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液压与气压传动 第五章液压基本回路


第五章 液压基本回路
Hydraulic basic circuit

§5-1 压力控制回路 §5-2 速度控制回路 §5-3 多执行元件控制回路

本 章 重 点
1、液压基本回路的概念和分类; 液压基本回路的概念和分类; 压力控制回路的组成、工作原理及运用场合; 2、压力控制回路的组成、工作原理及运用场合; 3、速度控制回路的组成、工作原理及运用场合; 速度控制回路的组成、工作原理及运用场合; 方向控制回路的组成、工作原理及运用场合; 4、方向控制回路的组成、工作原理及运用场合; 顺序动作回路、同步回路的组成及运用场合。 5、顺序动作回路、同步回路的组成及运用场合。

本 章 难 点
各种压力控制回路的组成及具体运用设计; 1、各种压力控制回路的组成及具体运用设计; 各种速度控制回路的组成及具体运用设计; 2、各种速度控制回路的组成及具体运用设计; 顺序动作回路、同步回路的组成及具体运用设计; 3、顺序动作回路、同步回路的组成及具体运用设计;

第五章 液压回路

液压基本回路定义: 液压基本回路定义 Hydraulic basic circuit
由若干个必要的液压元件组合起来, 由若干个必要的液压元件组合起来,并能完成 一定的功能的简单液压系统,称为液压基本回路。 一定的功能的简单液压系统,称为液压基本回路。 液压基本回路

任何液压系统都是由一些基本回路组成, 任何液压系统都是由一些基本回路组成,掌握和 熟悉基本回路的组成、工作原理及其应用,是分析、 熟悉基本回路的组成、工作原理及其应用,是分析、 设计和使用液压系统的基础。 设计和使用液压系统的基础。

第五章 液压回路

按功能分类,液压基本回路分为: 按功能分类,液压基本回路分为: 压力控制回路 速度控制回路 多执行元件(多缸) 多执行元件(多缸)配合工作回路 液压马达控制回路

第五章 液压回路

§5-1 压力控制回路 pressure control circuit

压力控制回路( 压力控制回路 pressure control

circuit)是利用压力控制阀来控制整个液压系统 是利用压力控制阀来控制整个液压系统
或局部油路的压力,实现稳压、调压、增压、减 或局部油路的压力,实现稳压、调压、增压、 稳压 压、保压等目的,以满足执行元件对力(缸)或力 保压等目的,以满足执行元件对力 等目的 矩(马达)的要求。 马达)的要求。

调压回路

{
{ {

压力调定回路 压力限定回路(过载安全回路) 压力限定回路(过载安全回路) 双向压力回路 远程调压回路(多级调压回路) 远程调压回路(多级调压回路)

压 力 控 制 回 路

减压回路 增压回路 卸荷回路

用换向阀滑阀机能的卸荷回路 用二位二通旁路的卸荷回路 用先导式溢流阀的卸荷回路 采用液控单向阀的保压回路 自动补油保压回路 采用辅助泵的保压回路

平衡回路 保压回路 泄压回路

第五章 液压回路

一、调压回路

{

1、压力调定回路 、 2、压力限定回路(过载安全回路) 、压力限定回路(过载安全回路) 3、双向压力回路 、 4、远程调压回路(多级调压回路) 、远程调压回路(多级调压回路)

第五章 液压回路 1、 压力调定回路 、 用溢流阀调定泵的出 口压力, 口压力,并将多余的油液 溢回油箱(溢流阀作定压 溢回油箱( 阀用,其处于稳定工作状 阀用, 态时, 态时,进口压力基本恒 定),用于定量泵节流(进、 用于定量泵节流( 出口)调速系统。 出口)调速系统。溢流阀 调定的压力就是系统的工 作压力。 作压力。
压力调定 定压阀 主油路

第五章 液压回路 当泵出口处的溢流阀有流量通过时, 当泵出口处的溢流阀有流量通过时,阀处于稳定 工作状态,从而保证进口压力基本恒定。 工作状态,从而保证进口压力基本恒定。 压力调定回路的压力是液压系统所需的压力, 压力调定回路的压力是液压系统所需的压力, 由溢流阀调定。 由溢流阀调定。 2 、 压力限定回路(过载安全回路) safety circuit 压力限定回路(过载安全回路) 用溢流阀( 安全阀)限定泵的出口压力, 用溢流阀(作安全阀)限定泵的出口压力,在 系统压力超过限定压力时,溢流阀阀口开启,泵 系统压力超过限定压力时,溢流阀阀口开启, 的输出压力不再升高,起安全保护作用, 的输出压力不再升高,起安全保护作用,用于变 量泵调速系统和定量泵(旁油路)节流调速系统。 量泵调速系统和定量泵(旁油路)节流调速系统。

第五章 液压回路
主油路

安全阀 P调=1.1 P工

限定压力由溢流阀作安全阀调定, 限定压力由溢流阀作安全阀调定,一般其值比 安全阀调定 系统最高工作压力大10%。即 P调=1.1 P工 。 系统最高工作压力大

第五章 液压回路 (下图)旁油路节流调速回路, 节流阀与主油路并 下图)旁油路节流调速回路, 这种回路的工作压力随负载而变。溢流阀作安全 联。这种回路的工作压力随负载而变。溢流阀作安全 阀,只有在系统过载时才开启。 只有在系统过载时才开启。 v R

安全阀

第五章 液压回路 3、双向压力回路 (dual-pressure circuit) dual、 dual 利用两个处于稳定工作状态的溢流阀( 定压阀) 利用两个处于稳定工作状态的溢流阀(作定压阀) 分别控制液压系统的压力, 分别控制液压系统的压力,使泵的出口在执行元 正反行程的不同阶段得到两种不同的稳定压力 的不同阶段得到两种不同的稳定压力。 件正反行程的不同阶段得到两种不同的稳定压力。

2 P2调 调

榨油饼
1 P1调 调

a)

第五章 液压回路 如图a)所示,在压力加工机械中,溢流阀 , 如图 )所示,在压力加工机械中,溢流阀1,2 并联。 多为高压阀, 是低压阀。 并联。阀1多为高压阀,阀2是低压阀。当缸上升 多为高压阀 是低压阀 到达终点位置时,阀2使系统处于保持支承活塞, 到达终点位置时, 使系统处于保持支承活塞, 使系统处于保持支承活塞 连杆自重较低的压力,缸作空行程返回, 连杆自重较低的压力,缸作空行程返回,不榨油 不大, 不起作用; 时p2不大,阀1不起作用;当活塞下行到压缩工件 不起作用 榨油时) 系统所需的高压油由高压阀1控制 控制, 时(榨油时),系统所需的高压油由高压阀 控制, p1调>p2调,搬动手柄, 换向阀左位工作,活塞下降 搬动手柄, 换向阀左位工作, 工作行程) 溢流阀1定压 定压, 不起作用, (工作行程),溢流阀 定压,阀2不起作用,p1根据 不起作用 榨油所需的力调定, 榨油所需的力调定,这就是执行元件正反行程需 要不同的供油压力。 采用双向调压回路, 要不同的供油压力。故采用双向调压回路,又称 双向压力回路。 双向压力回路。

第五章 液压回路 如图b),图示位置, 如图 ,图示位置,阀2的出口 的出口 为高压油封闭,即阀1的远控口 为高压油封闭,即阀 的远控口 被堵塞,所以泵由阀1调定较高 被堵塞,所以泵由阀 调定较高 压力。当换向阀右位工作, 压力。当换向阀右位工作,缸 左腔通油箱,压力为零。 相 左腔通油箱,压力为零。阀2相 当于阀1的远程调压阀 的远程调压阀, 当于阀 的远程调压阀,泵被调 定较低压力(p 定较低压力 2< p1 )。 。 此回路优点: 此回路优点:阀2工作时通过 工作时通过 少量泄油, 少量泄油,故可选用小规格 的远程调压阀。 的远程调压阀。

2

1

b)

第五章 液压回路 4、远程调压回路(多级调压回路) 、远程调压回路(多级调压回路) 至系统 如图, 如图,用一个先导
2

式溢流阀和远程调压 阀及换向阀组成,可 阀及换向阀组成,
1

进行远程控制, 进行远程控制,使泵
3

出口得到二种或 出口得到二种或多种 二种 a) 不同的稳定压力。 不同的稳定压力。

第五章 液压回路 至系统
2 3

1

b)

第五章 液压回路 不通, 如图a)状态,换向阀 不通,泵出口压力由阀 )状态,换向阀2不通 泵出口压力由阀3 调定;当换向阀 通电后 通电后, 调定;当换向阀2通电后,泵出口压力由远程调压 调定。 阀1调定。 调定

注意:远程调压阀的压力应小于先导阀的调定压力, 注意:远程调压阀的压力应小于先导阀的调定压力, 小于先导阀的调定压力 否则远程调压阀不起作用。 否则远程调压阀不起作用。 此时系统有二级压力。 此时系统有二级压力。 二级压力 即P1调<P3调 , 调 调

如图b)为三级调压回路 ) 三级调压回路 先导式溢流阀1的遥控口 先导式溢流阀 的遥控口 通过三位四通换向阀4分 通过三位四通换向阀 分 别接具有不同调定压力的 远程调压阀2和 。 远程调压阀 和3。换向阀 中位时,图示状态, 中位时,图示状态,由先 导阀1来调定系统的最高 导阀 来调定系统的最高 压力,当换向阀左位时, 压力,当换向阀左位时, 压力由阀2调定 调定; 压力由阀 调定;换向阀 右位时,压力由阀3调定 调定。 右位时,压力由阀 调定。 要求: 要求: P1>P3, P1>P2, P2和P3相互无关。 相互无关。

第五章 液压回路 至系统
2 3

4

1

b)

第五章 液压回路

二 、减压回路 pressure reducing circuit
对于只有一个液压泵多个执行元件的液压系统, 对于只有一个液压泵多个执行元件的液压系统, 若某个支路需要的工作压力比主油路低时, 若某个支路需要的工作压力比主油路低时,常采用 由减压阀组成的减压回路。例如, 由减压阀组成的减压回路。例如,液压系统中的夹 紧油路,控制油路和润滑油路等都需要减压回路 减压回路。 紧油路,控制油路和润滑油路等都需要减压回路。 如图 a),油泵的最大工作压力由溢流阀 根据主 ) 油泵的最大工作压力由溢流阀1根据主 油路所需压力调整,液压缸5这个分支油路所需的 油路所需压力调整,液压缸 这个分支油路所需的 压力比主油路压力低, 压力比主油路压力低,故在分支油路上串联减压阀 来获得所需要的压力。 来获得所需要的压力。

第五章 液压回路
5

至主油路
4 1 2 3

a) 单向阀3 用于主油路压力低于减压阀2 的调定值时, 单向阀 用于主油路压力低于减压阀 的调定值时, 防止缸5 的压力受其干扰,起短时保压作用 保压作用。 防止缸 的压力受其干扰,起短时保压作用。

第五章 液压回路 进给缸 夹紧缸

2

3 1 4

b)

第五章 液压回路 前页图 )为工作夹紧的减压回路,图示状态, 前页图b)为工作夹紧的减压回路,图示状态, 夹紧缸的压力由减压阀 调定 夹紧缸的压力由减压阀1调定,当二位二通换向阀右 减压阀 调定, 位工作时,夹紧缸的压力由远程调压阀2确定 位工作时,夹紧缸的压力由远程调压阀 确定。但阀 远程调压阀 确定。 2的调定压力必须低于阀1的调定压力,液压泵的工 的调定压力必须低于阀 的调定压力 的调定压力, 的调定压力必须低于 作压力(进给缸)的压力由溢流阀 确定,故为二级减 作压力(进给缸)的压力由溢流阀3确定 故为二级减 溢流阀 确定, 压回路,减压阀后要设单向阀4, 压回路,减压阀后要设单向阀 ,以防止系统压力降 单向阀 低时,油液倒流,并可短时间保压。 低时,油液倒流,并可短时间保压。 保压 减压回路也可以采用比例阀来实现无级减压。 减压回路也可以采用比例阀来实现无级减压。

第五章 液压回路 要使减压阀稳定工作, 要使减压阀稳定工作, 其最低调整压力应不小于0.5MPa。 。 其最低调整压力应不小于 最高压力必须至少比系统压力低0.5MPa。 。 最高压力必须至少比系统压力低

由于减压阀工作时存在阀口的压力损失和泄 漏造成的容积损失。 漏造成的容积损失。故这种回路不宜用在压力降 和流量较大场合。 和流量较大场合。

第五章 液压回路

三、增压回路 boost pressure circuit
在某些机械的液压系统中, 在某些机械的液压系统中,有时需要使局部油路或 某个液压缸获得比油泵供给的压力要高得多, 某个液压缸获得比油泵供给的压力要高得多,但流量 不大的压力油时,可采用增压回路。 不大的压力油时,可采用增压回路。增压回路压力的 增高是由增压器实现的。 增高是由增压器实现的。 1、单作用增压器的增压回路 、 2、双作用增压器的增压回路 、

5

右图为单作用增压器的增压回路。 右图为单作用增压器的增压回路。
6

图示状态,增压器 图示状态,增压器4 输出压力为: 输出压力为:

p1 A1 p2 =

A2

4 7 3

的压力油进入工作 缸7,换向阀左位时, ,换向阀左位时, 工作缸7靠弹簧力回 工作缸 靠弹簧力回 为补油油箱。 程。5为补油油箱。 为补油油箱 它可由单向阀6向增 它可由单向阀 向增 压器4右腔补油 右腔补油。 压器 右腔补油。

2 1

第五章 液压回路 所以增压回路可以提高系统中某一支路的工 作压力,以满足局部工作机构的需要。 作压力,以满足局部工作机构的需要。采用增压 回路,系统的整体工作压力仍较低,可节省能耗。 回路,系统的整体工作压力仍较低,可节省能耗。 2、双作用增压器的增压回路 、 图b)是采用双作用增压器的增压回路,它能连 )是采用双作用增压器的增压回路, 续输出高压油,适用于增压行程要求较长的场合。 续输出高压油,适用于增压行程要求较长的场合。

b)

第五章 液压回路 向左运动遇到较大负载时 当工作缸4向左运动遇到较大负载时,系统压力 工作缸 向左运动遇到较大负载时, 升高,油液经顺序阀1进入双作用增压器2, 顺序阀 进入双作用增压器 升高,油液经顺序阀 进入双作用增压器 ,增压器活 塞不论向左或向右运动,均能输出高压油,只要换向 塞不论向左或向右运动,均能输出高压油,只要换向 不断切换, 就不断往复运动, 阀3不断切换,增压器 就不断往复运动,高压油就连 不断切换 增压器2就不断往复运动 续经单向阀 或 进入工作缸4右腔 此时单向阀 进入工作缸 右腔, 单向阀5或 续经单向阀7或8进入工作缸 右腔,此时单向阀 或6 单向阀 有效地隔开了增压器的高低压油路。工作缸 向右运动 有效地隔开了增压器的高低压油路。工作缸4向右运动 时增压回路不起作用。 时增压回路不起作用。

第五章 液压回路

四 、卸荷回路 relief circuit
卸荷是指:泵输出的油液全部(或大部分) 卸荷是指:泵输出的油液全部(或大部分)在低压情 是指 况下直接返回油箱, 况下直接返回油箱,泵处于很小输出功 率的运转状态。 率的运转状态。 卸荷回路 relief circuit 是在系统执行元件 短时间不工作时,不频繁启停驱动泵的原动机, 短时间不工作时,不频繁启停驱动泵的原动机,而 使泵在很小的输出功率下运转的回路。 使泵在很小的输出功率下运转的回路。

第五章 液压回路 泵的输出功率为压力和流量的乘积, 泵的输出功率为压力和流量的乘积,因此卸荷回 路的方法有两种 两种。 路的方法有两种。 一是将泵的出口直接接回油箱, 一是将泵的出口直接接回油箱,泵在零压或接近 将泵的出口直接接回油箱 零压下工作; 零压下工作; 二是使泵在零流量或接近零流量下工作。 二是使泵在零流量或接近零流量下工作。 使泵在零流量或接近零流量下工作

前者为压力卸荷,后者为流量卸荷, 前者为压力卸荷,后者为流量卸荷,而流量卸荷 压力卸荷 流量卸荷 仅适用于变量泵。 仅适用于变量泵。

1、用三位换向阀的滑阀机能(中位 的卸荷回路 、用三位换向阀的滑阀机能 中位 中位)的卸荷回路

采用M型 型 采用 型(H型)滑阀 机能可使泵卸荷 可使泵卸荷。 机能可使泵卸荷。

这种方法比较简单, 这种方法比较简单,当 三位换向阀处于中位时 处于中位 三位换向阀处于中位时, 泵卸荷。 泵卸荷。

卸荷回路

如右图采用电液 如右图采用电液 采用 动换向阀, 动换向阀,在泵卸 荷时仍能提供一定 较低) (较低)的,一般为 (3~4)×105Pa的控 ~ × 的 制油压以操纵液动 元件,可在泵出口 元件, 或回油路上) 处(或回油路上)安 装一背压阀( 装一背压阀(单向阀 a),这将使泵的卸 , 荷压力相应增加。 荷压力相应增加。 卸荷回路

第五章 液压回路 2、用二位二通旁路的卸荷回路 、 如图所示, 如图所示,这种 回路二位二通换 向阀的规格必须 与泵的额定流量 相适应。因此, 相适应。因此, 这种卸荷方式不 适用大流量的场 合,常用于泵的 额定流量小于 额定流量小于 63L/min的系统。 的系统。 的系统 卸荷回路

第五章 液压回路 3、用先导式溢流阀的卸荷回路 、 如图,先导式溢流阀 口接二位二通换向阀组成 如图,先导式溢流阀k口接二位二通换向阀组成 电磁阀组成电磁溢流阀 电磁溢流阀。 得电时, 电磁阀组成电磁溢流阀。当DT得电时,系统压力 得电时 失电时, 口接通 口接通。 由主阀调定。 由主阀调定。当DT失电时,k口接通。泵输出的油 失电时 液以很低的压力经溢流阀回油箱,实现卸荷 卸荷。 液以很低的压力经溢流阀回油箱,实现卸荷。

这种形式的卸荷回路适用于较大流量的液压系统。 这种形式的卸荷回路适用于较大流量的液压系统。

第五章 液压回路

电磁溢流阀

卸荷回路

第五章 液压回路

五 、平衡回路 balancing circuit
平衡回路( 平衡回路 balancing circuit )的功能在于使执 的功能在于使执 行元件的回油路上保持一定的背压值, 行元件的回油路上保持一定的背压值,以平衡重力 负载,使之不会因自重而自行下落。 负载,使之不会因自重而自行下落。 1、采用单向顺序阀的平衡回路 、 2、采用液控单向阀的平衡回路 、 3、采用远控平衡阀的平衡回路 、

第五章 液压回路

a) 采用单向顺序阀的平衡回路

1、采用单向顺序阀的平衡回路 balancing circuit 是采用单向顺序阀的平衡回路, 图a)是采用单向顺序阀的平衡回路,调整顺序阀,使 是采用单向顺序阀的平衡回路 调整顺序阀, 其开启压力与液压缸下腔作用面积稍大于垂直运动部 件的重力。活塞下行时,由于回油路上存在一定背压 件的重力。活塞下行时, 支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位, 支承重力负载,活塞将平稳下落;换向阀处于中位, 活塞停止运动,不再继续下行。 活塞停止运动,不再继续下行。此处的顺序阀又被称 为平衡阀。在这种平衡回路中, 为平衡阀。在这种平衡回路中,顺序阀调整压力调定 若工作负载变小,系统的功率损失将增大。 后,若工作负载变小,系统的功率损失将增大。又由 于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏, 于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏,活塞不可能 长时间停在任意位置, 长时间停在任意位置,故这种回路适用于工作负载固 定且活塞闭锁要求不高的场合。 定且活塞闭锁要求不高的场合。

第五章 液压回路

b)采用液控单向阀的平衡回路 b)采用液控单向阀的平衡回路

2、采用液控单向阀的平衡回路balancing circuit 所示,由于液控单向阀闭锁性能好, 如图b) 所示,由于液控单向阀闭锁性能好,活塞能 够较长时间停止不动。回油路上串联单向节流阀 单向节流阀2, 够较长时间停止不动。回油路上串联单向节流阀 , 用于保证活塞下行运动的平稳。 用于保证活塞下行运动的平稳。假如回油路上没有节 流阀,活塞下行时液控单向阀 液控单向阀1被进油路上控制油打 流阀,活塞下行时液控单向阀 被进油路上控制油打 开,回油腔没有背压,运动部件由于自重而加速下降, 回油腔没有背压,运动部件由于自重而加速下降, 造成液压缸上腔供油不足,液控单向阀1因控制油路 造成液压缸上腔供油不足,液控单向阀 因控制油路 失压而关闭。 关闭后控制油路又建立起压力, 失压而关闭。阀1关闭后控制油路又建立起压力,阀1 关闭后控制油路又建立起压力 再次被打开。液控单向阀时开时闭, 再次被打开。液控单向阀时开时闭,使活塞在向下运 动过程中产生振动和冲击。 动过程中产生振动和冲击。

第五章 液压回路

c)采用远控平衡阀的平衡回路 c)采用远控平衡阀的平衡回路

3、采用远控平衡阀的平衡回路 balancing circuit p136 工程机械液压系统中常见到如图 ) 工程机械液压系统中常见到如图c) 所示的采 用远控平衡阀的平衡回路。 用远控平衡阀的平衡回路。远控平衡阀是一种特殊 结构的远控顺序阀,它不但具有很好的密封性, 结构的远控顺序阀,它不但具有很好的密封性,能 起到长时间的闭锁定位作用,而且阀口大小能自动 起到长时间的闭锁定位作用, 适应不同载荷对背压的要求, 适应不同载荷对背压的要求,保证了活塞下降速度 的稳定性不受荷载变化的影响。 的稳定性不受荷载变化的影响。这种远控平衡阀又 称为限速锁。 限速锁。 作业:教材 三级调压(275), 6-1, 6-2 作业:教材p279三级调压 三级调压

六、保压回路 pressure holding circuit 保压回路pressure holding circuit的功能在于
使系统在液压缸不动或因工件变形而产生微小位移 的工况下保持稳定不变的压力。 的工况下保持稳定不变的压力。保压性能的两个主 要指标为保压时间 压力稳定性。 保压时间和 要指标为保压时间和压力稳定性。 1、采用液控单向阀的保压回路 、 最简单的保压回路是采用密封性能较好的液控单 向阀的回路, 向阀的回路,但阀座的磨损和油液的污染会使保压 性能降低。它适用于保压时间短、 性能降低。它适用于保压时间短、对保压稳定性要 求不高的场合。 求不高的场合。

2、自动补油保压回路 pressure holding circuit 、 液控单向阀3、电接触式压力表 压力表4的自 图a)是采用液控单向阀 、电接触式压力表 的自 )是采用液控单向阀 动补油保压回路, 动补油保压回路,它利用了液控单向阀结构简单并 具有一定保压性能的长处, 具有一定保压性能的长处,避开了直接开泵保压消 耗功率的缺点。换向阀2右位接入回路 右位接入回路, 耗功率的缺点。换向阀 右位接入回路,活塞下降加 当压力上升到压力表 上限触点调定压力时, 压力表4上限触点调定压力时 压,当压力上升到压力表 上限触点调定压力时,电 接触式压力表 发出电信号,换向阀切换成中位, 压力表4发出电信号 接触式压力表 发出电信号,换向阀切换成中位,泵 卸载,液压缸有液控单向阀 保压; 液控单向阀3保压 卸载,液压缸有液控单向阀 保压;当压力下降至下 限触点调定压力时, 又发信号, 限触点调定压力时,表4又发信号,使换向阀右位接 又发信号 入回路,泵又向液压缸供油,使油压回升。 入回路,泵又向液压缸供油,使油压回升。当阀2的 的 左位接入时,活塞快速退回原位, 左位接入时,活塞快速退回原位,实现自动补油保 这种回路保压时间长,压力稳定性高。 压。这种回路保压时间长,压力稳定性高。

第五章 液压回路

a) 自动补油保压回路

第五章 液压回路 3、采用辅助泵的保压回路 pressure holding circuit 所示,在回路中增设一台小流量高压泵 高压泵5 如图b) 所示,在回路中增设一台小流量高压泵5。 当液压泵加压完毕要求保压时, 压力继电器4发讯, 当液压泵加压完毕要求保压时,由压力继电器4发讯, 换向阀2处于中位,主泵1卸载;同时二位二通换向阀 换向阀2处于中位,主泵1卸载;同时二位二通换向阀 8处于左位,由辅助泵5向封闭的保压系统a点供油, 处于左位, 辅助泵5向封闭的保压系统 点供油, 维持系统压力稳定。 维持系统压力稳定。由于辅助泵只需补偿系统的泄漏 量,可选用小流量泵,功率损失小。压力稳定性取决 可选用小流量泵,功率损失小。 于溢流阀7的稳压性能。 溢流阀7的稳压性能。

第五章 液压回路

b) 采用辅助泵的保压回路

七 、泄压回路 decompression circuit
泄压回路的功用在于使执行元件高压腔中的压力缓 泄压回路的功用在于使执行元件高压腔中的压力缓 慢地释放,以免泄压过快而引起剧烈的冲击和振动。 慢地释放,以免泄压过快而引起剧烈的冲击和振动。 1、 延缓换向阀切换时间的泄压回路 、 采用带阻尼器的中位滑阀机能为H或Y型的电液 采用带阻尼器的中位滑阀机能为 或 型的电液 中位滑阀机能 换向阀控制液压缸的换向。 换向阀控制液压缸的换向。当液压缸保压完毕要求 反向回程时,由于阻尼器的作用, 反向回程时,由于阻尼器的作用,换向阀延缓换向 过程, 过程,使换向阀在中位停留时液压缸高压腔通油箱 泄压后再换向回程。这种回路适用于压力不太高、 泄压后再换向回程。这种回路适用于压力不太高、 油的压缩量较小的系统。 油的压缩量较小的系统。

2、用顺序阀控制的泄压回路 decompression circuit 回路采用带卸载阀芯的液控单向阀实现保压和泄 泄压压力和回程压力均由顺序阀控制。如图6 压,泄压压力和回程压力均由顺序阀控制。如图6-7 所示,保压完毕后手动换向阀3左位接入回路, 所示,保压完毕后手动换向阀3左位接入回路,此时 液压缸上腔压力油没有泄压,压力油将顺序阀5打开, 液压缸上腔压力油没有泄压,压力油将顺序阀5打开, 泵1进入液压缸下腔的油液经顺序阀5和节流阀6回油 进入液压缸下腔的油液经顺序阀5和节流阀6 由于节流阀的作用,回油压力(可调至2 箱,由于节流阀的作用,回油压力(可调至2MPa左 左 右)虽不足以使活塞回程,但能顶开液控单向阀4的 虽不足以使活塞回程,但能顶开液控单向阀4 卸载阀芯,使缸上腔泄压。 卸载阀芯,使缸上腔泄压。

当上腔压力降低 至低于顺序阀5 至低于顺序阀5 的调定压力( 的调定压力(一般 调至2~ 调至 ~4MPa), , 顺序阀5关闭, 顺序阀5关闭,切 断了泵的低压循 压力上升, 环,泵1压力上升, 顶开液控单向阀4 顶开液控单向阀4 的主阀芯, 的主阀芯,使活 塞回程。 塞回程。 6-7 用顺序阀控制的泄压回路

第五章 液压回路

思 考 题
调压回路与减压回路各有什么特点? 1、调压回路与减压回路各有什么特点? 何谓卸荷 为什么要卸荷 卸荷? 卸荷? 2、何谓卸荷?为什么要卸荷? 你知道的卸荷回路有哪些? 卸荷回路有哪些 3、你知道的卸荷回路有哪些?

第五章 液压回路

§5-2 速度控制回路

p147

speed control circuit
速度控制回路包括三大类: 速度控制回路包括三大类: 包括三大类 调节执行元件的速度的调速回路; ① 调节执行元件的速度的调速回路; 执行元件获得快速运动的增速回路 ② 执行元件获得快速运动的增速回路 ; ③ 快速运动和工作进给速度以及工作进给 速度之间的速度换接回路。 速度之间的速度换接回路。 速度换接回路

第五章 液压回路 若不考虑泄漏:执行元件为油缸: 若不考虑泄漏:执行元件为油缸:V= q/A,当 泄漏 , 油缸A一定 速度的控制就是流量的控制; 一定, 油缸 一定,速度的控制就是流量的控制;执行元 马达选定,排量V一定 一定, 件为油马达: 件为油马达: n = q/V 马达选定,排量 一定,转 速的控制就是流量的控制。 速的控制就是流量的控制。

一、调速回路
对任何液压传动系统来说, 对任何液压传动系统来说,调速回路是它的核 心部分。 心部分。调速回路的性能往往对系统的整个性能起 着决定性的影响。因此,调速回路在液压系统中占 着决定性的影响。因此, 有突出的地位。 有突出的地位。其它基本回路则常常是围绕着调速 回路来匹配的 。

第五章 液压回路 对调速回路的基本要求: 对调速回路的基本要求: 基本要求 1)能在规定的范围内调节执行元件的速度,满足 )能在规定的范围内调节执行元件的速度, 要求的最大速比; 要求的最大速比; 2)提供驱动执行元件所需的力或转矩; )提供驱动执行元件所需的力或转矩; 3)负载变化时,已调好的速度稳定不变或在允许的 )负载变化时, 范围变化, 即液压系统具有足够的速度刚性; 范围变化, 即液压系统具有足够的速度刚性; 4)功率损失小; )功率损失小;

第五章 液压回路 调速回路的类型 调速回路的类型 按速度的调节方法分为三种型式: 按速度的调节方法分为三种型式: 分为三种型式 1)节流调速 2)容积调速 3)容积节流调速(联合调速) 容积节流调速(联合调速)

按油液在油路中的循环形式分 两种回路 回路: 按油液在油路中的循环形式分,有两种回路: 循环形式

{ 2)闭式回路 )
1)开式回路 )

第五章 液压回路 1)开式回路 open circuit ) 油液在油路中循环路线为: 油液在油路中循环路线为: 泵的出口 执行元件 油箱 泵的入口

开式回路open circuit的特点是结构简单,能使 特点是结构简单 是结构简单, 油液较好地冷却和使杂质沉淀,但油箱尺寸大, 油液较好地冷却和使杂质沉淀,但油箱尺寸大,空 气和杂物易进入回路中。 气和杂物易进入回路中。由于节流调速回路发热较 故实际应用中节流调速回路都采用开式回路。 多,故实际应用中节流调速回路都采用开式回路。

第五章 液压回路 2)闭式回路 closed circuit ) 油液在油路中的循环路线为: 油液在油路中的循环路线为: 泵的出口 执行元件 泵的入口

即油液形成闭式循环。 即油液形成闭式循环。 闭式回路( )的特点是油箱尺寸小 是油箱尺寸小, 闭式回路(closed circuit)的特点是油箱尺寸小, 结构紧凑,减少了空气和杂物进入回路的机会, 结构紧凑,减少了空气和杂物进入回路的机会,但 结构较复杂,油液散热条件差, 结构较复杂,油液散热条件差,需要辅助泵向系统 供油,以弥补泄漏和冷却。 供油,以弥补泄漏和冷却。容积式调速回路要求结 构紧凑,污染少因此采用闭式回路较多, 构紧凑,污染少因此采用闭式回路较多,但也有采 用开式回路的。 用开式回路的。

第五章 液压回路 v

v

R

R

安全阀 安全阀 变量泵 单向阀

变量泵

补油油箱

开式回路 闭式回路

open circuit

closed circuit

第五章 液压回路 (一)定量泵节流调速回路 定量泵节流调速回路 节流调速回路根据所用流量控制阀的不同, 两种; 节流调速回路根据所用流量控制阀的不同,有两种;

{

定量泵与普通的节流阀组成的节流调速回路 定量泵与调速阀组成的节流调速回路

又根据流量控制阀在回路中的位置不同, 又根据流量控制阀在回路中的位置不同,有三种

{

进口节流调速回路 进口节流调速回路 节流 出口节流调速回路 出口节流调速回路 节流 旁路节流调速回路 旁路节流调速回路 节流

第五章 液压回路 1、进口节流调速回路(采用节流阀) 、进口节流调速回路(采用节流阀) 节流调速回路

metermeter-in speed control circuit
定义: 将节流阀放在定量泵与执行元件之间, 定义 将节流阀放在定量泵与执行元件之间,利用节 流阀来改变过流面积的大小, 流阀来改变过流面积的大小,调节进入执行元 件的流量, 件的流量,而让多余的流量通过溢流阀流回油 从而实现执行元件调速的方法称进口 进口节流 箱,从而实现执行元件调速的方法称进口节流 调速回路。 调速回路。meter-in speed control circuit 特点: 节流阀放在执行元件的进口; 特点:①节流阀放在执行元件的进口; 溢流阀作定压阀用,有溢流; ②溢流阀作定压阀用,有溢流; 保证泵的出口压力基本恒定; ③保证泵的出口压力基本恒定;

进口节流调速回路 进口节流调速回路

1)进口节流调速的公式 ) 如图, 如图,列活塞平衡方程

第五章 液压回路

p1 A1 = p2 A2 + FL
FL ∴ p1 = A1

p 2 A2 + F L p1 = A1

Q p2 ≈ 0

通过节流阀的流量(即进入油缸的流量 通过节流阀的流量 即进入油缸的流量) q1 即进入油缸的流量 由节流阀的压力流节流量方程可知

q1 = KAT ?p
节流阀两端的压差为: 由图可知 节流阀两端的压差为:

?p1 = p p ? p1 = p s ? p1

第五章 液压回路

∴ q1 = KAT

ps ? p1 = KAT

FL ps ? A1

(6—4)

活塞运动的速度 活塞运动的速度

q1 KAT 0.5 v进 = = 1.5 ( ps A1 ? FL ) A1 A1

(6—5)

第五章 液压回路 2)速度负载特性 ) 上式( 上式(6—5)为进油节流调速回路的速度负载特性方 ) 为纵坐标, 现以速度v为纵坐标 程,它反映了速度与负载的关系,现以速度 为纵坐标, 负载F 取不同的节流阀通流面积A 作图, 负载 L为横坐标,取不同的节流阀通流面积 T作图, 所得曲线为速度负载特性曲线。 所得曲线为速度负载特性曲线。 取AT=AT1时,当FL=0时,v 1max ; 时 时 取AT<AT1时,当FL=0时,v 2max ; 当FLmax=psA1 , v =0; (最大承载能力 最大承载能力) 最大承载能力

第五章 液压回路

式及(6—9)图可见,当其它条件不变时, 图可见, 从(6—5)式及 式及 图可见 当其它条件不变时, 与节流阀的通流面积A 活塞运动速度v与节流阀的通流面积 成正比, 活塞运动速度 与节流阀的通流面积 T成正比,调 节AT就能实现无级调速。这种回路的调速范围很 就能实现无级调速。 大, R
c m ax

v m ax = ≈ 1 0 0 ,当节流阀的流通 v m in

面积AT一定时,活塞运动速度v随负载 L的增加按 负载F 面积 一定时, 抛物线规律下降。当负载 抛物线规律下降。当负载FL=psA1时, v进=0 活塞运 动停止。泵的流量全部经溢流阀溢回油箱。 动停止。泵的流量全部经溢流阀溢回油箱。 所以 该回路最大承载能力F 该回路最大承载能力 Lmax=psA1 。

第五章 液压回路 负载变化对速度的影响程度常用速度刚性 来衡量。 负载变化对速度的影响程度常用速度刚性 k v 来衡量。 即

?F 1 kv = ? =? (6—6) ) ?v tgθ

可见速度刚性 k v是速度 负载特性曲线上某点切 速度—负载 负载特性曲线上某点切 可见速度刚性 线斜率的倒数,斜率越小,速度刚性越大, 线斜率的倒数,斜率越小,速度刚性越大,已调定 的速度受负载波动的影响就越来越小, 的速度受负载波动的影响就越来越小,速度的稳定 性就越好,反之亦然。 性就越好,反之亦然。

第五章 液压回路 由式(6—5)和式 和式(6—6)可得 由式 和式 可得

2( ps A1 ? FL ) ?FL 2 A13/ 2 1/ 2 (6—7) kv = ? = ( ps A1 ? FL ) = ?v KAT v

由上式可见,当节流阀通流面积 一定时, 由上式可见,当节流阀通流面积AT一定时,负载 FL越小,速度刚性 k v 越大;当FL一定时,活塞速度 越大; 一定时, 越小, 越低, 越大。 越低,速度刚性 k 越大。

v

3)功率特性 ) 液压泵的输出功率为

第五章 液压回路

Pp = ps qp =常量 q1 = pLq1 液压缸输出的有效功率 P = FLv = FL 1 A1
回路的功率损失为: 回路的功率损失为:

?P = Pp ?P = psqp ? pl q1 = ps (q1 +?q) ?(ps ??p1)q1 = ps?q+?p1q1 1
故这种调速回路的功率损失由两部分组成, 故这种调速回路的功率损失由两部分组成,溢流损 失和节流损失。回路效率η为回路的输出功率与回路的 失和节流损失。回路效率 为回路的输出功率与回路的 输入功率之比, 输入功率之比,即 进油节流调速

P pL q1 1 η= = Pp ps q p

(6—9) )

2、出口(回油 节流调速meter-out speed control circuit 出口 回油)节流调速 回油 定义: 将节流阀放在执行元件与油箱之间, 定义 将节流阀放在执行元件与油箱之间,利用节流 阀来改变通流面积的大小, 阀来改变通流面积的大小,直接控制从执行元 件返回油箱的流量,间接控制进入执行元件的 件返回油箱的流量, 流量,让多余的流量通过溢流阀返回油箱, 流量,让多余的流量通过溢流阀返回油箱,从 而实现调速的回路称出口 回油)节流调速。 出口( 而实现调速的回路称出口(回油)节流调速。

metermeter-out speed control circuit
特点: 节流阀放在执行元件的出 特点:①节流阀放在执行元件的出口; ②溢流阀作定压阀用,有溢流; 溢流阀作定压阀用,有溢流; ③保证泵的出口压力基本恒定; 保证泵的出口压力基本恒定;

出口(回油 节流调速回路 出口 回油)节流调速回路 回油

第五章 液压回路 如图所示,用上述同样方法可得: 如图所示,用上述同样方法可得: 1)出口节流调速公式 )

KAT 0.5 v出 = 1.5 ( ps A1 ? FL ) A2

(6—10)

2)与进口相似的速度负载特性曲线 )

2 ( p s A1 ? F L ) (6—11) 3)速度刚性 k v = ) v
4)功率特性也与进口节流调速相同 )

第五章 液压回路 但两种回路有明显差别: 但两种回路有明显差别: (1)承受负值负载的能力 ) 负值负载(反向负载 负值负载 反向负载) ——作用力的方向和执行元件的 反向负载 作用力的方向和执行元件的 运动方向相同的负载; 运动方向相同的负载; 正值负载(正向负载 正值负载 正向负载) ——作用力的方向和执行元件的 正向负载 作用力的方向和执行元件的 运动方向相反的负载; 运动方向相反的负载; 出口节流调速回路的节流阀在缸的回油腔形成一定 出口节流调速回路的节流阀在缸的回油腔形成一定 背压,能承受负值负载,进口节流调速则要在回油路 背压,能承受负值负载,进口节流调速则要在回油路 上加背压阀后才能承受负值负载, 上加背压阀后才能承受负值负载,这样则提高了泵的 供油压力,增加功率消耗。 供油压力,增加功率消耗。

第五章 液压回路 (2)运动平稳性 ) 出口节流调速回路因回油路上始终存在背压, 出口节流调速回路因回油路上始终存在背压,所 以其运动平稳性好; 以其运动平稳性好; (3)油液发热对泄漏的影响 ) 进口节流调速回路中通过节流阀发热了的油液直 接进入油缸,会使缸的泄漏增加, 接进入油缸,会使缸的泄漏增加,而回油节流调速 回路中经节流阀发热的油液直接流回油箱, 回路中经节流阀发热的油液直接流回油箱,经冷却 后再进入系统,对系统泄漏影响较小。 后再进入系统,对系统泄漏影响较小。

第五章 液压回路 (4)取压力信号实现程序控制的方法 ) 进口节流调速回路的进油腔压力随负载而变化。 进口节流调速回路的进油腔压力随负载而变化。 当工作部件碰到死挡铁停止运动后, 当工作部件碰到死挡铁停止运动后,其压力将升至 溢流阀调定压力,利用这个压力变化, 溢流阀调定压力,利用这个压力变化,可使并接于 此处的压力继电器发讯。对系统的下步动作实现控 此处的压力继电器发讯。 制;而在出口节流调速回路中是回油腔的压力随负 载而变化,工作部件碰到死挡铁后压力将降为零。 载而变化,工作部件碰到死挡铁后压力将降为零。 可取零压发讯,但电路比较复杂,且可靠性不高。 可取零压发讯,但电路比较复杂,且可靠性不高。

第五章 液压回路 (5)启动性能 ) 在出口节流调速回路中若停车时间长, 在出口节流调速回路中若停车时间长,油缸回 油腔的油液会泄漏回油箱, 油腔的油液会泄漏回油箱,重新启动时背压不能 立即建立,会引起瞬时工作机构的前冲现象。 立即建立,会引起瞬时工作机构的前冲现象。这 种启动时的前冲现象可能会损失机件。 种启动时的前冲现象可能会损失机件。对于进口 节流调速回路, 节流调速回路,只要在启动时关小节流阀就可避 免前冲(启动冲击) 免前冲(启动冲击) 。 回油(进口、出口) 总之,进油、回油(进口、出口)节流调速回路结 构简单,价格低廉,但效率较低,通常适用于低压、 小流量、低速,负载变化不大的小功率场合。 如某些机床的进给液压系统中。 如某些机床的进给液压系统中。

3、旁路节流调速回路 、旁路节流调速回路

第五章 液压回路

定义: 定义 将节流阀放在定量泵与油箱之间,利用节流阀 调节流量,直接控制油泵抽出的油返回油箱的 流量,间接控制了进入执行元件的流量,从而 这种回路称旁路 旁路节流调 调节执行元件的速度,这种回路称旁路节流调 速回路。 速回路。 特点: 不溢流; 特点:① 溢流阀作安全阀用,不溢流; ② 泵的出口压力不再恒定,与缸的工作压 泵的出口压力不再恒定, 直接随负载变化。 力相等,直接随负载变化。

旁路节流调速回路 旁路节流调速回路

第五章 液压回路 (1)旁路节流调速公式

p1 A1 = p2 A2 + FL
Q p2 ≈ 0 FL ∴ p1 = A1

如图, 如图,通过节流阀的流量 ?q

FL 0.5 ?q = KAT ( ) A1
FL 0.5 q p ? KAT ( ) q p KAT q1 q p ? ?q A1 v旁 = = = = ? 1.5 ( FL ) 0.5 A1 A1 A1 A1 A1
(6—12)

第五章 液压回路 2)速度负载特性 ) 由上述公式,选取不同的节流阀通流面积 由上述公式,选取不同的节流阀通流面积AT可作 见图) 出一组速度负载特性曲线 (见图)

速度刚性

?FL 2 A1 FL kv = ? = ?V q p ? A1V

(6—13)

旁路节流调速回路速度负载特性曲线 旁路节流调速回路速度负载特性曲线

第五章 液压回路 由图和公式(6-12)可看出,当节流阀通流面积一定而负 和公式( ) 速度刚性越大; 载增加时,速度显著下降,负载越大,速度刚性越大; 当负载一定时,节流阀通流面积越小( 当负载一定时,节流阀通流面积越小(活塞运动速度越 这与前述两种回路正好相反。 高),速度刚性越大。这与前述两种回路正好相反。由 于负载变化引起泵的泄漏对速度产生附加影响。 于负载变化引起泵的泄漏对速度产生附加影响。(就是 旁路回路中, 说,旁路回路中,速度稳定性除受液压缸和阀的泄漏 影响外,还受泵泄漏的影响,当负载增大,工作压力增 加时,泵的泄漏量增多,使进入缸的流量相对减少,活 塞速度降低,由于泵的泄漏比缸和阀的要大得多,所以 它对活塞运动速度的影响就不能忽略 因此旁路的速 忽略) 它对活塞运动速度的影响就不能忽略 ,因此旁路的速 度负载特性较前两种回路要差。 度负载特性较前两种回路要差。

第五章 液压回路

最大承载能力
旁路回路能承受的最大负载F 旁路回路能承受的最大负载 Lmax随着活塞运动速 度的降低而减少。 度的降低而减少。 FLmax可通过 通过(6—12)式 令V=0 解得 式 FLmax=(qp/kAT)2A1 即最大承载能力随着节流阀通流面积的增加而减少。 即最大承载能力随着节流阀通流面积的增加而减少。 泵的全部流量经节流阀流回油箱, 当FL= FLmax时,泵的全部流量经节流阀流回油箱, 液压缸的速度V=0。 。

3)功率特性 ) 液压泵的输出功率为: p 液压泵的输出功率为: P

第五章 液压回路

= pLqp

P 液压缸的输出功率: 液压缸的输出功率: 1 = FLv = pL A v = pLq1 1
回路效率

FL p L ——负载压力; p L = A 负载压力; 负载压力 1

PL q1 q1 η= = PL q p qp

旁路回路上有节流损失,而无溢流损失。 旁路回路上有节流损失,而无溢流损失。所以回 路效率比前两种回路高。因此, 路效率比前两种回路高。因此,旁路节流调速只宜 用在负载变化不大,对速度稳定性要求不高,高速, 用在负载变化不大,对速度稳定性要求不高,高速, 大负载的大功率场合。 大负载的大功率场合。

三种节流调速方法的特性表 三种节流调速方法的特性表 特性
进口节流调速 进口节流调速

调速方法
出口节流调速 出口节流调速 旁路节流调速 旁路节流调速

进油腔压力 p1, 回油腔压力 p2, 节流阀压差?p 节流阀两端压 节流阀压差 以及进油 回路 差?p以及进油 以及进入油缸 缸垫的流量q均 的流量q均 的主 缸垫的流量 均 的流量 均随负 随负载R而变 而变化 要参 随负载 而变 载 R而变化 泵输 化,油泵压力 pB=const ,泵输 数 pB=const,泵输 出功率 , P=const , 出功率 P=const 进油腔压力 = p 1= p B

进油腔压力p 进油腔压力 1 , 节流阀压力差 ?p,进入油缸的 , q以及 油泵输出 以及油泵输出 以及 功率P均随负载 功率 均随负载 R而变化, 而变化, 而变化 p1 = pB , 回 油 腔压力 p2≈0

特性
进口节流调速 进口节流调速

调速方法
出口节流调速 旁路节流调速 出口节流调速 旁路节流调速

平稳性较差, 运动平稳 平 稳 性 较 差 , 平 稳 性 较 好 , 平稳性较差, 性及承受 不 能 承 受 反 向 能 承 受 反 向 不能承受反向 负载 负载 反向负载 负载 的能力 当溢流阀压力 调定后, 调定后,最大 最大承载 负载 Rmax=pBA1= 能力 const ,不随节 流阀的通流面 积α而改变 而改变

同左

最大负载随节 流阀通流面积 的增大而减小, 低速时承载能 力差

特性

调速方法
进口节流调速 出口节流调速 进口节流调速 出口节流调速 旁路节流调速 旁路节流调速 调速范围小

调速范围 较大,可达100 较大,可达100 Vmax/Vmin 以上 功率消耗与负 载的速度无关, 功率消耗 载的速度无关, 低速轻载时效 率低、 率低、发热大 小负载、 小负载、低速 对速度的稳定 性要求不高的 小功率系统

同左

同左

功率消耗较进、 功率消耗较进、 出油路调速回路 小、功率较高

应用场合

同左, 高速、 重载, 同左 , 但相对 高速 、 重载 , 对 来说速度稳定 速度平稳性要求 低的大功率系统 些

节流调速回路的共同缺点:功率损失大、效率低, 节流调速回路的共同缺点:功率损失大、效率低, 共同缺点 只适用于功率较小的液压系统。 只适用于功率较小的液压系统。

第五章 液压回路 4、改善节流调速负载特性的回路 、 上述三种采用节流阀的节流调速回路速度刚性差, 上述三种采用节流阀的节流调速回路速度刚性差, 三种采用节流阀的节流调速回路速度刚性差 即活塞的运动速度都负载的变化而变化,如果要求 即活塞的运动速度都负载的变化而变化, 采用节流调速,但又要求速度稳定,怎么办? 采用节流调速,但又要求速度稳定,怎么办? 分析调速公式推导过程可以发现,节流阀前后 分析调速公式推导过程可以发现, 压力差?p的变化是速度不稳定的根本原因。 的变化是速度不稳定的根本原因 压力差 的变化是速度不稳定的根本原因。

故将三种回路中的节流阀都换成调速阀,速度稳定。 故将三种回路中的节流阀都换成调速阀,速度稳定。 三种回路中的节流阀都换成调速阀

第五章 液压回路 由液压阀一章所述, 由液压阀一章所述,调速阀由定差减压阀和节流阀组 成,因定差减压阀起压力补偿的作用,可使节流阀前后 因定差减压阀起压力补偿的作用, 压差不变,使速度平稳得以改善,但必须注意, 压差不变,使速度平稳得以改善,但必须注意,使用调 速阀时,一定要满足其使用条件, 速阀时,一定要满足其使用条件,即调速阀两端压差必 使用条件 须大于?p 中低压调速阀?p 须大于 min,中低压调速阀 min=0.5MPa,高压调速阀 ?pmin=1MPa,否则,调速阀中的定差减压阀不起压力补 ,否则, 偿作用,即调速阀和节流阀在此情况下没有区别。 偿作用,即调速阀和节流阀在此情况下没有区别。

第五章 液压回路

另外,调速阀包含了减压阀和节流阀的损失, 另外,调速阀包含了减压阀和节流阀的损失, 所以此回路的功率损失比节流阀的节流调速回路要 大一些。再则,调速阀的价格是节流阀价格的3~4 大一些。再则,调速阀的价格是节流阀价格的 ~ 倍,所以设计时应根据要求选用。 所以设计时应根据要求选用。 选用

第五章 液压回路 (二)容积调速回路 容积调速回路是通过改变液压泵(马达) 容积调速回路是通过改变液压泵(马达)的排量调 节执行元件的运动速度或转速的回路。 节执行元件的运动速度或转速的回路。 这种回路不需节流和溢流,压力损失小, 这种回路不需节流和溢流,压力损失小,能量利用 较合理,效率高,发热少,常用于大功率液压系统。 较合理,效率高,发热少,常用于大功率液压系统。

容积调 速回路

{

1.变量泵与定量执行元件(液压缸或马达) 1.变量泵与定量执行元件(液压缸或马达); 变量泵与定量执行元件 2.定量泵与变量马达; 2.定量泵与变量马达; 定量泵与变量马达 3.变量泵与变量马达; 3.变量泵与变量马达; 变量泵与变量马达

1、变量泵和定量执行元件组成的容积调速回路 、 (1) 变量泵和液压缸的容积调速回路 ) 暂不考虑泄漏) ① 调速原理 (暂不考虑泄漏 暂不考虑泄漏 泵出的全部流量为油缸接受, 泵出的全部流量为油缸接受, 即 安全阀 v F

q = nVp = vA

变量泵

nV p v= = f (Vp ) A
开式回路 故调节泵的排量, 故调节泵的排量,可达到调节 油缸速度v(见下页图A线 油缸速度 (见下页图 线)

第五章 液压回路 ② 工作特性 A、调速范围 Rc = 、

v max

vmin

FvP
C(P) A(v)

其调速范围广(最高可达 其调速范围广(最高可达40) B、最大输出推力为恒定值

p 为变量泵的输 若负载一定, 为 出压力,若负载一定, p 一定量,推力 F与排量 Vp无 关,最大推力 Fmax = p安 A
C、 输出的最大功率是变化的,见图 线 见图C线

F = pA

Fmax

B

Fmax

Vp

nVp P = Fmax v = p安 A = p安 nVp = f (Vp ) A

第五章 液压回路 v

v

F

F

安全阀 安全阀 变量泵 单向阀

变量泵

补油油箱

开式回路 闭式回路

(2)变量泵与定量马达组成的容积调速回路 ) 暂不考虑泄漏) ① 调速原理 (暂不考虑泄漏 暂不考虑泄漏 泵出的全部流量 q = n1Vp
安全阀 定量马达

n2

全为马达接受。 全为马达接受。

Vm
变量泵

T2

n1Vp = n2Vm
n1Vp n2 = = f (Vp ) Vm

n1
Vp
开式回路

可见调节泵的排量 可达到调节马达转速 可见调节泵的排量 Vp,可达到调节马达转速 n2。

安全阀 定量马达

n2
安全阀 变量泵

Vm

T2

变量泵

定量马达
溢流阀

n1
Vp
开式回路
辅助泵

闭式回路

② 工作特性 A、调速范围 Rc = 、

n 2max

T2 n2 P

n1min

C(P) A(n2)

其调速范围广(最高可达 ) 其调速范围广(最高可达40) 降低到0为 见图A线 见图 Vp 降低到 为n2min(见图 线)

T2max

B

T2max

B、最大输出转矩为恒定值 见图 线) 最大输出转矩为恒定值(见图 见图B线 T2=pVm 转矩 2与Vp无关,p为变 转矩T 为变 量泵的输出压力,若负载一定, 为 量泵的输出压力,若负载一定 p为 一定量, 为定量。 一定量 Vm 为定量。此回路又称恒 见图B线 转矩系统。最大转矩T 转矩系统。最大转矩 2max=p安Vm (见图 线) 见图 C、输出的最大功率是变化的 见图 线) 输出的最大功率是变化的(见图 见图C线

Vp

Pmax = Vpn1 p安 = f (Vp )

2、定量泵和变量马达组成的容积调速回路 (溢流阀作安全阀用 溢流阀作安全阀用) 溢流阀作安全阀用
变量马达

不计泄漏) (1)调速原理 不计泄漏 )调速原理(不计泄漏 定量泵 n1, Vp = const, ,
安全阀

n2
T2
定量泵

Vm

变量马达Vm是可变的, 变量马达 是可变的,

qp n1Vp n 2= = = f (Vm) Vm Vm

n1
Vp

n2与Vm 成反比关系,调节Vm可调节马达的转速n2 反比关系,调节 可调节马达的转速 关系 (见图 线) 见图A线 见图

(2)工作特性 A、调速范围 趋于0时 当Vm趋于 时, n2趋于无 很小, 穷,而T2=pVm很小,停 止转动,调速范围不大, 止转动,调速范围不大, 约Rc=4,所以很少单独 ,所以很少单独 使用; 使用;

T2 n2 PM
B C

T 2 max
PM max

PM max
A(n2)

B、马达输出的最大转矩是变化的, 马达输出的最大转矩是变化的, T2max=p安Vm, ∵Vm变化 (见图 线) 变化, 见图 见图B线 C、马达输出的最大功率恒定 PMmax=p安Vpn1 马达输出的最大功率恒定, (见图 线) ∴又称恒功率系统 。 见图C线 见图

Vm

3、变量泵与变量马达的组成的容积调速回路 溢流阀作安全阀) (溢流阀作安全阀)
变量马达

(1) 调速原理 调速原理: 可变; 变量泵 n1=const, VP可变; 可变; 变量马达 Vm可变;
安全阀

n2
T2
变量泵

Vm

泵出的全部流量为马达所接受, 泵出的全部流量为马达所接受

qp n1Vp n2 = = = f (Vp, Vm) Vm Vm

n1
Vp

第五章 液压回路 (2) 调速过程与工作特性 马达的输出转速n 由低速向高速调节, 马达的输出转速 2 由低速向高速调节, 满足要求为止。 满足要求为止。 调节分两个阶段进行: 调节分两个阶段进行: 最后直到

第一阶段, 第一阶段,将马达的排量 VM调到最大 VMmax 固定不 调节泵的排量V 逐渐增加; 动,调节泵的排量 p由零向 Vpmax 逐渐增加

n2 =

qp Vm max

n1Vp = = f (Vp ) Vm max

定量马达, (相当于变量泵——定量马达,即恒转矩系统) 相当于变量泵 定量马达 即恒转矩系统)

VP→从0 → VPmax, 可以将 2从零升到→ n2′, 可以将n 还不满足要求, 但n2′还不满足要求,则 第二阶段, 第二阶段,为了继续提高 n2 ,将 Vpmax固定到先调 固定不动, 定的 Vpmax固定不动,再调节 VM,将 VMmax下降 至 VMmin,(相当于定量泵 变量马达 恒功率系统) (相当于定量泵—变量马达 恒功率系统)

n1Vp max n2 = = f (Vm) Vm
VMmax从最大调小 Mmin,n2逐渐增大,直到满足为止; 从最大调小V 直到满足为止; 目的是为了获得更大的调速范围

第五章 液压回路

Tmax n2 PM max
n2max

Tmax

P max M
n2 ′

P max M

Tmax

V
第一阶段 恒转矩系统 Vp 小→大 第二阶段 恒功率系统 VM 大→小

VM固定 Mmax 固定V

Vp固定Vpmax 固定

第五章 液压回路 这种回路兼上述两种回路的性能,所以回路总 这种回路兼上述两种回路的性能, 的调速范围扩大了,一般 。 的调速范围扩大了,一般Rc ≤ 100。回路在恒转矩 的低速段可保持最大的输出转矩不变; 的低速段可保持最大的输出转矩不变;而在高速段 则可提供较大的功率输出, 则可提供较大的功率输出, 这一特点正好符合大 部分的机械的要求。所以广泛使用。 部分的机械的要求。所以广泛使用。 此回路常用于机床的主运动、纺织机械、 此回路常用于机床的主运动、纺织机械、矿山 机械和行走机械中,以获得较大的调速范围。 机械和行走机械中,以获得较大的调速范围。

第五章 液压回路

容积调速回路的突出优点是功率高(无溢流) 容积调速回路的突出优点是功率高(无溢流)、发 优点是功率高 热少,但由于液压泵或液压马达泄漏的影响, 热少,但由于液压泵或液压马达泄漏的影响,也存 在着速度随负载的增加而下降的不足, 在着速度随负载的增加而下降的不足,在低速时尤 为如此。与调速阀的节流调速回路相比, 为如此。与调速阀的节流调速回路相比,容积式调 速回路的低速稳定性差。若系统既要求效率高, 速回路的低速稳定性差。若系统既要求效率高,又 要求较好的低速稳定性,则用联合调速, 要求较好的低速稳定性,则用联合调速,即容积节 联合调速 流联合调速回路。 联合调速回路。 回路 作业:教材 作业:教材p283, 6-6, 6-7(3)(8), 6-8;

第五章 液压回路 容积节流(联合 联合)调速 (三)容积节流 联合 调速 前面已述,当系统既要求效率高, 前面已述,当系统既要求效率高,又要求有较 好的低速稳定性,采用容积节流调速回路。 好的低速稳定性,采用容积节流调速回路。 1、限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积 、限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积 变量叶片泵 节流调速回路 p145 如图所示, 回路由限压式变量叶片泵 供油 供油, 如图所示,此回路由限压式变量叶片泵1供油,压 力油经调速阀2进入油缸工作腔,回油经背压阀 返 力油经调速阀 进入油缸工作腔,回油经背压阀3返 进入油缸工作腔 回油箱。 回油箱。油缸的运动速度可通过调节调速阀的通流 面积A 来控制。 面积 T来控制。

第五章 液压回路 稳定工作时泵的流量q 稳定工作时泵的流量 p等于经调速阀进入油缸的流 量q1( qp= q1 )。 可是当关小调速阀(A 关小)的一瞬间, 可是当关小调速阀 T关小)的一瞬间 q1减小,此时 泵的输出油量还没来得及改变。 泵的输出油量还没来得及改变。出现了 qP>q1 , 导致 泵的出口压力p 增大(因回路中没有溢流)。 泵的出口压力 p增大(因回路中没有溢流)。 由限压式变量叶片泵原理可知,泵的压力pp大于限 由限压式变量叶片泵原理可知,泵的压力 定压力,泵会自动减小流量, 定压力,泵会自动减小流量,其作用使得 qP=q1; 将出现q 若将A 若将 T调大,将出现 P<q1,会使泵的压力降低,输 出流量自动增加到q 出流量自动增加到 P=q1 , 故调速不仅起调节的作用和保证进入油缸的流量稳定, 故调速不仅起调节的作用和保证进入油缸的流量稳定, 而且可以使泵的供油量自动地和油缸所需的流量相适应。 而且可以使泵的供油量自动地和油缸所需的流量相适应。

第五章 液压回路 回路的特性曲线如图所示, 回路的特性曲线如图所示,这种回路虽无溢流损 但仍有节流损失。其大小与油缸工作压力p 失,但仍有节流损失。其大小与油缸工作压力 1有关。 当进入油缸的流量为q 泵的供油量为q 当进入油缸的流量为 1时,泵的供油量为 P=q1。泵 的出口压力P 的出口压力 p。 此时油缸的工作压力的正常工作范围是: 此时油缸的工作压力的正常工作范围是:

P2 A2 ≤ P ≤ (PP ? ?P ) 1 1 A1
?P1——保证调速阀正常工作所需的压差, 保证调速阀正常工作所需的压差, 保证调速阀正常工作所需的压差 一般是0.5 MPa 以上。 以上。 一般是

回路的节流损失最小, 当 p1 = p1max = p p ? ?p1 时,回路的节流损失最小, 越小,则节流损失越大。 P1越小,则节流损失越大。 回路效率η为 不考虑损失 ,回路效率 为

p1q1 p1 η= = ppqp pp

6-16) (6-16)

若不计管路的损失, 若不计管路的损失,泵的出口压力pp 应略大于

p1max + ?p1 , 这种回路中的调速阀也可装在回油路上。 这种回路中的调速阀也可装在回油路上。
2、差压式式变量泵和节流阀组成的调速回路 自阅p146.3) (自阅 )

回路的特性曲线 p146

第五章 液压回路

二、快速运动回路
快速运动回路又称增速回路, 快速运动回路又称增速回路,其功用在于使液压 执行元件获得尽可能大的工作速度, 执行元件获得尽可能大的工作速度,以提高工作效 率或充分利用功率。 率或充分利用功率。

1、差动连接的快速运动回路 2、双泵供油快速运动回路

1、差动连接的快速运动回路 如图所示, ( 如图所示,DT(-)时, 液压缸有杆腔的回油和液 压泵供油合在一起进入液 压缸的无杆腔, 压缸的无杆腔,使活塞快 速向右运动, 速向右运动,当采用差动 连接,且采用差动油缸, 连接,且采用差动油缸, 可以正反运动, 可以正反运动,且v正=v反。 反向非差动连接) (反向非差动连接)。这种 回路结构简单,应用方便, 回路结构简单,应用方便, 但是缸的速度加快有限 缸的速度加快有限。 但是缸的速度加快有限。 差动连接的快速运动回路

第五章 液压回路 差动连接与非差动连接的速度之比为 差动连接与非差动连接的速度之比为: 速度之比

′ v1 A1 = v1 A1 ? A2
当不能满足快速运动的要求时, 当不能满足快速运动的要求时,可采用与其它方 法联合使用。 法联合使用。 如差动连接与双泵供油联合。 如差动连接与双泵供油联合。

第五章 液压回路 2、双泵供油快速运动回路 、 如图所示, 低压大流量泵, 如图所示 1— 低压大流量泵, 2 — 高压小流量泵, 高压小流量泵, 3 — 外控顺序阀(卸荷阀), 外控顺序阀(卸荷阀) 4 — 单向阀 单向阀, 5 — 溢流阀, 溢流阀, 6 — 二位四通电磁换向阀, 二位四通电磁换向阀, 实现工作循环: 实现工作循环:
快进 V快 工进 V工 停 止 快退

A 快进 V快 工进 V工 停 止 快退

A

v
F快退 F工进 F快进

双泵供油快速运动回路

快进: 泵供油, 关闭, 快进:1+2泵供油,阀3关闭,p快进 = 泵供油 关闭 通油; 单向阀4通油 单向阀 通油; 工进(慢进 : 泵供油 泵供油, 开启, 工进 慢进):2泵供油,阀3开启,p工进 慢进 开启 1泵卸荷;p 5调 泵卸荷; 泵卸荷

F快进 A

< p3调 ,

F工 进 = 单向阀4关闭 关闭, ,单向阀 关闭, A

F工进 = > p3调, A

快退: 泵供油, 关闭, 快退:1+2泵供油,阀3关闭, p快退 泵供油 关闭 单向阀4通油。 单向阀 通油。 通油

F快退 = < p3调 , A

综 合 条 件

{

? F 快进 F 快退 ? p F 工进 , ① ? ? < 3调< A A ? 两者中大者 ? A


F工进 p5调 = A

系统的最高压力由溢流阀5调定。 系统的最高压力由溢流阀 调定。 调定 教材p148图6—18所示双泵供油快速运动回路与上述 图 所示双泵供油快速运动回路与上述 教材 所示 的有所不同,请同学自行比较。 的有所不同,请同学自行比较。

第五章 液压回路

三、速度换接回路
速度换接回路用于执行元件从一种速度变 换到另一种速度的切换。 换到另一种速度的切换。 1、快——慢速换接的回路 、 慢速换接的回路 2、两种慢速的换接回路 、

第五章 液压回路 1、快——慢速换接的回路 p150 慢速换接的回路 (1) 用行程阀的速度换向回路 ) 如图所示,DT(如图所示,DT(-),油液从泵 1 油缸 行程阀

回油箱。活塞快速运动到预定位置, 回油箱。活塞快速运动到预定位置,活塞杆

上的挡块压下行程阀1,阀1关闭,油液经节流阀 关闭, 上的挡块压下行程阀 , 关闭 油液经节流阀2 流回油箱,活塞运动转为慢速工进; ( 流回油箱,活塞运动转为慢速工进;DT(+),换 向阀右位工作时,油液经单向阀 进入油箱右腔 进入油箱右腔, 向阀右位工作时,油液经单向阀3进入油箱右腔, 活塞快速向左返回。 活塞快速向左返回。

用行程阀的速度换向回路

第五章 液压回路

这种回路由快到慢的切换比较平稳,换接点位 这种回路由快到慢的切换比较平稳, 置准确,但是行程阀的安装位置受到限制, 置准确,但是行程阀的安装位置受到限制,不能任 意布置,管路连接较为复杂。 意布置,管路连接较为复杂。 (2)液压马达串、并联双速换向回路 )液压马达串、 自阅p150 ) (自阅

第五章 液压回路 2、两种慢速的换接回路 、 某些机床要求工作行程有两种进给速度, 某些机床要求工作行程有两种进给速度,一般 第一进给速度大于第二进给速度, 第一进给速度大于第二进给速度,为实现两次工进 速度,常用两个调速阀串联(或并联)的换接回路。 速度,常用两个调速阀串联(或并联)的换接回路。 (1)两调速阀串联的速度换接回路 ) 实现: 实现: 快速 慢速( 工进 工进) 慢速(1工进) 更慢速( 工进 工进) 更慢速(2工进) 快退

快进 V快 停 止 1工进 工进 V 1工 2工进 工 工进 快退 V 2工 工

二调速阀串联两工进速度换接回路

第五章 液压回路 如图,油液经 换向阀阀3DT(-),经 如图,油液经1阀的左位 换向阀阀 , 进入油缸无杆腔,活塞快速向右运动, 快速向右运动 阀3 进入油缸无杆腔,活塞快速向右运动,当 3DT(+)油液经调速阀 ( )油液经调速阀A 阀2右位 右位 进入油 缸无杆腔。 调节阀A的通流面积 满足慢速1工 的通流面积, 缸无杆腔。 调节阀 的通流面积,满足慢速 工 的要求;又电磁换向阀2DT(+),油液经阀 , 油液经阀A 进的要求;又电磁换向阀 ( 再经阀B进入缸左腔 调节阀B的通流面积 再经阀 进入缸左腔,调节阀 的通流面积,满足 阀B的通流面积 T比阀A的AT小,否则阀B不起作 的通流面积A 比阀 的 否则阀 不起作 的通流面积 以实现更慢速2工进 用,以实现更慢速 工进 (v 1工< v 2工),当换向阀 阀1右位接入,油液直接进油缸的右腔,回油经换 右位接入 向阀3左位回油箱 完成快退 快退。 向阀 左位回油箱,完成快退。

第五章 液压回路 (2)两调速阀并联的速度换接回路 ) 实现: 实现: 快速 慢速1( 工进 工进) 慢速 (1工进) 慢速2( 工进 工进) 慢速 (2工进) 快退

但两个进给速度可以分别调节, 但两个进给速度可以分别调节,互不影响 。 现存问题:一个阀工作,另一个无油通过, 现存问题:一个阀工作,另一个无油通过,其中定 差减压阀处于最大的开口位置,在速度转换瞬间, 差减压阀处于最大的开口位置,在速度转换瞬间, 通过该调速阀的流量会过大, 通过该调速阀的流量会过大,造成进给部件突然前 冲现象。所以, 冲现象。所以,这种回路不宜用在同一种行程两次 进给速度的转换上,只可用在速度预选的场合。 进给速度的转换上,只可用在速度预选的场合。

a)

b)

第五章 液压回路

思 考 题
1、三种节流调速回路各有什么特点? 、三种节流调速回路各有什么特点? 各有什么特点 2、何谓容积调速回路? 、何谓容积调速回路? 容积调速回路 3、容积调速回路与节流调速回路相比较, 、容积调速回路与节流调速回路相比较, 相比较 有何优缺点 有何优缺点? 优缺 4、何谓速度换接回路? 、何谓速度换接回路? 速度换接回路

§5-3 多执行元件控制回路

第五章 液压回路

用一个液压泵驱动两个或两个以上的液压缸(液压 用一个液压泵驱动两个或两个以上的液压缸( 马达)工作回路称为多执行元件控制回路 多执行元件控制回路。 马达)工作回路称为多执行元件控制回路。一般根据 执行元件动作间的关系可以分为顺序动作回路 顺序动作回路和 执行元件动作间的关系可以分为顺序动作回路和同 步动作回路两大类 两大类。 步动作回路两大类。

{

顺序动作回路

同步动作回路

{ {

压力控制顺序动作回路 行程控制顺序动作回路 两缸并联的同步回路 两缸串联的同步回路

一、顺序动作回路sequence

control circuit

顺序动作回路用于几个液压缸严格按预定顺序依次 动作。按控制方式不同分为压力控制 行程控制两种 压力控制和 两种。 动作。按控制方式不同分为压力控制和行程控制两种。 1、压力控制顺序动作回路 sequence control circuit 利用液压系统工作时的压力变化,控制执行元件动 作先后顺序。图a)是用顺序阀控制的顺序回路。钻床液 ) 压系统动作顺序为: 压系统动作顺序为:

①夹紧动作—②钻头进给 ③钻头退出 ④松开工件 夹紧动作 ②钻头进给—③钻头退出—④

a) 用顺序阀控制的顺序回路

第五章 液压回路 左位接入, 如图a)所示,当换向阀 左位接入,夹紧缸活塞 )所示,当换向阀5左位接入 向右运动。运动到底后,完成① 夹紧后压力升高, 向右运动。运动到底后,完成① 夹紧后压力升高, 达到顺序阀3的调定压力,顺序阀 开启 开启。 达到顺序阀 的调定压力,顺序阀3开启。缸2活塞向 的调定压力 活塞向 右运动进行钻孔,钻孔完毕完成② 换向阀 换向 换向, 右运动进行钻孔,钻孔完毕完成②,换向阀5换向, 右位接入, 活塞退到左端, 右位接入,缸2活塞退到左端,完成③后,回路压力 活塞退到左端 完成③ 升高,达到顺序阀 的调定压力 顺序阀4开启 的调定压力, 开启, 缸 升高,达到顺序阀4的调定压力,顺序阀 开启,1缸 完成④ 活塞退回原位。 完成④,活塞退回原位。

b) 用压力继电器控制电磁阀实现顺序动作回路

第五章 液压回路 图b) 是用压力继电器控制电磁阀来实现顺序动作 的回路,动作顺序为① 的回路,动作顺序为① ② ③ ④

按下启动按钮后,电磁铁 得电 得电, 活塞前进, 按下启动按钮后,电磁铁1Y得电,缸1活塞前进,完 活塞前进 成① 到底后,回路压力升高,压力继电器 到底后,回路压力升高,压力继电器1K

发讯,使电磁铁3Y得电,缸2活塞前进,完成② 得电, 活塞前进, 发讯,使电磁铁 得电 活塞前进 完成② 按返回按钮, 、 失电 失电, 得电 得电, 按返回按钮,1Y、3Y失电,4Y得电,缸2活塞先退 活塞先退 回原位,完成 回原位, ③后,回路压力升高,压力继电 回路压力升高, ④

动作, 得电, 活塞后退 器2K动作,使 2Y得电,缸1活塞后退,完成 动作 得电 活塞后退,

第五章 液压回路

注意: 注意:
压力控制的顺序动作回路中,顺序阀或压力继电器 的调定压力必须大于前一动作执行元件的最高工作压 力的10%~15%,否则在管路中的压力冲击或波动下 ~ 力的 , 会造成误动作。 会造成误动作。

一般取值为高出(0.5 ~ 1)MPa,这种回路只适用于系 一般取值为高出 统中执行元件数目不多,负载变化不大的场合。 统中执行元件数目不多,负载变化不大的场合。

2、行程控制顺序动作回路 、

第五章 液压回路

a) 行程阀控制顺序回路

第五章 液压回路 图a)是采用行程阀控制的顺序回路。 )是采用行程阀控制的顺序回路。 如图a)所示,1、2两缸活塞都退至左端点,电磁阀 )所示, 、 两缸活塞都退至左端点,电磁阀3 左位接入,缸1活塞先向右运动,完成① 活塞先向右运动 完成① 当活塞杆 活塞才向右运动, 上挡压块压下行程阀4后 活塞才向右运动 上挡压块压下行程阀 后,缸2活塞才向右运动,完成 ② 后,电磁阀3右位接入,缸1活塞先退回,完成 右位接入, 活塞先退回, 电磁阀 右位接入 活塞先退回 活塞才退回, ③,其挡块离开行程阀4后,缸2活塞才退回, 其挡块离开行程阀 后 活塞才退回 完成 ④。

但是要改变动作顺序较难。 这种回路的动作可靠,但是要改变动作顺序较难。

b) 行程开关控制电磁阀的顺序回路

第五章 液压回路 图b)是采用行程开关控制电磁阀的顺序回路。 )是采用行程开关控制电磁阀的顺序回路。 按下启动按钮,电磁铁 得电 得电, 按下启动按钮,电磁铁1Y得电,缸1活塞先向右运动 活塞先向右运动 完成① 完成① ,当活塞杆上挡压块压下行程开关2S后, 当活塞杆上挡压块压下行程开关 后 , 活塞才向右运动, 使电磁铁2Y得电 活塞才向右运动 完成② 使电磁铁 得电,缸2活塞才向右运动,完成② 失电, ③,后压下行程开关1S,使2Y失电,缸2 后压下行程开关 , 失电 ④。

直到压下行程开关3S,使1Y失电,缸1活塞向左退回, 失电, 活塞向左退回, 直到压下行程开关 , 失电 活塞向左退回 完成

活塞退回,完成

这种回路,只改变控制电路,可不改变油路, 这种回路,只改变控制电路,可不改变油路, 就能改变动作顺序。 就能改变动作顺序。

二、同步动作回路 synchronizing control circuit
同步动作回路: 同步动作回路:两个或两个以上的执行元件要求同 时启动和停止,保证运动上的同步。 时启动和停止,保证运动上的同步。 速度同步和 两类。 同步运动分为速度同步 位置同步两类 同步运动分为速度同步和位置同步两类。 速度同步指各个执行元件的运动速度相等 指各个执行元件的运动速度相等。 速度同步指各个执行元件的运动速度相等。 位置同步指各个执行元件在运动中或停止时 指各个执行元件在运动中或停止时, 位置同步指各个执行元件在运动中或停止时, 都保持相同的位移量。 都保持相同的位移量。 实际上同步回路多数采用速度同步 速度同步。 实际上同步回路多数采用速度同步。 同步是相对的,由于元件泄漏,缸的摩擦阻力, 同步是相对的,由于元件泄漏,缸的摩擦阻力, 负载变化,制造误差的影响,完全一致是困难的, 负载变化,制造误差的影响,完全一致是困难的, 只能做到基本同步。 只能做到基本同步。

第五章 液压回路 1、用流量控制阀的同步回路 两缸并联 两缸并联) 、用流量控制阀的同步回路(两缸并联 两缸并联(如图) 在缸的进( 两缸并联(如图),在缸的进(回)油路上分别串一 个调速阀(或节流阀) 个调速阀(或节流阀),仔细调整两个流量阀通流面 积的开口大小,控制进入两缸或自两缸流出的流量, 积的开口大小,控制进入两缸或自两缸流出的流量, 可使它们在一个方向实现速度同步。 可使它们在一个方向实现速度同步。 两缸的尺寸计算 完全决定于负载F 完全决定于负载 1,F2, 如F1=F2,则A1=A2,即两缸的有效工作面积相 同时,只需要使流量阀的流量相同,即可同步。 同时,只需要使流量阀的流量相同,即可同步。 若两缸的有效面积不相等, 若两缸的有效面积不相等,则改变流量阀的通 流量,也可达到同步,故称流量控制式 流量控制式。 流量,也可达到同步,故称流量控制式。

如 F1>F2,则A1>A2, 使得: 使得: F1/ A1= F2/ A2 回路的特点是 泵的流量大。 泵的流量大。

2、两缸串联的同步回路 、 油缸尺寸的计算: 对缸1: 油缸尺寸的计算: 对缸 :

第五章 液压回路

′ q = A1v1
= A2 v2

对缸2: 对缸 :q

∴ A1′v1 = A2 v2

要求速度相等 v1 = v2 , 则 A1 = A2 ′

R1 + R2 泵的压力升高, ① 泵的压力升高,当 v1 = v2 时,p = A 1 R1 + R 2 n p 当 v1 = nv2 时, = A1

若要求速度成比例 特点: 特点:

′ v1 = nv2 (n > 0), nA1 = A2

同步精度受压力影响,用于低压较好,高压泄漏大。 ② 同步精度受压力影响,用于低压较好,高压泄漏大。

A1 1

A1′

第五章 液压回路 v1
A2′

R1 v2 R2

q
2 A2

第五章 液压回路 回路习题讲解: 回路习题讲解: 如图所示液压系统,已知①夹紧缸Ⅱ 如图所示液压系统,已知①夹紧缸Ⅱ活塞面积 A3=100cm2 ,夹紧力(负载 2=3×104N;②工作台油 夹紧力(负载)F × ; 缸无杆腔面积A 有杆腔面积A 缸无杆腔面积 1=50cm2,有杆腔面积 2=25cm2;③ 工作循环为: 工作循环为:Ⅱ缸夹紧→Ⅰ缸快进→工进→快退 →Ⅰ缸原位停止→Ⅱ缸松开;④Ⅰ缸快进时,负载 缸松开; 缸快进时, F11=5×103N,进油路压力损失 11=6×105Pa(背压不 × ,进油路压力损失?p × 背压不 计),快进速度为 11=6m/min;工进时,负载 ,快进速度为v ;工进时, F12=2×104N,进油路压力损失 12=7×105Pa,背压 × ,进油路压力损失?p × ?p22= p22 =6×105Pa,工进速度为 12=0.1m/min;快退 × ,工进速度为v ; 负载F 时,负载 13=5×103N,进油路压力损失 × , ?p13=4×105Pa,?p23= p23=4×105Pa,快退速度为 × , × , v13=6m/min; ;

第五章 液压回路 试确定: 试确定: ⑴ 工作循环的电磁铁动作表 表示通电, 表示断电); (“+”表示通电,“-”表示断电 ; 表示通电 表示断电 快进、工进、快退时的工作压力; ⑵ 缸Ⅰ快进、工进、快退时的工作压力; 阀的调整压力; ⑶ A、B、C阀的调整压力; 阀的调整压力 两泵的流量(溢流阀的最小溢流量为 ⑷ 两泵的流量(溢流阀的最小溢流量为3L/min,系统 , 泄漏不计) 泄漏不计 直接驱动泵的电动机功率(假定电机的效率为100%, ⑸ 直接驱动泵的电动机功率(假定电机的效率为 , 泵的效率为0.80)。 。 泵的效率为

解:

(1)工作循环的电磁铁动作表 ) 电 动作 循环 夹紧
快进 差动) (差动)



铁 3DT - + - - - - 4DT + + + + + -

1DT - + + - - -

2DT - - - + - -

工进 快退 停止 松开

第五章 液压回路 三种状况下 状况下泵的工作压力 (2)缸Ⅰ三种状况下泵的工作压力 )

快进: 快进: 快进时缸Ⅰ差动连接,则缸进、排油腔的压力 快进时缸Ⅰ差动连接,则缸进、排油腔的压力p11为: p11=F11/(A1-A2)= 5×103/(50-25)=20×105Pa × - × 故泵的工作压力为: 故泵的工作压力为: pB1= p11+?p11=(20+6)×105Pa=26×105Pa × ×

第五章 液压回路 工进: 工进: 工进时缸Ⅰ进油压力设为 工进时缸Ⅰ进油压力设为p21, 回油压力为p 回油压力为 22=6×105 Pa, × , 则列方程: 则列方程: p21A1= p22A2+F22 , p21= p22A2/ A1+F22/ A1 = 6×25/ 50+2×104/(50×10-4) × + × × =(3+40)×105 Pa × 故泵的工作压力为 : pB2= p21+?p21=(43+7)×105Pa=50×105Pa × ×

第五章 液压回路 快退: 快退: 快退时油进有杆腔,设此时进油压力为 快退时油进有杆腔,设此时进油压力为P3, 列方程: 列方程:p3A2= p23A1+F13; p3= F13/ A2+p23A1/ A2 =5×103/(25×10-4)+50×4×105/25 × × + × × =28×105Pa × 故泵的工作压力为: 故泵的工作压力为: pB3= p3+?p13=(28+4)×105Pa=32×105Pa × ×

第五章 液压回路 的调整压力 (3)阀A、B、C的调整压力 ) 的调整 A 为溢流阀,其调整压力为 ×105Pa; 其调整压力为50× ; B为减压阀,其压力由夹紧缸所需的压力决定, 为减压阀 其压力由夹紧缸所需的压力决定, 即p= F2/ A3=3×104/100=30×105 Pa; × × (为B 的调整压力 。 为 的调整压力)。 C为顺序阀(外控),其调整压力为: 为顺序阀(外控) 其调整压力为 为顺序阀 32×105Pa<p<50×105Pa × × 即 {F快进/A,F快退/A}<p顺调< F慢(T)/A , 二者中大者

第五章 液压回路 (4)两泵的流量: )两泵的流量: 快进时 两泵同时供油, 快进时,两泵同时供油, q=q1+q2=(A1-A2)v11=25×600mL /min=15 L/min; × ; 工进时高压小流量泵供油,其流量: 工进时高压小流量泵供油,其流量: 时高压小流量泵供油 q1=A1v12+qy=50×10+3×103(mL /min)=3.5L/min; × + × ; 低压大流量泵的流量: 低压大流量泵的流量: q2= q-q1=15-3.5=11.5 L/min; - - ;

第五章 液压回路 (5)电动机的功率 )电动机的功率P(N) 快速时电动机的功率最大, 快速时电动机的功率最大,则 P(N)=pB3×q/ηB=32 × 105 ×15 × 10-3 /(60 ×0.8) =1000W=1KW 考虑 到实际情况,选择电动机的功率为 到实际情况, P机(N) >1KW 。

第五章 液压回路

思 考 题
1、何谓顺序动作回路? 何谓顺序动作回路 顺序动作回路? 2、你知道哪些顺序动作回路? 你知道哪些顺序动作回路? 3、何谓同步回路? 何谓同步回路 同步回路? 4、两缸串联的同步回路有何特点? 两缸串联的同步回路有何特点? 串联的同步回路有何特点


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