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1、第6章 液压传动基本回路,方向控制回路控制执行元件的方向；压力控制回路用来控制系统或某之路的压力；速度控制回路用来控制执行元件的运动速度；多缸运动回路用来控制多缸的顺序、同步动作及防止多缸动作时发生干扰。,第6章 液压传动基本回路,1. 压力控制回路工作原理及压力分析2.速度控制回路工作原理及性能分析。3. 多缸运动控制回路工作原理,本章重点,各种压力控制回路的压力控制分析(决定了系统的负载能力)；各种速度控制回路的调速性能分析（决定了系统速度调节能力）；多缸运动的顺序、同步及不干扰控制。,主要内容,学习要领,阀是回路的基础，学习好本章的关键是要正确掌握三大类的阀的工作原理及性能。,6.1 速
2、度控制回路,速度控制回路是用来控制执行元件速度的，包括调速回路、快速运动回路和速度换接回路。调速回路是用来调节执行元件的速度，以满足执行元件对工作速度的要求。,液压缸,液压马达,流入流量q的调节方法：定量泵+节流阀；变量泵,不可调节,变量马达,调速原理,综上，调速回路可分为：容积调速回路（改变变量泵或变量马达的排量调速）、节流调速回路、容积节流调速回路等。,节流调速,用调速阀的节流调速回路,调速回路根据油路的循环方式，可以分成： 开式系统和闭式系统。 开式系统：系统的主油路循环经过油箱。,2、特点：结构简单，散热性好，能帮助油液分离空气，沉淀渣滓，但易受污染，油箱尺寸大。,1、油路：,2、特点
3、：结构紧凑，油液直接循环密封性好，功率较高，但散热性差，受污染后不易清除。,1、油路：,闭式系统：系统的主油路循环不经过油箱。,在实际应用中：节流调速多采用开式系统 容积调速多采用闭式系统,6.1 速度控制回路,6.1.1 容积调速回路,节流调速回路存在节流损失和溢流损失，回路效率低，发热量大，只用于小功率调速系统。在大功率调速系统中，多采用回路效率高的容积式调速回路。容积式调速回路通过改变泵、马达的排量来调节执行元件（液压缸或液压马达）的速度。液压系统油液循环方式有开式和闭式两种，开式液压系统的液压泵从油箱吸油，供给执行元件进油腔，执行元件的回油腔的油液排至油箱；闭式液压系统的液压泵向执行元
4、件进油腔供油，同时又从执行元件回油腔吸油。,开式,闭式,按照执行元件的不同，容积调速回路分为泵-缸式和泵-马达式两类。它们多采用闭式油液循环方式。,1 ）变量泵和液压缸组成的容积式调速回路-开式回路,它由变量泵、液压缸和起安全作用的溢流阀组成。,开式回路,1、变量泵与定量执行元件的容积调速回路,开式回路,泵的流量全部流入液压缸，只要改变变量泵的排量，液压缸活塞速度即正比例增加或降低。不计回路损失，液压缸的输入功率与液压泵的输出功率相等。液压缸的输出功率和液压缸的排量成正比。 这种调速回路常用于拉床、插床、压力机及工程机械等大功率的液压系统中。,1、变量泵与定量执行元件的容积调速回路,1 ）变量
5、泵和液压缸组成的容积式调速回路-开式回路,图为变量泵与定量马达容积调速回路。回路中压力管路上的安全阀4，用以防止回路过载，低压管路上连接一个小流量的辅助油泵1，以补偿主泵3和马达5的泄漏，其供油压力由溢流阀6调定，其压力调的很低，使得变量泵的吸油口有一定的压力，并将多余的油液溢回油箱。,图 变量泵定量马达 容积调速回路,2 ）变量泵和定量马达组成的容积式调速回路-闭式回路,1、变量泵与定量执行元件的容积调速回路,辅助泵与溢流阀使低压管路始终保持一定压力，不仅改善了主泵的吸油条件，而且可置换部分发热油液，降低系统温升。,图 变量泵定量马达 容积调速回路,1、变量泵与定量执行元件的容积调速回路,2
6、 ）.变量泵和定量马达组成的容积式调速回路-闭式回路,2）、变量泵与定量马达式容积调速回路闭式回路,若液压马达的排量为VM，转速为nM，工作压力为PM,输出转矩为TM，不考虑回路损失。则马达流量等于泵流量,图 变量泵定量马达 容积调速回路,1、变量泵与定量执行元件的容积调速回路,2）、变量泵与定量马达式容积调速回路闭式回路,由式6-3知，马达的转速与变量泵的排量成正比，调节泵的排量即可调节马达的转速。回路的调速范围较大。速比可到40.由式6-4知，马达的输出功率与变量泵的排量成正比。由式6-5知，调节变量泵的排量对于马达的输出的最大转矩没有影响，因此马达能输出的最大转矩为定值。 该回路称为恒转
7、矩调速回路。常用于工程机械和塑料机械的液压系统中。,1、变量泵与定量执行元件的容积调速回路,回路特性曲线如图所示。值得注意的是，在这种回路中，因泵和马达的泄漏量随负载的增加而增加，致使马达输出转速下降。该回路的调速范围RC速比40,图 变量泵定量马达容积 调速回路工作特性曲线,2、定量泵变量马达式容积调速回路,图为定量泵变量马达式容积调速回路，定量泵3的排量VP不变，变量液压马达2的排量VM的大小可以调节，4为安全阀，1为补油泵，6为补油泵的低压溢流阀。,图8.9 定量泵变量马达式 容积调速回路,在这种回路中，液压泵转速np和排量Vp都是常数，改变液压马达排量VM时，马达输出转矩的变化与VM成
8、正比(压力p不变时)，输出转速nM则与VM成反比。,马达的输出功率PM和回路的工作压力p都由负载功率决定，不因调速而发生变化，所以这种回路常被称为恒功率调速回路。回路的工作特性曲线如图所示，该回路的优点是能在各种转速下保持很大输出功率不变，其缺点是调速范围小(Rc3)，因此这种调速方法往往不能单独使用。,图 恒功率调速回路特性曲线,3、 变量泵变量马达式容积调速回路,图 为双向变量泵2和双向变量马达3组成的容积式调速回路。回路中各元件对称布置，改变泵的供油方向，就可实现马达的正反向旋转，单向阀8和5用于辅助泵1双向补油，单向阀9和7使溢流阀4在两个方向上都能对回路起过载保护作用。一般机械要求低
9、速时输出转矩大，高速时能输出较小的转矩，这种回路恰好可以满足这一要求。,图 变量泵变量马达式 容积调速回路,在低速段，先将马达排量调到最大，用变量泵调速，当泵的排量由小调到最大，马达转速随之升高，输出功率随之线性增加，此时因马达排量最大，马达能获得最大,输出转矩，且处于恒转矩状态；高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低，此时因泵处于最大输出功率状态，故马达处于恒功率状态。,回路特性曲线如图所示，该回路调速范围 Rc100。,6.1.2容积式节流调速回路,容积节流调速回路是用变量泵与流量阀组成的一种调速回路，这种回路无溢流损失，效率比节流调速
10、回路高，可改善低速稳定性。常用于空载时需快速，承载时需稳定低速的各种中等功率机械设备的液压系统中。如组合机床的动力滑台液压系统。,6.1.2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是相适应的。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以改变变量泵的排量。,1.限压式变量泵和调速阀的调速回路,图6-5 限压式变量泵和调速阀组成的调速回路1-限压式变量叶片泵 2-调速阀 3-液压缸 4
11、-背压阀,调节调速阀可调节输入液压缸的流量。调速阀开口由大变小，变量泵的输出流量也随之由大变小。因为调速阀开口变小，液阻增大，泵的出口压力随之升高，使泵的偏心减小。泵的输出流量减小。直至泵的流量小于调速阀的调定的流量。泵的压力降低，使泵的偏心自动增大。泵的输出流量增大到与调速阀调定的流量相适应。调速阀作用：1稳定液压缸的流量2使得泵的输出流量和液压缸需要的流量适应。,自学2.差压式变量泵和节流阀组成的调速回路,1、7控制活塞 2节流阀3液压缸 4背压阀5阻尼小孔6溢流阀 8变量叶片泵,变量叶片泵与节流阀串联组成的容积节流调速回路。液压泵定子左右各有一个控制缸。将节流阀进油口相通，其出口经过节流
12、小孔到液压泵右边控制缸（弹簧腔）当电磁阀通电处于左位，泵输出流量通过阀进入液压缸左腔，使液压缸活塞实现快速向右运动，这时三点压力相同，泵定子在弹簧力的作用下处于最左位置时，泵输出流量最大。,6.1.3快速运动回路,某些机型要求执行元件在空行程时需要作快速运动，以提高生产率，为使执行元件获得快速运动，可以采用减小执行元件的有效工作面积或排量，或增大进入执行元件流量的方法，常用快速运动回路有多种方法。1、液压缸差动连接的快速运动回路2、双泵供油的快速运动回路,1.液压缸差动连接的快速运动回路,当液压缸差动连接，相当于减小液压缸的有效工作面积，既有效工作面积仅仅为活塞杆的面积，当相同流量进入液压缸，
13、运动速度明显提高。,差动缸快速运动回路,2 双泵供油的快速运动回路,如图所示，由低压大流量泵1和高压小流量泵2组成的双联泵作为动力源。卸荷阀（外控顺序阀）3和溢流阀5分别设定双泵供油和小泵2单独供油时系统的最高工作压力。,图 双泵供油的快速运动回路,当换向阀6处于图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；,当换向阀6的电磁铁通电，左位工作，液压缸有杆腔经节流阀7回油箱。当系统压力达到或超过顺序阀3的调定压力，大流量泵1通过阀3卸荷，单向阀4自动关闭，只有小流量泵2单独向系统供油，活塞慢速向右运动，小流量泵2的最高工作压力 由溢流阀
14、5调定。,这种回路功率损失小，效率较高，但成本高。常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合，常用语组合机床、注塑机等设备。,双泵供油快速回路,采用蓄能器的快速回路,6.1.4速度转换回路,速度换接回路的功能是使执行元件在一个工作循环过程中，自动从一种运动速度转换到另一种运动速度(比如由快速运动变换成正常运动)，且尽可能使切换平稳，不出现前冲现象。1、快慢速转换回路2、两种工作进给速度转换回路,1、快慢速转换回路,常用电磁换向阀与行程阀实现速度的转换。电磁换向阀实现速度转换，速度换接快，便于实现自动控制。缺点是速度换接平稳性差。采用行程阀实现的速度转换，则因行程阀在被压下的过程中，其阀口时逐渐
15、关闭的，因此速度的转换比较平稳，与采用电气元件控制相比更可靠。但是行程阀需要安装在运动部件的附近。,用行程阀实现速度换接,2、两种工作进给速度的转换回路,1、串联调速阀的二次进给回路 2、并联调速阀的二次进给回路,2、两种工作进给速度的转换回路,1、串联调速阀的二次进给回路图中调速阀串联并与两个二位二通电磁阀联合组成二次进给回路，当电磁铁1YA、4YA均通电时，压力油经阀3进入液压缸左腔，使活塞向右快速前进。4YA断电处于右位，阀3油路被切断，压力油需先经调速阀5后再经电磁阀4进去到液压缸左腔，完成第一次工作进给，当1YA、3YA均通电，阀4处于右位，该阀油路被断开，压力油经过调速阀5必须经过
16、调速阀6进去液压缸左腔，使活塞运动速度进一步下降，实现第二次工作进给。,调速阀串连的速度换接,2、两种工作进给速度的转换回路,1、并联调速阀的二次进给回路如图为两个调速阀并联并与两个电磁阀6.7联合组成的二次进给回路，两个调速阀的开口大小只要不同，即可实现二次进给。假如调速阀4的开口大于5的开口，当电磁铁1YA通电，压力油经过电磁阀6直接进入液压缸左腔，使活塞向右快速运动。,2、两种工作进给速度的转换回路,1、并联调速阀的二次进给回路 4YA通电，阀6的油路被切断，压力油经过4后经7左位再进入液压缸的左腔，活塞运动速度自动转换成第一次工作进给，若3YA同时通电，阀7处于右位，压力油只能通过5再
17、通过7右位进入液压缸左腔，活塞运动速度进一步下降为第二次工作进给。,调速阀并联的速度换接,6.2 压力控制回路,液压系统的压力控制一般靠压力控制阀实现。所以利用压力控制阀控制系统的压力的回路称为压力控制回路。包括：调压、减压、增压、卸荷、保压及平衡等回路。 溢流阀可以完成保压，减压阀可以完成减压回路，顺序阀可以完成平衡回路。本部分重点介绍卸荷和保压回路。,卸荷回路,保压卸荷回路。,卸荷回路的功用是指在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，使液压泵在功率输出接近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电动机的寿命。,用换向阀的卸荷回路，,利用中位机能为M、H、K的三位换向阀实现卸荷
18、。如需要液压缸短时间停止工作。可将M、H、K的三位换向阀中位接入系统工作，则泵的油液经换向阀直接回油箱，泵出口压力下降，几乎为零，液压泵卸荷。方法简单，但切换工作压力冲击较大，并且不能用于一泵驱动两个或两个以上执行元件的系统。,1、用三位换向阀卸荷回路,用一个二位二通电磁阀与执行元件并联，当执行元件短时间停止运动，可使二位二通电磁阀处于接通位置，此时泵输出的油液从该阀全部流回油箱，泵实现卸荷。此法简单，但图中二位二通阀的流量规格必须与泵的流量相适应，阀的结构尺寸较大。,6-12二位二通电磁阀的卸荷回路,2、并联二位二通阀的卸荷回路,3、用先导式溢流阀及由蓄能器保压的回路,当短时间内执行元件只需
19、要保持一定压力时，可使液压泵卸荷，而系统压力油由蓄能器提供。,3、用先导式溢流阀及由蓄能器保压的回路,液压泵向系统蓄能器供油，当系统压力升高并达到压力继电器的开启压力时，此时蓄能器已贮备了足够的压力油，压力继电器发出电信号，使二位二通的电磁阀通电，致使溢流阀完全打开，泵排除的油液主要通过溢流阀出口流回到油箱，有少部分油液是通过溢流阀的遥控口，然后经二通阀流回油箱，液压泵卸荷。系统压力则由蓄能器补油保压。,3用先导式溢流阀及由蓄能器保压的回路,保压回路： 功用：使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力。 由于系统泄露等情况，当系统压力降低到压力继电器的闭合压力时，压力继电
20、器自动复位，使二通阀断电，液压泵不再卸荷而重新向系统和蓄能器供油。二位二通阀只需要采用小流量规格即可。对阀的性能要求不高，经济合理。,用先导式溢流阀,3、用先导式溢流阀卸荷及蓄能器保压回路,3用先导式溢流阀及由蓄能器保压的回路,6.3 多缸动作回路,在液压系统中,如果由一个油源给多个液压缸输送压力油,这些液压缸会因压力和流量的彼此影响而在动作上相互牵制,必须使用一些特殊的回路才能实现预定的动作要求。,6.3.1顺序动作回路,6.3.3防干扰回路,6.3.2同步运动回路,6.3.1顺序动作回路,顺序动作回路的功用是使多缸液压系统中的各个液压缸严格地按规定的顺序动作。按控制方式不同,可分为压力控制
21、、行程控制和时间控制三大类。,当电磁铁1YA通电时，液压油进入液压缸A左腔并推动活塞向右运动；当缸A到达终点后，系统压力升高使压力继电器1动作，并使3YA通电，压力油进入缸B左腔，缸B活塞右移实现动作，,1、用压力继电器控制顺序动作回路,电磁铁3YA断电电磁铁4YA通电压力油进入缸B右腔，活塞先向左退回实现。当缸B退回到原位后，压力继电器2开始动作，并使电磁铁1YAA断电，2YA通电，压力油进入A右腔，活塞左退，实现。,1、用压力继电器控制顺序动作回路,压力控制顺序动作回路 压力继电器控制,2、行程控制的顺序动作回路,行程控制利用执行元件运动 到一定位置（或行 程）时，使下一个执行元件开始运动
22、控制方式。1）用行程阀控制的顺序动作回路 2）用行程开关控制的顺序动作回路,1）用行程阀控制的顺序动作回路,电磁阀通电时，压力油进入缸A左腔，其活塞右移实现动作，缸A活塞运动到预定位置时，其挡块压下行程阀1后，压力油进入缸B左腔，其活塞右移实现动作 ，当电磁阀断电换向时，压力油先进入缸B左腔，其或者左移退回实现动作 ，当缸上挡块离开行程阀1使其复位时，压力油经行程阀下位进入缸B右腔，使其活塞左移退回，实现动作 .,1）用行程阀控制的顺序动作回路,回路中是通过挡块操作行程阀，实现两缸顺序动作，其动作可靠，不会产生误动作，顺序换向平稳形成位置可调，但动作较难改变。主要用于机械的液压系统。,2）用行
23、程开关顺序动作回路,行程开关和电磁阀控制的顺序动作回路,1YA+，A缸右行完成顺序动作，A缸右行至触动行程开关S2,使2YA+，处于左位，压力油进入B左退， B缸活塞右行实现顺序动作，B缸右行至触动行程开关S4.,1YA-，回复右位，压力油进入A右腔， A缸左行实现顺序动作，A缸左行至触动行程开关S1,使 2YA-，压力油进入B缸右腔，活塞左退实现顺序动作,最后触动行程开关S3完成下一个动作循环.,2）用行程开关顺序动作回路,行程控制顺序动作回路 行程开关控制,特 点, 采用电磁换向阀换接 容易实现自动控制，安装位置不 受限制，改变动作顺序比较灵活。,6.3.2 同步运动回路,功用:某些设备上
24、，为使多个执行元件克服负载、摩擦、泄露、制造质量、结构变形上的差异，要求两个或两个以上的执行元件保证它们的运动速度和位移相同。完成这样功能的回来称为同步运动回路。使两个或两个以上的执行元件能够按照相同位移或相同速度运动，也可以按一定的速比运动。如：龙门刨床工作台升降运动。,1.机械连接式同步回路,将两个液压缸通过机械装置（齿轮齿条或刚性固联）将其活塞杆连结在一起，使它们的运动相互受到牵制，实现可靠的同步运动。这种回路适用于两液压缸相互靠近且偏载较小的场合。,2、串联缸同步回路,串联液压缸同步回路,将有效面积相等的两个液压缸串联起来，使两缸的运动速度很位移均相等。同步的精度取决于缸本身的制造精度
25、以及密封性能。,2、串联缸同步回路,串联液压缸同步回路,优点：这种回路简单，不需要同步元件，严格的制造精度和良好密封条件下，能适应较大的偏载，且回路效率高。缺点：串联方法将使泵出口压力至少是两缸所需工作压力之和，同时由于液压缸存在泄露，长时间使用出现同步失调。,用两组单向调速阀控制并联液压缸，仔细调整两个调速阀的开口大小，使两缸活塞伸出的速度相等。比较简单的同步方法，但因为两个调速阀的性能不可能完全一致，同时还受到载荷的变化和泄漏的影响，同步精度较低。,3、用调速阀的同步回路,它是利用分流阀5能使泵的供油平均分配给两个液压缸，两缸活塞能同步向右运动而不受负载变化的影响。该回路结构简单，使用方便，偏载下仍能保持同步，但效率较低，压力损失大。,4.用分流阀的同步回路,6.3.3 互不干扰回路,功能:在多缸系统中，防止其压力、速度互相干扰。 如：组合机床液压系统中，若用同一个液压 泵供 油，当某缸快速运动时，因其负载压力小，其它缸就不能工作进给。,双泵分别供油防干扰回路,p138,1、双泵分别供油防干扰回路,缸A用于夹紧工件，当进给缸B快速运动，主油路压力下降，为保证A保持原来夹紧力不变，蓄能器2和单向阀1起到供油保压作用。,2、蓄能器防干扰回路,
