第6章 液压系统常用回路

6.1 速度控制回路
6.1.1 概述
速度调节是液压传动系统的核心问题。
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。
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
三级调压回路
6.3.1调压回路
通过改变比例溢流阀的输入 电流来实现无级调压，这种 调压方式容易实现远距离控 制和计算机控制，而且压力 切换平稳。
6.3.2 减压回路
使系统中的某一部分油路或某个执行 元件获得比系统压力低的稳定压力。
泵的供油压力根据主油路的负载由溢流阀 1调定。夹紧液压缸的工作压力根据它所需要 的夹紧力由减压阀2调定。
2.用液控单向阀锁紧
两个液控单向阀做成一体时， 就是双向液压锁。
6.3 压力控制回路
6.3.1调压回路 调压回路的功用是使液压系统整体或某一部分
的压力保持恒定或不超过某个限定值。
（1）单级调压 （2）远程调压 （3）多级调压 （4）无级调压（电液比例溢流阀）
6.3 压力控制回路
单级调压回路
二级调压 回路
第六章 液压基本回路
任何液压系统都是由一些基本回路组成的。 所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压 元件的组合。是液压传动系统的基本组成单元。
学习注意四个要点
组成
性能
原理
应用
第六章 液压系统常用回路
6.1 速度控制回路 6.2 方向控制回路 6.3 压力控制回路 6.4 多缸工作控制回路 6.5 液压马达回路
动作 工况
信号
快进 -
+
-
2XK
工进 -
+
+
3XK
快退 +
-
+
1XK
6.1.3.2双泵供油快速动作回路
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。
3
5
2
1
6.1.3.3蓄能器快速动作回路
限制。 • 只有节流功率损失，无溢流功率
损失，回路效率较高。
三种回路的比较：
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。
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。
结论：低速、小负载时，刚性好。适用恒定小负载低速场合。
四个要点
2.回油节流调速回路
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；
p1 A1 p2 A2 F
⑵要流出q2的流量，节流阀上必须有压力差ΔpT，
pT
p2
p1
A1 A2
F A2
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；
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。
4.调速阀节流调速回路
用调速阀代替节流阀，回路的负 载特性将大为提高。
• 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。
6.1.4 速度换接回路
问题的提出
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？
基本要求 速度换接应平稳；速度换接过程中不允许出现前 冲现象。
6.2.1 换向回路
1.简单换向回路
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。
2.连续换向回路
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。
液压缸，
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。
安全阀
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。
6.1.2节流调速回路
五个要点
1.进油节流调速回路
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；
适用于运动速度平稳要求较高、功率较大的 节流调速系统。
6.1.3快速动作回路（增速回路）
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。
（5）qp－q1=Δq
速度—负载特性：v＝f（F）——速度刚度
kv
F v
A11 CAT ( pp A1 F )1
pp A1 F
v
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↓
FL kv v
Kv的物理意义
kv
FL v
1
tg
引起单位速度变化时的负载力的变化量。
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。
6.1.2节流调速回路
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。
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。
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。
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。
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。
2.连续换向回路
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。
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。
6.1.3.4 充液（自重）增速回路
F)
与进口调 速类似！
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=〔q t-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A1
• 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
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。
6.1.4.2两种慢速之间的速度换接回路
6.1.4 速度换接回路
6.1.4.1 快—慢速之间的速度换接回路
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。
适用于运动速 度不大，但换 向精度要求较 高的场合。
2.连续换向回路
压力控制的连续换向回路
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。
6.2.2 锁紧回路
1.用换向阀中位机能锁紧
采用O、M型中位机能。结构简单， 但泄漏较大，锁紧效果不好。 只能用在要求不高的场合。
6.2.2 锁紧回路
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。
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。