快速回路。

1.差動連接快速回路

圖7.13所示是采用單桿活塞缸差動連接的快速回路。它通過二位三通電磁閥形成差動連接。閥3和閥4在左位工作時，單桿活塞缸差動連接作快速運動。當(dāng)閥4通電時，差動連接即被切除，液壓缸回油經(jīng)過調(diào)速閥5，實現(xiàn)慢速工進(jìn)。閥3切換到右位后，液壓缸快退。這種快速回路簡單易行，但快、慢速換接不夠平穩(wěn)。圖7.13采用單桿活塞缸差動連接的快速回路

2.雙泵供油快速回路

圖7.14所示為雙泵并聯(lián)供油的快速回路。液壓泵1為高壓小流量泵，其流量應(yīng)略大于最大工作壓力時進(jìn)給速度所需要的流量，其工作壓力表由溢流閥5調(diào)定。泵2為低壓大流量泵，其流量與泵1流量之和應(yīng)略大于液壓系統(tǒng)快速運動所需要的流量，其工作壓力應(yīng)低于液控順序閥3的調(diào)定壓力/空載時，液壓系統(tǒng)的壓力低于液控順序閥的調(diào)定壓力，閥3關(guān)閉，泵2輸出的油液經(jīng)單向閥4與泵1輸出的油液匯集在一起進(jìn)入液壓缸，從而實現(xiàn)快速運動。當(dāng)系統(tǒng)工作進(jìn)給承受負(fù)載時，系統(tǒng)壓力升高至大于閥3的調(diào)定壓力，閥3打開，單向閥4關(guān)閉，泵2的油經(jīng)閥3流回油箱，泵2處于卸荷狀態(tài)。此時系統(tǒng)僅由小泵1供油，實現(xiàn)慢速工作進(jìn)給，其工作壓力由閥5調(diào)節(jié)。圖7.14雙泵并聯(lián)供油的快速回路

7.2.3速度轉(zhuǎn)換回路

1.快慢速轉(zhuǎn)換回路

圖7.15是利用二位二通電磁換向閥與調(diào)速閥并聯(lián)實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)慢速的回路。當(dāng)圖中電磁鐵1YA、3YA同時通電時，壓力油經(jīng)閥3左位、閥4左位進(jìn)入液壓缸左腔，缸右腔回油，

工作部件實現(xiàn)快進(jìn)；當(dāng)運動部件的擋塊碰到行程開關(guān)(圖中未示)使3YA電磁鐵斷電時，閥4油路斷開，調(diào)速閥5接入油路，壓力油經(jīng)閥3左位后，經(jīng)調(diào)速閥5進(jìn)入缸的左腔，缸右腔回油，工作部件以閥5調(diào)節(jié)的速度實現(xiàn)工作進(jìn)給。圖7.15快慢速轉(zhuǎn)換回路

這種速度轉(zhuǎn)換回路速度換接快，行程調(diào)節(jié)比較靈活，電磁閥可安裝在液壓站的閥板上，便于實現(xiàn)自動控制，應(yīng)用很廣泛。其缺點是平穩(wěn)性較差。

2.兩種慢速的轉(zhuǎn)換回路

圖7.16所示為兩調(diào)速閥串聯(lián)的慢速轉(zhuǎn)換回路。當(dāng)閥1左位工作且閥3斷開時，控制閥2的通或斷使油液經(jīng)調(diào)速閥A或既經(jīng)A又經(jīng)B才能進(jìn)入液壓缸左腔，從而實現(xiàn)第一種慢速或第二種慢速。但閥B的開口需調(diào)得比A小，即第二種慢速的速度必須比第一種慢速的速度低。此外，第二種慢速經(jīng)過兩個調(diào)速閥，能量損失較大。圖7.16調(diào)速閥串聯(lián)的慢速轉(zhuǎn)換回路

圖7.17所示為兩調(diào)速閥并聯(lián)的慢速轉(zhuǎn)換回路。當(dāng)主換向閥1左位或右位工作而閥2沒通電時，液壓缸作快進(jìn)或快退運動。當(dāng)主換向閥1在左位工作并使閥2通電時，根據(jù)閥3不同的工作位置，進(jìn)油需經(jīng)調(diào)速閥A或B才能進(jìn)入缸內(nèi)，便可實現(xiàn)第一種慢速和第二種慢速的轉(zhuǎn)換。兩個調(diào)速閥可單獨調(diào)節(jié)，兩速度無限制，但一閥工作另一閥無油液通過，后者的減壓閥部分處于非工作狀態(tài)，若該閥內(nèi)無行程限位裝置，此時液壓閥口將完全打開，一旦轉(zhuǎn)換，油液大量流過此閥，缸會出現(xiàn)前沖現(xiàn)象，因此不宜用于工作過程中的速度轉(zhuǎn)換。圖7.17調(diào)速閥并聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路

7.3壓力控制回路

壓力控制回路是用壓力控制閥來對系統(tǒng)整體或某一部分的壓力進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的回路。這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等回路。

7.3.1調(diào)壓回路

調(diào)壓回路的功能是使液壓系統(tǒng)或系統(tǒng)中某一部分的壓力與負(fù)載相適應(yīng)并保持穩(wěn)定，或為了安全而限定系統(tǒng)的最高壓力不超過某一數(shù)值。當(dāng)液壓系統(tǒng)在不同工作階段需要兩種以

上不同大小的壓力時，可采用多級調(diào)壓回路。

1.單級調(diào)壓回路

圖7.18所示為單級調(diào)壓回路，系統(tǒng)由定量泵供油，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口大小調(diào)節(jié)液壓缸速度。在工作過程中溢流閥是常開的，液壓泵的工作壓力決定于溢流閥的調(diào)整壓力，并且保持基本恒定，溢流閥的調(diào)整壓力必須大于液壓缸最大工作壓力和油路各種壓力損失的總和。圖7.18單級調(diào)壓回路

2.雙向調(diào)壓回路

液壓缸正反向行程需不同的供油壓力時，可采用雙向調(diào)壓回路，如圖7.19所示。當(dāng)換向閥左位工作時，液壓缸為工作行程，泵出口由溢流閥1調(diào)定為較高壓力，缸右端的油液通過換向閥回油箱，此時，溢流閥2不起作用。當(dāng)換向閥為圖示工作狀態(tài)時，液壓缸為返回行程，泵出口由溢流閥2調(diào)定為較低壓力，溢流閥1不起作用。缸退至終點，泵在低壓下回油，功率損耗小。圖7.19雙向調(diào)壓回路

3.多級調(diào)壓回路

圖7.20(a)所示為二級調(diào)壓回路。在圖示狀態(tài)下，泵出口壓力由溢流閥1調(diào)定為較高壓力，二位二通換向閥通電后，則由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2調(diào)定為較低壓力。閥2的調(diào)定壓力必須小

于閥1的調(diào)定壓力。

圖7.20(b)所示為三級調(diào)壓回路。在圖示狀態(tài)下，泵出口壓力由溢流閥1調(diào)定為最高壓力，當(dāng)換向閥4的右、左電磁鐵分別通電時，泵出口壓力分別由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2和3調(diào)定。

閥2和閥3的調(diào)定壓力必須小于閥1的調(diào)定壓力。圖7.20多級調(diào)壓回路

7.3.2減壓回路

在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)某一支路所需的工作壓力低于系統(tǒng)的工作壓力時，可采用減壓回路。

1.單級減壓回路

圖7.21所示為單級減壓回路。回路中串聯(lián)了一個單向減壓閥5，換向閥4左位工作時，液壓泵輸出的壓力油，經(jīng)單向閥3、換向閥4、單向減壓閥5進(jìn)入油缸左腔，推動活塞向右運動。由于減壓閥的作用，使夾緊缸能得到較低而又穩(wěn)定的夾緊力。換向閥4右位工作時，液壓泵向左運動，這時減壓閥不起作用。單向閥3的作用是當(dāng)主油路壓力低于減壓閥調(diào)定壓力時，保證減壓油路的壓力不變，使夾緊缸保持夾緊力不變。還應(yīng)指出，減壓閥的調(diào)整壓力應(yīng)低于溢流閥2的調(diào)整壓力，才能保證減壓閥正常工作。圖7.21單級減壓回路

2.二級減壓回路

圖7.22所示為由減壓閥和遠(yuǎn)程調(diào)壓閥組成的二級減壓回路。在圖示狀態(tài)下，夾緊缸的壓力由減壓閥1調(diào)定;當(dāng)二通閥通電后，夾緊缸的壓力則由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2調(diào)定，故稱為二級減壓回路。必須注意，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2的調(diào)整壓力應(yīng)低于減壓閥1的調(diào)整壓力，才能實現(xiàn)二級減壓，并且減壓閥的調(diào)整壓力應(yīng)低于回路中溢流閥的調(diào)整壓力，才能保證減壓閥正常工作。圖7.22二級調(diào)壓回路

7.3.3卸荷回路

卸荷是指液壓泵在消耗功率接近于零的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。泵的功率等于泵的輸出壓力和輸出流量的乘積，只要壓力和流量中的任一項近似為零，功率損耗即近似為零。所以卸荷有

流量卸荷和壓力卸荷兩種方法。流量卸荷用于變量泵，容易實現(xiàn)，但泵處于高壓狀態(tài)，磨損比較嚴(yán)重;壓力卸荷是使泵在接近零壓下工作，使用中較常見。

1.三位閥中位機能的卸荷回路

圖7.23(a)所示為采用M型(也可用H型或K型)中位機能的三位四通換向閥實現(xiàn)卸荷的回路。換向閥在中位時可以使液壓泵輸出的油液直接流回油箱，從而實現(xiàn)液壓泵的卸

荷。這種卸荷方法比較簡單，但壓力較高、流量較大時，容易產(chǎn)生沖擊，故適用于低壓、小流量液壓系統(tǒng)。圖7.23卸荷回路

2.二位二通閥的卸荷回路

圖7.23(b)所示為二位二通閥的卸荷回路。采用此方法的卸荷回路必須使二位二通換向閥的流量與液壓泵的額定流量相匹配。這種卸荷方法卸荷效果較好，易于實現(xiàn)自動控制。

3.采用溢流閥的卸荷回路

圖7.23(c)所示為用先導(dǎo)式溢流閥和小流量二位二通電磁換向閥組成的卸荷回路。當(dāng)液壓缸停止運動時，二位二通電磁換向閥通電，使先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)控口與油箱連通，此

時溢流閥的閥口全部打開，液壓泵輸出流量經(jīng)溢流閥溢回油箱，實現(xiàn)卸荷。

7.3.4保壓回路

在液壓系統(tǒng)中，常要求液壓執(zhí)行機構(gòu)在一定的行程位置上停止運動或在有微小的位移下穩(wěn)定地維持住一定的壓力，這就要采用保壓回路。常用的保壓回路有以下幾種。

1.利用液壓泵的保壓回路

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(jīng)溢流閥流回油箱，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，這種保壓方法能隨泄漏量的變化而自動調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。

2.利用蓄能器的保壓回路

圖7.24(a)所示為利用蓄能器的保壓回路。當(dāng)主換向閥7在左位工作時，液壓缸向右運動且壓緊工件，進(jìn)油路壓力升高至調(diào)定值時，壓力繼電器5動作使二通閥4通電，泵1即卸荷，單向閥自動關(guān)閉，液壓缸則由蓄能器6保壓。缸壓不足時，壓力繼電器復(fù)位使泵重新工作。保壓時間的長短取決于蓄能器的容量，調(diào)節(jié)壓力繼電器的工作區(qū)間即可調(diào)節(jié)缸中壓力的最大值和最小值。圖7.24保壓回路

3.自動補油保壓回路

圖7.24(b)所示為采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動補油式保壓回路。當(dāng)2YA得電，換向閥3右位接入回路，液壓缸上腔壓力上升至電接觸式壓力表的上限值時，電接觸式壓力表發(fā)出信號，使電磁鐵2YA失電，換向閥處于中位，液壓泵卸荷，液壓缸由液控單向閥4保壓。當(dāng)液壓缸上腔壓力下降到預(yù)定下限值時，電接觸式壓力表又發(fā)出信號，使2YA得電，液壓泵再次向系統(tǒng)供油，使壓力上升。當(dāng)壓力達(dá)到上限值時，電接觸式壓力表又發(fā)出信號，使2YA失電。因此，這一回路能自動地使液壓缸補充壓力油，使其壓力能長期保持在一定范圍內(nèi)。

7.3.5平衡回路

平衡回路的功用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.采用內(nèi)控式順序閥的平衡回路

圖7.25(a)所示為采用內(nèi)控式順序閥的平衡回路。當(dāng)1YA得電活塞下行時，回油路上就存在著一定的背壓，只要將這個背壓調(diào)得能支承住活塞和與之相連的工作部件自重，活塞可以平穩(wěn)地下落。當(dāng)換向閥處于中位時，活塞就停止運動，不再繼續(xù)下移。這種回路中，當(dāng)活塞向下快速運動時功率損失大，鎖住時活塞和與之相連的工作部件會因單向順序閥的泄漏而緩慢下落。因此，它只適用于工作部件重量不大、活塞鎖住時定位要求不高的場合。

2.采用外控式順序閥的平衡回路

圖7.25(b)所示為采用外控式順序閥的平衡回路。當(dāng)活塞下行時，控制壓力油打開液控式順序閥，背壓消失，因而回路效率較高;當(dāng)停止工作時，順序閥關(guān)閉，以防止活塞和工作部件自重而下降。這種平衡回路的優(yōu)點是只有上腔進(jìn)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，使液控順序閥關(guān)閉;當(dāng)順序閥關(guān)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是很大、停留時間較短的液壓系統(tǒng)。圖7.25平衡回路

3.采用液控單向閥的平衡回路

圖7.25(c)所示為采用液控單向閥的平衡回路。當(dāng)換向閥左位工作時，壓力油通過換向閥進(jìn)入液壓缸上腔，液壓缸下腔的油液通過單向節(jié)流閥、液控單向閥和換向閥回油箱，活塞下行。當(dāng)換向閥處于中位時，液壓缸上腔失壓，液控單向閥迅速關(guān)閉，活塞立即停止運動并被鎖緊。單向節(jié)流閥可以克服活塞下行時液壓缸上腔壓力的變化，消除液控單向閥時開時閉而造成活塞下行過程中運動的不平穩(wěn)，控制流量，起調(diào)速作用。由于液控單向閥采用錐面密封，泄漏小，因此閉鎖性好。這種回路用于要求停位準(zhǔn)確、停留時間較長的液壓系統(tǒng)。

7.4多缸工作控制回路

由一個液壓泵同時驅(qū)動兩個或兩個以上液壓缸配合工作的控制回路稱為多缸工作控制回路。這類回路一般有順序動作、同步和互不干擾等回路。

7.4.1順序動作回路

順序動作回路的功能是使多缸液壓系統(tǒng)中的各液壓缸按規(guī)定的順序動作。常見的順序動作回路有行程控制和壓力控制兩大類。

1.行程控制的順序動作回路

圖7.26(a)所示為采用行程閥控制的順序動作回路。在圖示狀態(tài)下，

A、B兩液壓缸活塞均處在右端位置。當(dāng)換向閥1通電時，壓力油進(jìn)入B缸右腔，

B缸左腔回油，其活塞左移實現(xiàn)動作①;當(dāng)B缸工作部件上的擋塊壓下行程閥2后，壓力油進(jìn)入A缸右腔，

A缸左腔回油，其活塞左移實現(xiàn)動作②;當(dāng)換向閥1斷電時，壓力油先進(jìn)入B缸左腔，

B缸右腔回油，其活塞右移實現(xiàn)動作③;當(dāng)B缸運動部件上的擋塊離開行程閥2使其恢復(fù)下位工作時，壓力油經(jīng)行程閥2進(jìn)入A缸的左腔，

A缸右腔回油，其活塞右移實現(xiàn)動作④。這種回路工作可靠，動作順序的換接平穩(wěn)，但改變工作順序困難，且管路長，壓力損失大，不易安裝，它主要用于專用機械的液壓系統(tǒng)中。

圖7.26(b)所示為采用行程開關(guān)控制的順序動作回路。在圖示狀態(tài)下，電磁換向閥1、2均不通電，兩液壓缸的活塞均處于右端位置。當(dāng)換向閥1通電時，壓力油進(jìn)入A缸右腔，其左腔回油，活塞左移實現(xiàn)動作①;當(dāng)A缸工作部件上的擋塊碰到行程開關(guān)S1時，S1

發(fā)信號使換向閥2通電變左位工作，這時壓力油進(jìn)入B缸的右腔，其左腔回油，活塞左移實現(xiàn)動作②;當(dāng)B缸工作部件上的擋塊碰到行程開關(guān)S3時，

S3發(fā)信號使換向閥1斷電變右位工作，這時壓力油進(jìn)入A缸的左腔，其右腔回油，活塞右移實現(xiàn)動作③;

當(dāng)A

缸工作部件上的擋塊碰到行程開關(guān)S2

時，

S2發(fā)信號使換向閥2斷電變右位工作，這時壓力油進(jìn)入B缸的左腔，其右腔回油，活塞右移實現(xiàn)動作④。當(dāng)B缸工作部件上的擋塊碰到行程開關(guān)S4

時，S4

又發(fā)信號使換向閥1通電開始下一工作循環(huán)。這種回路的優(yōu)點是控制靈活方便，其動作

順序更換容易，易實現(xiàn)自動控制。但順序轉(zhuǎn)換時有沖擊，位置精度與工作部件的速度和質(zhì)量有關(guān)，而可靠性則由電氣元件的質(zhì)量決定。圖7.26行程控制的順序動作回路

2.壓力控制的順序動作回路

圖7.27所示為采用單向順序閥控制的壓力控制順序動作回路。在圖示位置，換向閥處于中位，

A、B兩缸均處在停止?fàn)顟B(tài)位置。當(dāng)電磁鐵1YA通電、換向閥1左位工作時，壓力油先進(jìn)A缸的左腔，

A缸右腔經(jīng)閥2中的單向閥回油，使活塞右移實現(xiàn)動作①;當(dāng)A缸活塞行至終點停止時，系統(tǒng)壓力升高，當(dāng)壓力升高到閥3中順序閥的調(diào)定壓力時，順序閥開啟，壓力油進(jìn)入B缸左腔，其右腔回油，活塞右移實現(xiàn)動作②;當(dāng)電磁鐵2YA通電、換向閥1右位工作時，壓力油先進(jìn)B缸的右腔，其左腔經(jīng)閥3中的單向閥回油，使活塞左移實現(xiàn)動作③;

當(dāng)B缸活塞行至終點停止時，系統(tǒng)壓力升高，當(dāng)壓力升高到閥2中順序閥的調(diào)定壓力時，順序閥開啟，壓力油進(jìn)入A缸右腔，其左腔回油，活塞右移實現(xiàn)動作④。當(dāng)A缸活塞左移至終點時，可用行程開關(guān)控制電磁換向閥1斷電換為中位停止，也可再使電磁鐵1YA通電開始下一個工作循環(huán)。這種回路工作可靠，可以按照要求調(diào)整液壓缸的順序。順序閥的調(diào)整壓力應(yīng)比先動作液壓缸的最高工作壓力高，以免在系統(tǒng)壓力波動較大時產(chǎn)生誤動作。

7.4.2同步回路

使兩個或兩個以上的液壓缸在運動中保持同速度或相同位移的回路，稱為同步回路。

1.剛性連接同步回路

剛性連接同步回路就是將兩個或幾個液壓缸的活塞桿運用機械裝置(如齒輪或剛性梁)連接在一起，使它們的運動相互受牽制，從而使這兩個或幾個液壓缸的運動同步。此種同

步方法簡單，工作可靠，但它不宜使用在兩缸距離過大或兩缸負(fù)載差別過大的場合。

2.串聯(lián)液壓缸的同步回路

圖7.28所示為帶補償裝置的串聯(lián)液壓缸同步回路。兩液壓缸A、B串聯(lián)，

B缸下腔的有效工作面積等于A缸上腔的有效工作面積，若無泄漏，兩缸可同步下行，但因有泄漏及制造誤差，故有同步誤差。采用由液控單向閥3、電磁換向閥1和4組成的補償裝置可使兩缸每一次下行終點的位置同步誤差得到補償。

其補償原理是：當(dāng)換向閥1右位工作時，壓力油進(jìn)入B缸的上腔，

B缸下腔的油液流入A腔上腔，

A缸下腔回油，這時兩活塞桿同步下行。若A缸活塞先到達(dá)終點，它就觸動行程開關(guān)S1

使電磁閥4通電換為上位工作。這時壓力油經(jīng)閥4將液控單向閥3打開，在B缸上腔繼續(xù)進(jìn)油的同時，

B缸下腔的油可經(jīng)單向閥3及電磁換向閥2流回油箱，使B缸活塞能繼續(xù)下行到終點位置。若B缸活塞先到達(dá)終點，它觸動行程開關(guān)S2

，使電磁換向閥2通電換為右位工作。這時壓力油可經(jīng)閥2、閥3繼續(xù)進(jìn)入A缸上腔，使A缸活塞繼續(xù)下行到終點位置。圖7.28帶補償裝置的串聯(lián)液壓缸同步回路

3.采用調(diào)速閥控制的同步回路

圖7.29所示為采用調(diào)速閥控制的同步回路。圖中兩個調(diào)速閥可分別調(diào)節(jié)進(jìn)入兩個并聯(lián)液壓缸下腔的流量，使兩缸活塞向上伸出的速度相等。這種回路可用于兩缸有效工作面

積相等時，也可用于兩缸有效工作面積不相等時，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，且可以調(diào)速。其缺點是受油溫變化和調(diào)速閥性能差異等影響，不易保證位置同步，速度的同步精度也較低，常用于同步精度要求不高的系統(tǒng)中。圖7.29調(diào)速閥控制的同步回路

4.采用比例調(diào)速閥的同步回路

圖7.30所示為采用比例調(diào)速閥控制的同步回路。其同步精度較高，絕對精度可達(dá)0.5mm，已足夠一般設(shè)備的要求。該回路使用一個普通調(diào)速閥C和一個比例調(diào)速閥D，各裝在由單向閥組成的橋式油路中，分別控制液壓缸A和液壓缸B的正反向運動。當(dāng)兩缸出現(xiàn)位置誤差時，檢測裝置發(fā)出信號，調(diào)整比例閥的開口，修正誤差，即可保證同步。圖7.30比例調(diào)速閥控制的同步回路

7.4.3互鎖回路

在多缸工作的液壓系統(tǒng)中，有時要求在一個液壓缸運動時不允許另一個液壓缸有任何運動，這時就要用到液壓缸互鎖回路。

圖7.31所示為雙缸并聯(lián)的互鎖回路。當(dāng)三位六通電磁換向閥5位于中位，液壓缸B停止工作時，二位二通液動換向閥1右端的控制油路(圖中虛線)經(jīng)閥5中位與油箱連通，因此其左位接入系統(tǒng)。這時壓力油可經(jīng)閥1、閥2進(jìn)入A缸使其工作。當(dāng)閥5左位或右位工作時，壓力油可進(jìn)入液壓缸B使其工作。這時壓力油還進(jìn)入了閥1的右端使其右

位接入系統(tǒng)，因而切斷了A缸的進(jìn)油路，使A缸不能工作，從而實現(xiàn)了兩缸運動的互鎖。圖7.31雙缸并聯(lián)的互鎖回路

7.4.4多缸快慢速互不干涉回路

在一泵多缸的液壓系統(tǒng)中，往往由于其中一個液壓缸快速運動，而造成系統(tǒng)的壓力下降，影響其他液壓缸進(jìn)給速度的穩(wěn)定性。因此，在進(jìn)給速度要求比較穩(wěn)定的多缸液壓系統(tǒng)

中，需采用快慢速互不干涉回路。

圖7.32所示為雙泵供油的多缸快慢速互不干擾回路。各缸快速進(jìn)退都由大泵2供油，當(dāng)任一缸進(jìn)入工進(jìn)時，則改由小泵1供油，彼此無牽連，也就無干擾。圖示狀態(tài)各缸原位停止。當(dāng)3YA、4YA通電時，閥7、閥8左位工作，兩缸都由大泵2供油，作差動快進(jìn)，小泵1供油在閥5、閥6處被堵截。設(shè)A缸先完成快進(jìn)，由行程開關(guān)使電磁鐵1YA通電，

3YA斷電，此時大泵2