液壓基本回路(經(jīng)典).ppt

1、1,本章提要,本章介紹液壓基本回路，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(yùn)動(dòng)回路,熟悉和掌握這些基本回路的組成、工作原理及應(yīng)用，是分析、設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。,2,快速運(yùn)動(dòng)回路的功用在于使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并使功率得到合理的利用。實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)可以有幾種方法。,快速運(yùn)動(dòng)回路,這里僅介紹液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路和雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路。,3,液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路,換向閥2處于原位時(shí)，液壓泵1輸出的液壓油同時(shí)與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由于液壓缸無(wú)桿腔的有效面積A1大于有桿腔的有效面積A2，使活塞受到的向右作用

2、力大于向左的作用力，導(dǎo)致活塞向右運(yùn)動(dòng)。,液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路,4,5,這種回路比較簡(jiǎn)單也比較經(jīng)濟(jì)，但液壓缸的速度加快有限，差動(dòng)連接與非差動(dòng)連接的速度之比為:,有時(shí)仍不能滿足快速運(yùn)動(dòng)的要求，常常要求和其它方法（如限壓式變量泵）聯(lián)合使用。,液壓缸差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路,6,當(dāng)換向閥6處于圖示位置，并且由于外負(fù)載很小，使系統(tǒng)壓力低于順序閥3的調(diào)定壓力時(shí)，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，活塞快速向右運(yùn)動(dòng)；,圖雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路,雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路,7,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，達(dá)到順序閥3的調(diào)定壓力后,大流量泵1通過(guò)閥3卸荷,單向閥4自動(dòng)關(guān)閉,只有小流量泵

3、2單獨(dú)向系統(tǒng)供油,活塞慢速向右運(yùn)動(dòng).,8,大流量泵1的卸荷減少了動(dòng)力消耗，回路效率較高。這種回路常用在執(zhí)行元件快進(jìn)和工進(jìn)速度相差較大的場(chǎng)合，特別是在機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。,9,第二節(jié) 速度控制回路（一） 調(diào)速回路,調(diào)速方法概述,液壓系統(tǒng)常常需要調(diào)節(jié)液壓缸和液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)主機(jī)的工作循環(huán)需要。液壓缸和液壓馬達(dá)的速度決定于排量及輸入流量。 液壓缸的速度為：,液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:,式中 q 輸入液壓缸或液壓馬達(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。,10,由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達(dá)的速度，可以通過(guò)改變流入流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)改變排量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于

4、液壓缸來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變其有效作用面積A（相當(dāng)于排量）來(lái)調(diào)速是不現(xiàn)實(shí)的，一般只能用改變流量的方法來(lái)調(diào)速。 對(duì)變量馬達(dá)來(lái)說(shuō)，調(diào)速既可以改變流量，也可改變馬達(dá)排量。,11,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，通過(guò)改變回路中節(jié)流面積的大小來(lái)控制流量，以調(diào)節(jié)其速度。,(2)容積調(diào)速回路 通過(guò)改變回路中變量泵或變量馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。,(3)容積節(jié)流調(diào)速回路（聯(lián)合調(diào)速）,下面主要討論節(jié)流調(diào)速回路和容積調(diào)速回路。,一. 定量泵節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流調(diào)速回路有進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，回油節(jié)路流調(diào)速，旁路節(jié)流調(diào)速三種基本形式。,設(shè)節(jié)流口為薄壁小孔，節(jié)流口壓力流量方程中 m1

5、/2。,12,（一） 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,13,（1）速度負(fù)載特性,活塞受力方程為：,缸的流量方程為：,=,圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,14,于是,(2),式中,C 與油液種類(lèi)等有關(guān)的系數(shù)；,AT 節(jié)流閥的開(kāi)口面積；,節(jié)流閥前后的壓強(qiáng)差，,m 為節(jié)流閥的指數(shù)；當(dāng)為薄壁孔口時(shí)，m =0.5。,15,(2),式 (2)為進(jìn)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(2)按不同節(jié)流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱(chēng)為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的速度負(fù)載特性曲線。,16,圖2 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性曲線,17,（2）功率特性,圖1中，液壓泵輸出功率即為

6、該回路的輸入功率為：,回路的功率損失為：,而缸的輸出功率為：,圖1進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,18,式中 溢流閥的溢流量, 。,進(jìn)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,(3),19,（二） 回油路節(jié)流調(diào)速回路,圖3回油路節(jié)流調(diào)速回路,采用同樣的分析方法可以得到與進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負(fù)載特性.,20,進(jìn)油路和回油路節(jié)流調(diào)速的比較,(1) 承受負(fù)值負(fù)載的能力 回油節(jié)流調(diào)速能承受一定的負(fù)值負(fù)載,(2) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 回油節(jié)流調(diào)速回路運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好。,(3) 油液發(fā)熱對(duì)回路的影響 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的油液發(fā)熱會(huì)使缸的內(nèi)外泄漏增加；,(4) 啟動(dòng)性能 回油節(jié)流調(diào)速回路中重新啟動(dòng)時(shí)背

7、壓不能立即建立，會(huì)引起瞬間工作機(jī)構(gòu)的前沖現(xiàn)象。,進(jìn)油路、回油路節(jié)流調(diào)速回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大，低速、小功率場(chǎng)合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。,（5）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路容易實(shí)現(xiàn)壓力控制。工作部件運(yùn)動(dòng)碰到死擋 鐵后，液壓缸進(jìn)油腔壓力上升至溢流閥調(diào)定壓力，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，可控制下一步動(dòng)作。,21,（三） 旁油路節(jié)流調(diào)速回路,圖4 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(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié),溢流閥作安全閥用，液壓泵的供油壓力Pp取決于負(fù)載。,22,（1）速度負(fù)載特性,考慮到泵的工作壓力隨負(fù)載變化，泵的輸出流量qp應(yīng)計(jì)入泵的泄漏量隨壓力的

8、變化 ,采用與前述相同的分析方法可得速度表達(dá)式為：,23,（2）功率特性,回路的輸入功率,回路的輸出功率,回路的功率損失,回路效率,旁路節(jié)流調(diào)速只有節(jié)流損失，無(wú)溢流損失，功率損失較小。,24,二 容積調(diào)速回路,容積調(diào)速回路通過(guò)改變液壓泵和液壓馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的速度。由于沒(méi)有節(jié)流損失和溢流損失，回路效率高，系統(tǒng)溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。,容積調(diào)速回路有泵-缸式回路和泵-馬達(dá)式回路。這里主要介紹泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路。,25,（一）變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路閉式調(diào)速回路,馬達(dá)為定量,改變泵排量VP可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速nM隨之成比例地變化.,泵的轉(zhuǎn)速 np 和馬達(dá)排量VM 視為常數(shù)，改

9、變泵的排量Vp可使馬達(dá)轉(zhuǎn)速 nM 和輸出功率 PM 隨之成比例的變化。馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 TM 和回路的工作壓力p 取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不會(huì)因調(diào)速而發(fā)生變化，所以這種回路常稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速回路。,26,圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路,27,圖7變量泵-定量馬達(dá)容積調(diào)速回路,28,在低速段，先將馬達(dá)排量調(diào)至最大，用變量泵調(diào)速，當(dāng)泵的排量由小變大，直至最大，馬達(dá)轉(zhuǎn)速隨之升高，輸出功率也隨之線性增加。此時(shí)因馬達(dá)排量最大，馬達(dá)能獲得最大輸出轉(zhuǎn)矩，且處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)）。 高速段，泵為最大排量，用變量馬達(dá)調(diào)速，將馬達(dá)排量由大調(diào)小，馬達(dá)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，輸出轉(zhuǎn)矩隨之降低。此時(shí)因泵處于最大輸出功率狀態(tài)不變，故馬

10、達(dá)處于恒功率狀態(tài)（恒功率調(diào)節(jié)）。,二 變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路,29,。,30,8.3 同步回路,同步運(yùn)動(dòng)包括速度同步和位置同步兩類(lèi)。速度同步是指各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度相同；而位置同步是指各執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)中或停止時(shí)都保持相同的位移量。,8.3.1 液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,31,8.3.1 液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,圖8.13用機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路,由于機(jī)械零件在制造，安裝上的誤差，同步精度不高。同時(shí)，兩個(gè)液壓缸的負(fù)載差異不宜過(guò)大，否則會(huì)造成卡死現(xiàn)象。,這種同步回路是用剛性梁齒輪齒條等機(jī)械零件在兩個(gè)液壓缸的活塞桿間實(shí)現(xiàn)剛性聯(lián)結(jié)以便來(lái)實(shí)現(xiàn)位移的同步。,32,8.

11、3.2 采用調(diào)速閥的同步回路,這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩,而且還受油溫泄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(chǎng)合。,圖8.14 用調(diào)速閥的同步回路,33,8.3.3 用串聯(lián)液壓缸的同步回路,圖8.15用串聯(lián)液壓缸的同步回路,當(dāng)兩缸同時(shí)下行時(shí),若缸5活塞先到達(dá)行程端點(diǎn),則擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)1S，電磁鐵3YA得電,換向閥3左位投入工作,壓力油經(jīng)換向閥3和液控單向閥4進(jìn)入缸6上腔,進(jìn)行補(bǔ)油,使其活塞繼續(xù)下行到達(dá)行程端點(diǎn)，從而消除累積誤差。,這種回路同步精度較高,回路效率也較高.,注意:回路中泵的供油壓力至少 是兩個(gè)液壓缸工作壓力之和。,34,8.3.4 用同步

12、馬達(dá)的同步回路,圖8.16 用同步馬達(dá)的同步回路,兩個(gè)馬達(dá)軸剛性連接，把等量的油分別輸入兩個(gè)尺寸相同的液壓油缸中，使兩液壓缸實(shí)現(xiàn)同步。,35,8.4 順序回路,順序動(dòng)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(shí)間控制三類(lèi)，這里只對(duì)前兩種進(jìn)行介紹。,36,8.4.1 行程控制順序動(dòng)作回路,圖8.17 用行程開(kāi)關(guān)和電磁閥配合的順序回路,首先按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，使電磁鐵1YA得電，壓力油進(jìn)入油缸3的左腔, 使活塞按箭頭1所示方向向右運(yùn)動(dòng)。,動(dòng)作1,37,活塞桿上的擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)6S后,通過(guò)電氣上的連鎖使1YA斷電，3YA得電.油缸3的活塞停止運(yùn)動(dòng)，壓力油進(jìn)入油缸4的左腔,使其按箭頭2所示的方

13、向向右運(yùn)動(dòng);,動(dòng)作2,38,當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)8S,使3YA斷電,2YA得電，壓力油進(jìn)入缸3的右腔,使其活塞按箭頭3所示的方向向左運(yùn)動(dòng)；,動(dòng)作3,39,當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)5,使2YA斷電,4YA得電,壓力油進(jìn)入油缸4右腔,使其活塞按箭頭4的方向返回.,當(dāng)擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)7S時(shí),4YA斷電,活塞停止運(yùn)動(dòng),至此完成一個(gè)工作循環(huán)。,動(dòng)作4,40,8.4.2 壓力控制順序動(dòng)作回路,按啟動(dòng)按鈕，1YA得電，閥1左位工作，液壓缸7的活塞向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序1;,動(dòng)作1,41,到右端后，缸7左腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器3的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，1YA 斷電，3YA得電，閥2左位工作，壓力油進(jìn)

14、入缸8的左腔，其活塞右移，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序2；,動(dòng)作2,42,到行程端點(diǎn)后，缸8左腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器5的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，3YA斷電，4YA得電, 閥2右位工作，壓力油進(jìn)入缸8的右腔，其活塞左移，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序3;,動(dòng)作3,43,到行程端點(diǎn)后，缸8右腔壓力上升，達(dá)到壓力繼電器6的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，4YA斷電，2YA得電,閥1右位工作，缸7的活塞向左退回，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序4。,動(dòng)作4,44,到左端后，缸7右端壓力上升，達(dá)到壓力繼電器4的調(diào)定壓力時(shí)發(fā)訊，2YA斷電，1YA得電，閥1左位工作，壓力油進(jìn)入缸7左腔，自動(dòng)重復(fù)上述動(dòng)作循環(huán)，直到按下停止按鈕為止。,循環(huán)至動(dòng)作1,45,8.5 平衡回路,為了防止立

15、式液壓缸與垂直運(yùn)動(dòng)的工作部件由于自重而自行下落造成事故或沖擊，可以采用平衡回路。,8.5.1 用單向順序閥的平衡回路,圖8.19 用單向順序閥的平衡回路,46,調(diào)節(jié)單向順序閥1的開(kāi)啟壓力,使其稍大于立式液壓缸下腔的背壓.活塞下行時(shí),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(shí),活塞停止運(yùn)動(dòng).,圖8.19 用單向順序閥的平衡回路,47,8.5.2 采用液控單向閥的平衡回路,48,8.6 卸荷回路,當(dāng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件短時(shí)間工作時(shí),常使液壓泵在很小的功率下作空運(yùn)轉(zhuǎn).這種卸荷可以減少液壓泵磨損，降低功率消耗，減小溫升。卸荷的方式有兩類(lèi)，一類(lèi)是液壓缸卸荷，執(zhí)行元件不需要保持壓力；另

16、一類(lèi)是液壓泵卸荷，執(zhí)行元件需要保持壓力。,49,8.6.1 執(zhí)行元件不需保壓的卸荷回路,8.6.1.1 用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路,當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，液壓泵出口直通油箱，泵卸荷。因回路需保持一定的控制壓力以操縱執(zhí)行元件，故在泵出口安裝單向閥。,圖8.21 用換向閥中位機(jī)能的卸荷回路,50,8.6.1.2 用電磁溢流閥的卸荷回路,圖8.22 用電磁溢流閥的卸荷回路,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)行元件停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，二位二通電磁閥得電，溢流閥的遙控口通過(guò)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(shí)現(xiàn)泵卸荷。,51,8.6.2 執(zhí)行元件需要保壓的卸荷回路,8.6.2.1 限壓式變量泵的卸荷回路,當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到變量泵壓力調(diào)節(jié)螺釘調(diào)定壓力時(shí)，壓力補(bǔ)償裝置動(dòng)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(shí)現(xiàn)保壓卸荷，系統(tǒng)中的溢流閥1作安全閥用，以防止泵的壓力補(bǔ)償裝置的失效而導(dǎo)致壓力異常。,圖8.23 用限壓式變量泵的卸荷回路,52,8.6.2.2 用卸荷