1、北京科技大学北京科技大学第七章第七章 液压与气压传动回路液压与气压传动回路基本回路：基本回路：由有关的元件组成，用来完成特定功能的典由有关的元件组成，用来完成特定功能的典型回路。任何机械设备的液压与气压传动系统，型回路。任何机械设备的液压与气压传动系统，都是由一些基本回路组成的。都是由一些基本回路组成的。 分类：分类： 压力控制回路，方向控制回路，速度控制回压力控制回路，方向控制回路，速度控制回路和其它控制回路。路和其它控制回路。7.1 7.1 概述概述北京科技大学北京科技大学7.2 7.2 方向控制回路方向控制回路 利用各种方向阀来控制气液流的通断和变向，利用各种方向阀来控制气液流的通断和变
2、向，以使执行柜构启动，停止和换向。以使执行柜构启动，停止和换向。 7.2.1 7.2.1 简单方向控制回路简单方向控制回路在泵与执行机构之间采用普通换向阀便可实现在泵与执行机构之间采用普通换向阀便可实现简单方向控制回路。简单方向控制回路。北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学7.2.2 7.2.2 复杂方向控制回路复杂方向控制回路 当需要频繁连续动作且对换向过程有很多附当需要频繁连续动作且对换向过程有很多附加要求时，则采用复杂方向控制回路。加要求时，则采用复杂方向控制回路。 1 1、时间控制方向回路、时间控制方向回路 主要用于工作部件运动速度较高，要求换向主要
3、用于工作部件运动速度较高，要求换向平稳，无冲击，但换向精度要求不高的场合。平稳，无冲击，但换向精度要求不高的场合。 北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学2 2、行程控制方向回路、行程控制方向回路 这种回路换向精度较高，冲击较大，但由于先这种回路换向精度较高，冲击较大，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快慢的影响。冲击的大小将受运动部件速度快慢的影响。 主要用于工作部件运动速度不大主要用于工作部件运动速度不大, ,但换向精度但换向精度要求较高的场合。要求较高的场合。北京科技大学北京科技大学北京科技
4、大学北京科技大学 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中油液的压力，以满足执行机构对力或转矩的要求。油液的压力，以满足执行机构对力或转矩的要求。压力控制有压力控制有: :调压回路，减压回路，增压回路，保压回路，卸荷调压回路，减压回路，增压回路，保压回路，卸荷回路回路, ,平衡回路，锁紧回路和一次与二次压力回路等。平衡回路，锁紧回路和一次与二次压力回路等。 1 1、调压回路、调压回路 调压回路是使系统整体或某一部分的压力保持调压回路是使系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某个数值。分为：单级调压回路、多恒定或不超过某个数值。分为：单级调压回路、多级调
5、压回路级调压回路7.3 7.3 压力控制回路压力控制回路北京科技大学北京科技大学P1P2P1P2北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学2 2、减压回路、减压回路 减压回路是使系统中某一部分通路具有较低减压回路是使系统中某一部分通路具有较低的稳定压力。的稳定压力。用于两级或多级的减压回路。用于两级或多级的减压回路。 北京科技大学北京科技大学调定压力比系统压力至少小调定压力比系统压力至少小0.50.5MPaMPa北京科技大学北京科技大学3 3、增压回路、增压回路 增压回路是使系统中某一部分通路具有较高的增压回路是使系统中某一部分通路具有较高的稳定压力。它能使局部压力远远高于泵的压力。稳定
6、压力。它能使局部压力远远高于泵的压力。液压系统的增压回路：液压系统的增压回路：北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学4 4、保压回路、保压回路 执行元件在工作循环的某一阶段内，若需执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，则应采用保压回路。要保持规定的压力，则应采用保压回路。1) 1) 利用蓄能器保压的回路利用蓄能器保压的回路：北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学动画2)2)用泵保压的回路用泵保压的回路北京科技大学北京科技大学3) 3) 用液控单向阀保压的回路用液控单向阀保压的回路自动补油保压自动补油保压北京科技大学北京科技大学5 5 卸荷回路卸荷回路 卸荷回
7、路是使泵在接近零压的情况下运转，卸荷回路是使泵在接近零压的情况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长泵和电机的使以减少功率损失和系统发热，延长泵和电机的使用寿命。用寿命。用换向阀的卸荷回路：如图所示。用换向阀的卸荷回路：如图所示。北京科技大学北京科技大学电磁溢流阀的卸荷回路电磁溢流阀的卸荷回路北京科技大学北京科技大学限压式变量泵卸荷回路限压式变量泵卸荷回路北京科技大学北京科技大学6 6 平衡回路（背压）平衡回路（背压） 为了防止垂直缸及其工作部件因自重自行下落或为了防止垂直缸及其工作部件因自重自行下落或下行运动中因自重造成的失控失速，常设平衡回路。下行运动中因自重造成的失控失速，常设平衡回路。
8、 常用平衡阀（单向顺序阀）常用平衡阀（单向顺序阀）, ,液控单向阀液控单向阀, ,远程平衡远程平衡阀来实现。阀来实现。 北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学采用远程平衡阀的平衡回路采用远程平衡阀的平衡回路北京科技大学北京科技大学 7.4 7.4 速度控制回路速度控制回路 要满足执行机构的运动速度要求，就要对其流量要满足执行机构的运动速度要求，就要对其流量进行控制。进行控制。 控制元件控制元件: : 流量阀流量阀 变量泵变量泵回路种类回路种类: : 节流调速回路；容积调速回路；容积节节流调速回路；容积调速回路；容积节流调速回路流调速回路. .北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科
9、技大学关键元件关键元件: : 定量泵供油定量泵供油 + + 流量阀流量阀流量阀流量阀: : 节流阀节流阀 调速阀调速阀根据流量阀的位置不同根据流量阀的位置不同: :进油节流调速回路；回油节流调速回路进油节流调速回路；回油节流调速回路; ;旁旁路节流调速回路三种。路节流调速回路三种。一、一、 节流调速回路节流调速回路2qTpqCA北京科技大学北京科技大学定压式节流调速定压式节流调速1 1、进油节流调速回路、进油节流调速回路将节流阀或调速阀串联将节流阀或调速阀串联在泵与缸之间在泵与缸之间必要条件必要条件: : 节流口开度可调节流口开度可调; 溢流阀开启溢流阀开启(调压调压).溢流阀作用溢流阀作用:
10、 : 调压调压; 分流分流北京科技大学北京科技大学q泵的参数选择泵的参数选择: : 压力压力 流量流量1maxmin1maxmin1maxminmax;pqqqAVqqqV节流阀最大流量溢流阀最小流量液压缸最大速度maxmin1maxmin;pTTFpPAFP液压缸最大负载节流阀最小工作压力北京科技大学北京科技大学q缸的运动速度为缸的运动速度为 11111()TPqCAP AFvAAq速度负载特性速度负载特性在调速元件的调定在调速元件的调定值不变的条件下值不变的条件下, ,负负载变化所引起的速载变化所引起的速度变化度变化. .速度负载特性速度负载特性FmaxPpA1北京科技大学北京科技大学11
11、tanPvP AFFkvv q速度刚度速度刚度引起单位速度变化时负载的变化量引起单位速度变化时负载的变化量, ,在速在速度负载特性曲线上是某点斜率的倒数度负载特性曲线上是某点斜率的倒数. .北京科技大学北京科技大学当节流阀通流面积一定时，重载区当节流阀通流面积一定时，重载区比轻载区的速度刚度小；比轻载区的速度刚度小；在相同负载下工作时，节流阀通流在相同负载下工作时，节流阀通流面积大的比小的速度刚度小，即速度面积大的比小的速度刚度小，即速度高时速度刚度差；高时速度刚度差；多条特性曲线汇交于横坐标轴上的多条特性曲线汇交于横坐标轴上的一点，该点对应的一点，该点对应的F F值即为最大负载值即为最大负载
12、，这说明最大承载能力，这说明最大承载能力FmaxFmax与速度调与速度调节元关节元关. . q特性分析特性分析北京科技大学北京科技大学FmaxFmaxPpPp* *A1A1。总之总之 这种回路适用于轻载，低速，负载变这种回路适用于轻载，低速，负载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。率场合。北京科技大学北京科技大学q功率特性功率特性泵输出功率泵输出功率 PP=ppqp回路有效功率回路有效功率 P1=p1q1回路功率损失回路功率损失 1pTPpqp q qTp溢流阀流量损失节流阀压力损失北京科技大学北京科技大学效率效率 111PppPp qPp qPp
13、P1PV在低速小负载时，效率低。在低速小负载时，效率低。功率损失功率损失: : 溢流阀流量损失溢流阀流量损失; ; 节流阀压力损失节流阀压力损失; ;效率只有效率只有20-60 %20-60 %北京科技大学北京科技大学2 2、出口节流调速回路、出口节流调速回路用节流阀调节缸的回用节流阀调节缸的回油流量，实现调速。油流量，实现调速。北京科技大学北京科技大学q泵的参数选择泵的参数选择: : 压力压力 流量流量1maxminminmax;pqAVqqV溢流阀最小流量液压缸最大速度max2min11maxmin;pTTFApPAAFP液压缸最大负载节流阀最小工作压力北京科技大学北京科技大学 回油节流调
14、速回路与进油节流调速回路的速回油节流调速回路与进油节流调速回路的速度负载特性及速度刚度相同度负载特性及速度刚度相同21122()TPqCAP AFvAA缸的运动速度缸的运动速度速度刚度速度刚度11tanPvP AFFkvv 2pTPpqp q 回路功率损失回路功率损失 北京科技大学北京科技大学两回路不同之处：两回路不同之处：(1)(1)回油节流调速回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背回油节流调速回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压，因而能承受负值负载，并提高缸的速度平稳性；压，因而能承受负值负载，并提高缸的速度平稳性；(2)(2)因节流产生的热量直接回油箱，散热条件好；因节流产生的热量直接回
15、油箱，散热条件好；(3)(3)进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度；进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度；(4)(4)在负载为零时，对回油节流调速的密封不利；在负载为零时，对回油节流调速的密封不利；总之：总之：与进油节流阀调速回路一样，适用于轻载，低速，负与进油节流阀调速回路一样，适用于轻载，低速，负载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。北京科技大学北京科技大学节流阀接在进口的分支路节流阀接在进口的分支路变压式节流调速变压式节流调速安全阀3 3、旁路节流调速回路、旁路节流调速回路 压力随负载变化压力随负载变化; ; 溢流阀为安全阀溢
16、流阀为安全阀; ;北京科技大学北京科技大学11111()()tTpFFqkCAqAAvAA1k泵泄漏系数1111()(1)vtFAFkFvqAVkA 则缸的运动速度为则缸的运动速度为速度刚度速度刚度: :北京科技大学北京科技大学特性软：特性软：1.节流阀压差影响节流阀压差影响2.泵泄漏泵泄漏速度负载特性曲线速度负载特性曲线北京科技大学北京科技大学1TPpq回路功率损失回路功率损失 只有一项为节流损失只有一项为节流损失, ,无溢流损失无溢流损失. .北京科技大学北京科技大学回路效率高回路效率高: :只有节流损失而无溢流损失；只有节流损失而无溢流损失；泵压随负载变化，即节流损失和输入功率随负载而增
17、泵压随负载变化，即节流损失和输入功率随负载而增减减; ;由于这种回路的速度负载特性很软，低速承载能力由于这种回路的速度负载特性很软，低速承载能力差，只用于高速差，只用于高速- -重载，对速度稳定性要求不高的较大重载，对速度稳定性要求不高的较大功率的系统。功率的系统。特性分析特性分析北京科技大学北京科技大学调速阀代替节流阀调速阀代替节流阀, ,利用利用调速阀良好的速度调速阀良好的速度- -负载负载特性。特性。调速阀节流调速回路适合调速阀节流调速回路适合于对运动平稳性要求较高于对运动平稳性要求较高的系统。的系统。4 4、调速阀式节流调速回路、调速阀式节流调速回路北京科技大学北京科技大学节流区节流区
18、调速阀区调速阀区进、出调速阀节流调进、出调速阀节流调速回路速回路VF节节流流区区调速阀区调速阀区旁路调速阀节流旁路调速阀节流调速回路调速回路VF北京科技大学北京科技大学FVATA TA1PP进口节流阀调速回路速度负载特性AT Vp Vp北京科技大学北京科技大学2 2、定量泵和变量执行机构组成的调速回路、定量泵和变量执行机构组成的调速回路北京科技大学北京科技大学马达转速马达转速 若忽略泄漏，定量泵的全部流量都进入油马达时，油马达的若忽略泄漏，定量泵的全部流量都进入油马达时，油马达的转数为：转数为： 变量马达的转数与排量成反比，成双曲线关系。变量马达的转数与排量成反比，成双曲线关系。变量马达的转矩
19、变量马达的转矩 Tm maxTm maxpsVmpsVm/2/2变量马达的功率变量马达的功率 PmmaxPmmaxpsQp psQp 这种调速回路又称恒功率调速。这种调速回路又称恒功率调速。pmmqnV北京科技大学北京科技大学工作特性工作特性nmVmTm maxPm maxPTn定量泵变量马达容定量泵变量马达容积调速回路工作特性积调速回路工作特性恒功率特性北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学3 3、变量泵和变量执行机构组成的调速回路、变量泵和变量执行机构组成的调速回路 这种调速回路是上两种调速回路的组合这种调速回路是上两种调速回路的组合变量马达变量马达变量泵变量泵特点:调速范围大北
20、京科技大学北京科技大学工作过程分为马达低速、高速两个阶段工作过程分为马达低速、高速两个阶段1 1）低速阶段：变量泵）低速阶段：变量泵-定量马达定量马达阶段阶段 恒转矩阶段恒转矩阶段2 2）高速阶段：定量泵与变量马达阶）高速阶段：定量泵与变量马达阶段段 恒功率阶段恒功率阶段nmnmVVmVp北京科技大学北京科技大学 容积节流调速回路是采用变量泵供油，节流容积节流调速回路是采用变量泵供油，节流阀或调速阀实现工作速度的调节，并使泵的供油量阀或调速阀实现工作速度的调节，并使泵的供油量与执行机构所需的流量相适应。与执行机构所需的流量相适应。特点：特点： 1 1）与节流调速比）与节流调速比 没有溢流损失，
21、效率高；没有溢流损失，效率高； 2 2）与容积调速比）与容积调速比 又有较硬的机械特性，速又有较硬的机械特性，速度稳定性好。度稳定性好。三、三、 容积节流调速回路容积节流调速回路北京科技大学北京科技大学1 1、限压式变量叶片泵调速阀容积节流调速、限压式变量叶片泵调速阀容积节流调速北京科技大学北京科技大学北京科技大学北京科技大学特点特点: : 调速阀调速阀-调速调速; ; 定压式容积调速定压式容积调速; ;调速阀的作用调速阀的作用: : 调整执行机构速度调整执行机构速度; ; 稳定限压式变量叶片泵的压力和流量稳定限压式变量叶片泵的压力和流量优点比较优点比较: : 与节流调速比与节流调速比: :无
22、溢流损失无溢流损失, ,效率高效率高 与容积调速比与容积调速比: :高的负载特性高的负载特性北京科技大学北京科技大学四、快速回路四、快速回路 工作机构在一个工作循环的过程中，常在不同工作机构在一个工作循环的过程中，常在不同的工作阶段要求不同的运动速度和承受不同的负的工作阶段要求不同的运动速度和承受不同的负载。载。特点特点: :小负载小负载, ,大流量大流量北京科技大学北京科技大学1、差动回路、差动回路特点特点:在不增加泵的流量的条件下在不增加泵的流量的条件下,提高缸的速提高缸的速度度在在A1:A2=2:1 时时,速度提高速度提高2倍倍北京科技大学北京科技大学以小流量的泵使缸以小流量的泵使缸获得
23、较大的运动速获得较大的运动速度。适用于短时内度。适用于短时内需要大流量的场合需要大流量的场合. .2、蓄能器辅助供油的快速回路、蓄能器辅助供油的快速回路北京科技大学北京科技大学3、双泵供油快速回路、双泵供油快速回路北京科技大学北京科技大学五、五、 速度换接回路速度换接回路 速度换接回路主要是用于使执行元件速度换接回路主要是用于使执行元件在一个工作循环中，从一种运动速度变换在一个工作循环中，从一种运动速度变换到另一种运动速度。到另一种运动速度。北京科技大学北京科技大学1 1、快速与慢速的换接回路、快速与慢速的换接回路北京科技大学北京科技大学2 2、两种不同速度间的换接回路、两种不同速度间的换接回
24、路北京科技大学北京科技大学 7.5 7.5 其它控制回路其它控制回路一、顺序动作回路一、顺序动作回路1 1、行程开关控制、行程开关控制北京科技大学北京科技大学采用压力继电器控制采用压力继电器控制2 2、压力控制顺序动作回路、压力控制顺序动作回路北京科技大学北京科技大学 时间控制时间控制顺序动作回路顺序动作回路是使用延时阀是使用延时阀或时间继电器或时间继电器来实现多个缸来实现多个缸的顺序动作的的顺序动作的回路。回路。3 3、时间控制顺序动作回路、时间控制顺序动作回路北京科技大学北京科技大学二、二、 同步运动回路同步运动回路 同步运动回路是用于保证系统中的两个或多同步运动回路是用于保证系统中的两个
25、或多个执行机构在运动中以相同的位移或速度运动。个执行机构在运动中以相同的位移或速度运动。1 1、容积式同步运动回路、容积式同步运动回路用相同的泵或执行机构（缸或马达）或机械联结用相同的泵或执行机构（缸或马达）或机械联结来实现来实现刚性同步刚性同步北京科技大学北京科技大学同步泵同步泵同步缸同步缸北京科技大学北京科技大学三、三、 延时回路延时回路这种回路通常用于气动系统上。这种回路通常用于气动系统上。北京科技大学北京科技大学四、往复运动回路四、往复运动回路工作过程工作过程: : 按下阀按下阀1,1,主阀主阀3 3切换，气缸右行切换，气缸右行；当撞块碰下行；当撞块碰下行程阀程阀2 2时，主阀时，主阀3 3复位，气缸自动复位，气缸自动返回。返回。 北京科技大学北京科技大学
