液压系统基本回路

201505液压系统基本回路技术组2015年5月原动机液压系统工作机从机器构成的角度来讲，任何机器都是由原动机、传动系统和工作机三部分组成的。执行元件动力元件控制调节元件液压基本回路是构成液压传动系统的基本单元。液压系统基本回路2015年5月组成性能原理应用学习注意四个要点速度控制回路方向控制回路压力控制回路多缸工作控制回路液压马达回路在液压传动的机器上，工作部件由执行元件(液压缸或液压马达)驱动。若改变执行元件的速度，即是改变液压缸的运动速度或改变液压马达的转速。方法：1.用流量控制阀调节；2.通过控制变量泵的排量来调节。液压缸的运动速度v由输入的流量q和液压缸的有效工作面积A决定，即：v＝q/A液压马达的转速nM由输入的流量qM和液压马达的排量VM决定，即：nM＝qM/VM根据改变流量的方法不同，可分为三类：（1）节流调速回路；（2）容积调速回路；（3）容积节流调速回路。6.1速度控制回路速度调节是液压传动系统的核心问题。速度控制回路对调速回路的性能要求⑴速度稳定性要好——应有良好的速度—负载特性速度—负载特性——机械特性、外特性执行元件工作速度随负载变化而变化的特性。速度—负载特性用速度刚度描述。vkFvLtgvFkLv1特性曲线上某处的斜率越小，速度刚度越大，亦即机械特性越硬，执行元件工作时受负载变化的影响越小，运动平稳性越好。⑵应具有良好的功率特性——回路效率高、发热少。⑶应具有良好的调速特性——调速范围大。引起单位速度变化时的负载力的变化量。Kv的物理意义速度控制回路分类：按流量控制阀分：节流阀节流调速回路调速阀节流调速回路根据流量阀的位置分：进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路根据工作中供油压力是否随负载变化分：定压式节流调速回路（进油、回油节流）变压式节流调速回路（旁路节流）6.1.2节流调速回路速度控制回路安全阀溢流恒压溢流恒压将节流阀串联在液压泵和液压缸之间，通过调节节流阀的通流面积改变进入液压缸的流量，从而调节执行元件的运动速度。将节流阀串联在液压缸和油箱之间，以限制液压缸的回油量，从而达到调速的目的。节流阀并联在液压泵和液压缸的分支油路上。液压泵输出的流量一部分经节流阀流回油箱，一部分进入液压缸，6.1.2节流调速回路速度控制回路五个要点⑴为克服负载F、p2而运动，执行元件工作腔必须具有一定的工作压力p1；⑵为提供q1的流量，节流阀上必须有压力差Δp，即泵的压力pp必须大于p1；⑷为提供q1的流量，溢流阀必然处于溢流恒压工作状态，即泵的压力pp恒定。⑶执行元件的速度由通过节流阀的流量q1和执行元件工作腔有效面积A1确定；FApAp221111AFppppppT)()(11111AFpACAApCAAqvpTTT（5）qp－q1=Δq1.进油节流调速回路6.1.2节流调速回路速度控制回路速度—负载特性：v＝f（F）——速度刚度vFApFApCAAvFkppTv11111)(当ppA1=F时，p1=pp，ΔpT=0，q1=0，v=0当F=0时，p1=0，ΔpT=pp，qmax，vmax。讨论：v—F特性软，速度刚性差AT不变时，负载小，刚性大F不变时，AT小，刚性大，低速刚性好。提高kv的措施：pp↑、A1↑、φ↓结论：低速、小负载时，刚性好。适用恒定小负载低速场合。速度控制回路⑴为克服负载F、p2而运动，执行元件工作腔必须具有一定的工作压力p1；⑵要流出q2的流量，节流阀上必须有压力差ΔpT，⑷为提供q1的流量，溢流阀必然处于溢流恒压工作状态，即泵的压力pp＝p1＝Const；⑶执行元件的速度由通过节流阀的流量q2和执行元件有杆腔有效面积A2确定；FApAp2211速度—负载特性22112AFAApppT1122AqAqv2211qAAq)()(2212222AFAApACAApCAAqvpTTT121222)()(AFApCAApCAAqvPTTT与进口调速类似！2.回油节流调速回路四个要点速度控制回路•速度受负载变化的影响大，在小负载或低速时，曲线陡，回路的速度刚性差。•在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。•只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。3、旁路节流调速回路溢流阀关闭，起安全阀作用。速度负载特性方程V=q1/A1=〔qt-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A13.旁路节流调速回路速度控制回路1、速度-负载特性：速度随负载而变化，是用节流阀调速的共同缺点，尤以旁路最差。进、出口节流调速广泛用于负载变化不大系统中，旁路很少用。三种回路的比较：2、承载能力：进、出口节流最大载荷由溢流阀调定压力决定(Fmax=ppA1)，回油节流调速回路能承受超值负载，进油节流调速回路须在回油路上加背压阀，导致功耗、发热增加。旁路节流随节流阀开口量增大而减小，高速承载能力好。5、发热及泄漏对进油节流阀调速的影响均大于回油节流阀调速。因为进油节流阀调速回路中，经节流阀发热后的油液直接进大缸的进油腔；而在回油节流阀调速回路中，经节流阀发热后的油液直接流回油箱冷却。3、实现压力控制的方便性：进口节流时较易实现压力控制，而回油不易实现。4、运行平稳性：回油节流有背压，运行平稳；而进和旁路无背压不平稳，常在二回路中增加背压阀。6、启动性能长期停车后缸内油液会流回油箱，当泵重新向缸供油时，在回油节流阀调速回路中，由于进油路上没有节流阀控制流量，会使活塞前冲；而在进油节流阀调速回路中，活塞前冲很小，甚至没有前冲。速度控制回路•调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定。–旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小。–由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持0.5～1MPa的压差，•旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。4.调速阀节流调速回路速度控制回路这种回路中，泵压随负载变化，泵不在恒压下工作，属于变压系统，故效率比节流阀（或调速阀）的进油节流调速回路高。适用于运动速度平稳要求较高、功率较大的节流调速系统。5.溢流节流阀进油调速回路速度控制回路在工作部件的工作循环中，往往只有部分时间要求较高的速度，如机床“快进—工进—快退”的自动循环。在快进和快退时负载轻，压力低，流量大，工作进给时刚好相反。若用定量泵供油，则慢速时大部分流量从溢流阀溢回油箱，造成很大功率损失，并使油温升高，为此可设置快速回路，选用小流量泵。采用的方法有：差动连接双泵供油蓄能器供油充液增速6.1.3快速动作回路（增速回路）速度控制回路6.1.3.1差动连接快速动作回路1、差动与非差动速度之比：21113AAAvv2、在差动连接中，泵和有杆腔排出的流量一起流过的阀或管道，应按合成流量来选择规格，否则会造成压力损失过大，泵空载时供油压力过高。速度控制回路差动连接快进工进快退1XK+-+快退3XK++-工进2XK-+-快进输入信号3YA2YA1YA动作工况速度控制回路1、卸荷阀3的调定压力至少应比溢流阀5的调定压力低10—20%。大流量泵卸荷减少了动力消耗，效率较高。2、这种回路常用在执行零件快进和工进速度相差较大的场合。23156.1.3.2双泵供油快速动作回路速度控制回路双泵供油1、当缸停止工作，泵向蓄能器充液；当蓄能器压力升到外控顺序阀调定压力时，泵卸荷；当缸工作时，蓄能器和泵同时供油。2、外控顺序阀的调整压力应高于系统最高工作压力，以保证工作行程时泵流量全部进入系统。3、只适用于短时期内需要大流量场合，可用小流量泵实现快速。应有足够停歇时间向蓄能器充液。6.1.3.3蓄能器快速动作回路蓄能器供油速度控制回路6.1.3.4充液（自重）增速回路充液增速速度控制回路在工作部件的工作循环中，快进和快退时负载小，要求压力低，流量大；工作进给时负载大，速度低，要求压力高，流量小，在这种情况下，用一个定量泵供油，在低速时大部分流量从溢流阀溢流，造成很大的功率损失。如何满足两方面的要求？速度换接应平稳；速度换接过程中不允许出现前冲现象。基本要求问题的提出6.1.4速度换接回路速度控制回路快—慢速之间的速度换接回路6.1.4速度换接回路电磁换向阀2处在右位，液压缸7快进。此时，溢流阀处于关闭状态。当活塞所连接的液压挡块压下行程阀6时，行程阀关闭（处在上位工作），构成回油节流调速回路，液压缸右腔的油液必须通过节流阀5才能流回油箱，活塞运动速度转变为慢速工进，此时，溢流阀处于溢流恒压状态。速度控制回路电磁换向阀（二位二通）处在右位，液压缸7快进。此时，溢流阀处于关闭状态。当活塞所连接的液压挡块压下行程开关时，电磁换向阀通电移至左位，构成进油节流调速回路，油液必须通过节流阀5才能进液压缸左腔，活塞运动速度转变为慢速工进，此时，溢流阀处于溢流恒压状态。速度控制回路1、串联调速阀（能耗大，效率低）2、并联调速阀（第二次工进时有前冲，应用少）6.1.4.2两种慢速之间的速度换接回路速度控制回路6.2方向控制回路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。有换向回路和锁紧回路两类。系统对换向回路的基本要求是：换向可靠、灵敏、平稳、换向精度合适。执行元件的换向过程一般包括执行元件的制动，停留和启动三个阶段。方向控制回路采用普通二位或三位换向阀实现执行元件的换向。这种回路适用压力较高、流量较大的场合。1.简单换向回路6.2.1换向回路方向控制回路时间控制制动式连续换向回路主要优点：根据主机部件运动速度的快慢、惯性的大小，可通过节流阀J5和J8调节其制动时间，以便控制换向冲击，提高工作效率；换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。主要缺点：换向过程中的冲击量受运动部件的速度和其他一些因素的影响，换向精度不高。2.连续换向回路主要用于工作部件运动速度较高，要求换向平稳，无冲击，但换向精度不高的场合。如平面磨床、拉床和刨床。方向控制回路行程控制制动式连续换向回路这种换向回路的换向精度高，冲击较小，但由于先导阀的制动行程恒定不变，制动时间的长短和换向冲击的大小将受运动部件速度的影响。2.连续换向回路适用于运动速度不大，但换向精度要求较高的场合。方向控制回路压力控制的连续换向回路2.连续换向回路这种回路适用于执行元件终端处换向，它比用压力继电器更为精确可靠。方向控制回路锁紧回路可使活塞在任一位置停止，可防其窜动。锁紧的简单的方法是利用三位换向阀的M、O型中位机能封闭液压缸两腔。但由于换向阀有泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧要求不高的回路中。最常用的方法是采用双液控单向阀，由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。锁紧回路二、锁紧回路1.单向阀的单向锁紧回路当液压泵1停止工作后，在外力作用下，液压缸4活塞只能向右运动，向左则被单向阀3锁紧。这种锁紧回路一般只能单向锁紧，锁紧精度受单向阀泄漏量的影响，精度不高。。2.换向阀的锁紧回路三位四通电磁换向阀3电磁铁1YA通电，左位工作时，液压油经过其左位进入液压缸4无杆腔，有杆腔油液通过电磁换向阀左位流回油箱，活塞向右运动；当电磁换向阀3电磁铁2YA通电时，液压油经过其右位进入液压缸4有杆腔，无杆腔油液通过电磁换向阀右位流回油箱，推动活塞向左运动。在活塞运动过程中，当其达到预定位置时，电磁阀3断电回到中位，将液压缸的进、出油口同时封闭，实现锁紧功能。其优点是回路简单方便，但是锁紧精度较低。液控单向阀的单向锁紧回路液压泵输出的液压油进入液压缸5的无杆腔，有杆腔油液通过液控单向阀流回油箱，活塞下行。当电磁换向阀3通电右位工作时，液压泵1卸荷，液控单向阀4关闭，从而使活塞被锁紧不能下行。该锁紧回路的优点是液控单向阀密封性好，锁紧可靠，不会因