第七章：基本回路 液压技术电子教案 汽车液压传动

99-1第七章液压基本回路第一节压力控制回路第二节速度控制回路第三节方向控制回路重点：熟悉与掌握基本回路的组成、工作原理和性能99-2压力控制回路是利用压力控制阀作为回路主要控制元件控制系统全局或系统局部压力，以满足执行元件输出所需要的力或力矩要求的回路。在汽车的液压系统中，保证有足够的力或力矩输出是设计压力控制回路最基本的优化目标。这类回路包括：调压与限压回路、减压回路、增压回路、保压回路、卸荷回路和平衡回路等多种回路。第一节压力控制回路99-3基本内容一、调压回路二、减压回路三、增压回路四、保压回路五、卸荷回路六、平衡回路99-4一、调压回路液压系统的压力应当与负载相适应，才能合理使用动力，减少不必要的动力消耗。调压回路的功用是控制系统的压力保持恒定或限制其最大值，以便与负载相匹配。定量液压泵系统中的压力调定主要用溢流阀，变量液压泵系统中用溢流阀限制系统的最大工作压力，防止系统过载。当系统需要多个压力时，可以采用多级调压回路来实现。99-51.单级调压回路99-62.二级调压回路1—高压溢流阀2—低压溢流阀99-73.多级调压回路(1)采用多个溢流阀的多级调压回路99-8（2）采用电液比例溢流阀的调压回路99-9二、减压回路减压回路的功用是使系统中的某一部分油路较主油路具有较低的稳定压力。最常见的减压回路是在需要减压的油路前串联定值减压阀。例如汽车自动变速器中，变矩器润滑油路所需补偿压力和液动换挡阀所需的控制压力，一般都低于挡位离合器油缸所需工作压力。为此，可在变矩器和换挡阀控制油路中分别设置减压阀，各自的输出压力视需要而调定。99-101.单级减压回路1—液压泵2—溢流阀3—减压阀99-112.二级减压回路99-12三、增压回路增压回路是用来提高系统中某一支油路的压力，实现压力放大的回路。它能用较低压力的泵来获得较高的工作压力，此外，还可利用压缩空气助力来获得较高的油压力，使系统简单、经济。如汽车的离合器操纵和制动器操纵采用了这样的回路。99-131.单作用增压缸增压回路99-142.双作用增压缸增压回路99-15四、保压回路所谓保压回路，就是在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生的微小位移的情况下，使系统压力基本上保持不变。最简单的保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回路，但是阀类元件的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。99-161.利用液压泵的保压回路99-172.利用蓄能器的保压回路a)利用蓄能器b)多个执行元件1－液压泵2－单向阀3－继电器4－蓄能器99-183.自动补油保压回路99-19五、卸荷回路在液压系统中，执行机构常在不停止液压泵运转（即发动机不熄火）的状态下停止工作。这时如果采用卸荷回路，就可使液压泵输出的油液在低压下流回油箱(即液压泵卸荷，从而节省发动机的功率，减少油液发热，延长泵的寿命。99-201.换向阀卸荷回路99-212.利用二位二通电磁换向阀卸荷回路99-223.利用多路阀卸荷回路99-234.利用先导式溢流阀卸荷回路99-245.利用限压式变量泵的卸荷回路99-256.利用蓄能器的卸荷回路99-26六、平衡回路为了防止立式液压缸与垂直工作部件由于自重而自行下滑，或在下行运动中由于自重而造成超速运动，使运动不平稳，可采用平衡回路，即在立式液压缸下行的回油路上设置一顺序阀，使之产生适当的阻力，以平衡自重。平衡回路常用在城市垃圾处理车液压系统和汽车起重机液压系统中。99-271.采用单向顺序阀的平衡回路99-282.采用液控单向顺序阀的平衡回路99-293.采用远程控制阀的平衡回路99-30第二节速度控制回路液压传动系统中的速度控制回路，是控制和调节液压执行元件运动速度的单元回路。根据被控制执行元件的运动状态、方式以及调节方法，速度控制回路可分为：调节液压执行元件的速度的调速回路、使之获得快速运动的快速运动回路、实现快慢速切换的速度换接回路和多个执行元件的同步运动回路等。99-31基本内容一、调速回路二、快速运动回路三、速度换接回路四、同步回路99-32一、调速回路调速就是调节执行元件的运动速度。根据改变流量的方法不同来分，液压系统的调速方法可以有以下三种：节流调速——采用定量泵供油，由流量阀调节进入执行元件的流量来实现调节执行元件运动速度的方法；容积调速——采用变量泵来改变流量或改变液压马达的排量来实现调节执行元件运动速度的方法；容积节流调速——采用变量泵和流量阀相配合的调速方法，又称联合调速。VqAMVqnV99-33（一）节流阀式调速回路节流阀式调速回路有不同的分类方法。按流量阀在回路中位置的不同可分为进油节流调速回路、回油节流调速回路和旁路节流调速回路。99-341.进油节流调速回路a)回路图b)速度负载特性曲线1TTp1p11111()()mmVmqKAKAFpApFAAAA99-35速度负载特性速度负载特性是指执行元件的速度随负载变化而变化的性能，可用速度负载特性来描述。1tanFK3212p11p1T2()2()pAFAKpAFKA99-36结论1)重载区域的速度刚性比轻载区域的速度刚性差。2)当执行元件负载一定，节流阀通流面积越小，速度刚性越大。3)增大液压缸的有效工作面积，提高液压泵的供油压力，可以提高速度刚性。4)进口节流阀式节流调速回路的速度刚性不受液压泵泄漏的影响。1TTp1p11111()()mmVmqKAKAFpApFAAAA99-37最大承载能力回路的最大承载能力为。当液压缸面积不变，在泵的供油压力已经调定的情况下，其承载能力不随节流阀通流面积的改变而改变，故属恒推力或恒转矩调速。maxp1FpA99-38功率和效率由于存在两部分功率损失，故这种调速回路的效率较低。特别是在低速小负载的情况下，虽然速度刚度大，但效率很低。因此，在液压缸要实现快速和慢速两种运动，并且速度差别较大时，采用一个定量液压泵供油是非常不合适的。111cpppppVVVpqPFPpqpqp1pp11p1YpT1())(VVVVVPPPpqpqpqqppqpYT1VVpqpq99-392.回油节流调速回路2TTp1p12111()()mmVmqKAKAFpApFAAAA99-40两种调速回路的不同之处1）回油节流调速功率损失大，但具有承受负值负载的能力；而进油节流调速，工作部件在负值负载作用下，会失控而造成前冲。2）回油节流调速在起动时，活塞有前冲现象。进油节流调速回路中，起动冲击较小。3）进油节流调速回路比回油节流调速回路较容易实现压力控制。99-413.旁路节流调速回路a）回路b)速度负载特性pT1111()mVVqKAFAqAA99-42旁路节流调速回路的特点1）开大节流阀开口，活塞运动速度减小；关小节流阀开口，活塞运动速度增大。2）节流阀调定后(AT不变)，负载增加时活塞运动速度减小。从它的速度负载特性曲线可以看出，其刚性比进、回油调速回路更软。3）当节流阀通流截面较大(工作机构运动速度较低)时，所能承受的最大载荷较小。同时，当载荷较大，节流开口较小时，速度受载荷的影响小，所以旁路节流调速回路适用于高速大载荷的情况。4）液压泵输出油液的压力随负载的变化而变化，同时回路中只有节流功率损失，而无溢流损失。因此，该回路的效率较高、发热量小。由于旁路节流调速回路负载特性很软，低速承载能力又差，故应用比前两种回路少，只用在负载变化小，对运动平稳性要求低的高速大功率场合。99-43（二）调速阀式节流调速回路前面分析的用节流阀调速的三种节流调速回路，有一个共同的缺点，就是执行元件的速度都随负载增加而减小。这主要是由于负载变化引起了节流阀前后压差的变化，从而改变了通过节流阀流量的缘故。使用节流阀的节流调速回路，速度负载特性都比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为了克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。99-44调速阀式进油节流调速回路a)回路图b)速度负载特性99-45溢流节流阀式进油节流调速回路溢流节流阀中的差压式溢流阀具有自动恒定节流阀两端压力差的作用。因此，当液压缸负载变化时，节流阀工作压差不变，通过的流量也不变，使液压缸的速度稳定。在变负载下工作时，这种回路比调速阀式进油和回油节流调速回路的效率高。99-46（三）容积式调速回路容积式调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的，常采用闭式系统。其优点是效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。其缺点是采用变量泵或变量马达的结构较复杂，且油路也相对复杂，一般需要有补油油路和设备、散热回路和设备，所以成本较高。目前，全液压驱动的汽车、拖拉机和其他行走车辆，它们行走部分的传动，都采用液压泵和液压马达组成的闭式传动系统。99-47根据液压泵和液压马达(或液压缸)的组合不同，容积式调速回路有三种形式：变量泵和定量执行元件（液压马达或液压缸）组成的调速回路；定量泵和变量液压马达组成的调速回路；变量泵和变量液压马达组成的调速回路。99-481.变量泵和液压缸组成的容积式调速回路a)回路b)调速特性1—液压泵2—溢流阀ppp1111VqVnkFAAA99-492.变量泵和液压马达组成的容积式调速回路a)回路b)速度—负载特性1—辅助泵2、3—溢流阀4—变量泵Mpp2pMMMM2VTVnkqVnVV99-50(1)速度—负载特性在不考虑管路压力损失和泄漏时，液压马达的转速为由于变量泵和液压马达的泄漏量，使马达转速随着负载转矩的增大而减小。当泵的排量Vp很小时，负载转矩不太大，马达就停止转动，这说明当液压泵以小排量（低速）工作时，回路承载能力较差。Mpp2pMMMM2VTVnkqVnVV99-51(2)调速范围调节变量泵的排量便可控制液压马达的速度，因为变量泵的转速和液压马达排量都为常数。由于变量泵能将流量调得很小，故可以获得较低的工作速度，因此调速范围较大，可达40左右，从而实现连续的无级调速。当回路中的液压泵改变供油方向时，液压马达就能实现平稳换向。pppMMMVqVnnVV99-52（3）输出负载特性若不计系统损失，可以得到液压马达的输出转矩为液压马达的输出转矩是不变的，即与液压泵的排量无关，所以称这种调速回路为恒转矩调速回路。pMM2pVTc99-53(4)功率与效率特性若不计系统损失，液压马达输出功率等于液压泵输出功率，液压马达的输出功率为正常情况下，变量液压泵与定量液压马达的容积调速回路没有溢流损失和节流损失，所以回路的效率较高。忽略管路的压力损失，回路的总效率等于变量液压泵与液压马达的效率之积。MpppppMMPPVnppVn99-54应用变量液压泵与定量液压马达的容积式调速回路的效率较高，有一定的调速范围和恒转矩特性，在功率较大的液压系统中获得广泛应用。99-553.定量泵和变量液压马达组成的容积式调速回路99-56回路特性1）调速范围较小。2）输出转矩为变值，与液压马达的排量成正比。3）。调速称为恒功率调速。这种回路调速范围较小，一般不超过3，此外变量马达不能在运转中通过零点换向，系统的起动也不够平稳，需在系统中添置其他元件加以解决，所以这种回路很少单独使用。MmaxppVPqp99-574.变量泵和变量马达组成的容积式调速回路a)回路图b)调速特性1－变量泵2－变量马达3、5－溢流阀4－补油泵6、7、8、9－单向阀99-58回路特点回路总的调速范围可达100以上。在恒转矩阶段属于低速调速阶段，而恒功率阶段属于高速调速阶段，这种回路的调速范围大，并且有较高的工作效率，适用于大功率液压系统中，如港口起重用运输汽车及其他行走车辆等。99-59（四）容积式节流调速回路容积式节流调速回路是用变量泵供油，用流量阀改变进入液压缸的流量，以实现对工作速度的调节。这时泵的供油量与液压缸所需的流量相适应。这种调速方式就其性质说仍属于容积调速，因为最终改变系统流量调速的仍是变量泵的排量，所不同的是，变量泵的排量由系统油路上的流量控制阀进行控制，调整流量控制阀就可