1、液压与气压传动第第7 7章章 液压液压基本基本回路回路Basic Hydraulic CircuitsBasic Hydraulic Circuits湖南工程学院液压与气压传动任何一个液压系统都是由一个或几个基本回路组成。任何一个液压系统都是由一个或几个基本回路组成。液压基本回路是指液压基本回路是指由有关液压元件和管道组合而成用以实现某由有关液压元件和管道组合而成用以实现某种特定功能的典型油路。种特定功能的典型油路。液压基本回路分类液压基本回路分类 按液压基本回路在液压系统中的功用可分为：按液压基本回路在液压系统中的功用可分为：压力控制回路压力控制回路 控制整个系统或局部油路的工作压力控制整个
2、系统或局部油路的工作压力，包括调包括调压、减压、卸荷和平衡等多种回路；压、减压、卸荷和平衡等多种回路；速度控制回路速度控制回路 控制和调节执行元件的速度，控制和调节执行元件的速度，包括调速回路、包括调速回路、快速运动和速度换接回路等；快速运动和速度换接回路等；方向控制回路方向控制回路 控制执行元件运动方向的变换和锁停，控制执行元件运动方向的变换和锁停，包括换包括换向回路和锁紧回路等；向回路和锁紧回路等；多缸工作控制回路多缸工作控制回路 控制几个执行元件相互间的工作循环控制几个执行元件相互间的工作循环，包括包括顺序动作回路、同步回路和多缸快慢速互不干扰回路等。顺序动作回路、同步回路和多缸快慢速互
3、不干扰回路等。湖南工程学院液压与气压传动 方向控制回路方向控制回路是利用各种方向阀来控制流体的通断和是利用各种方向阀来控制流体的通断和变向，从而控制执行元件的变向，从而控制执行元件的启动启动、停止停止和和换向换向。采用采用二位四通换向二位四通换向阀、三位四通换向阀阀、三位四通换向阀都可以使双作用执行都可以使双作用执行元件换向。二位阀只元件换向。二位阀只能使执行元件正、反能使执行元件正、反向运动，三向运动，三位阀有中位阀有中位，位，不同不同中位机能中位机能可可使系统获得不同性能。使系统获得不同性能。湖南工程学院液压与气压传动 锁紧回路可使活塞在锁紧回路可使活塞在任一位置停任一位置停止止，可防其窜
4、动。，可防其窜动。锁紧的简单的方法是利用三位换向阀的 MM、OO型型中位机能封闭液压缸两腔。但由于换向阀有泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧要求不高的回路中。最常用的方法是采用双液控单向双液控单向阀阀，由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。锁紧回路 湖南工程学院液压与气压传动 压力控制回路是利用压力控制回路是利用压力控制阀压力控制阀来控制系统来控制系统整体整体或某或某一部分一部分的的压压力力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。包括包括调压、减压、增压、卸荷、平衡调压、减压、增压、卸荷、平衡等多种回路。等多
5、种回路。作用：作用：使液压系统使液压系统整体整体或或部分的压力部分的压力保持保持恒定恒定或或不超过不超过某个数值。某个数值。调压回路又可以分为调压回路又可以分为压力调定回路压力调定回路和和压力限定回路压力限定回路。若系统中需要二种以上的压力，可若系统中需要二种以上的压力，可实现实现多级调压回路。多级调压回路。在定量泵系统中，在定量泵系统中，液压泵的工作压力可以通过液压泵的工作压力可以通过溢流阀作为调压阀溢流阀作为调压阀来来调定回路压力，调定回路压力，使液压系统整体或部分的压力保持恒定。使液压系统整体或部分的压力保持恒定。在变量泵系统中，在变量泵系统中，用溢流阀作为安全阀用溢流阀作为安全阀来限定
6、系统的最高压力，防来限定系统的最高压力，防止系统过载，止系统过载，使液压系统整体或部分的压力不超过某个数值。使液压系统整体或部分的压力不超过某个数值。7.2.1 调压回路调压回路湖南工程学院液压与气压传动 调节溢流阀便可调节溢流阀便可调节泵的供油压力。调节泵的供油压力。1.1.单级调压回路单级调压回路 溢流阀调压弹簧溢流阀调压弹簧压力表压力表 为了便于调压和观察，溢流为了便于调压和观察，溢流阀旁一般要就近安装压力表。阀旁一般要就近安装压力表。湖南工程学院液压与气压传动主溢流阀调主溢流阀调10MPa右图所示为二级右图所示为二级调压回路。图示调压回路。图示状态下，泵出口状态下，泵出口压力由溢流阀压
7、力由溢流阀3调定为较高压力。调定为较高压力。2二级调压回路二级调压回路远程溢流阀调远程溢流阀调4MPa 切断切断湖南工程学院液压与气压传动3 3 多级调压回路多级调压回路 换向阀居中位，溢流阀换向阀居中位，溢流阀 主阀主阀1调压调压10MPa开启开启换向阀居左位，远程溢流换向阀居左位，远程溢流 阀阀2调压调压8MPa开启开启换向阀居右位，远程溢流换向阀居右位，远程溢流 阀阀3调压调压7MPa开启开启多级调压回路动画湖南工程学院液压与气压传动 减压回路的功用是使系统中某一部分油路具有较低的稳定减压回路的功用是使系统中某一部分油路具有较低的稳定压力。压力。7.2.2 减压回路减压回路 为使减压回路
8、工作为使减压回路工作可靠，减压阀的最低调可靠，减压阀的最低调整压力应不小于整压力应不小于0.5Mpa，最高调整压力至少比系最高调整压力至少比系统压力小统压力小0.5Mpa。当减。当减压回路中的执行元件需压回路中的执行元件需要调速时，调速元件应要调速时，调速元件应放在减压阀的下游，以放在减压阀的下游，以避免减压阀泄漏（指由避免减压阀泄漏（指由减压阀泄油口流回油箱减压阀泄油口流回油箱的油液）对执行元件速的油液）对执行元件速度产生影响。度产生影响。减压回路可分为减压回路可分为单级减单级减压压和和多级减压回路。多级减压回路。7.2.2 减压回路减压回路湖南工程学院液压与气压传动 图为用于工件图为用于工
9、件夹紧的减压回路。夹紧的减压回路。夹紧时，为了防止夹紧时，为了防止系统压力降低油液系统压力降低油液倒流，并短时保压，倒流，并短时保压，在减压阀后串接一在减压阀后串接一个单向阀。图示状个单向阀。图示状态，低压由减压阀态，低压由减压阀1调定；当二通阀通调定；当二通阀通电后，阀电后，阀1出口压力出口压力则由远程调压阀则由远程调压阀2决决定，故此回路为二定，故此回路为二级减压回路。级减压回路。换向阀居左位，减压阀换向阀居左位，减压阀 由阀由阀1弹簧调压为弹簧调压为5MPa换向阀居右位，减压阀换向阀居右位，减压阀 由远程阀由远程阀2调压为调压为3MPa湖南工程学院液压与气压传动 增压回路是使系统中某增压
10、回路是使系统中某一部分具有较高的稳定压力。一部分具有较高的稳定压力。它能使系统中的局部压力远它能使系统中的局部压力远高于液压泵的输出压力。高于液压泵的输出压力。增压回路1212pAAp 7.2.3 增压回路增压回路1.单作用增压器的增压回路单作用增压器的增压回路湖南工程学院液压与气压传动2.双作用增压器的增压回路双作用增压器的增压回路 b）双作用增压器增压回路 湖南工程学院液压与气压传动卸荷回路的功用卸荷回路的功用:在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，在液压泵驱动电动机不频繁启闭的情况下，使液压泵在使液压泵在功率损耗接近于零的情况下运转功率损耗接近于零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系，以
11、减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电机的寿命。统发热，延长泵和电机的寿命。液压泵的卸荷有液压泵的卸荷有流量卸荷和压力卸荷两种。流量卸荷和压力卸荷两种。流量卸荷流量卸荷主要是使用变量泵的液压系统，主要是使用变量泵的液压系统，使泵仅为补偿使泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍处在高压泄漏而以最小流量运转，此方法比较简单，但泵仍处在高压状态下运行状态下运行，磨损比较严重；，磨损比较严重；压力卸荷压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运转。的方法是使泵在接近零压下运转。常见的压力卸荷方式有以下几种：常见的压力卸荷方式有以下几种：7.2.4 卸荷回路卸荷回路湖南工程学院液压与气压传动 1
12、1 采用换向阀的卸荷回路采用换向阀的卸荷回路 、和型和型中位机能中位机能的三位换的三位换向阀处于向阀处于中位时，中位时，泵即卸荷泵即卸荷。湖南工程学院液压与气压传动1 1 采用换向阀的卸荷回路采用换向阀的卸荷回路 、和型中位机能的、和型中位机能的三位换向阀处于中位时，泵即三位换向阀处于中位时，泵即卸荷。卸荷。如图所示为采用型中位如图所示为采用型中位机能的电液换向阀卸荷回路。机能的电液换向阀卸荷回路。这种回路切换时压力冲击这种回路切换时压力冲击小，但小，但回路中必须设置单向阀回路中必须设置单向阀等背压阀，以使系统能保持等背压阀，以使系统能保持0.3 MPa0.3 MPa 左右的压力，供操纵左右的
13、压力，供操纵控制油路之用控制油路之用。a）换向阀的卸荷回路 湖南工程学院液压与气压传动（例）电磁溢流阀是带遥控电磁溢流阀是带遥控口的先导式溢流阀与二位口的先导式溢流阀与二位二通电磁阀的组合。当执二通电磁阀的组合。当执行元件停止运动时，二位行元件停止运动时，二位二通电磁阀得电，溢流阀二通电磁阀得电，溢流阀的遥控口通过电磁阀回油的遥控口通过电磁阀回油箱，泵输出的油液以很低箱，泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱，的压力经溢流阀回油箱，实现泵卸荷。实现泵卸荷。湖南工程学院液压与气压传动 c）二通插装阀的卸荷回路 由于二通插装阀流由于二通插装阀流通能力大，因而这种卸通能力大，因而这种卸荷回路适用于大
14、流量的荷回路适用于大流量的液压系统。正常工作时，液压系统。正常工作时，泵压力由阀泵压力由阀1 1调定。当调定。当二位四通电磁换向阀二位四通电磁换向阀2 2电磁铁通电后，主阀上电磁铁通电后，主阀上腔接通油箱，主阀口安腔接通油箱，主阀口安全打开，泵实现卸荷。全打开，泵实现卸荷。湖南工程学院液压与气压传动 泵泵1 1为低压大流量泵，泵为低压大流量泵，泵2 2为高压小流量泵，两泵并联。为高压小流量泵，两泵并联。在液压缸快速进退阶段，泵在液压缸快速进退阶段，泵1 1输出的油液经单向阀输出的油液经单向阀4 4和泵和泵2 2输出的油液汇合在一起进入输出的油液汇合在一起进入系统，使液压缸获得快速；系统，使液压
15、缸获得快速；当液压缸转为工进状态时，当液压缸转为工进状态时，系统压力升高，外控式顺序系统压力升高，外控式顺序阀阀3 3被打开，使泵被打开，使泵1 1卸荷，由卸荷，由泵泵2 2单独给系统供油。单独给系统供油。d）外控式顺序阀的卸荷回路 湖南工程学院液压与气压传动 为了使高压大容量液压为了使高压大容量液压缸中存储的能量缓慢释放，缸中存储的能量缓慢释放，以免在突然释放时产生很大以免在突然释放时产生很大的液压冲击，可采用释压回的液压冲击，可采用释压回路。一般在液压缸的直径较路。一般在液压缸的直径较大、压力较高时，其高压油大、压力较高时，其高压油腔在排油前就需要释压，例腔在排油前就需要释压，例如压力机液
16、压系统如压力机液压系统 。7.2.5 卸压回路卸压回路a）节流阀的卸压回路 1.采用节流阀的卸压回路采用节流阀的卸压回路 湖南工程学院液压与气压传动b）自动切换卸压回路2.自动切换卸压回路自动切换卸压回路湖南工程学院液压与气压传动3.采用溢流阀的卸压回路采用溢流阀的卸压回路 c）溢流阀的卸压回路 湖南工程学院液压与气压传动 有的机械设备在工作过程中有的机械设备在工作过程中,常常要求液压执行机构常常要求液压执行机构在其行程终止时在其行程终止时,保持压力一段时间保持压力一段时间,这时需采用保压回这时需采用保压回路。所谓保压回路路。所谓保压回路,也就是也就是使系统在液压缸不动或仅有工使系统在液压缸不
17、动或仅有工件变形所产生的微小位移下稳定地维持住压力件变形所产生的微小位移下稳定地维持住压力,最简单的最简单的保压回路是使用保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀密封性能较好的液控单向阀的回路的回路,但是但是阀类元件处的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太阀类元件处的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。常用的保压回路有以下几种久。常用的保压回路有以下几种:7.2.6 保压回路保压回路湖南工程学院液压与气压传动蓄能器保压回路1 利用蓄能器的保压回路利用蓄能器的保压回路 借助蓄能器来保持借助蓄能器来保持系统压力，补偿系统泄系统压力，补偿系统泄漏。如图所示为一夹紧漏。如图所示为一夹紧油缸工作回路。
18、当主换油缸工作回路。当主换向阀左位工作时，油缸向阀左位工作时，油缸向右移动进行夹紧工作，向右移动进行夹紧工作，压力升至少调定值时，压力升至少调定值时，液压泵卸荷，油缸由蓄液压泵卸荷，油缸由蓄能器保压。能器保压。湖南工程学院液压与气压传动2 多缸系统中的一缸保压回路多缸系统中的一缸保压回路 湖南工程学院液压与气压传动 如图所示为采用如图所示为采用液控单向阀和电接点液控单向阀和电接点压力表的自动补油式压力表的自动补油式保压回路。当油缸压保压回路。当油缸压力下降到下限值时，力下降到下限值时，电接点压力表发电信电接点压力表发电信号，电磁铁号，电磁铁2YA通电，通电，换向阀右位得电，液换向阀右位得电，液
19、压泵给系统补油，压压泵给系统补油，压力上升。力上升。液控单向阀保压回路3 自动补油保压回路自动补油保压回路湖南工程学院液压与气压传动 平衡回路的功用：平衡回路的功用：防止立式防止立式 液压缸液压缸与垂直运动的工作部与垂直运动的工作部件由于自重而自行下件由于自重而自行下落造成事故或冲击。落造成事故或冲击。7.3.7 平衡回路平衡回路湖南工程学院液压与气压传动 调节单向顺序阀调节单向顺序阀1 1的开启压的开启压力力,使其稍大于立式液压缸下腔使其稍大于立式液压缸下腔的背压的背压.活塞下行时活塞下行时,由于回路由于回路上存在一定背压支承重力负载上存在一定背压支承重力负载,活塞将平稳下落活塞将平稳下落;
20、换向阀处于中换向阀处于中位时位时,活塞停止运动活塞停止运动.图7.13 用单向顺序阀的平衡回路 此处的单向顺序阀又称为平衡阀 由于滑阀结构的顺序阀和由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏，活塞不可能换向阀存在泄漏，活塞不可能长时间停在任意位置。长时间停在任意位置。该回路适用于工作负载固该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。湖南工程学院液压与气压传动 液控单向阀液控单向阀是锥面密封，故是锥面密封，故闭锁性能好。回闭锁性能好。回路油路上串联单路油路上串联单向节流阀用于保向节流阀用于保证活塞下行的平证活塞下行的平稳。稳。湖南工程学院液压与气压传动作用：作用：控制
21、和调节执行元件的速度。控制和调节执行元件的速度。分类：分类：调速回路、快速回路、速度换接回路调速回路、快速回路、速度换接回路。调速回路调速回路：调节液压执行元件运动速度的速度控制回路。又可调节液压执行元件运动速度的速度控制回路。又可分为分为节流调速回路、容积调速和容积节流调速回路节流调速回路、容积调速和容积节流调速回路。快速回路快速回路：使之获得快速运动的速度控制回路。使之获得快速运动的速度控制回路。液压缸差动连液压缸差动连接回路、采用蓄能器的快速运动回路、双泵供油回路、用增速缸的接回路、采用蓄能器的快速运动回路、双泵供油回路、用增速缸的快速运动回路。快速运动回路。速度换接回路速度换接回路：快
22、速运动与工作进给速度以及工作进给速度之快速运动与工作进给速度以及工作进给速度之间的速度控制回路。间的速度控制回路。7.3 7.3 速度控制回路速度控制回路湖南工程学院液压与气压传动 液压系统常常需要调节液压系统常常需要调节的运动速的运动速度，以适应主机的工作循环需要。度，以适应主机的工作循环需要。液压缸的速度为：液压缸的速度为：Aq 液压马达的转速液压马达的转速:Vqn 式中式中 q q 输入液压缸或液压马达的流量；输入液压缸或液压马达的流量；A A 液压缸的有效面积（相当于排量）；液压缸的有效面积（相当于排量）；V V 液压马达的每转排量。液压马达的每转排量。vqA湖南工程学院液压与气压传动
23、目前常用的调速回路主要有以下几种：(1)(1)节流调速回路节流调速回路 采用定量泵供油，通过改变回采用定量泵供油，通过改变回路中路中节流面积的大小节流面积的大小来控制流量，以调节其速度。来控制流量，以调节其速度。(2)(2)容积调速回路容积调速回路 通过改变回路中通过改变回路中变量泵或变量变量泵或变量马达的排量马达的排量来调节执行元件的运动速度。来调节执行元件的运动速度。(3)容积节流调速回路（联合调速）容积节流调速回路（联合调速）湖南工程学院液压与气压传动 节流调速回路的节流调速回路的工作原理工作原理是通过是通过改变改变回路中回路中流量控制流量控制元件元件（节流阀或调速阀）（节流阀或调速阀）
24、通流截面积的大小通流截面积的大小来来控制控制流入或流入或流出执行元件的流出执行元件的流量流量，以调节其运动速度。，以调节其运动速度。根据流量阀在回路中的位置不同，根据流量阀在回路中的位置不同，分为分为进油进油节流调速节流调速回路回路、回油回油节流调速回路和节流调速回路和旁路旁路节流调速回路节流调速回路三种回路，三种回路，前两种调速回路由于在工作中回路的前两种调速回路由于在工作中回路的供油压力供油压力不随负不随负载变化而变化又被称为载变化而变化又被称为定压式节流调速回路；定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路由于回路的而旁路节流调速回路由于回路的供油压力供油压力随负载的变随负载的变化而变化又被称
25、为化而变化又被称为变压式节流调速回路。变压式节流调速回路。湖南工程学院液压与气压传动图7.16 进油节流阀式节流调速回路 进油节流调速回路正进油节流调速回路正常工作的条件常工作的条件:泵的泵的出口压力为溢流阀的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。调定压力并保持定值。注注意意 节流阀串联在泵和缸之间 溢流阀的作用：溢流阀的作用：（1）调整并基本调整并基本恒定系统的压力；恒定系统的压力；（2）将液压泵输将液压泵输出的多于流量溢出的多于流量溢回油箱回油箱。湖南工程学院液压与气压传动（1）泵的流量和工作压力min1maxminmax1TTPpAFpppminTp 节流阀的最小压差节流阀的最小压差ma
26、xF液压缸最大负载力液压缸最大负载力泵的工作压力：泵的工作压力：泵的输出流量：泵的输出流量：minmax1minmax1qvAqqqpmax1q与液压缸最大速度相对应的通与液压缸最大速度相对应的通过节流阀的最大流量。过节流阀的最大流量。minq通过溢流阀的最小溢流量。通过溢流阀的最小溢流量。湖南工程学院液压与气压传动2211ApFAp11AFp11AFppppPP)(11AFpCApCAqPTT111111)(AFpCAAFpACAAqvPTPT（故液压缸的速度为故液压缸的速度为:经节流阀进入液压缸的流量：经节流阀进入液压缸的流量：节流阀两端的压差：节流阀两端的压差：由于回油腔通油箱，由于回油
27、腔通油箱，p2可视为零，故可视为零，故:力平衡方程式：力平衡方程式：（2 2）速度负载特性）速度负载特性 湖南工程学院液压与气压传动)(11111FApACAAqpT(7-3)式式 (7-3)(7-3)为进油节为进油节流阀式节流调速回路的流阀式节流调速回路的速度负载特性方程。以速度负载特性方程。以v v为纵坐标为纵坐标,F,F为横坐标，为横坐标，将式将式(7-5)(7-5)按不同节流按不同节流阀通流面积阀通流面积A AT T作图，可作图，可得一组抛物线，称为进得一组抛物线，称为进油节流阀式节流调速回油节流阀式节流调速回路的速度负载特性曲线。路的速度负载特性曲线。湖南工程学院液压与气压传动 液压
28、缸速度液压缸速度v与节流阀与节流阀通流面积通流面积AT成正比。调节成正比。调节AT可实现无级调速，当可实现无级调速，当AT调定后，速度随负载的增调定后，速度随负载的增大而减小，当负载最大时大而减小，当负载最大时液压缸的移动速度为零，液压缸的移动速度为零，另外各曲线在速度为零时，另外各曲线在速度为零时，都汇交到同一负载点上，都汇交到同一负载点上，说明回路的说明回路的承载能力不受承载能力不受节流阀截面积变化的影响节流阀截面积变化的影响。)(11111FApACAAqpT湖南工程学院液压与气压传动（3 3）功率特性）功率特性 图图7.167.16中，液压泵输出功率即为该回路的输入功率为：中，液压泵输
29、出功率即为该回路的输入功率为：pppqpPFFP11111qpAq 回路的功率损失为：回路的功率损失为：111qpqpPPPppp11)()(qppqqpTpp=1qpqpTp=而缸的输出功率为：而缸的输出功率为：湖南工程学院液压与气压传动 式中式中 溢流阀的溢流量溢流阀的溢流量,。q1qqqp 进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成：溢流功率损失功率损失 和节流功率损失和节流功率损失 qpPp112qpPTpqpqpPPPppp11P1ciPP(7-7)1 q p q p P T p 回路效率：回路效率：湖南工程学院液压与气压传动 由于存在溢流
30、功率损失和节流功率损失，这种调由于存在溢流功率损失和节流功率损失，这种调速回路效率较低速回路效率较低 ，故进油路节流调速回路适用于轻，故进油路节流调速回路适用于轻载、低速、负载变化不大和速度稳定性要求不高的小载、低速、负载变化不大和速度稳定性要求不高的小功率液压系统。如磨床液压系统。功率液压系统。如磨床液压系统。湖南工程学院液压与气压传动2 回油节流阀式节流调速回路回油节流阀式节流调速回路湖南工程学院液压与气压传动 在执行元件的回油路上串接一个节在执行元件的回油路上串接一个节流阀，即构成回油节流调速回路，如图流阀，即构成回油节流调速回路，如图7-19所示。所示。（1）泵的输出流量和压力）泵的输
31、出流量和压力 液压泵的输出流量为：液压泵的输出流量为：minmax1TpqvAq 节流阀串联在节流阀串联在液压缸的回油路上液压缸的回油路上，min121maxTppAAAFp液压泵的输出压力：液压泵的输出压力：湖南工程学院液压与气压传动（2）速度）速度负载特性负载特性221ApFApP212/)(AFAppP232pppp)AF(212ApCApCAqPTT故液压缸的速度为故液压缸的速度为:经节流阀进入液压缸的流量：经节流阀进入液压缸的流量：节流阀两端的压差：节流阀两端的压差：故故:力平衡力平衡方程式方程式：12122)AAFpCAAqvPT（(7-9)湖南工程学院液压与气压传动 即即回油节流
32、阀式节流调速回路回油节流阀式节流调速回路的速的速度负载特性方程为度负载特性方程为:12122)AAFpCAAqvPT（(7-9)(11111FApACAAqpT(7-3)而而进油节流阀式节流调速回路进油节流阀式节流调速回路的的速度负载特性方程为：速度负载特性方程为：故故回油节流阀式回油节流阀式节流调速回路和节流调速回路和进油节流阀式进油节流阀式节流调速回路的节流调速回路的速度负速度负载特性载特性以及以及速度刚性基本相同速度刚性基本相同。湖南工程学院液压与气压传动212PPqpqpPTp功率损失功率损失 ：P22211121,)()(ppqpqpAApqpqpAApPPTppTpppTppci回
33、路效率回路效率 ：ci常量PPpqpP1212P11221P1)()(qpAApAqApApFvP回油节流阀式节流调速回路的输出功率：回油节流阀式节流调速回路的输出功率：回油节流阀式节流调速回路的输入功率：回油节流阀式节流调速回路的输入功率：(3)功率特性功率特性湖南工程学院液压与气压传动进油和回油节流阀式节流调速的比较进油和回油节流阀式节流调速的比较 回油节流阀式节流调速使液压回油节流阀式节流调速使液压缸回油腔产生一定的背压，故能承受一定的负值负载，提高缸回油腔产生一定的背压，故能承受一定的负值负载，提高了液压缸的速度稳定性了液压缸的速度稳定性。进油节流阀式节流调速的油进油节流阀式节流调速的
34、油液发热会使缸的内外泄漏增加；液发热会使缸的内外泄漏增加；回油节流阀式节流调速回路中重新启动时回油节流阀式节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象。背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象。湖南工程学院液压与气压传动 节流阀装在与节流阀装在与液压缸并联的支液压缸并联的支路上，利用节流路上，利用节流阀把液压泵供油阀把液压泵供油的一部分排回油的一部分排回油箱实现速度调节箱实现速度调节 溢流阀作安全阀溢流阀作安全阀用，液压泵的供油用，液压泵的供油压力压力P Pp p取决于负载取决于负载。湖南工程学院液压与气压传动（1）液压泵的输出流量与压力）液压泵的输出流量与压力
35、（2）速度）速度负载特性负载特性)()()(1111AFCAAFkqqqqqqqTtTPtTP111111)()(AAFCAAFkqAqvTt液压缸的速度：液压缸的速度：湖南工程学院液压与气压传动 在节流阀通流面积不变的情况在节流阀通流面积不变的情况下，液压缸的速度因负载增大而明下，液压缸的速度因负载增大而明显减小，速度显减小，速度-负载特性很软。负载特性很软。111111)()(AAFCAAFkqAqvTt液压缸的速度：液压缸的速度：湖南工程学院液压与气压传动（3 3）功率特性）功率特性 回路的输入功率回路的输入功率pppqpqpP1p 回路的输出功率回路的输出功率11111qpApFP回路
36、的功率损失回路的功率损失 qpqpqpPPPpp11111回路效率回路效率 ppqqqpqpPPp11111旁路节流调速只有节旁路节流调速只有节流损失，无溢流损失流损失，无溢流损失，功率损失较小。功率损失较小。用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合湖南工程学院液压与气压传动 注意注意:节流阀式节流调速回路速度负载特性比较软，变节流阀式节流调速回路速度负载特性比较软，变载荷下的运动平稳性比较差。为克服这个缺点，回路中的载荷下的运动平稳性比较差。为克服这个缺点，回路中的节流阀可用调速阀来代替。节流阀可用调速阀来代替。湖南工程学院液压与气压传动 用调速阀来代替节流阀，用调速阀来代替节流阀，由于调速
37、阀本身能在负载变化由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流阀进出油口间的的条件下保证节流阀进出油口间的压差基本不变压差基本不变(调速阀的工调速阀的工作压差大于其正常最小压差），作压差大于其正常最小压差），节流调速回路的速度负载特节流调速回路的速度负载特性将得到改善，性将得到改善，旁路节流调速回路的承载能力亦不因活塞速旁路节流调速回路的承载能力亦不因活塞速度降低而减小。度降低而减小。图图7-13 7-13 进油、回油调速阀式节流调速回进油、回油调速阀式节流调速回路路图图7-14 7-14 旁路调速阀式节流调速回路旁路调速阀式节流调速回路湖南工程学院液压与气压传动 已知：已知：qP=25L/mi
38、n，A1100cm2，A250cm2，F由零增至由零增至30000N时活塞向右移动速度基本无变化，时活塞向右移动速度基本无变化，v=20cm/min，如调，如调速阀要求的最小压差速阀要求的最小压差 ，求：（，求：（1）溢流阀的调）溢流阀的调整压力整压力 是多少（不计调压偏差）？泵的工作压力是多少？是多少（不计调压偏差）？泵的工作压力是多少？（2）液压缸可能达到的最高工作压力是多少？（）液压缸可能达到的最高工作压力是多少？（3）回路的）回路的最高效率是多少？最高效率是多少？MPap5.0minYp解：（解：（1）溢流阀应保证回路在）溢流阀应保证回路在时时 仍能正常仍能正常工作，根据液压缸受力平衡
39、式：工作，根据液压缸受力平衡式：NFF30000maxmax2minmax221FApFApAppMPaAFAppp25.3/)(1max2min得得 PqLLvAqmin/2min/1020100311进入液压缸大腔的流量：进入液压缸大腔的流量：溢流阀处于正常溢流状态，所以泵的工作压力溢流阀处于正常溢流状态，所以泵的工作压力湖南工程学院液压与气压传动MPapppY25.3（2）当）当 时，液压缸小腔中压力达到最大值，由时，液压缸小腔中压力达到最大值，由液压缸受力平衡式液压缸受力平衡式 故：故：0min FF2max1ApApYMPaMPapAApY5.625.35010021max2（3），
40、回路效率最高，回路效率最高NFF30000max074.01060251025.310602030000362PPqpFv湖南工程学院液压与气压传动 容积调速回路按油液的循环方式不同，可分为容积调速回路按油液的循环方式不同，可分为开式开式和和闭式闭式两种。两种。在在开式循环回路开式循环回路中，液压泵从油箱中吸中，液压泵从油箱中吸入液压油，同时送到液压执行元件中去，执入液压油，同时送到液压执行元件中去，执行元件的回油排至油箱。行元件的回油排至油箱。优点是：油液在油箱中便于优点是：油液在油箱中便于沉淀杂质沉淀杂质和和析出气体析出气体，并，并得到良好的冷却得到良好的冷却。缺点是：缺点是：空气易侵入油
41、液空气易侵入油液，致使，致使运动不运动不平稳平稳，并，并产生噪声产生噪声。容积调速回路是用容积调速回路是用改变泵或马达的改变泵或马达的排量排量来实现调速的来实现调速的。优点优点：没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。升小，适用于高速、大功率调速系统。缺点：缺点：结构较复杂，成本较高。结构较复杂，成本较高。湖南工程学院液压与气压传动 在在闭式循环回路闭式循环回路中，液压泵中，液压泵将液压油压送到执行元件的进油将液压油压送到执行元件的进油腔，同时又从执行元件的回油腔腔，同时又从执行元件的回油腔吸入液压油。只有少量的液压
42、油吸入液压油。只有少量的液压油通过补油液压泵从油箱中吸油进通过补油液压泵从油箱中吸油进入到系统中，实现系统油液的降入到系统中，实现系统油液的降温、补油。温、补油。优点是：优点是：结构紧凑，运行平结构紧凑，运行平稳，噪声小。稳，噪声小。缺点是缺点是：散热条件差。：散热条件差。湖南工程学院液压与气压传动 开式开式：油箱：油箱泵泵执行元件执行元件油箱。油箱。闭式闭式：泵：泵执行元件执行元件泵。泵。容积调速回路按所用执行元件的不同分为容积调速回路按所用执行元件的不同分为泵泵-缸式容积缸式容积调速回路调速回路和和泵泵-马达式容积调速回路马达式容积调速回路。湖南工程学院液压与气压传动 当不考虑管路、液压缸
43、的泄漏和当不考虑管路、液压缸的泄漏和压力损失时，液压缸的速度为：压力损失时，液压缸的速度为：11111AAFknVApkqAqvlppltp 在泵的流量一定的情况下，由于在泵的流量一定的情况下，由于泵泄漏量的影响，活塞运动速度会随泵泄漏量的影响，活塞运动速度会随负载的增大而减小。当负载增加到一负载的增大而减小。当负载增加到一定值时，在低速下会出现活塞停止运定值时，在低速下会出现活塞停止运动的现象（图中动的现象（图中F点），这时变量泵点），这时变量泵的理论流量等于其泄漏量。的理论流量等于其泄漏量。1.泵泵-缸式容积调速回路缸式容积调速回路湖南工程学院液压与气压传动 2.泵泵-马达式容积调速回路马
44、达式容积调速回路 泵泵-马达式容积调速回路马达式容积调速回路可分为：可分为：变量泵变量泵-定量马达定量马达式式容积调速回路、容积调速回路、定量泵定量泵-变量变量马达马达式容积调速回路和式容积调速回路和变量泵变量泵-变量马达变量马达式容积调速回路。式容积调速回路。马达为定量马达为定量,改变泵排改变泵排量量V VP P可使马达转速可使马达转速n nm m随之成随之成比例地变化比例地变化.湖南工程学院液压与气压传动 在不考虑管路压力损失和泄漏时，在不考虑管路压力损失和泄漏时，马达转速为：马达转速为：mmmlppmpmVVTknVVqn2 由于变量泵和液压马达的泄漏由于变量泵和液压马达的泄漏量，使马达
45、转速随着负载转矩的增量，使马达转速随着负载转矩的增大而减小。当泵的徘量大而减小。当泵的徘量Vp很小时，很小时，负载转矩不太大，马达就停止转动，负载转矩不太大，马达就停止转动，这说明泵在小排量时这说明泵在小排量时(低转速低转速)回路回路承载能力差。承载能力差。湖南工程学院液压与气压传动 当负载不变时对马达的转速进行调当负载不变时对马达的转速进行调节时，由于马达排量节时，由于马达排量Vm恒定，故马达恒定，故马达的输出转矩不会因调速而发生变化，的输出转矩不会因调速而发生变化，所以这种回路称为所以这种回路称为恒转矩调速回路恒转矩调速回路。2mpmVpT 马达输出转矩马达输出转矩Tm：b）调速特性曲线
46、湖南工程学院液压与气压传动 定量泵定量泵1的输出流量不变，的输出流量不变，改变变量马达改变变量马达2的排量的排量Vm可使可使马达转速马达转速nm变化。溢流阀变化。溢流阀3作作为安全阀使用，防止回路过为安全阀使用，防止回路过载；泵载；泵4是补油泵，用来补充是补油泵，用来补充泵泵1和马达和马达2的泄漏量，泵的泄漏量，泵4的的供油压力低压由溢流阀供油压力低压由溢流阀5调定。调定。马达的转速：马达的转速：mmmlppmVVTkVnn2湖南工程学院液压与气压传动 由于液压泵的转速和排量均为常值，由于液压泵的转速和排量均为常值，液压泵的流量为定值，当负载恒定时，则液压泵的流量为定值，当负载恒定时，则回路工
47、作压力回路工作压力p恒定不变，故马达的输出恒定不变，故马达的输出功率功率Pm恒定。所以这种回路称为恒定。所以这种回路称为恒功率调恒功率调速回路速回路，其调速特性如图所示。，其调速特性如图所示。这种回路调速范围很小，不能用来这种回路调速范围很小，不能用来使马达实现平稳的反向调速，一般很少使马达实现平稳的反向调速，一般很少单独使用。单独使用。pmpqP 马达输出功率马达输出功率Pm：b）调速特性曲线 湖南工程学院液压与气压传动 回路中元件对称布置，变换泵的回路中元件对称布置，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀单向阀6、8 用于辅助泵用于辅助泵 双向补
48、油，双向补油，单向阀单向阀7、9 使溢流阀使溢流阀4 在两个方向都在两个方向都起过载保护作用。起过载保护作用。低速段低速段：先将马达排量调至最大，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。湖南工程学院液压与气压传动 高速段：高速段：泵为最大排量，用变泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调
49、小，量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。率调节）。由于由于泵和马达的排量都可调泵和马达的排量都可调，扩，扩大了回路的调速范围，大了回路的调速范围，可可达达100左右。左右。适用于大功率液压系统如重型起重机、适用于大功率液压系统如重型起重机、矿山挖掘机。矿山挖掘机。湖南工程学院液压与气压传动 类型区别节流调速回路容积调速回路容积节流调速回路调速原理利用流量控制阀调速利用改变泵或马达的排量调速利用压力补
50、偿泵和流量控制阀调速特点能得到较小的速度，有节流损失和溢流损失，回路效率低，发热大，成本低。无节流损失和溢流损失，效率高，温升小，结构复杂，成本高。能得到较小的速度，无溢流损失效率较高，速度稳定性较容积调速回路好。适用场合小功率、低速高速大功率调速范围大的中小功率表7-1 调速回路的主要区别 湖南工程学院液压与气压传动 快速运动回路快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。合理的利用。实现快速运动可以有几种方法。实现快速运动可以有几种方法。在工作部件的工作循环中，快进和
