液压与气压传动.ppt

School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 6.1 基 本 回 路 6.2 基 本 回 路 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 掌 握 液 气 基 本 回 路 所 具 有 的 功 能 、 特 点 以 及 回 路 元 件的 组 成 ；了 解 各 种 功 能 回 路 的 实 现 方 法 、 工 作 原 理 、 控 制 方 式及 其 典 型 应 用 。调 压 回 路 、 卸 荷 回 路 、 保 压 回 路 ；节 流 阀 节 流 调 速 及 各 种 调 速 回 路 的 调 速 原 理 ；顺 序 动 作 、 同 步 动 作 、 多 元 件 互 不 干 扰 等 回 路 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 所 谓 基 本 回 路 是 指 由 若 干 液 压 或 气 动 元 件 组 成 的 能 完成 特 定 功 能 的 最 简 单 的 通 路 结 构 。 它 是 连 接 元 件 和 系统 的 桥 梁 ， 所 有 液 、 气 压 系 统 都 由 基 本 回 路 单 元 组 成 。了 解 一 个 基 本 回 路 的 功 能 应 该 从 该 回 路 所 在 的 系 统 去进 行 分 析 。从 本 质 上 看 ， 基 本 回 路 主 要 包 括 压 力 控 制 回 路 、 流 量控 制 回 路 和 方 向 控 制 回 路 三 种 类 型 ， 其 他 回 路 一 般 都是 从 这 三 种 回 路 中 派 生 出 来 的 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 液 压 基 本 回 路 分 为 ： u压 力 控 制 回 路u速 度 控 制 回 路u方 向 控 制 回 路u多 执 行 元 件 控 制 回 路u高 效 节 能 回 路u汽 车 ABS系 统 液 压 回 路 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 Part 6.1.1 是 利 用 来 控 制 系 统 整 体 或 某 一 部 分的 压 力 ， 以 满 足 液 压 执 行 元 件 对 力 或 转 矩 要 求 的 回 路 。 包 括 、 、 、 和 等 回 路 。 1.调 压 回 路 的 是 使 液 压 系 统 整 体 或 部 分 的 压 力 保 持 恒 定 或不 超 过 某 个 数 值 。 在 中 ， 液 压 泵 的 供 油 压 力 可 以通 过 来 调 节 。 在 中 ， 用 来 限 定 系 统的 最 高 压 力 ， 防 止 系 统 过 载 。 若 系 统 中 需 要 两 种 以 上 的 压 力 ，则 可 采 用 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 调 压 回 路a） 单 级 、 二 级 b） 多 级 c） 比 例1、 2、 3 先 导 式 溢 流 阀 4 二 位 二 通 电 磁 阀 5 远 程 调压 阀 6 比 例 电 磁 溢 流 阀 单 级 调 压 回 路如 所 示 ， 在 液压 泵 出 口 处 设 置 并 联的 ，不 通 电 时 ， 即 为， 压 力 由的 调定 。二 级 调 压 回 路也 可 实 现 两 种 不 同的 压 力 控 制 ， 由和 分 别调 整 工 作 压 力 。 当处 于 图 示 位 置时 ， 系 统 压 力 由 调 定 ；当 通 电 后 右 位 接 入 时 ，系 统 压 力 由 调 定 。 但要 注 意 ， 阀 5的 调 定 压 力一 定 要 低 于 阀 1的 调 定 压力 ， 否 则 不 能 实 现； 当 系 统 压 力 由 阀 5调定 时 ， 先 导 式 溢 流 阀 1的先 导 阀 口 关 闭 ， 但 主 阀 开启 ， 液 压 泵 的 溢 流 流 量 经 主 阀 流 回 油 箱 。 多 级 调 压 回 路如 所 示 的 由 溢 流 阀1、 2、 3分 别 控 制 系 统 的压 力 ， 从 而 组 成 了。 当 两 个 电 磁 铁 均不 通 电 时 ， 系 统 压 力 由调 定 ； 当 1YA通 电 时 ，系 统 压 力 由 调 定 ； 当2YA通 电 时 ， 系 统 压 力 由调 定 。 但 在 这 种 调 压回 路 中 ， 阀 2和 阀 3的 调 定压 力 要 低 于 阀 1的 调 定 压力 ， 而 阀 2和 阀 3的 调 定 压力 之 间 没 有 一 定 的 关 系 。比 例 调 压 回 路如 所 示 ， 调 节的 输 入 电 流 ， 即可 实 现 系 统 压 力 的 无级 调 节 ， 这 样 不 但 回路 结 构 简 单 ， 压 力 切换 平 稳 ， 而 且 便 于 实现 远 距 离 控 制 或 程 控 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 用 变 量 泵 调 压 回 路1 变 量 泵 2 安 全 阀 用 变 量 泵 调 压 回 路 采 用时 ， 系 统 的 最 高 压力 由 限 定 。当 采 用时 ， 系 统 的 最 高 压 力由 泵 调 节 ， 其 值 为 泵处 于 无 流 量 输 出 时 的压 力 值 ， 如 所示 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学院 2.减 压 回 路 减 压 回 路 a） 一 级 b） 二 级1 减 压 阀 2 溢 流 阀的 功 用 是 使 系 统 中 的 某 一 部分 油 路 具 有 较 低 的 稳 定 压 力 。 最 常 见的 减 压 回 路 采 用 与 主 油 路相 连 ， 如 所 示 。 回 路 中 的用 于 防 止 主 油 路 压 力 低 于 减 压 阀 调整 压 力 时 油 液 倒 流 ， 起 。减 压 回 路 中 也 可 以 采 用 类 似 两 级 或 多级 调 压 的 方 式 获 得 两 级 或 多 级 减 压 。所 示 为 利 用 的远 程 控 制 口 接 一 ， 则 可 由 阀 1、阀 2各 调 得 一 种 低 压 。 但 要 注 意 ， 阀 2的 调 定 压 力 值 一 定 要 低 于 阀 1的 调 定压 力 值 。 无 级 减 压 回 路1 比 例 减 压 阀 2 溢 流 阀为 了 使 工 作 可 靠 起 见 ，的 最 低 调 整 压 力 应 不 小 于 0.5MPa，最 高 调 整 压 力 至 少 应 比 系 统 压 力 低0.5MPa。 当 减 压 回 路 中 的 执 行 元 件需 要 调 速 时 ， 应 放 在 减 压 阀的 后 面 ， 以 避 免 减 压 阀 泄 漏 （ 指 由 减压 阀 泄 油 口 流 回 油 箱 的 油 液 ） 对 执 行元 件 的 速 度 发 生 影 响 。也 可 用 组 成 ， 如所 示 。 调 节 输 入 比 例 减 压 阀 1的电 流 ， 即 可 使 分 支 油 路 ， 并易 实 现 遥 控 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 3.增 压 回 路 当 液 压 系 统 中 的 某一 支 路 需 要 压 力 较高 但 流 量 不 大 的 压力 油 ， 若 采 用 高 压泵 又 不 经 济 ， 或 者根 本 就 没 有 这 样 高压 力 的 液 压 泵 时 ，可 以 采 用 。采 用 可 节 省 能 源 ， 而 且 工 作 可 靠 、 噪 声 小 。 增 压 回 路a） 单 作 用 增 压 缸 b） 双 作 用 增 压 缸 1、 2、 3、 4 单 向 阀 5 电 磁 换 向 阀单 作 用 增 压 缸 的 增 压 回 路所 示 为。 在 图 示 位 置 工 作 时 ， 系统 的 供 油 压 力 p1进 入 增 压 缸的 大 活 塞 左 腔 ， 此 时 在 小 活塞 右 腔 即 可 得 到 所 需 的 较 高压 力 p2。 当右 位 接 入 系 统 时 ， 增 压缸 返 回 ， 辅 助 油 箱 中 的 油 液经 单 向 阀 补 入 小 活 塞 右 腔 。因 该 回 路 只 能 间 断 增 压 ， 所以 称 之 为 。双 作 用 增 压 缸 的 增 压 回 路 所 示 为 采 用， 能 连 续 输 出 高压 油 。 在 图 示 位 置 时 ， 液 压 泵输 出 的 压 力 油 经 和进 入 增 压 缸 左 端 大 、 小活 塞 的 左 腔 ， 大 活 塞 右 腔 的 回油 通 油 箱 ， 右 端 小 活 塞 右 腔 增压 后 的 高 压 油 经 输 出 ，此 时 被 关 闭 。 当 增压 缸 活 塞 移 到 右 端 时 ， 电 磁 铁换 向 阀 通 电 换 向 ， 增 压 缸 活 塞向 左 移 动 ， 左 端 小 活 塞 左 腔 输出 的 高 压 油 经 输 出 。 这 样 ， 增 压 缸 的 活 塞 不 断 往 复 运 动 ，两 端 便 交 替 输 出 高 压 油 ， 从 而 实 现了 连 续 增 压 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 用 液 压 泵 增 压 回 路本 回 路 多 用 于 起 重 机 的 液 压 系 统 。由 驱 动 ， 与 或 串 联 ，从 而 实 现 增 压 ， 如 所 示 。 用 液 压 泵 增 压 回 路 1、 2、 3 液 压 泵 4 液 压 马 达4.卸 荷 回 路 的 功 用 是 在 液 压 泵 不 停 止转 动 时 ， 使 其 输 出 的 流 量 在 压 力 很低 的 情 况 下 流 回 油 箱 ， 以 减 少 功 率损 耗 ， 降 低 系 统 发 热 ， 延 长 泵 和 电动 机 的 寿 命 。 这 种 卸 荷 方 式 称 为。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 卸 荷 回 路 a） 换 向 阀 b） 插 装 阀1 溢 流 阀 2 二 位 二 通 电 磁 阀 常 见 的 压 力 卸 荷 方 式 有 如 下 几 种 ：换 向 阀 卸 荷 回 路M、 H和 K型 中 位 机 能 的处 于 中 位 时 ， 液压 泵 卸 荷 。 所 示 采用 M型 中 位 机 能 的。 这 种 回 路切 换 时 压 力 冲 击 小 ， 但 回路 中 必 须 设 置 单 向 阀 ， 以使 系 统 能 保 持 0.3MPa左 右的 压 力 ， 供 控 制 油 路 之 用 。插 装 阀 卸 荷 回 路所 示 为。 由 于 插 装 阀通 流 能 力 大 ， 因 而 这 种卸 荷 回 路 适 用 于 大 流 量的 液 压 系 统 。 正 常 工 作时 ， 液 压 泵 压 力 由 阀 1调定 。 当通 电 后 ， 主 阀 上 腔 接 通油 箱 ， 主 阀 口 全 部 打 开 ，泵 即 卸 荷 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 先 导 式 溢 流 阀 卸 荷回 路 中 ， 若 去 掉， 使的 远程 控 制 口 通 过 直 接与 相 连 ， 便 构成 一 种 ，这 种 卸 荷 回 路 切 换时 冲 击 小 。 调 压 回 路 a） 单 级 、 二 级 b） 多 级 c） 比 例1、 2、 3 先 导 式 溢 流 阀 4 二 位 二 通 电 磁 阀 5 远 程 调压 阀 6 比 例 电 磁 溢 流 阀 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 多 缸 系 统 卸 荷 回 路 多 缸 系 统 卸 荷 回 路所 示 是 由 一 个 向 两 个 以 上 供 油 的。 该 回 路 把 和 连 接 在 一 起 动 作 ， 当各 液 压 缸 的 换 向 阀 都 在 时 ， 泵 就 处 于 。， 在 供 油 的回 路 中 ， 当 执 行 元 件 不 工 作 而 不 需要 流 量 输 入 时 ， 泵 继 续 在 转 动 ， 输出 压 力 最 高 ， 但 输 出 流 量 接 近 于 零 。因 功 率 是 流 量 和 压 力 的 乘 积 ， 所 以这 种 情 况 下 ， 驱 动 泵 所 需 的 功 率 也接 近 于 零 ， 就 是 说 系 统 实 现 了 。所 以 ， 确 切 地 说 ， 所 谓 意 即 为。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 5.保 压 回 路 ： 在 执 行 元 件 停 止 工 作 或 仅 有 工 件 变 形 所 产 生 的 微小 位 移 的 情 况 下 使 系 统 压 力 基 本 上 保 持 不 变 。 使 用 密 封 性 能 较 好 的 ，阀 类 元 件 的 泄 漏 使 这 种 回 路 的 保 压 时 间 不 能 维 持 太 久 。 常 用 的 保 压 回 路 有 ：u 利 用 液 压 泵 的 保 压 回 路u 利 用 蓄 能 器 的 保 压 回 路u 自 动 补 油 保 压 回 路 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 利 用 液 压 泵 的 保 压 回 路 在 保 压 过 程 中 ， 液 压 泵 仍 以 较 高 的 压 力 （ 保 压 所 需 压 力 ）工 作 。 此 时 ， 若 采 用 定 量 泵 则 压 力 油 几 乎 全 经 溢 流 阀 流回 油 箱 ， 系 统 功 率 损 失 大 ， 发 热 严 重 ， 故 只 在 小 功 率 系统 且 保 压 时 间 较 短 的 场 合 下 使 用 。 若 采 用 ，在 保 压 时 泵 的 压 力 虽 较 高 ， 但 输 出 流 量 几 乎 等 于 零 。 因而 ， 系 统 的 功 率 损 失 较 小 ， 且 能 随 泄 漏 量 的 变 化 而 自 动调 整 输 出 流 量 ， 故 其 效 率 也 较 高 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 利 用 蓄 能 器 的 保 压 回 路如 所 示 ， 当左 位 接 入 工 作 时 ，向 右 运 动 ， 例 如 压 紧工 件 后 ， 进 油 路 压 力 升 高 至 调定 值 ， 发 出 信 号使 通 电 ，即 卸 荷 ， 自 动 关闭 ， 液 压 缸 则 由 保 压 。缸 压 不 足 时 ， 压 力 继 电 器 复 位使 泵 重 新 工 作 。 保 压 时 间 的 长短 取 决 于 蓄 能 器 容 量 和 压 力 继电 器 的 通 断 调 节 区 间 ， 而 压 力继 电 器 的 通 断 调 节 区 间 决 定 了缸 中 压 力 的 最 高 和 最 低 值 。 利 用 蓄 能 器 的 保 压 回 路a） 利 用 蓄 能 器 b） 多 个 执 行 元 件 1 液 压 泵 2 单 向 阀 3 压 力 继 电 器 4 蓄 能 器 5 三 位 四 通 电 磁 换 向 阀 6 液 压 缸 7 二 位 二 通 电 磁 阀 8 溢 流 阀所 示 为 多 个 执 行 元 件系 统 中 的 保 压 回 路 。 这 种 回路 的 支 路 需 保 压 。 通过 向 支 路 输 油 ， 当 支路 压 力 升 高 达 到的 调 定 值 时 ， 单 向 阀 关 闭 ，支 路 由 保 压 并 补 偿 泄漏 ， 与 此 同 时 ， 压 力 继 电 器发 出 信 号 ， 控 制 换 向 阀 （ 图中 未 示 ） ， 使 泵 向 主 油 路 输油 ， 另 一 个 执 行 元 件 开 始 动作 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 自 动 补 油 保 压 回 路所 示 为 采 用 和的 ， 其为 ： 当 1YA通 电 ， 换 向 阀 右 位接 入 回 路 ， 液 压 缸 上 腔 压 力 上 升 至的 时 ， 压 力 表 触 点通 电 ， 使 断 电 ， 换 向 阀 处于 中 位 ， 液 压 泵 卸 荷 ， 液 压 缸 由保 压 。 自 动 补 油 的 保 压 回 路当 液 压 缸 上 腔 压 力 下 降 到 调 定 的 时 ， 压 力 表 又 发出 信 号 ， 使 1YA通 电 ， 液 压 泵 再 次 向 系 统 供 油 ， 使 压 力 上 升 。 因 此 ，这 一 回 路 能 自 动 地 补 充 压 力 油 ， 使 液 压 缸 的 压 力 能 长 期 保 持 在 所 需 范围 内 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 6.平 衡 回 路 ： 当 执 行 机 构 不 工 作 时 ， 不 致 因 受 负 载重 力 作 用 而 使 执 行 机 构 自 行 下 落 。 用 顺 序 阀 的平 衡 回 路所 示 为 采 用 的 。 当 1YA通 电 后 活 塞 下 行 时 ， 液 压 缸 下 腔 的 油 液 顶 开 顺 序阀 而 回 油 箱 ， 回 油 路 上 存 在 一 定 背 压 。 如 果 此 顺序 阀 调 定 的 背 压 值 大 于 活 塞 和 与 之 相 连 的 工 作 部件 自 重 在 缸 下 腔 产 生 的 压 力 值 时 ， 则 当 换 向 阀 处于 中 位 时 ， 活 塞 及 工 作 部 件 就 能 被 顺 序 阀 锁 住 而停 止 运 动 。这 种 回 路 在 活 塞 向 下 快 速 运 动 时 功 率 损 失 大 ， 锁 住 时 活 塞 和 与 之 相 连 的工 作 部 件 会 因 单 向 顺 序 阀 和 换 向 阀 的 泄 漏 而 缓 慢 下 落 ， 因 此 它。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 减 压 平 衡 回 路 由 和 组 成 ，如 所 示 。 进 入 液 压 缸 的 压 力 由 减压 阀 调 节 ， 以 平 衡 ； 液 压 缸 的 活塞 杆 跟 随 载 荷 作 随 动 ， 当 活 塞 杆向 上 移 动 时 ， 减 压 阀 向 液 压 缸 供 油 ； 当活 塞 杆 向 下 移 动 时 ， 溢 流 阀 溢 流 ； 保 证液 压 缸 在 任 何 时 候 都 保 持 对 载 荷 的 平 衡 。溢 流 阀 的 调 定 压 力 要 大 于 减 压 阀 的 调 定压 力 。在 工 程 机 械 中 常 常 用 （ 见 ）直 接 形 成 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 液 压 系 统 在 保 压 过 程 中 ， 由 于 和 产 生 弹性 变 形 ， 因 而 储 存 了 相 当 的 能 量 ， 若 立 即 换 向 ， 则 会 产 生 压力 冲 击 。 因 而 对 容 量 大 的 液 压 缸 和 高 压 系 统 （ 大 于 7MPa） ，应 在 保 压 与 换 向 之 间 采 取 措 施 。 .释 压 回 路 所 示 为 。当 液 压 系 统 工 作 循 环 不 频 繁 时 ， 也 可 用 释 压 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 释 压 回 路a） 用 节 流 阀 b） 采 用 节 流 阀 、 液 控 单 向 阀 和 换 向 阀 c） 用 溢 流 阀1 三 位 四 通 换 向 阀 2 二 位 二 通 电 磁 阀 3、 4 液 控 单 向 阀5 二 位 三 通 电 磁 阀 6 溢 流 阀 7 节 流 阀 8 单 向 阀 为 采 用 的释 压 回 路 。 当 加 压 （ 保 压 ）结 束 后 ， 首 先 使 阀 2换 向和 将 阀 1切 换 至 中 位 ， 缸上 腔 高 压 油 经 节 流 阀 释 压 。液 压 泵 短 期 卸 荷 后 再 使 阀1换 接 至 左 位 ， 并 使 阀 2断电 ， 左 位 接 入 ， 活 塞 向 上快 速 回 程 。所 示 为 。所 示 为 采用 、和 的 释压 回 路 。 当 换 向 阀1处 于 中 位 、 换 向阀 5右 位 接 入 时 ，液 控 单 向 阀 3打 开 ，缸 左 腔 高 压 油 经 节流 阀 释 压 ； 然 后 将换 向 阀 1切 换 到 右位 ， 同 时 使 阀 5断电 复 位 ， 活 塞 便 快速 退 回 。 为 用 释 压 的 回 路 。 当换 向 阀 处 于 图 示 位 置 时 ， 溢 流 阀 6的远 程 控 制 口 通 过 节 流 阀 7和 单 向 阀 8回 油 箱 。 调 节 节 流 阀 的 开 口 大 小 就可 以 改 变 溢 流 阀 的 开 启 速 度 ， 也 即调 节 缸 上 腔 高 压 油 的 释 压 速 度 。 溢流 阀 的 调 节 压 力 应 大 于 系 统 中（ 图 中 未 表 示 ） 的 压 力 ， 因此 溢 流 阀 6也 起 的 作 用 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 .制 动 回 路 用 顺 序 阀 制 动 回 路 用 如 所 示 。图 示 为 回 路 应 用 于 液 压 马 达 产 生负 的 载 荷 时 的 工 况 。 将切 换 到 下 位 ， 当 液 压 马 达为 正 载 荷 时 ， 由 于 压力 油 作 用 而 被 打 开 ； 但 当 液 压 马达 为 负 的 载 荷 时 ， 液 压 马 达 入 口侧 的 油 压 降 低 ， 起 制动 作 用 。 如 换 向 阀 处 于 中 位 ， 液压 马 达 停 止 转 动 。 用 顺 序 阀 制 动 回 路 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 用 溢 流 阀 制 动 回 路 用 溢 流 阀 制 动 回 路1、 2 溢 流 阀所 示 为 用。 它 采 用 一 个 控 制 两个 的 遥 控 口 。 图 示 位 置为 电 磁 阀 断 电 ， 溢 流 阀 2的 遥控 口 直 接 通 油 箱 ， 液 压 泵 卸 荷 ，而 溢 流 阀 1的 遥 控 口 堵 塞 ， 此时 液 压 马 达 被 制 动 。 当 电 磁 阀通 电 ， 阀 1遥 控 口 通 油 箱 ， 阀2遥 控 口 堵 塞 ， 使 液 压 马 达 运转 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 Part 6.1.2 在 液 压 传 动 系 统 中 的 包 括 ：u调 节 液 压 执 行 元 件 的 速 度 的u使 之 获 得 快 速 运 动 的u工 作 进 给 速 度 以 及 工 作 进 给 速 度 之 间 的： 满 足 液 压 执 行 元 件 对 工 作 速 度 的 要 求 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 不 考 虑 液 压 油 的 压 缩 性 和 泄 漏 的情 况 下 ， 液 压 缸 的 运 动 速 度 为 ： Aqv 液 压 马 达 的 转 速 为 ： mVqn 式 中 : q输 入 液 压 执 行 元 件 的 流 量 ；A液 压 缸 的 有 效 面 积 ；Vm液 压 马 达 的 排 量 。 实 际 中 ， 用 改 变 进 入 液压 执 行 元 件 的 流 量 或 改变 变 量 液 压 马 达 排 量 的方 法 来 调 速 。 ： 采 用 定 量 泵 和 流 量 控 制 阀 并 改 变 通 过 流 量 阀 流 量 。 ： 采 用 改 变 变 量 泵 或 变 量 马 达 排 量 。： 同 时 用 变 量 泵 和 流 量 阀 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 1. 调 速 回 路 通 过 改 变 回 路 中 流 量 控 制 元 件 （ 节 流 阀 或 调 速 阀 ）通 流 截 面 积 的 大 小 来 控 制 流 入 执 行 元 件 或 自 执 行 元 件 流 出 的流 量 ， 以 调 节 其 运 动 速 度 。 根 据 流 量 阀 在 不 同 ， 分 为 ： 、和 。前 两 种 调 速 回 路 由 于 在 工 作 中 回 路 的 供 油 压 力 不 随 负 载 变 化而 变 化 ， 故 又 称 为 ； 而 旁 路 节 流 调 速 回路 中 ， 由 于 回 路 的 供 油 压 力 随 负 载 的 变 化 而 变 化 ， 故 又 称 为。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 调 速 回 路 进 油 节 流 调 速 回 路a） 回 路 图 b） 速 度 负 载 特 性如 所 示 ， 。液 压 泵 输 出 的 油 液 一 部 分 经节 流 阀 进 入 液 压 缸 工 作 腔 ，推 动 活 塞 运 动 ， 多 余 的 油 液经 溢 流 阀 流 回 油 箱 。 是 这 种 调 速 回 路 能 够 正常 工 作 的 。 由 于 溢 流 阀 有 ， 。 调 节的 ， 即 可 调节 通 过 节 流 阀 的 ， 从 而调 节 液 压 缸 的 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 缸 在 稳 定 工 作 时 ， 其 受 力 平 衡 方 程 式 为 p1A1=F+p2A2因 为 液 压 泵 的 供 油 压 力 pp为 定 值 ， 故 节 流 阀 两 端 的 压 力 差 为式 中 p1、 p2分 别 为 液 压 缸 进 油 腔 和 回 油 腔 的 压 力 ， 由 于 回 油 腔 通 油 箱 ， p20； F液 压 缸 的 负 载 ； A1、 A2分 别 为 液 压 缸 无 杆 腔 和 有 杆 腔 的 有 效 面 积 。所 以 11 AFp 1p1p AFpppp School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 经 节 流 阀 进 入 液 压 缸 的 流 量 为 mAFpKApKAq 1pTmT1 式 中 K常 数 ； AT节 流 阀 的 通 流 面 积 ； m指 数 ， 0.5m1。故 液 压 缸 的 运 动 速 度 为 mAFpAKAAqv 111 p1T式 （ 6-3） 即 为 的 。 由 该 式 可 知 ，液 压 缸 的 运 动 速 度 v和 节 流 阀 通 流 面 积 AT成 正 比 。 调 节 AT可 实 现， 这 种 回 路 的 调 速 范 围 较 大 （ 速 比 最 高 可 达 100） 。 当 AT调 定 后 ， 速度 随 负 载 的 增 大 而 减 小 ， 故 这 种 调 速 回 路 的 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 若 按 式 （ 6-3） 选 用 不 同 的 AT值 作 v-F坐 标 曲 线 图 ， 可 得 一 组 曲 线 ，即 为 该 回 路 的 ， 如 所 示 。 这 组 曲 线 表 示液 压 缸 运 动 速 度 随 负 载 变 化 的 规 律 ， 曲 线 越 陡 ， 说 明 负 载 变 化 对速 度 的 影 响 越 大 ， 即 速 度 刚 性 越 差 。 由 式 （ 6-3） 和 还 可看 出 ， 当 AT一 定 时 ， 重 载 区 域 比 轻 载 区 域 的 速 度 刚 性 差 ； 在 相 同负 载 条 件 下 ， AT大 时 ， 亦 即 速 度 高 时 速 度 刚 性 差 。 所 以 这 种 调 速回 路 。 由 式 （ 6-3） 可 知 ， 无 论 AT为 何 值 ， 当 F=ppA1时 ， 节 流 阀 两端 压 差 p为 零 ， 活 塞 运 动 也 就 停 止 ， 此 时。 所 以 此 F值 即 为 该 回 路 的 ，即 F max=ppA1。 mAFpAKAAqv 111 p1T School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 pppppc qp qpqpFvPP 111 在 中 ， 液 压 泵 的 输 出 的 功 率 为 pp=ppqp=常 量 ； 而 液 压 缸 的 输 出 功 率 为由 上 式 可 知 ， 这 种 调 速 回 路 的 功 率 损 失 由 两 部 分 组 成 ， 即P y=ppqy和 PT=pq1 ， 故 。 所 以 该 回 路 的 功 率 损 失 为11111 qpAqFFP 111111 pqqpqppqqpqpqpPPP y ypppppp )()(式 中 qy通 过 溢 流 阀 的 溢 流 量 ， qy=qp-q1。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 调 速 回 路 回 油 节 流 调 速 回 路所 示 为 把 ， 利 用 节 流 阀 控制 液 压 缸 的 排 油 量 q2来 实 现 速 度调 节 。 由 于 进 入 液 压 缸 的 流 量 q1受 到 回 油 路 上 q2的 限 制 。 因 此 调节 q2， 也 就 调 节 了 进 油 量 q1， 定量 泵 输 出 的 多 余 油 液 仍 经 溢 流 阀流 回 油 箱 ， p。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院2 221pT22 A AFAApKAAqv m 比 较 式 （ 6-5） 和 式 （ 6-3） 可 以 发 现 ， ， 若 液 压缸 两 腔 有 效 面 积 相 同 （ 双 出 杆 液 压 缸 ） ， 那 么 两 种 节 流 调 速回 路 的 速 度 负 载 特 性 和 速 度 刚 度 就 完 全 一 样 。 因 此 对 进 油 节流 调 速 回 路 的 一 些 分 析 完 全 适 用 于 回 油 节 流 调 速 回 路 。 类 似 于 式 （ 6-3） 的 推 导 过 程 ， 由 液 压 缸 的 力 平 衡 方 程 （ p20）和 流 量 阀 的 流 量 方 程 (p=p2)， 进 而 可 得 液 压 缸 的 速 度 负 载 特性 为 ： School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 回 油 节 流 调 速 的 最 大 承 载 能 力 与 进 油 节 流 调 速 相 同 ， 即 ：Fmax=ppA1。 液 压 泵 的 输 出 功 率 与 进 油 节 流 调 速 相 同 ， 即 Pp=ppqp， 且 等 于常 数 ； 液 压 缸 的 输 出 功 率 为 P1=Fv=(ppA1-p2A2)v=ppq1-p2q2；该 回 路 的 功 率 损 失 为 ： 22212211 pqqpqpqqpqpqpqpPPP yppppppp )(式 中 ， ppqy为 溢 流 损 失 功 率 ， 而 pq2为 节 流 损 失 功 率 。 所 以。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 ppppppppc qp qAAppqp qpqpqpFv 1122221 当 使 用 同 一 个 液 压 缸 和 同 一 个 节 流 阀 ， 且 负 载 F和 活 塞 运 动 速 度 v相 同 时 ， 则 式 （ 6-6） 和 式 （ 6-4） 是 相 同 的 ， 因 此 可 以 认 为 进 、回 油 节 流 调 速 回 路 的 效 率 是 相 同 的 。但 是 ， 应 当 指 出 ， 在 中 ， 液 压 缸 工 作 腔 和 回 油腔 的 压 力 都 比 进 油 节 流 调 速 回 路 的 高 ， 特 别 是 负 载 变 化 大 ， 尤 其是 当 F接 近 于 零 时 ， 回 油 腔 的 背 压 有 可 能 比 液 压 泵 的 供 油 压 力 还要 高 ， 这 样 会 使 节 流 功 率 损 失 大 大 提 高 ， 且 加 大 泄 漏 ， 因 而。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 回 油 节 流 调 速 回 路 的 节 流 阀 使 液 压 缸 回油 腔 形 成 一 定 的 背 压 ， 在 负 值 负 载 时 ， 背 压 能 阻 止 工 作 部 件 的 前冲 ， 即 能 在 负 值 负 载 下 工 作 ， 而 进 油 节 流 调 速 由 于 回 油 腔 没 有 背压 力 ， 因 而 不 能 在 负 值 负 载 下 工 作 。 长 期 停 车 后 液 压 缸 油 腔 内 的 油 液 会 流 回 油箱 ， 当 液 压 泵 重 新 向 液 压 缸 供 油 时 ， 在 回 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 由于 进 油 路 上 没 有 节 流 阀 控 制 流 量 ， 即 使 回 油 路 上 节 流 阀 关 得 很 小 ，也 会 使 活 塞 前 冲 ； 而 在 进 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 由 于 进 油 路 上 有 节流 阀 控 制 流 量 ， 故 活 塞 前 冲 很 小 ， 甚 至 没 有 前 冲 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 进 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 进 油 腔 的 压 力将 随 负 载 而 变 化 ， 当 工 作 部 件 碰 到 死 挡 块 而 停 止 后 ， 其 压 力 将 升到 溢 流 阀 的 调 定 压 力 ， 利 用 这 一 压 力 变 化 来 实 现 压 力 控 制 是 很 方便 的 。 但 在 回 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 只 有 回 油 腔 的 压 力 才 会 随 负 载变 化 ， 当 工 作 部 件 碰 到 死 挡 块 后 ， 其 压 力 将 降 至 零 ， 利 用 这 一 压力 变 化 来 实 现 压 力 控 制 比 较 麻 烦 ， 故 一 般 较 少 采 用 。 在 进 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 经 过 节 流 阀 发 热后 的 液 压 油 直 接 进 入 液 压 缸 的 进 油 腔 ； 而 在 回 油 节 流 调 速 回 路 中 ，经 过 节 流 阀 发 热 后 的 液 压 油 流 回 油 箱 冷 却 。 因 此 ， 发 热 和 泄 漏 对进 油 节 流 调 速 的 影 响 均 大 于 回 油 节 流 调 速 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院为 了 提 高 回 路 的 综 合 性 能 ， 一 般 常 采 用 进 油 节 流 调 速 ， 并 在回 油 路 上 加 背 压 阀 的 回 路 ， 使 其 兼 备 两 者 的 优 点 。 在 回 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 由 于 回 油 路 上 节 流 阀 小孔 对 缸 的 运 动 有 阻 尼 作 用 ， 同 时 空 气 也 不 易 渗 入 ， 可 获 得 更 为 稳定 的 运 动 。 而 在 进 油 节 流 调 速 回 路 中 ， 回 油 路 的 油 液 没 有 节 流 阀阻 尼 作 用 ， 因 此 ， 运 动 平 稳 性 稍 差 。 但 是 ， 在 使 用 单 杆 液 压 缸 的场 合 ， 无 杆 腔 的 进 油 量 大 于 有 杆 腔 的 回 油 量 ， 故 在 缸 径 、 缸 速 相同 的 情 况 下 ， 若 节 流 阀 的 最 小 稳 定 流 量 相 同 ， 则 进 油 节 流 调 速 回路 能 获 得 更 低 的 稳 定 速 度 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 调 速 回 路 旁 路 节 流 调 路 回 路 a） 回 路 图 b） 速 度 负 载 特 性采 用 节 流 阀 的。 节 流 阀调 节 液 压 泵 溢 回 油 箱 的 流量 ， 从 而 控 制 了 进 入 液 压缸 的 流 量 。 。由 于 溢 流 已 由 节 流 阀 承 担 ，故 溢 流 阀 实 际 上 是 ，常 态 时 关 闭 ， 过 载 时 打 开 ，其 调 定 压 力 为 最 大 工 作 压力 的 1.11.2倍 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 按 照 的 推 导 过 程 ， 可 得 到 的方 程 。 与 前 述 不 同 之 处 主 要 是 进 入 液 压 缸 的 流 量 q1为 泵 的 流 量 qp与 节 流 阀 溢 走 的 流 量 qT之 差 。 由 于 在 回 路 中 泵 的 工 作 压 力 随 负 载而 变 化 ， 正 比 于 压 力 的 泄 漏 量 也 是 变 量 （ 前 两 回 路 中 为 常 量 ） ，对 速 度 产 生 了 附 加 影 响 ， 因 而 泵 的 流 量 中 要 计 入 泵 的 泄 漏 流 量 qp,所 以 有 ： mm AFKAAFKqpKAqqqqq 1T11tTptTp1 )(式 中 qt液 压 泵 的 理 论 流 量 ； K1液 压 泵 的 泄 漏 系 数 ； 其 他 符 号 意 义 同 前 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 所 以 ， 液 压 缸 的 速 度 负 载 特 性 为1 1T11t11 A AFKAAFKqAqv m 式 中 : qt液 压 泵 的 ；K1液 压 泵 的 ；其 他 符 号 意 义 同 前 根 据 式 （ 6-7） ， 选 取 不 同 的 AT值 可 作 出 一 组 ，如 图 6-18b所 示 ， 由 曲 线 可 见 ， 速 度 显 著 下 降 ， 即 ；， 负 载 越 大 ， 速 度 刚 度 越 大 ；， A T越 小 （ 即 活 塞 运 动 速 度 越 高 ） ， 速 度 刚 度 越大 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 由 可 知 ， 速 度 负 载 特 性 曲 线 在 横 坐 标 上 并 不 汇 交 ，其 最 大 承 载 能 力 随 AT的 增 大 而 减 小 ， 即。 旁 路 节 流 调 速 回 路 只 有 节 流 损 失 而 无 溢 流 损 失 ， 液 压 泵 的 输出 压 力 随 负 载 而 变 化 ， 即 节 流 损 失 和 输 入 功 率 随 负 载 而 变 化 ，所 以 。由 于 旁 路 节 流 调 速 回 路 负 载 特 性 很 软 ， 低 速 承 载 能 力 又 差 ，故 其 应 用 比 前 两 种 回 路 少 ， 只 用 于 高 速 、 负 载 变 化 较 小 、 对速 度 平 稳 性 要 求 不 高 而 要 求 功 率 损 失 较 小 的 系 统 中 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 采 用 的 节 流 调 速 回 路 使 用 节 流 阀 的 节 流 调 速 回 路 ， 速 度 负 载 特 性 都 比 较 软 ， 变 载 荷 下的 运 动 平 稳 性 比 较 差 。 为 了 克 服 这 个 缺 点 ， 回 路 中 的 节 流 阀 可 用调 速 阀 来 代 替 。 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 压 差 基 本 不 变 ， 因 而 使 用 调 速 阀 后 ，。采 用 的 节 流 调 速 回 路使 用 比 例 节 流 阀 或 比 例 调 速 阀 的 节 流 调 速 回 路 ， 可 以。 同 样 它 也 可 分 为 进 油 、 回 油 、 旁路 节 流 调 速 几 种 ， 各 基 本 回 路 的 特 性 与 上 述 相 应 回 路 相 似 。如 和 所 示 。 的 承 载 能 力 亦 不因 活 塞 速 度 降 低 而 减 小 ， 在 负 载 增 加 时 ， 液 压 泵 的 泄 漏 使 活 塞 速度 有 小 量 的 降 低 。 但 所 有 性 能 上 的 改 进 都 是 以 加 大 流 量 控 制 阀 的工 作 压 差 ， 也 即 增 加 液 压 泵 的 压 力 为 代 价 的 ， 的 工 作 压 差一 般 最 小 需 0.5MPa， 则 需 1.0MPa左 右 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 2. 调 速 回 路容 积 调 速 回 路 是 用 来 实 现 调 速 的 。 ： 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 。 ： 和 的 结 构 较 复 杂 ， 成 本 较 高 。根 据 ， 容 积 调 速 回 路 分 为 或 。 ： 液 压 泵 从 油 箱 吸 油 ， 执 行 元 件 的 回 油 直 接 回 油 箱 。 结 构 简 单 ， 油 液 在 油 箱 中 能 得 到 充 分 冷 却 ， 但 油 箱 体积 较 大 ， 空 气 和 脏 物 易 进 入 回 路 。 ： 执 行 元 件 的 回 油 直 接 与 泵 的 吸 油 腔 相 连 。 结 构 紧 凑 ， 只 需 很 小 的 补 油 箱 ， 空 气 和 脏 物 不 易 进 入回 路 ， 但 油 液 的 冷 却 条 件 差 ， 需 附 设 辅 助 泵 补 油 、 冷 却 和 换 油 。补 油 泵 的 流 量 一 般 为 主 泵 流 量 的 10%15%， 压 力 通 常 为0.31.0MPa左 右 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 和 容 积 调 速 回 路所 示 为 和组 成 的， 其 中的 执 行 元 件 为 。的 执 行 元 件 为， 且 是 。两 图 中 的 起 安 全作 用 ， 用 以 防 止 系 统 过 载 。图 6-19b中 ， 为 了 补 充 泵和 马 达 的 泄 漏 ， 增 加 了， 同 时 置 换 部 分 已发 热 的 油 液 ， 降 低 系 统 的温 升 。 用 来 调 节补 油 泵 的 压 力 。 变 量 泵 定 量 执 行 元 件 容 积 调 速 回 路 a） 变 量 泵 -缸 b） 变 量 泵 -定 量 马 达1 变 量 泵 2 安 全 阀 3 定 量 执 行 元 件4 补 油 泵 5 溢 流 阀改 变 变 量 泵 的排 量 即 可 调 节 活 塞 的 运动 速 度 v。 若 不 考 虑 液 压泵 以 外 的 元 件 和 管 道 的泄 漏 ， 这 种 回 路 的 活 塞运 动 速 度 为 ： School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 变 量 泵 定 量 执 行 元 件 容 积 调 速 回 路a） 变 量 泵 -缸 b） 变 量 泵 -定 量 马 达1 变 量 泵 2 安 全 阀 3 定 量 执 行 元 件4 补 油 泵 5 溢 流 阀 1 11t1p A AFkqAqv 式 中 : qt变 量 泵 的；k1变 量 泵 的；其 他 符 号 意 义 同 前 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 变 量 泵 定 量 执 行 元 件 调 速 特 性a） 变 量 泵 -缸 b） 变 量 泵 -定 量 马 达 如 图 6-20a所 示 为 图 6-19a回 路 的 。 由 图 可 见 ， 由 于 变 量 泵 有 泄漏 ， 活 塞 运 动 速 度 会 随 负 载 F的 加 大 而 减 小 。 F增 大 至 某 值 时 ， 在 低 速下 会 出 现 活 塞 停 止 运 动 的 现 象 （ 图 中 F 点 ） ， 这 时。 可 见 。在 图 6-19b所 示 的 中 ， 若 不 计 损失 ， 马 达 的 转 速 nM=qp/VM。 因 液压 马 达 排 量 为 定 值 ， 故 调 节 变 量泵 的 流 量 qp， 即 可 对 马 达 的 转 速nM进 行 调 节 。 当 负 载 转 矩 恒 定 时 ，马 达 的 输 出 转 矩 （ T=p MVM/2 ）和 回 路 工 作 压 力 p都 恒 定 不 变 ， 马达 的 输 出 功 率 （ P=pMVMnM ） 与转 速 nM成 正 比 ， 故 本 回 路 的 调 速方 式 又 称 为 。 回 路 的 调 速 特 性 见 图 6-20b。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 和 容 积 调 速 回 路 定 量 泵 变 量 马 达 容 积 调 速 回 路a） 回 路 图 b） 调 速 特 性1 定 量 泵 2 安 全 阀 3 变 量 马 达4 补 油 泵 5 溢 流 阀图 6-21a所 示 。 定 量 泵 1输 出 流 量不 变 ， 改 变 变 量 马 达 3的 排 量 VM就 可 以改 变 液 压 马 达 的 转 速 。 2是 安 全 阀 ， 4是 补 油 泵 ， 5为 调 节 补 油 压 力 的 溢 流 阀 。在 这 种 调 速 回 路 中 ， 由 于 液 压 泵 的 转速 和 排 量 为 常 值 ， 当 负 载 功 率 恒 定 时 ，马 达 输 出 功 率 PM和 回 路 工 作 压 力 p都 恒定 不 变 ， 而 马 达 的 输 出 转 矩 与 V M成 正比 ， 输 出 转 速 与 VM成 反 比 。 所 以 这 种回 路 称 为 ， 其 调 速 特性 如 图 6-12b所 示 。 此 回 路 调 速 范 围 很 小 ， 且 不 能用 来 使 马 达 实 现 平 稳 的 反 向 。所 以 。 School of Mechanical Engineering 东 南 大 学 机 械 工 程 学 院 和 容 积 调 速 回 路 为 采 用 和 的 。 变 量 泵 变 量 马 达 容 积 调 速 回 路 a） 回 路 图 b） 调 速 特 性1 变 量 泵 2 变 量 马 达 3 安 全 阀 4 补 油 泵 5 溢 流 阀 6、 7、 8、 9 单 向 阀用 于 使能 双 向 补 油 ，使 在 两 个 方 向 都 能。 这 种 调 速回 路 是 上 述 两 种 调 速 回 路 的组 合 。 由 于 泵 和 马 达 的 排 量均 可 改 变 ， 故 增 大 了 调 速 范围 ， 并 扩 大 了 液 压 马 达 输 出转 矩 和 功 率 的 选 择 余 地 ， 其如 图 6-22b所示 。 一 般 工 作 部 件 都 在 低 速 时 要 求 有 较 大 的 转 矩 ， 因 此 ， 这 种 系统 在 低 速 范 围 内 调 速 时 ， 先 将 液 压 马 达 的 排 量 调 得 最 大 ， 使马 达 获 得 最 大 输 出 转 矩 ， 由 小 到 大 改 变 泵 的 排 量 ， 直 至 达 到最 大 值 ， 液 压 马 达 转 速 随 之 升 高 ， 输 出 功 率 线 性 增 加 ， 此 时液 压 回 路 处 于 ； 若 要 进 一 步 加 大 液 压 马 达 转速 ， 则 可 改 变 变 量 马 达 的 排 量 由 大 到 小 ， 此 时 输 出 转 矩 随 之降 低 ， 而 泵 则 处 于 最 大 功 率 输 出 状 态 不 变 ， 这 时 液 压 回