1、1材料科學與工程學院陳柏液壓傳動液壓傳動2本章提要 本章介紹液壓基本回路，這些回路主要包括： 速度控制回路 壓力控制回路 順序回路、同步回路等 熟悉和掌握這些基本回路的組成、工作原理及應用，是分析、設計和使用液壓系統的基礎。3 在定量泵系統中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調節，在定量泵系統中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調節，使液壓系統整體或某一部分壓力保持恒定或不超過某個數值。使液壓系統整體或某一部分壓力保持恒定或不超過某個數值。 一、調壓回路一、調壓回路 （1 1） 單級調壓回路單級調壓回路 溢流閥調壓彈簧溢流閥調壓彈簧壓力表壓力表4（2 2） 多級調壓回

2、路多級調壓回路 換向閥居中位，溢流閥換向閥居中位，溢流閥主閥主閥1調壓調壓10MPa開啟開啟換向閥居左位，遠程溢流換向閥居左位，遠程溢流閥閥2調壓調壓8MPa開啟開啟換向閥居右位，遠程溢流換向閥居右位，遠程溢流閥閥3調壓調壓9MPa開啟開啟5二、減壓回路二、減壓回路 主油路壓力由溢流閥主油路壓力由溢流閥調定，主路壓力為調定，主路壓力為10MPa經過減壓后經過減壓后支路壓力為支路壓力為3MPa 使系統中的某部分使系統中的某部分油路具有較低的穩定壓油路具有較低的穩定壓力。力。6三、增壓回路三、增壓回路p1p2單作用增壓器的增壓回路單作用增壓器的增壓回路 增壓回路用以提高系統中增壓回路用以提高系統中

3、局部油路中的壓力。能使局部局部油路中的壓力。能使局部壓力遠遠高于油源的壓力。壓力遠遠高于油源的壓力。 增壓的倍數等于增壓器增壓的倍數等于增壓器大、小活塞的工作面積大、小活塞的工作面積之比。之比。7四、卸荷回路四、卸荷回路 使液壓泵的驅動電機不頻繁啟閉，且使液壓泵在接近零使液壓泵的驅動電機不頻繁啟閉，且使液壓泵在接近零壓的情況下運轉，以減少功率損失和系統發熱，延長泵和電壓的情況下運轉，以減少功率損失和系統發熱，延長泵和電機的使用壽命機的使用壽命8五、保壓回路五、保壓回路 保證執行元件在某一保證執行元件在某一工作循環的某段時間內壓工作循環的某段時間內壓力保持在規定的壓力范圍力保持在規定的壓力范圍內

4、內蓄能器9六、平衡回路六、平衡回路 防止工作部件因自重防止工作部件因自重而自行下落而自行下落10 液壓系統常常需要調節的運動速度，以適應主機的工作循環需要。液壓缸的速度為： Aq液壓馬達的轉速: MVqn 式中 q 輸入液壓缸或液壓馬達的流量； A 液壓缸的有效面積（相當于排量）； VM 液壓馬達的每轉排量。 11 由以上兩式可以看出，要控制缸和馬達的速度，可以通過改變流入流量來實現，也可以通過改變排量來實現。 對于液壓缸來說，通過改變其有效作用面積A（相當于排量）來調速是不現實的，一般只能用改變流量的方法來調速。 對變量馬達來說，調速既可以改變流量，也可改變馬達排量。AqMVqn 缸馬達12

5、目前常用的調速回路主要有以下幾種： (1)(1)節流調速回路節流調速回路 采用定量泵供油，通過改變回路中節流面積的大小來控制流量，以調節其速度。 (2)(2)容積調速回路容積調速回路 通過改變回路中變量泵或變量馬達的排量來調節執行元件的運動速度。 (3)(3)容積節流調速回路（聯合調速）容積節流調速回路（聯合調速）主要討論節流調速回路節流調速回路和容積調速回路容積調速回路。 節流調速回路有，旁路旁路節流調速節流調速三種基本形式。13V進油節流調速回路 進油節流調速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調定壓力并保持定值。注意注意 節流閥串聯在泵和缸之間14速度負載特性速度負載特性 (當不考

6、慮泄漏和壓縮時) 活塞運動速度為： 11Aq活塞受力方程為： 11AFp 缸的流量方程為： mPTmPTmTTAFpKAppKApKAq)()()(111p2 液壓缸回油腔壓力，p20。 F 外負載力； 式中：V 進油節流調速回路 15mpTAFpAKAAq)(1111 上式為進油路節流調速回路的速度負載特性方程。以v為縱坐標,F為橫坐標，按不同節流閥通流面積AT作圖，可得一組拋物線，稱為進油路節流調速回路的速度負載特性曲線。161maxApFP最大負載tgvFk1速度剛度：分析：TAv 調節AT可以實現速度調節調定TAF v k說明回路的速度負載特性“軟”，即剛性差。恒定FTA曲線陡kv這種

7、回路適合低速輕載的場合17 回油節流調速回路采用同樣的分析方采用同樣的分析方法可以得到與進油法可以得到與進油路節流調速回路相路節流調速回路相似的速度負載特性似的速度負載特性. 節流閥串聯在節流閥串聯在液壓缸的回油路上液壓缸的回油路上，回油節流調速回路正常工作的條件:泵的出口壓力為溢流閥的調定壓力并保持定值。注注意意mpTAFAApAKAAq)(22122218進油和回油節流調速的比較進油和回油節流調速的比較: :02p0F進油進油油缸，散熱差油缸，散熱差啟動沖擊小啟動沖擊小壓力控制方便壓力控制方便速度平穩性較回油差速度平穩性較回油差易獲得更低的穩定速度易獲得更低的穩定速度02p可以小于零F進油

8、進油油箱，散熱好油箱，散熱好啟動沖擊大啟動沖擊大壓力控制不方便壓力控制不方便速度平穩性好速度平穩性好較進油回路差較進油回路差進油回路進油回路回油回路回油回路 進油路、回油路節流調速回路結構簡單，但進油路、回油路節流調速回路結構簡單，但效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功率場合，如某些機床的進給系統中。率場合，如某些機床的進給系統中。 19 旁油節流調速回路 節流閥裝在與節流閥裝在與液壓缸并聯的支液壓缸并聯的支路上，利用節流路上，利用節流閥把液壓泵供油閥把液壓泵供油的一部分排回油的一部分排回油箱實現速度調節箱實現速度調節溢流閥作安全閥用，溢流閥作安

9、全閥用，液壓泵的供油壓力液壓泵的供油壓力P Pp p取決于負載取決于負載。 20速度負載特性速度負載特性 考慮到泵的工作壓力隨負載變化，泵的輸出流量qp應考慮泵的泄漏量隨壓力的變化 ,采用與前述相同的分析方法可得速度表達式為： pq式中 qt泵的理論流量； k泵的泄漏系數，其余符號意義同前。 111AqqqAqpt11111)/()/(AAFKAAFkqAqmTltuFoAT1AT2AT3調速閥節流閥q1A121 節流調速回路效率低，發熱大，只適用于小功率。節流調速回路效率低，發熱大，只適用于小功率。 容積調速回路是用改變泵或馬達的排量來實現調速功能。容積調速回路是用改變泵或馬達的排量來實現調

10、速功能。采用變量泵或變量馬達的容積調速回路，因為沒有節流損失采用變量泵或變量馬達的容積調速回路，因為沒有節流損失或溢流損失，故效率高，發熱小。適用于高速大功率調速系或溢流損失，故效率高，發熱小。適用于高速大功率調速系統。缺點是變量泵和變量馬達的結構復雜，成本高。統。缺點是變量泵和變量馬達的結構復雜，成本高。 根據油路的循環方式，容積調速回路可分為根據油路的循環方式，容積調速回路可分為開式回路開式回路和和閉閉式回路式回路：開式回路：開式回路：泵從油箱吸油，執行元件的回油返回油箱。泵從油箱吸油，執行元件的回油返回油箱。優點：油液在油箱中便于沉淀和析出氣體，并得到良好的冷卻， 結構簡單。缺點：空氣、

11、雜物易侵入油液。 22閉式回路：閉式回路：執行元件的回油直接與泵的吸油腔相連。系統只需執行元件的回油直接與泵的吸油腔相連。系統只需一個很小的補油油箱。一個很小的補油油箱。優點：油液在系統中封閉循環，油氣隔絕，結構緊湊，運行平 穩，噪音小。 缺點：散熱條件差，結構復雜。 馬達為定量馬達為定量, ,改變泵排改變泵排量量V VP P可使馬達轉速可使馬達轉速n nM M隨之成隨之成比例地變化比例地變化. .23變量泵-定量馬達容積調速回路 防止回路過載 補償泵3和馬達5的泄漏 調 定 油 泵 1的供油壓力輔助泵使低壓輔助泵使低壓管路始終保持管路始終保持一定壓力一定壓力, , 改改善了主泵的吸善了主泵的

12、吸油條件油條件, ,且可且可置換部分發熱置換部分發熱油液油液, ,降低系降低系統溫升。統溫升。24變量泵-定量馬達容積調速回路 MpMVqn馬達輸出轉矩2MMVpT馬達輸出功率MMMnVpP變量泵-定量馬達容積調速回路工作特性曲線 若負載恒定，恒定Mp恒定TMnP qp nM P此回路稱為恒轉矩調速回路此回路稱為恒轉矩調速回路25MpMVqn馬達輸出轉矩MpMMMnqpVpT22馬達輸出功率pMMMMqpnVpP若負載恒定，恒定MpMnT1恒定PVM nM T改變馬達排量調速，改變馬達排量調速，且且nM1/VM過低排量，輸出扭矩會降至很小，以至帶不動負載，造成自鎖，這種回路很少單獨使用26此回

13、路稱為恒功率調速回路此回路稱為恒功率調速回路27538746 這種回路是上述兩種回路的組合。由于泵和馬達的排量都可以改變，擴大了調速范圍，增加了扭矩和功率輸出特性的 選擇。設備設備低速大扭矩啟動；高速低速大扭矩啟動；高速恒功率輸出恒功率輸出調速步驟：MV調至最大固定由小到大調泵的排量變量泵變量泵- -定量馬達容積調速回路定量馬達容積調速回路MpMVqn2MMVpTMMMnVpPqp nM P T恒定28538746pV調至最大后固定。開始由大到小調馬達的排量定量泵定量泵- -變量馬達容積調速回路變量馬達容積調速回路MpMVqnMpMnqpT2pMqpPVM nM T P恒定29 快速運動回路快

14、速運動回路的功用在于使執行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動生產率并使功率得到合理的利用。實現快速運動可以有幾種方法。 這里僅介紹液壓缸差動連接的快速運動液壓缸差動連接的快速運動回路、雙泵供油的快速運動回路、采用蓄能回路、雙泵供油的快速運動回路、采用蓄能器的快速運動回路器的快速運動回路30 換向閥2處于原位時，液壓泵1輸出的液壓油同時與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由于液壓缸由于液壓缸無桿腔的有效面積無桿腔的有效面積A1A1大于有桿腔的大于有桿腔的有效面積有效面積A2A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，導致活塞向右運動。 于是無桿腔排出的油液與泵1輸出的油液合流進入無桿腔

15、，即在不增加泵流量的前提下增加了供給無桿腔的油液量，使活塞快速向右運動。 液壓缸差動連接的快速運動回路液壓缸差動連接的快速運動回路31 這種回路比較簡單也比較經濟，但液壓缸的速度加快有限，差動連接與非差動連接的速度之比為:)(21111AAA 有時仍不能滿足快速運動的要求，常常要求和其它方法（如限壓式變量泵）聯合使用。 液壓缸差動連接的快速運動回路液壓缸差動連接的快速運動回路32雙泵供油的快速運動回路雙泵供油的快速運動回路 當換向閥6處于圖示位置，并且由于外負載很小，使系統壓力低于順序閥3的調定壓力時，兩個泵同時向系統供油，活塞快速向右運動； 設定雙泵供油時設定雙泵供油時系統的最高工作系統的最

16、高工作壓力壓力低壓大流量泵低壓大流量泵1 1和高壓和高壓小流量泵小流量泵2 2組成的雙聯組成的雙聯泵作為系統的動力源。泵作為系統的動力源。 33 換向閥6的電磁鐵通電后, 缸有桿腔經節流閥7回油箱，達到達到順序閥順序閥3 3的調定壓力的調定壓力后后, ,大流量泵大流量泵1 1通過閥通過閥3 3卸荷卸荷, ,單向閥單向閥4 4自動自動關閉關閉, ,只有小流量泵只有小流量泵2 2單獨向系統供油單獨向系統供油,活塞慢速向右運動. 設定小流量泵設定小流量泵2 2的最高的最高工作壓力工作壓力 注意注意：順序閥：順序閥3 3的的調定壓力至少應比調定壓力至少應比溢流閥溢流閥5 5的調定壓力的調定壓力低低10

17、%-20%10%-20%。 34 設定小流量泵設定小流量泵2 2的最高的最高工作壓力工作壓力 注意注意：順序閥：順序閥3 3的的調定壓力至少應比調定壓力至少應比溢流閥溢流閥5 5的調定壓力的調定壓力低低10%-20%10%-20%。 大流量泵1的卸荷減少了動力消耗，回路效率較高。這種回路常用在執行元件快進和工進速度相差較大的場合，特別是在機床中得到了廣泛的應用。3536 執行元件在一個工作循環中從一種運動速度變換到另一種運動速度用行程閥的快慢速度換接回路用行程閥的快慢速度換接回路37用兩個并聯調速閥的速度換接回路用兩個并聯調速閥的速度換接回路38用行程開關控制換向回路用行程開關控制換向回路AB

18、EFS1S2S3S4 39時間控制順序動作回路時間控制順序動作回路40 同步運動包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執行元件的運動速度相同；而位置同步是指各執行元件在運動中或停止時都保持相同的位移量。 用機械聯結的同步回路 41 這種同步回路結這種同步回路結構簡單，但是兩個調構簡單，但是兩個調速閥的調節比較麻煩速閥的調節比較麻煩, ,而且還受油溫而且還受油溫 泄漏等泄漏等的影響故同步精度不的影響故同步精度不高高, ,不宜用在偏載或負不宜用在偏載或負載變化頻繁的場合。載變化頻繁的場合。 用調速閥的同步回路 42 用串聯液壓缸的同步回路 當兩缸同時下行時當兩缸同時下行時, ,若缸若缸5 5活塞先到達行程端點活塞先到達行程端點, ,則擋塊則擋塊壓下行程開關壓下行程開關1S1S，電磁鐵，電磁鐵3YA3YA得電得電, ,換向閥換向閥3 3左位投入工作左位投入工作, ,壓力油經換向閥壓力油經換向閥3 3和液控單向和液控單向閥閥4 4進入缸進入缸6 6上腔上腔, ,進行補油進行補油, ,使使其活塞繼續下行到達行程端點，其活塞繼續下行到達行程端點，從而消除累積誤差。從而消