液压基本回路

第六章液压基本回路目的任务了解速度控制回路的分类、组成、特点掌握速度控制回路的功用、工作原理基本回路定义由有关液压元件组成，并能完成某一特定功能的典型（简单）油路结构。基本回路分类方向控制回路压力控制回路按功用分速度控制回路多缸工作控制回路7、1速度控制回路功用分类速度控制回路功用改变执行元件的运动速度速度控制回路分类调速*、换速、增速回路等7、1、1调速回路调速原理调速方法对调速回路的要求调速回路调速原理液压缸：v=q/A液压马达：n=q/Vm由上两式知：∵改变q、Vm、A，皆可改变v或n，一般A是不可改变的。液压缸：改变q，即可改变v∴液压马达：既可改变q，又可改变Vm调速回路调速方法节流调速——改变q容积调速——改变泵和马达的V容积节流调速——既可改变q，又可改变V对调速回路的要求调速范围大速度稳定性好效率高一节流调速回路组成工作原理分类节流调速回路组成定量泵、流量阀、溢流阀、执行元件等。节流调速回路工作原理通过改变流量控制阀阀口的通流面积来控制流进或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。节流调速回路分类节流阀节流调速按采用流量阀不同调速阀节流调速进油路按流量阀安装位置不同回油路旁油路节流阀进口节流调速回路特征油路工作特性分析节流阀进口节流调速回路特征将节流阀串联在进入液压缸的油路上，即串联在泵和缸之间，调节A节，即可改变q，从而改变速度，且必须和溢流阀联合使用。节流阀进口节流调速回路油路节流阀→液压缸qp溢流阀→油箱动画演示节流阀进口节流调速回路工作特性分析1）速度负载特性2）最大承载能力3)功率和效率速度负载特性液压缸稳定工作时的受力平衡方程结论液压缸稳定工作时的受力平衡方程p1A=F+p2A∵p2→Tpp=pS=C∴p2=0p1=F/A故节流阀两端的压力差为△p=pP-p1=pP-F/A经节流阀进入液压缸的流量为：q1=CAT△pφ=CAT（PP-F/A）φ液压缸的运动速度v=q1/A=CAT(pP-F/A)φ/A结论：v∝AT改变AT，即可改变q1改变v。AT调定，v随F变化而变化。速度负载特性结论①AT=C,F↑,v↓∴速度负载特性软，即轻载时刚性好②F=C,AT越小，v刚性越好，即低速时刚性好。最大承载能力∵PP=pS=C，∴不论AT如何变化，其最大承载能力不变即Fmax=pPAT故称为恒推力调速（或恒转矩调速）功率和效率液压泵的输出功率液压缸的输出功率回路的功率损失溢流损失节流损失回路的效率液压泵的输出功率PP=pPqP=常数液压缸的输出功率P1=Fv=Fq1/A=p1q1回路的功率损失△p=pP-p1=pPqP-p1q1=pP（q1+△q）-(pP-△p)q1=pP△q+△pq1△q=qP-q1溢流损失△pY=pP△q节流损失△pT=△pq1回路的效率η=p1/pP=Fv/pPqP=p1q1/pPqP∵存在两部分功率损失∴这种调速回路效率较低故进油路节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和速度稳定性要求不高的小功率液压系统。如磨床液压系统节流阀出口节流调速回路特征相同处比较不同处节流阀出口节流调速回路特征将节流阀串联在液压缸的回油路上，即串联在缸和油箱之间，调节AT，可调节q2以改变速度，仍应和溢流阀联合使用，pP=pS。动画演示与进口节流调速回路相同处∵v—F特性基本与进口节流相似∴上述结论都适用于此与进口节流调速回路不同处1）承受负值负载能力2）实现压力控制的方便性3）最低稳定速度承受负值负载能力∵回油路节流阀使缸有一定背压∴能承受负值负载，并↑v稳定性，而进油路则需在回油路上增加背压阀方可承受，△P↑。实现压力控制的方便性∵进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油腔油压上升至pS∴便于实现压力（升压）控制而回油路调速在上述工况时，进油腔压力变化很小，无法控压，而回油腔p↓0，可降压发讯，但电路复杂。最低稳定速度∵若回路使用单杆缸，无杆腔进油量大于有杆腔回油流量∴在缸径、缸速相同情况下，进油节流调速回路流量阀开口较大，低速时不易堵塞。故进油节流调速回路能获得更低稳定速度，为了提高回路综合性能，实践中常采用进油节流调速回路，并在回油路加背压阀（用溢流阀、顺序阀或装有硬弹簧的单向阀串接于回油路），因而兼有两回路优点。节流阀旁路节流调速回路特征油路工作特性分析应用节流阀旁路节流调速回路特征将节流阀装在与执行元件并联的支路上，即与缸并联，溢流阀做安全阀，pP取决于负载，pP=p1=△p=F/A动画演示节流阀旁路节流调速回路油路缸（q1）q节流阀→T节流阀旁路节流调速回路工作特性分析（1）速度负载特性（2）最大承载能力（3）功率和效率节流阀旁路节流调速回路速度负载特性重复进油路节流调速回路的推导步骤，可得本回路的速度负载特性方程，但应考虑泵的泄漏量影响。q1=qP-qT=(qtP-△qP)-qT=(qtP-kLpP)-CAT△pφ=qtp-kL(F/A)-CAT(F/A)φ故液压缸的工作速度为：v=q1/A=[qtp-kL(F/A)-CAT(F/A)φ]/A结论：①AT=C，F↑，v↓,F↓，v↑，即v—F特性更软②F=C,↑AT，v↓;↓AT↑v，即速度随AT而变化节流阀旁路节流调速回路最大承载能力AT↑，阻力↓，Fmax↓，即低速承载能力小，AT至一定值时，即使F很小，qp→节→T,V=0，所以Fmax既与AT有关，又受安全阀调定压力的限制。节流阀旁路节流调速回路功率和效率∵pP随F变化而变化，只有△P节，而无△P溢∴η高，发热少。节流阀旁路节流调速回路应用∵v—F特性较软，低速承载能力差。∴一般用于高速、重载、对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。采用调速阀的节流调速回路按调速阀安装位置特点按调速阀安装位置*进油路回油路旁油路动画演示调速阀的节流调速回路特点1在负载变化较大，v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流阀，当△P△Pmin，qV不随△P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀调速。2虽解决了速度稳定性问题，但因既有△P溢，又有△P节，还有△P减，所以，△P更大，一般用于P较小，但F变化较大而v稳定性要求较高的场合。二容积调速回路特点分类容积调速回路特点∵节流调速回路效率低、发热大，只适用于小功率场合。∴而容积调速回路，因无节流损失或溢流损失故效率高，发热小，一般用于大功率场合。容积调速回路分类开式按油路循环方式闭式泵—缸式按所用执行元件不同变—定泵—马达式定—变变—变变量泵和定量马达容积调速回路（恒转矩）组成工作特性变量泵和定量马达容积调速回路组成动画演示变量泵和定量马达容积调速回路工作特性①nM=qP/VM∵VM=定值∴调节qP即可改变nM②若不计损失，在调速范围内，T=pPVM/2π=C∴称恒转矩容积调速定量泵—变量马达式容积调速回路（恒功率工作特性特点定量泵—变量马达式容积调速回路工作特性nM=qP/VM∵qP=定值∴调节VM即可改变nM定量泵—变量马达式容积调速回路特点∵nM与VM成反比TM与VM成正比∴VM↑，nM↓，TM↑；VM↓，nM↑，TM↓，以致带不动负载，使马达“自锁”。故这种回路很少单独使用变量泵——变量马达式容积调速回路工作原理特点动画演示变量泵—变量马达式容积调速回路工作原理第一段：先将VM调至最大并固定，然后将VP由小→大,分两段调节nM从0↑nM’（变—定）第二段：将VP固定至最大，VM由大→小，nM从nM’↑nMmax（定—变）∴调速范围大，λ可达100。变量泵——变量马达式容积调速回路特点∵nM低时TM大，nM高时TM小∴正好符合大部分机械要求故多用于机床主运动、纺织机械、矿山机械三容积节流调速回路∵容积调速回路虽然效率高，发热小，但仍存在速度负载特性较软的问题（主要由于泄漏所引起）。∴在低速、稳定性要求较高的场合（如机床进给系统中），常采用容积节流调速回路。容积节流调速回路特点1qP自动与流量阀调节相吻合，无△P溢，η高2进入执行元件的q与F变化无关，且自动补偿泄漏，速度稳定性好。3因回路有节流损失，所以ηη容4便于实现快进—工进—快退工作循环限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路组成工作原理特点限压式变量泵和调速阀调速回路组成限压式变量泵和调速阀调速回路工作原理联合调速，v由调速阀调定，qP与q1自动适应。qPq1，pP↑，通过反馈，qp↓qP=q1v=cqPq1，pP↓，e↑,qP↑qP=q10、5Mpa(中低压)△pmin=pP-p1=调速阀正常工作，△P最小过大，△P大易发热1Mpa（高压）若△P过小，v稳定性不好限压式变量泵和调速阀调速回路特点∵本回路的pP为一定值∴称定压式容积节流调速回路又∵若负载变化大时，节流损失大，低速工作时，泄漏量大，系统效率降低∴用于低速、轻载时间较长且变载的场合时，效率很低。故本回路多用于机床进给系统中。差压式变量泵和节流阀的容积节流调速回路组成工作原理特点应用差压式变量泵和节流阀调速回路组成动画演示差压式变量泵和节流阀调速回路工作原理工进时，节流阀调节q1，qP与之适应。qPq1时，pP↑，定子右移，e↓，qP↓qPq1时，pP↓，定子左移，e↑，qP↑直至qP=q1，v=c。差压式变量泵和节流阀调速回路特点虽用了节流阀，但具有调速阀的性能，即q1不受负载变化影响∵定子受力平衡方程pPA1+pP(A2-A1)=p1A2+FS∴△p=pP-p1=FS/A2=c又∵pP随负载变化而变化，p1也变化，∴称变压式容积节流调速回路，且△qP小η高因采用了固定阻尼孔，可防止定子因移动过快而发生振动。差压式变量泵和节流阀调速回路应用适用于负载变化大、速度较低的中小功率系统。7、1、2快速回路功用分类快速回路功用使执行元件获得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。快速回路分类双泵供油增速蓄能器供油增速变量泵供油增速液压缸差动连接增速*一液压缸差动连接快速回路组成工作原理特点液压缸差动连接快速回路组成动画演示液压缸差动连接快速回路工作原理电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序1YA2YA3YA快进+--工进+-+快退-++原位停止---液压缸差动连接快速回路特点实质↓A以↑v，简单易行，应用广泛，但因差动时部分qV↑，管道及阀均应大规格。二、双泵供油快速回路组成工作原理特点动画演示三、增速缸快速回路动画演示四、用蓄能器的快速回路动画演示7、1、5速度换接回路功用分类速度换接回路功用完成系统中执行元件依次实现几种速度的换接。实质上是一种分级（或有级）调速回路，但速度是根据需要事先调好，这是和调速回路的不同之处。速度换接回路分类快速与慢速的换接两种慢速的换接一快速与慢速的换接回路速度换接方法举例速度换接方法各种增速回路电磁阀的换接回路行程阀的换接回路*快速与慢速的换接回路举例1二位二通电磁阀与调速阀电磁铁顺序动作表特点动画演示电磁铁顺序动作表电磁铁动作顺序1YA2YA3YAYJ快进+-+-工进+---止挡块停留+--+快退-++-原位停止----电磁阀与调速阀换接回路特点安装连接比较方便，易于实现自动控制，但速度换接平稳性和可靠性以及换接精度都较差。2采用行程阀的快慢速换接回路组成工作原理特点行程阀的快慢速换接回路组成动画演示行程阀的快慢速换接回路工作原理图示，液压缸快进压下行程阀，液压缸工进24S左位，液压缸快退行程阀的快慢速换接回路特点速度换接平稳，动作可靠，换接精度较好，但行程阀必须安装在液压缸附近。二两种进给速度的换接回路1调速阀串联的换接回路2调速阀并联的换接回路调速阀串联的换接回路组成：动画演示工作原理：特点：v1v2，否则2不起作用调速阀并联的换接回路组成工作原理特点动画演示调速阀并联的换接回路特点v1、v2互不影响，但因A、B任意一个工作时，另一个减压阀阀口最大，一旦换接易前冲。所以改为下图所示，可避免前冲，但△P↑。动画演示