單元四基本回路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解各種控制回路的組成、功用及工作原理。【學(xué)習(xí)重點】能正確選擇液壓元件并合理的連接控制回路。基本回路——系統(tǒng)中起某一作用或控制某一參數(shù)，由部分元件和管路構(gòu)成的單元回路。基本回路的類型按油路的功能不同，基本回路可分為方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路及多缸順序動作回路。一、方向控制回路方向控制回路是液壓系統(tǒng)中，通過控制液流通、斷及改變流向，使執(zhí)行元件啟動、停止(包括鎖緊）及變換運動方向。方向控制回路分類換向回路鎖緊回路（一）鎖緊回路使液壓缸能在任意位置停留，且停留后不會在外力作用下移動位置。

1.液控單向閥鎖緊回路組成：泵、溢流閥、34D、液控單向閥、液壓缸工作原理：圖示，液壓缸鎖緊。YA+，液壓缸左、右行。液控單向閥的鎖緊回路性能特點液控單向閥一般采用錐形閥，密封性能好，鎖緊精度高，能保證執(zhí)行元件長時間鎖緊。為使控制油壓卸壓，換向閥應(yīng)采用H型機能，又因IY密封性好，所以鎖緊性能好。液控單向閥的鎖緊回路應(yīng)用汽車起重機支腿主要用于

飛機起落架鎖緊礦山采掘機械液壓支架鎖緊2.采用換向閥O、M機能的鎖緊回路特點：∵滑閥式換向閥泄漏不可避免∴鎖緊效果差故只能用于鎖緊時間短，鎖緊要求不高場合。（二）換向回路功用：控制執(zhí)行元件的啟動、停止和換向。組成：各種控制方式的換向閥或雙向變量泵皆可組成。1.換向閥組成的換向回路液壓缸啟動向右運動，當(dāng)?shù)较尬婚_關(guān)2時，電磁鐵2YA通電，換向閥切換到右端工作位置，壓力油進入液壓缸右腔，活塞向左運動，碰到限位開關(guān)1時，電磁鐵2YA斷電，電磁鐵1YA通電，換向閥切換到左端的工作位置，壓力油進入液壓缸左腔，活塞向右運動，這樣進行往復(fù)循環(huán)自動換向。2.壓力繼電器組成的換向回路當(dāng)活塞運動到終點時，系統(tǒng)壓力升高，達到壓力繼電器調(diào)定值，壓力繼電器發(fā)出信號，控制電磁閥換向。只是電磁閥換向閥動作快，換向時易產(chǎn)生沖擊，故不宜做頻繁換向。3.手動換向閥換向回路性能特點及應(yīng)用換向精度和平穩(wěn)性不高。常用于換向不頻繁且無需自動化的場合如:一般機床夾具、工程機械等。4.機動換向閥換向回路性能特點及應(yīng)用換向精度高，沖擊較小一般用于速度和慣性較大的系統(tǒng)中。5.電液動換向閥換向回路性能特點及應(yīng)用換向精度較高，運動較平穩(wěn)一般用于流量超過63L/min、對換向精度與平穩(wěn)有一定要求的液壓系統(tǒng)。6.雙向變量泵換向回路通過改變輸出壓力油的流向來控制執(zhí)行元件的運動方向。一般用于閉式回路。二、壓力控制回路功用：控制系統(tǒng)整體或系統(tǒng)某一部分的壓力，滿足執(zhí)行元件對力或力矩所提出的要求。分類：按照使用目的不同，壓力控制回路又可分為調(diào)壓回路、減壓回路、增壓回路、保壓回路、卸荷回路等。（一）調(diào)壓回路功用：對整個系統(tǒng)或某一局部的壓力進行控制，使之既滿足使用要求，又能↓△P，↓發(fā)熱。分類：雙向調(diào)壓回路單級調(diào)壓回路多級調(diào)壓回路1.單級調(diào)壓回路組成：泵、溢流閥、節(jié)流閥、24D、液壓缸等工作原理：用節(jié)流閥調(diào)節(jié)速度時，溢流閥穩(wěn)壓溢流調(diào)節(jié)泵壓。特點：回路簡單，調(diào)節(jié)方便，若將溢流閥換為比例溢流閥，則可實現(xiàn)無級調(diào)壓，還可遠距離控制，但無功損耗較大。2.雙向調(diào)壓回路組成：泵、溢流閥(2個不同壓力值)、24D、液壓缸等工作原理：由溢流閥2調(diào)壓，壓力較低，24S左位，由溢流閥1調(diào)壓，壓力較高。由閥1調(diào)壓，壓力較高。YA+，由遠程調(diào)壓閥調(diào)壓，壓力較低。3.多級調(diào)壓回路工作原理：由閥1調(diào)壓，壓力較高。YA+，由閥2或3調(diào)壓，壓力較低。特點：當(dāng)系統(tǒng)需要多級壓力控制時，可使換向閥左位或右位接入系統(tǒng)，此時系統(tǒng)的壓力由遠程調(diào)壓閥2或3調(diào)定，使系統(tǒng)具有三種不同的壓力調(diào)定值。

注：為獲得多級壓力，閥2或3的調(diào)定壓力必須小于閥1的調(diào)定壓力，否則，閥1將不起作用。（二）減壓回路組成：液壓泵、調(diào)壓閥、單向閥、溢流閥、卸荷閥、缸功用：使某一支路獲得低于泵壓的穩(wěn)定壓力。減壓回路分類

單級減壓——用一個減壓閥即可

多級減壓——減壓閥+遠程調(diào)壓閥即可

無級減壓——比例減壓閥即可減壓回路特點及應(yīng)用可使系統(tǒng)獲得0、5Mpa<p2<p1-0.5MPa

，壓力穩(wěn)定，以使回路可靠工作。常用在液壓系統(tǒng)中主壓力較高，某支路需要穩(wěn)定的低壓的定位、夾緊、控制油路等支路。

（三）增壓回路功用：低壓輸入，高壓輸出，節(jié)約能耗。1.單作用增壓器的增壓回路增壓器是利用減小面積的方法來增壓的。工作原理：圖示，增壓器輸出高壓油。右位，增壓器左行為下次增壓準(zhǔn)備。特點：只能斷續(xù)增壓。2.雙作用增壓器的增壓回路工作原理：只要24D能自動換向，即可得到連續(xù)高壓（四）保壓回路功用：泵卸荷，缸保壓，以滿足工作需要1.利用蓄能器保壓的回路工作原理：

系統(tǒng)液壓泵油液

蓄能器

壓力繼電器發(fā)訊使YA+

工作部件停止后，P↑

液壓泵卸荷，蓄能器

補充泄漏以保持壓力2.用液壓泵的保壓回路工作原理：系統(tǒng)壓力較低，低壓大流量泵供油，系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥的調(diào)定壓力時，低壓大流量泵卸荷，高壓小流量泵供油保壓，溢流閥調(diào)節(jié)壓力。3.用液控單向閥的保壓回路工作原理：圖示泵卸荷，缸由液控單向閥保壓1YA+

，液壓缸上移2YA+

，液壓缸上腔壓力升至電接觸式壓力表的上限值時，2YA-，液壓缸由液控單向閥保壓，液壓缸上腔壓力降至電接觸式壓力表的下限值時，電接觸式壓力表發(fā)訊使2YA+，液壓泵給液壓缸上腔補油保壓。（五）卸荷回路卸荷回路目的：↓△P，↓發(fā)熱、↓泵和電機負載，↑泵的壽命。1.用換向閥卸荷的回路換向閥卸荷回路三位換向閥的中位機能卸荷利用主閥處于中位時M.H.K型機能，使p→T，屬零壓式卸荷。用三位換向閥的中位機能卸荷的特點∵泵卸荷時，溢流閥關(guān)閉。∴系統(tǒng)重新啟動時，因溢流閥有不靈敏區(qū)，會沖擊。又∵回路中有背壓閥∴可以保證最小控制壓力，電液閥迅速換向三位換向閥的中位機能應(yīng)用只適用于低壓小流量場合2.電磁溢流閥卸荷回路特點：流量較大時采用先導(dǎo)式溢流閥卸荷，采用電磁溢流閥，管路連接更方便。用溢流閥的卸荷回路3.用液控順序閥卸荷快速運動時，雙泵同時供油。

小泵供油工作進給時p↑，XY打開

大泵卸荷用液控順序閥的卸荷回路4.復(fù)合系的卸荷回路復(fù)合系卸荷回路工作原理：

高壓小流量泵1和低壓大流量泵2由同一臺發(fā)動機驅(qū)動，系統(tǒng)最大工作壓力由溢流閥5調(diào)定。當(dāng)工作負載小時，泵2輸出的液壓油經(jīng)單向閥4與泵l合流，共同向系統(tǒng)供油，實現(xiàn)輕載、快速運動。當(dāng)工作負載增大時，系統(tǒng)壓力超過卸荷閥的調(diào)定壓力時，控制油路自動打開卸荷閥3，使泵2卸荷，這時單向閥關(guān)閉，由泵1單獨向系統(tǒng)供油，實現(xiàn)重載、慢速運動。（六）平衡回路功用：防止立式缸或垂直部件因自重而下滑或下行超速。1.采用單向順序閥的平衡回路采用單向順序閥的平衡回路工作原理：缸停止因順序閥關(guān)閉而平衡。左位，缸下行，因回路有單向順序閥作阻力，不會產(chǎn)生超速。右位，缸上行，油經(jīng)單向閥進入缸下腔。特點：∵單向順序閥用于平衡自重∴p順>p自重又∵自重較大時，p順較高，∴△P較大，一般用于自重不大的場合，為防止泄漏而造成缸下移，可裝一液控單向閥。為減小無功損耗，可將單向順序閥換為外控單向順序閥。∵外控單向順序閥開啟后，缸下行，缸上腔壓力下降，順序閥關(guān)閉，缸停止，而后壓力上升，順序閥又打開。∴液壓缸斷續(xù)下行又∵順序閥的泄漏∴運動部件在懸浮過程中總要緩緩下降。故可在其控制油路上裝一節(jié)流閥，且一般用于停止時間不長的系統(tǒng)。3.采用液控單向閥的平衡回路采用液控單向閥的平衡回路工作原理：

圖示，缸停止。左位，缸下行，因節(jié)流閥而不會出現(xiàn)超速運動。右位，油經(jīng)單向閥進入缸下腔，缸上行。特點：∵液控單向閥錐面密封∴可用于停留時間長或要求停止位置準(zhǔn)確的系統(tǒng)。又∵缸下行時，上腔壓力下降，液控單向閥關(guān)閉，待壓力重建后才能再打開。∴會造成下行運動時斷時續(xù)和強烈振動現(xiàn)象故在回路中設(shè)置單向節(jié)流閥以減小影響（七）卸壓回路功用：使液壓缸高壓腔的壓力能在換向前緩慢釋放，以緩和沖擊。1.節(jié)流閥卸壓回路工作行程結(jié)束后，M型換向閥首先切換至中位，泵卸荷、液壓缸上腔經(jīng)節(jié)流閥卸壓。2.溢流閥卸壓回路工作行程結(jié)束后，換向閥首先切換至中位使泵卸荷，溢流閥使液壓缸上腔卸壓。三、速度控制回路功用：改變執(zhí)行元件的運動速度分類：調(diào)速回路

快速和速度換接回路（一）調(diào)速回路調(diào)速回路調(diào)速原理：液壓缸：v=q

/A液壓馬達：n=q

/Vm

由上兩式知：∵改變q

、Vm、A，皆可改變v或n，一般A是不可改變的。

液壓缸：改變q，即可改變v

液壓馬達：既可改變q，又可改變Vm調(diào)速回路調(diào)速方法：節(jié)流調(diào)速——改變q容積調(diào)速——改變泵和馬達的V容積節(jié)流調(diào)速——既可改變q，又可改變V對調(diào)速回路的要求：調(diào)速范圍大速度穩(wěn)定性好效率高1.節(jié)流調(diào)速回路組成：定量泵、流量閥、溢流閥、執(zhí)行元件等。工作原理：通過改變流量控制閥閥口的通流面積來控制流進或流出執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。分類：節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速按采用流量閥不同

調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速進油路按流量閥安裝位置不同回油路旁油路（1）節(jié)流閥進口節(jié)流調(diào)速回路回路的效率：η=p1/pP=Fv/pPqP=p1q1/pPqP∵存在溢流損失和節(jié)流損失兩部分功率損失∴這種調(diào)速回路效率較低故進油路節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。如磨床液壓系統(tǒng)。節(jié)流閥進口節(jié)流調(diào)速回路特征：將節(jié)流閥串聯(lián)在泵和缸之間，調(diào)節(jié)A節(jié)，即可改變q，從而改變速度，且必須和溢流閥聯(lián)合使用。回路存在兩種功率損失，效率較低，尤其是在低速小負載情況下，效率更低，并且此時的功率損失主要是溢流功率損失ΔP1，這些功率損失會造成液壓系統(tǒng)發(fā)熱，引起系統(tǒng)油溫升高。

節(jié)流閥進口節(jié)流調(diào)速回路油路：

節(jié)流閥→液壓缸qp

溢流閥→油箱液壓缸的運動速度：v=q1/A=CAT(pP-F/A)φ/A結(jié)論：v∝AT改變

AT，即可改變q1

改變v。AT調(diào)定，v隨F變化而變化。最大承載能力：∵PP=常數(shù)，∴不論AT如何變化，其最大承載能力不變，即Fmax=pPAT故稱為恒推力調(diào)速（或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）（2）節(jié)流閥出口節(jié)流調(diào)速回路特點：將節(jié)流閥串聯(lián)在缸和油箱之間，調(diào)節(jié)AT，可調(diào)節(jié)q2以改變速度，仍應(yīng)和溢流閥聯(lián)合使用。節(jié)流閥出口節(jié)流調(diào)速回路進油路、回油路節(jié)流閥調(diào)速回路的不同之處1）承受負值負載能力∵回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓∴能承受負值負載，并↑v穩(wěn)定性，而進油路則需在回油路上增加背壓閥方可承受，△P↑。2）實現(xiàn)壓力控制的方便性∵進油路調(diào)速中工作臺碰到死擋鐵后，活塞停止，缸進油腔油壓上升至pS

∴便于實現(xiàn)壓力（升壓）控制而回油路調(diào)速在上述工況時，進油腔壓力變化很小，無法控壓，而回油腔p↓0，可降壓發(fā)訊，但電路復(fù)雜。3）最低穩(wěn)定速度∵若回路使用單桿缸，無桿腔進油量大于有桿腔回油流量∴在缸徑、缸速相同情況下，進油節(jié)流調(diào)速回路流量閥開口較大，低速時不易堵塞。故進油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低穩(wěn)定速度，為了提高回路綜合性能，實踐中常采用進油節(jié)流調(diào)速回路，并在回油路加背壓閥（用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧的單向閥串接于回油路），因而兼有兩回路優(yōu)點。（3）節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流閥的旁路節(jié)流調(diào)速回路特征：將節(jié)流閥裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上，即與缸并聯(lián)，溢流閥做安全閥，pP取決于負載pP=p1=△p=F/A節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路油路

缸（q1）q節(jié)流閥→T節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路調(diào)速特點調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積AT，可調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，從而實現(xiàn)調(diào)速。由于溢流閥直接與液壓缸和定量泵并聯(lián)，液壓缸負載的變化將直接影響到溢流閥的進口壓力，故正常工作時溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，溢流閥在回路中作安全閥用，只有在回路過載時，溢流閥才開啟溢流。液壓泵的供油壓力pp將隨負載壓力變化，不是一個定值，因此這種調(diào)速回路也稱為變壓節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路最大承載能力AT↑，阻力↓，F(xiàn)max↓，即低速承載能力小，AT至一定值時，即使F很小，qp→

節(jié)→T,V=0，所以Fmax既與AT有關(guān)，又受安全閥調(diào)定壓力的限制。節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路功率和效率∵pP隨F變化而變化，只有△P節(jié)，而無△P溢∴η高，發(fā)熱少。節(jié)流閥旁路節(jié)流調(diào)速回路應(yīng)用∵v—F特性較軟，低速承載能力差。∴一般用于高速、重載、對速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率場合，如：牛頭刨床主運動系統(tǒng)、輸送機械液壓系統(tǒng)、大型拉床液壓系統(tǒng)、龍門刨床液壓系統(tǒng)等。（4）采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路按調(diào)速閥安裝位置*進油路

回油路旁油路調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路特點：（1）在負載變化較大，v穩(wěn)定性要求較高的場合，則用調(diào)速閥替代節(jié)流閥，當(dāng)△P>△Pmin，qV不隨△P而變化，所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥調(diào)速。（2）雖解決了速度穩(wěn)定性問題，但因既有△P溢，又有△P節(jié)，還有△P減，所以，△P更大，一般用于P較小，但F變化較大而v穩(wěn)定性要求較高的場合。2.容積調(diào)速回路特點：∵節(jié)流調(diào)速回路效率低、發(fā)熱大，只適用于小功率場合。∴而容積調(diào)速回路，因無節(jié)流損失或溢流損失。故效率高，發(fā)熱小，一般用于大功率場合。按油路循環(huán)方式開式閉式按所用執(zhí)行元件不同泵—缸式泵—馬達式變—定定—變變—變分類：（1）變量泵和定量馬達容積調(diào)速回路（恒轉(zhuǎn)矩）特性：①nM=qP/VM∵VM=定值∴調(diào)節(jié)qP即可改變nM

②若不計損失，在調(diào)速范圍內(nèi)，T=pPVM/2π=C

∴稱恒轉(zhuǎn)矩容積調(diào)速變量泵—定量馬達調(diào)速回路（2）定量泵—變量馬達式容積調(diào)速回路（恒功率）工作特性：nM=qp/VM∵qp=定值∴調(diào)節(jié)VM即可改變nM定量泵和變量馬達容積調(diào)速回路定量泵—變量馬達式容積調(diào)速回路特點：∵nM與VM成反比TM與VM成正比∴VM↑，nM↓，TM↑；VM↓，nM↑，TM↓，以致帶不動負載，使馬達“自鎖”。故這種回路很少單獨使用。（3）變量泵——變量馬達式容積調(diào)速回路變量泵—變量馬達調(diào)速回路工作原理：

第一段：先將VM調(diào)至最大并固定，然后將VP由小→大,nM從0↑nM’（變—定）

第二段：將VP固定至最大，

VM由大→小，

nM從nM’↑nMmax（定—變）∴調(diào)速范圍大，λ可達100。調(diào)節(jié)特點：∵nM低時TM大，nM高時TM小∴正好符合大部分機械要求故多用于機床主運動、紡織機械、礦山機械3.容積節(jié)流調(diào)速回路∵容積調(diào)速回路雖然效率高，發(fā)熱小，但仍存在速度負載特性較軟的問題（主要由于泄漏所引起）。∴在低速、穩(wěn)定性要求較高的場合（如機床進給系統(tǒng)中），常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。特點：1、qP自動與流量閥調(diào)節(jié)相吻合，無△P溢，η高2、

進入執(zhí)行元件的q與F變化無關(guān)，且自動補償泄漏，速度穩(wěn)定性好。3、

因回路有節(jié)流損失，所以η<η容4、便于實現(xiàn)快進—工進—快退工作循環(huán)（1）限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥的容積調(diào)速回路聯(lián)合調(diào)速，v由調(diào)速閥調(diào)定，qP與q1自動適應(yīng)。

qP>q1，pP↑，通過反饋，qp↓qP=q1

v=cqP<q1，pP↓，e↑,qP↑qP=q1

0.5Mpa(中低壓)△pmin=pP-p1=

調(diào)速閥正常工作，△P最小

過大，△P大易發(fā)熱1Mpa（高壓）若△P

過小，v穩(wěn)定性不好限壓式變量泵和調(diào)速閥調(diào)速回路工作原理：限壓式變量泵和調(diào)速閥調(diào)速回路特點：∵本回路的pP為一定值∴稱定壓式容積節(jié)流調(diào)速回路又∵若負載變化大時，節(jié)流損失大，低速工作時，泄漏量大，系統(tǒng)效率降低∴用于低速、輕載時間較長且變載的場合時，效率很低。故本回路多用于機床進給系統(tǒng)中。（2）差壓式變量泵和節(jié)流閥的容積節(jié)流調(diào)速回路差壓式變量泵和節(jié)流閥的調(diào)速回路差壓式變量泵和節(jié)流閥調(diào)速回路工作原理：工進時，節(jié)流閥調(diào)節(jié)q1，qP與之適應(yīng)。qP>q1時，pP↑，定子右移，e↓，qP↓

qP

<q1時，pP↓，定子左移，e↑，qP↑直至qP=q1，v=c。差壓式變量泵和節(jié)流閥調(diào)速回路特點：雖用了節(jié)流閥，但具有調(diào)速閥的性能，即q1不受負載變化影響∵定子受力平衡方程

pPA1+pP(A2-A1)=p1A2+FS∴△p=pP-p1=FS/A2=c又∵pP隨負載變化而變化，p1也變化，∴稱變壓式容積節(jié)流調(diào)速回路，且△qP小η高因采用了固定阻尼孔，可防止定子因移動過快而發(fā)生振動。差壓式變量泵和節(jié)流閥調(diào)速回路應(yīng)用適用于負載變化大、速度較低的中小功率系統(tǒng)。（二）快速和速度換接回路功用：使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高效率，充分利用功率。分類：雙泵供油增速蓄能器供油增速變量泵供油增速液壓缸差動連接增速