搜索
镇江高等职业技术学校机械教研室液压与气压传动第7章液压基本回路引言液压基本回路,是指能够实现某种特定功能的液压元件的组合,它是由一些液压元件与液压辅助元件按照一定关系构成的油路结构。一个完整的液压系统,是多个相互联系的基本回路的组合。液压基本回路按控制方式分，可分为：压力控制回路速度控制回路方向控制回路多执行元件控制回路目录•7.1方向控制回路•7.2压力控制回路•7.3速度控制回路•7.4多缸工作控制回路•7.5其他控制回路7.1方向控制回路方向控制回路的作用是利用各种方向控制阀来控制液压系统中各油路油液的通、断及变向，实现执行元件的启动、停止或改变运动方向。方向控制回路主要有：启停回路、换向回路和锁紧回路三类。定义7.1.1启停回路这种回路对二位二通换向阀的要求较高，并要求换向阀有较大的通流量，所以一般只用于低压、小流量系统。在实际应用中，更常用的是中位机能为“O、Y”等型的换向阀，在中位时使进油口断开，从而使执行元件停止运动。1.控制油流的启停回路液压系统中虽然可用起动和停止液压泵电动机的方法使执行元件启动或停止，但这对电动机和电网都不利，因此设置启动和停止的回路来实现这一要求。使用换向阀切断压力油源，从而使得执行元件停止运动，是液压系统中常用的方法。2.控制油压的启停回路7.1.1启停回路这种回路常将液压泵卸荷实现控制。由于卸荷后系统油液无压力或压力较低，执行元件自然停止运动。这类回路，可避免压力油经溢流阀回油而引起的能量损失，防止油液发热。实际应用中，三位换向阀中位机能H、M型等均能实现泵卸荷。3.要求准确定位的启停回路在机床系统中，常常采用固定挡铁限位停留的方法使执行元件准确停靠，以提高机床的加工精度。例如组合机床动力滑台液压系统中就使用了固定挡铁停留，停留位置精度达到0.02mm。换向回路——使执行元件改变输出方向或转向的基本回路。7.1.2换向回路1.采用换向阀的换向回路采用不同操纵形式的三通以上的换向阀都可以使执行元件直接实现换向。二位换向阀只能使执行元件实现正、反向换向运动；三位阀还可利用中位机能使系统获得不同的控制特性。对于利用重力或弹簧力回程的单作用液压缸，用二位三通阀就可使其换向。电磁阀换向较方便，但动作快，有冲击，换向定位精度低，可靠性相对较低，且交流电磁铁频繁切换易烧坏线圈。电液换向阀换向冲击较小，换向控制力较大，但换向定位精度低，换向时间长，不宜频繁切换。机动换向阀换向频率不会受电磁铁的限制，换向过程平稳、准确、可靠，但必须安装在工作机构附近，且当工作机构运动速度很低、行程挡块推动杠杆带动换向阀阀芯移至中间位置时，工作机构可能因失去动力而停止运动，出现换向死点，使执行机构停止不动。而当工作机构运动速度较高时，又可能因换向阀芯移动过快而引起换向冲击。采用任何单一换向阀控制的换向回路,虽然使回路简单,控制方便,但都很难实现高性能、高精度、准确的换向控制。7.1.2换向回路对一些需要频繁连续往复运动、且对换向过程又有很多要求的工作机构，必须采用复合换向控制的方式，常用机动滑阀作先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀实现换向。2.采用机—液复合换向阀的换向回路缺点：控制时间调定后就不能再变化，当执行元件运动速度较高时，停止时因惯性力作用，使换向精度不高。缺点：执行元件速度较快时,容易引起制动冲击。适用于换向精度要求较高、工作台往复运动速度较低的内、外圆磨床液压系统中。7.1.2换向回路7.1.2换向回路以上两种回路的主要区别：时间控制制动式换向的主油路只受主换向阀的控制，液压缸的回油只经过主换向阀(液动换向阀)，不经过先导阀(机动阀)，换向过程中没有先导换向阀的预制动作用。行程控制制动式换向的主油路不仅要经过主换向阀，其回油还受先导阀的控制，换向时在挡铁和杠杆的作用下，先导阀阀芯上的制动锥可逐渐将液压缸的回油通道关小，当工作部件实现预制动，当工作台运动的速度变得很小的时侯，主油路才开始换向。当节流阀J1、J2的开口调定后，不论工作台原来的速度快慢如何，前者工作台制动的时间基本不变，而后者工作台预先制动的行程基本不变。7.1.2换向回路3.采用双向变量泵的换向回路在闭式回路中，可用双向变量泵改变供油方向来直接实现液压缸(马达)换向。活塞向右运动时，其进油流量大于排油流量，双向变量泵1吸油侧流量不足，可用辅助泵2通过单向阀3来补充，变更双向变量泵1的供油方向；活塞向左运动时，排油流量大于进油流量，双向变量泵1吸油侧多余的油液通过由液压缸进油侧压力控制的二位二通阀4和溢流阀6排回油箱。溢流阀6和8既可使活塞向左或向右运动时泵吸油侧有一定的吸入压力，又可使活塞运动平稳。溢流阀7是防止系统过载的安全阀。该回路适用于压力较高、流量较大的场合。7.1.3锁紧回路锁紧回路的作用是在液压执行元件不工作时，切断其进、出油路，使之不因外力的作用而发生位移或窜动，能准确地停留在原定位置上。1.采用换向阀的锁紧回路采用三位换向阀的O形或M形中位机能可以构成锁紧回路。这种回路结构简单，但由于换向滑阀的环形间隙泄漏较大，故一般只用于锁紧要求不太高或只需短暂锁紧的场合。7.1.3锁紧回路2.采用单向阀的锁紧回路单向阀除了能锁紧活塞的运动，还能在停车时防止空气进入液压系统,防止执行元件和管路等处的冲击压力对液压泵的影响。但这种回路不能在中间位置进行双向锁定，故只适用于稳定性要求不高的简单液压系统。7.1.3锁紧回路3.采用液压锁的锁紧回路是实际应用中最常用的方法。这种回路的锁紧精度只受液压缸的泄漏和油液压缩性的影响。为了保证锁紧迅速、准确，换向阀应采用H型或Y型中位机能。这种回路广泛应用于工程机械、起重运输机械等有较高锁紧要求的场合。如：汽车起重机的支腿油路和飞机起落架的收放油路上。4.采用制动器的锁紧回路单作用制动液压缸双作用制动液压缸制动液压缸通过梭阀与马达的进出油路连通7.1.3锁紧回路课后作业1）液压泵启动后，两换向阀处于中位。2）2YA得电，缸Ⅱ工进时及前进碰到固定档铁。3）2YA失电、1YA得电，缸Ⅰ运动时及到达终点孔钻穿突然失去负载时。7.2压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中液体的压力，以满足执行元件对力或转矩的要求。主要有调压回路、减压回路、卸荷回路、保压回路、平衡回路、增压回路等。定义•7.2.1调压回路•7.2.2减压回路•7.2.3增压回路•7.2.4卸荷回路•7.2.5保压回路•7.2.6平衡回路•7.2.7释压回路•7.2.7制动回路目录调压回路用来调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行元件在工作过程的不同阶段能够实现多种不同的压力变换。这一功能一般由溢流阀来实现，将溢流阀并接在液压泵的出油口，就能达到调定液压泵出口压力基本保持不变的目的。另外,若系统需要两种以上的压力,则可采用多级调压回路。7.2.1调压回路7.2.1调压回路1.单级调压回路回路中使用的溢流阀可以是直动式溢流阀，也可以是先导式溢流阀。工作时溢流阀1始终处于开启溢流状态，使系统工作压力稳定在溢流阀1调定压力值附近。如果在先导型溢流阀1的远控口处接上一个远程调压阀3，则回路压力由远程调压阀3调节，实现远程调压控制，此时主溢流阀1必须是先导式溢流阀，且调定压力必须大于调压阀3。7.2.1调压回路2.多级调压回路多级调压回路是依靠溢流阀、换向阀等相互组合作用，从而达到系统在两种以上的工作压力下按要求切换工作的目的。这类回路中，要求远程调压阀的调定压力必须小于主阀的调定压力。多级调压多用于动作复杂，负载、流量变化较大的系统，可达到功率合理匹配、节能、降温的作用。7.2.1调压回路3.采用电液比例溢流阀的无级调压回路当需要对一个动作复杂的液压系统进行更多级压力控制时，常采用电液比例溢流阀实现一定范围内压力的连续无级调节。这种回路的结构比多级调压回路简单许多，系统根据液压执行元件工作过程各个阶段的不同压力要求，通过输入装置将需要的多级压力所对应的电流信号输入到比例溢流阀的控制器中，达到调节系统工作压力的目的。7.2.2减压回路减压回路的功能：使系统某一支路上具有低于系统压力的稳定工作压力。减压回路分为单级减压回路和多级减压回路等类型。液压泵的工作压力由溢流阀1调定，支路压力由定值减压阀2调定，并低于系统工作压力。单向阀3的作用：当主油路压力低于减压阀2的调定值时，反向截止，使液压缸4短时间保压。1.单级减压回路7.2.2减压回路2.多级减压回路图示采用先导式减压阀与开停阀、远程调压阀(溢流阀)组成的二级减压回路。实际应用中，可以采用比例减压阀来实现无级减压。要使减压阀能稳定工作，要求系统工作时的最低调定压力高于支路调定压力0.5MPa，并使支路压力不低于0.5MPa。由于减压阀工作时存在阀口压力损失和泄漏口的容积损失，这种回路不宜用在压力降低很多或流量较大的场合。7.2.3增压回路当液压系统中某一支路对压力油要求压力较高，流量又不要求太大时，可采用增压回路。这种回路不仅节省能源，而且工作可靠，噪声小。1.单作用增压器增压回路7.2.3增压回路2.双作用增压器增压回路当工作缸4向左运动遇到较大负载时，系统压力升高，油液经顺序阀1进人双作用增压器2,增压器活塞不论向左或向右运动，均能输出高压油,只要换向阀3不断切换，增压器2就不断往复运动，高压油就连续经单向阀7或8进入工作缸4右腔。单向阀5或6隔开了增压器的高、低压油路。工作缸4向右运动时增压回路不起作用。这种回路能连续输出高压油,适用于增压行程要求较长的场合。7.2.4卸荷回路所谓卸荷就是使液压泵在输出压力接近为零的状态下工作。卸荷回路的功用是使执行元件在短时停止工作时，减小功率损失和发热，避免液压泵频繁启停，损坏油泵和驱动电机，以延长泵和电机的使用寿命。液压系统卸荷有两种方法:一种是将液压泵出口的流量通过液压阀的控制直接接回油箱,使液压泵在接近零压的状况下输出流量,这种卸荷方式称为压力卸荷;另一种是使液压泵在输出流量接近零的状态下工作,此时尽管液压泵工作的压力很高,但其输出流量接近零,液压功率也接近零,这种卸荷方式称为流量卸荷。2.先导式溢流阀卸荷回路7.2.4卸荷回路1.采用主换向阀中位机能的卸荷回路在定量泵系统中，利用三位换向阀M、H、K型等中位机能的结构特点,可以实现泵的压力卸荷。这种卸荷回路的结构简单，但当启动压力较高、流量较大时易产生冲击，一般用于低压小流量场合。实际应用中，当流量较大时，可用液动或电液换向阀来卸荷，并在其回油路上安装一个单向阀1(作背压阀用)，使回路在卸荷状况下，能够保持有⒍3~0.5MPa的控制压力，实现卸荷状态下对电液换向阀的操纵，但这样会增加一些系统的功率损失。7.2.4卸荷回路2.采用二位二通电磁换向阀的卸荷回路在这种卸荷回路中，主换向阀的中位机能为O型，利用与液压泵和溢流阀同时并联的二位二通电磁换向阀的通与断，实现系统的卸荷与保压功能。这类回路工作特性与利用三位阀中位机能卸荷回路类似，同时要注意二位二通电磁换向阀的压力和流量参数要完全与对应的液压泵相匹配。7.2.4卸荷回路3.采用先导型溢流阀和电磁阀组成的卸荷回路液压泵输出的油液以很低的压力经溢流阀1和电磁换向阀回油箱，实现泵的压力卸荷。为防止系统卸荷或升压时产生压力冲击，一般在溢流阀远控口与电磁阀之间可设置阻尼孔3。这种卸荷回路可以实现远程控制，同时二位二通电磁阀可选用小流量规格，其卸荷时的压力冲击较采用二位二通电磁换向阀卸荷的冲击要小得多。7.2.4卸荷回路4.采用限压式变量泵的流量卸荷回路当系统压力超过其限定压力时，随着压力的升高，变量泵的供油量逐渐降低，最终减小为零，从而达到流量卸荷的目的。这种回路在卸荷状态下具有很高的控制压力，特别适合各类成型加工机床模具的合模保压控制，使机床的液压系统在卸荷状态下实现保压，有效减少了系统的功率损耗，极大地降低了系统的能量损失和油液的发热。7.2.4卸荷回路5.采用蓄能器保压的卸荷回路该系统利用蓄能器在使液压缸保持工作压力的同时实现系统卸荷的回路。当泄漏引起的回路压力下降到低于顺序阀2的调定压力时，顺序阀2自动关闭，液压泵向系统补油。