液压基本回路
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常见液压回路介绍液压只有形成回路,才能发挥作用: 常见的液压回油有 1. 差动回路 2. 节流回路 3. 闭式容积回路 4. 多泵回路 5. 多缸回路 6. 闭式控制回路1, 差动回路:功能:在必要的时候提高有油缸伸出速度,使设备动作速度加快一般回路 差动回路 一般回路:u= q /A A 即速度(dm/min)=流量(L/min)/活塞截面积 (dm²) 1L=1dm ³p A = F /A A 即压力pA (N/㎡)=负载力(N )/活塞截面积(m²) 1Pa=1N/㎡ 差动回路:两腔都有压力,实际作业面积只是活塞杆截面积 u= q /A C 流量不变、,速度加快p A = F /A C 负载力不变,负载压力提高2、节流回路功能:通过控制流量来控制油缸速度进口节流出口节流旁路节流2.1 进口节流通过调节进口节流口面积,控制进入油缸的流量,最终控制油缸速度;2-1-1 进口节流 2-1-2 能量消耗 2-1-3 进口节流(恒压)能量消耗:液压功率=压力×流量(压强每升高5Mpa,液压温度上升约3°)图2-1-2图2-1-3,进入油缸流量qA与压差开方成正比,为保持恒定压力,增加溢流阀,成本最低,但会产生新的能耗,多余流量从溢流阀流出qY=qP-qA 溢流阀作为恒压阀2-1-4 能量消耗图2-1-5 采用恒压泵 图2-1-6 采用流量调节阀为减少能量损耗,用恒压泵实时调节泵输出流量,使输出流量几乎全部进入油缸,如超出油缸所需,减小泵排量。
图2-1-5采用流量调节阀,通过调节节流孔大小,实时控制压差,控制进入油缸流量 2.2 出口节流通过调节出口节流面积,限制油液流出,有杆腔有压力,油缸速度降低;图2-2-1 图2-2-2油缸速度与有杆腔流量qB 成正比,qB 由PB 和A 就决定,所以调节节流孔大小可以调节速度。
图2-2-3 图2-2-4 图2-2-5 以上原理同进口节流相似使用单向节流阀的进口节流回路:由于两腔面积不同,同样的速度时,进出流量不同,所以不同程度的节流。
第7章液压基本回路•液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构;•液压基本回路是组成液压系统的基础。
液压基本回路包括:*压力控制回路*速度控制回路*方向控制回路*多执行元件回路7.1 压力控制回路功能:控制液压系统整体或局部的压力,主要包括:▪调压回路▪减压回路▪增压回路▪卸荷回路▪平衡回路▪保压回路1、调压回路•功能:调定和限制液压系统的压力恒定或不超过某个数值。
•一般用溢流阀来实现这一功能。
•调压回路的分类:•单级调压回路•多级调压回路•无级调压回路先导式溢流阀电液比例溢流阀2、减压回路•功能:使液压系统中某一部分油路的压力低于主油路的压力设定值。
•一般用减压阀来实现这一功能。
•减压回路的分类:•单级减压回路•多级减压回路•无级减压回路3、增压回路•功能:提高系统中局部油路中的压力,使局部压力远高于系统油源的压力。
•单作用增压回路:只能间歇增压。
4、卸荷回路•功能:在执行元件短时间不工作时,不需要频繁启、停原动机,而是使泵源在很小的输出功率下运转。
•卸荷的实质:使液压泵的输出流量或者压力接近于零,分别称为流量卸荷与压力卸荷。
•卸荷方式:•用换向阀中位机能的卸荷回路(压力卸荷)•用先导型溢流阀的卸荷回路(压力卸荷)•限压式变量泵的卸荷回路(流量卸荷)•采用蓄能器的保压卸荷回路换向阀M、H、K型中位机能均可实现压力卸荷限压式变量泵可实现保压卸荷用先导型溢流阀实现的压力卸荷卸荷时采用蓄能器补充泄漏保持液压缸大腔的压力限压式变量泵工作原理及特性曲线5、平衡回路•功能:使承受重力作用的执行元件的回油路保持一定背压,以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落,或因自重而超速失控。
采用单向顺序阀不可长时间定位采用液控单向阀定位可靠单向节流阀用于平稳下行6、保压回路•功能:使系统在执行元件不动或仅有微小位移的工况下保持稳定的压力。
•保压性能有两个指标:保压时间和压力稳定性。
电接触式压力表4监视预设压力的上下限值,控制换向阀2动作,液控单向阀3实现保压蓄能器保压卸荷回路7.2 速度控制回路控制与调节液压执行元件的速度。
第六章液压基本回路本章重点:1. 远程调压回路,卸荷回路2. 进油节流调速回路,节流阀进油节流调速回路的速度负载特性3. 恒扭矩、恒功率调速回路4. 差动快速回路,双泵供油快速回路5. 速度换接回路6. 互不干涉回路本章难点:1. 平衡回路2. 节流阀进油路节流调速回路的速度负载特性3. 差压式变量泵与节流阀组成的容积节流调速回路4. 防干扰回路基本回路是由若干液压元件有机的组成,能够完成某些特定的功能。
第一节 压力控制回路液压系统中,为满足设备的某些要求,经常要限制或控制系统中整体或某一部分的压力,把实现这些功能的回路称作压力控制回路。
这类回路包括调压、卸荷、释压、保压、增压、减压、平衡等多种回路。
一、调压回路液压系统的优点之一是易于实现安全保护。
常在泵的出口安装溢流阀限制系统最高压力,溢流阀作安全阀使用时其调定压力一般为系统最大工作压力的1.1倍,调整以后用螺母锁紧调节手轮。
有时为了防止液压泵变量机构失灵引起事故,可在泵出口安装一个溢流阀作安全阀用。
调压回路分有级调压和无级调压。
图6-1采用溢流阀调压,图中阀1起安全作用,阀2用于调压。
图6-2是采用先导式溢流阀的远程调压回路。
在先导式溢流阀1的遥控口接远程调压阀2,阀2可安装在工作台上,在阀1的调压范围内调节阀2,从而调节泵口的压力。
图6-3是采用比例溢流阀的调压回路,该回路按电器信号控制方式不同,可完成多级调压或无级调压。
图示为四级调压该回路压力转换平稳,元件少,简单可靠,易于自动控制。
液压系统中的控制油路、夹紧油路等,往往要求系统中某一部分油路具有低于系统压力的稳定压力。
减压回路一般由减压阀实现。
图6-4是二级减压回路之一。
在先导式减压阀的遥控口接远程调压阀2和换向阀3。
阀3关闭,压力由阀1调定;阀3开启,压力由阀2调定,阀2调定压力低于阀1调定压力。
在减压回路中,为了防止系统压力降低时对减压回路的影响,常在减压阀后安装单向阀。
三、卸荷回路当设备短时间不工作时,在液压系统中有卸荷回路,避免电机的频繁起动。
卸荷回路使泵在很低的压力或很小的流量下工作,泵的输出功率很小,可提高系统效率,减少系统发热。
在低压小流量系统中,常采用M、K或H型机能的滑阀中位卸荷。
图6-7就是采用M型机能滑阀在中位卸荷。
图6-8是采用卸荷阀的卸荷回路。
图6-5是采用电磁溢流阀卸荷回路。
图6-7 用单向顺序阀的平衡回路图6-8 蓄能器保压回路图6-5 电磁溢流阀卸荷回路 图6-6 单作用增压缸增压回路图6-4 二级减压回路在液压系统中,有时需超高压传动,有时需系统的某个支路上有较高的压力,一般用增压回路实现。
增压元件主要是增压器或增压缸,有单作用和双作用之分,增压原理是相同的,双作用式可连续输出增压油。
图6-6是单作用增压缸增压回路。
五、 平衡回路对某些液压缸垂直放置的立式设备,如立式液压机、立式机床,运动部件在悬空停止期间因自重会快速下滑,或在下行运动中由于自重而造成失控超速的不稳定运动,易发生事故,而且液压缸上腔产生真空。
采用平衡回路,可使运动平稳。
平衡回路就是利用液压元件的阻力损失给液压缸下腔施加一压力,以平衡运动部件重量。
常采用单向顺序阀,外控单向顺序阀和液控单向阀。
图6-7是采用单向顺序阀的平衡回路。
活塞下行时,有杆腔油液经阀2排回油箱,阀2调节合适时,柱塞下行平稳,但功率消耗大。
六、 保压回路液压缸在工作循环的某一阶段,若需要保持一定的工作压力,可采用保压回路实现。
保压的方法较多,短时间可采用开泵保压,效率低,油易发热,也可设置一个密封性能好的单向阀来保压。
用限压式变量泵开泵保压,效率高,但仅适用于压力较低的场合。
图6-8是蓄能器保压回路之一,进给系统和夹紧回路共用一个油源。
单向阀1可防止系统压力对夹紧回路的影响。
蓄能器3用于夹紧回路保压。
该回路保压可靠,压力平稳,设备费用高。
七、 释压回路液压系统在工作过程中(如机床工进或液压机压制工件保压时)储存了一定的能量,使油液压缩,机械部分产生弹性变形,在工作进给或压制完成后若迅速改变运动状态会产生液压冲击。
一般对于液压缸直径大于25cm 、压力大于7MPa时,其高压腔在排油前就必须先释压再换向。
图6-9所示为一种使用节流阀的释压回路。
释压快慢由节流阀6调节。
当此腔压力降至压力继电器4的调定压力时,换向阀切换至左位,液控单向阀2打开,使缸上腔的油通过该阀排至液压缸8顶部的副油箱3中。
第二节 速度控制回路许多液压设备中,要求执行元件的运动速度是可调节的,如组合机床中的动力滑台有快进与工进动作,甚至有几个不同的工进速度。
常见的调速方法有节流调速、容积调速、容积节流调速。
一、 节流调速回路节流调速的基本原理是:调节回路中节流元件的液阻大小,配置分流支路,控制进入执行元件的流量,达到调速的目的。
节流阀、溢流阀等是节流调速的主要元件。
当溢流阀工作压力调定,液体通过时的液阻基本恒定,图6-9 释压回路用作分流元件时组成定压式调速回路;液体流经节流阀的流量与压力降有关,用作分流元件时组成变压式节流调速回路。
采用节流元件和溢流阀调速过程中要产生能量损失。
采用溢流阀分流时,其功率损失q p P n =∆;通过节流阀的压力损失△p m x KA q 1)(=,功率损失=∆P △pq 。
由此可知,节流调速的效率较低,工作时油液易发热,但结构简单,成本低,使用维护方便,是小功率液压系统常用的一种调速方法。
节流调速按节流元件安装的位置不同,分为进油路节流调速回路,回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路。
1. 进油路节流阀节流调速节流调速回路一般采用定量泵供油。
基本特征为:节流元件安装在执行元件的进油路上,即串联在定量泵和执行元件之间,采用溢流阀作为分流元件,如图6-10所示,图中节流元件是节流阀。
溢流阀从开启压力到调定压力,变化较小,有定压的作用。
在调速时,溢流阀一般处于溢流状态,调节节流阀开口大小,改变进入液压缸的流量达到调节液压缸活塞运动速度的目的。
由于采用溢流阀作为分流元件,故为定压式调速回路,在调速过程中,泵的输出压力基本保持常量。
忽略油温变化、液体的压缩性、油管阻力损失和系统泄漏诸因素,通过节流阀进入液压缸的流量为m p x p p KA q )(1−= (6-1)对图示双杆液压缸,由活塞的力平衡方程,可求出液压缸的进油口压力为A A p F p /)(21+= (6-2)不计管道压力损失时,2p ≈0,则 A F p /1= (6-3)由式(6-1)和式(6-3)两式,可求出m p x A F p KA q )/(−= (6-4)活塞运动的速度为m p x AF p A KA A q υ(/−== (6-5) 式中 A ——液压缸进、回油腔有效作用面积; F ——外负载,包括液压缸摩擦力;p p 、1p 、2p——分别为泵的输出压力和液压缸进、回油压力;式(6-5)称为节流阀进油路节流调速的速度负载特性公式。
图6-11为速度负载特性曲线,图中纵坐标为活塞运动速度υ,横坐标为负载F 。
该回路有如下特性:图6-11 进(回)油路节流阀调速速度负载特性曲线图6-10 进油路节流调速回路(1)当负载不变时,节流阀开口面积增大,液阻值变小,溢流阀的溢流量减小,使活塞运动速度增大;反之,则活塞运动速度减小。
通过改变主油路节流阀阻值的大小,达到调节运动速度的目的。
(2)溢流阀调定压力为p p ,最大承载能力F max =A p p ⋅为一定值。
压力愈高,承载能力愈大。
(3)对工作速度有稳定性要求的设备,希望调定的速度受负载的影响较小,该性能一般采用速度刚性来衡量。
速度刚性的定义为ανtan 1−=−=d υdF K (6-6) 速度刚性反映了负载变化对速度产生影响的能力。
速度刚性愈大,速度稳定性愈好。
(4)效率是调速回路的重要指标之一。
在该调速回路中,液压泵的输出功率p p iq p P ⋅=。
执行元件的输出功率m p x p p p KA F υP )(110−==。
A x 愈大,溢流阀损失愈小,输出功率愈大。
当p 1=0和p 1=p p 时,P 0均为零,最大输出功率与负载有关。
该回路的调速效率为pp m p x i q p p p p KA P P )(110−==η (6-7) 分析表明:最大效率max η≤0.385,在p p p 321=处,设计调速回路时,应使最常用的工作压力在该值附近。
进油路节流调速回路,适宜小功率,负载较稳定,对速度稳定性要求不高的液压系统。
2. 回油路节流阀节流调速回油路节流阀节流调速回路,也是采用溢流阀作分流元件,但节流阀安装在执行元件的回油路上。
图6-12是双杆液压缸回油路节流阀节流调速回路。
进、回油路节流调速有相同的速度负载特性、功率和效率特性。
两种回路有以下不同之处:(1)进油路节流调速起动冲击小。
系统不工作时,执行元件由于泄漏产生空腔,重新起动时,回油路节流调速中进油路无阻力,而回油路有阻力,导致活塞突然向前运动,产生冲击;而进油路节流调速回路中,进油路的节流阀对进入液压缸的液体产生阻力,可减缓冲击。
(2)回油路节流调速,可承受一定的负方向载荷(即超越负载)。
因回油路有背压,当负载减小,速度增加时,背压增大,故可使运动变化平缓,对双杆液压缸,可获得较低的稳定速度;对单杆液压缸,若进油路为无杆腔,因相同速度下进油腔所需流量大,可获得较低的最小稳定速度。
如果要获得较低的稳定速度,结构允许时,最好把有杆腔作为回油腔采用回油路节流调速。
3. 旁油路节流阀节流调速旁油路节流调速,其特征是采用节流元件分流,主油路中无节流元件。
图6-13是节流阀旁油路节流调速回路,图中图6-12 回油路节流阀调速回路图6-13 旁油路节流阀调速回路分流元件是节流阀,溢流阀起安全阀作用,在调速时是关闭的。
液压泵输出的压力取决于负载,负载变化将引起泵出口压力变化,故为变压式节流调速。
在该回路中,液压泵输出流量p q 分成两部分,一部分是进入执行元件的流量q ,另一部分是通过节流阀流回油箱的流量1q ,即1q q q p −=(6-8)经节流阀泄回油箱的流量:m p x p KA q =1(6-9)由活塞的力平衡方程,忽略管道压力损失时02=p ,得 A F p p /= (6-10)联解以上三式,得m x p A F KA q q )/(−= (6-11)液压缸活塞的运动速度AA F KA q A q υm x p )/(−== (6-12) 上式为旁油路节流阀调速回路速度负载特性公式。
图6-14是旁油路节流阀调速的速度负载特性曲线。
该调速回路有如下特点:(1)负载不变时,x A 愈大,节流阀液阻值愈小,因节流阀两端压差不变,流量必然增加,使进入液压缸的流量减小。
改变节流阀的开口面积,即可改变液压缸活塞杆的运动速度,实现调速的目的。