第六章-基本回路课件

第六章第六章 基本回路基本回路第一节第一节 液压基本回路液压基本回路第二节第二节 气动基本回路气动基本回路1南京理工大学 机械工程学院第一节 液压基本回路一、压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀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的要求。常用的压力控制回路有：调压、减压、增压、卸荷和平衡等回路。（一）调压回路1.功用：使系统整体或部分压力保持恒定或不超过某个数值。如定量泵系统的溢流阀溢流，变量泵系统的安全阀防过载。2.常用调压回路 1）单级调压回路2）二级调压回路3）多级调压回路4）比例调压回路2南京理工大学 机械工程学院（二）减压回路1.功用：减压回路是使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。2.应用：常用的回路为定值减压阀与主油路并联。为了使减压回路可靠运行，通常减压阀的最低调整压力0.5MPa，最高压力至少应比系统压力低0.5MPa。需要安装调速元件时，应在减压阀之后。3.常用回路：单级减压回路、二级减压回路3南京理工大学 机械工程学院1.功用：系统中的某一部分油路需要具有较高的压力而流量又不大时使用，可节省能源，工作可靠，噪音小。2.常用增压回路：1）单作用增压缸的增压回路：只能提供间断高压油。（三）增压回路2）双作用增压缸的增压回路：采用双作用增压缸的增压回路，能连续输出高压油。4南京理工大学 机械工程学院1.功用：在液压泵不停止运转时使系统流量在压力很低的情况下回油箱，以减少功耗，降低发热，延长元件寿命。2.常用卸荷回路1）换向阀卸荷回路：用中位机能为M、H和K型三位或二位中位卸荷，也可二位换向阀直接卸荷，这种回路换向冲击小，只能用于单执行元件系统。对于有液控阀的系统必须设置减压阀以保持0.3MPa的压力供液控阀工作。3）插装阀卸荷回路：用于大流量系统卸荷。2）溢流阀卸荷回路：用先导式溢流阀卸荷，冲击小。4）顺序阀卸荷回路：双泵供油系统不需要流量太大时用顺序阀使大流量泵卸荷，或系统保压时泵卸荷。（四）卸荷回路5南京理工大学 机械工程学院（五）保压回路1.功用：在执行元件停止工作或仅有工件变形所产生微小位移的情况下使系统压力基本保持不变。2.常用保压回路1）利用液压泵保压回路：定量泵溢流保压，功率损失大，发热；限压式变量泵保压，保压时几乎没有流量输出，能量损失小。2）利用蓄能器保压回路3）自动补油保压回路：6南京理工大学 机械工程学院2）单向节流阀或溢流阀与液控单向阀平衡回路：可防止负负载时失控而速度太快。（六）平衡回路1.功用：执行元件不工作时不会受负载及重力影响而自行移动。2.常用平衡回路：1）单向顺序阀平衡回路：用于小负载，短时间停留；7南京理工大学 机械工程学院1.功用：保压回路由于存储了大量能量，对大容量缸和高压系统在保压和换向间要释压，以免产生压力冲击。2.常用释压回路（七）释压回路8南京理工大学 机械工程学院二、速度控制回路速度控制回路包括：调速回路 调节执行元件的速度 速度换接回路 工作进给速度之间转换 调速控制方法：节流调速：定量泵+流量控制阀容积调速：变量泵或变量马达容积节流调速：变量泵+流量控制阀9南京理工大学 机械工程学院节流调速回路原理：通过改变回路中的流量控制元件（节流阀和调速阀）的通流面积的大小来控制进出执行元件的流量，以调节其运动速度，多余的油经溢流阀回油箱。节流调速分类：进油节流调速 回油节流调速 旁油节流调速 （一）节流调速回路定压节流调速回路系统压力不随负载变化变压节流调速回路系统压力随负载变化10南京理工大学 机械工程学院1.进油节流调速进油节流调速回路的流量控制元件（节流阀或调速阀）串联在液压泵和液压缸之间，调节进入液压缸的油量控制其运行速度。泵出口压力由溢流阀调整稳定。1）速度负载特性稳定工作时力平衡方程：p1A1=F+p2A2节流阀前后压差：p=pp-p1=pp-F/A1进入液压缸的流量：液压缸的速度负载特性方程：液压缸的速度负载特性方程：节流阀开口AT一定是负载越小，速度刚度越大；相同负载时，开口AT越小，速度越低，速度刚度越大。这种回路适用于低速轻载场合。11南京理工大学 机械工程学院功率损失包括两个部分：溢流损失 Py=ppqy 节流损失 PT=pq1回路效率的效率较低，效率为：2）最大承载能力：Fmax=ppA13）功率和效率：回路的功率损失：12南京理工大学 机械工程学院2.回油节流调速 回油节流调速回路的流量控制元件（节流阀或调速阀）串联在液压缸的回油路上，调节液压缸的回油量控制其运行速度。泵出口压力由溢流阀调整稳定。1）速度负载特性 p20，p=p2液压缸的速度负载特性方程：由速度负载特性方程可见：回油节流调速与进油节流调速两种回路的速度负载特性基本相同。13南京理工大学 机械工程学院2）最大承载能力：Fmax=ppA13）功率与效率：功率损失包括两个部分：溢流损失 Py=ppqy 节流损失 PT=pq2回路效率效率为：4）进油节流与回油节流两种调速回路的不同之处：为了提高回路的综合特性，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀，这样可兼顾两种回路的优点。性 能进油节流调速回路回油节油调速回路承受负负载能力不能承受可以承受长期停车后的起动特性起动前冲很小起动有前冲压力控制进油腔压力随负载变化，控制较方便回油腔压力随负载变化，控制较困难发热泄漏的影响热油进油缸，影响大热油回油箱，影响小运动平稳性无阻尼，平稳性差有阻尼，平稳性好14南京理工大学 机械工程学院3.旁路节油调速回路旁油节流调速回路的流量控制元件（节流阀或调速阀）与液压缸并联，节流阀调节溢流流量，控制其运行速度，溢流阀为安全阀。泵出口压力随负载而变。1）速度负载特性泵的流量部分进液压缸，另一部分进节流阀回油箱，还有小部分通过泵的泄漏回油箱。进液压缸的流量：速度负载特性方程：15南京理工大学 机械工程学院1）速度负载特性节流阀开口AT一定而负载增加，速度显著下降，速度刚度增大；相同负载时，开口AT越小，速度越高，速度刚度越大，故高速承载能力很好。2）最大承载能力：随开口At增大而减小。旁路节流调速回路低速承载能力很差，调速范围也小。3）功率与效率：只有节流损失，无溢流损失，且泵的输出压力随负载变化，即节流损失和输入功率随负载变化，回路效率较高。4）应用：适用于高速、负载变化小、对速度要求不高，要求功率损失较小的系统。4.采用调速阀的节流调速回路采用调速阀节流调速回路速度负载特性比节流阀好，变载荷下的运动平稳性也好，旁路节流调速也不会因速度下降而承载能力下降。代价是提高系统压力，保证调速阀工作压差0.5MPa，高压阀1MPa。16南京理工大学 机械工程学院（二）容积调速回路原理：容积调速回路是用改变泵、马达的排量来实现的调速回路。优点：没有节流损失和溢流损失，效率高，温升小。缺点：变量泵、变量马达结构复杂，成本高。适用：高速、大功率系统。油路循环方式：1）开式回路：液压泵从油箱吸油，执行元件的油回油箱。结构简单，油冷却充分，但油箱大，空气、脏物易进入。2）闭式回路：执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，结构紧凑，补油箱小，空气、脏物不易进入，但需设辅助泵补油、冷却和换油。补油泵流量为主泵的1015%，压力0.31MPa。17南京理工大学 机械工程学院1.变量泵和定量执行元件容积调速回路活塞速度：由于泵的泄漏，活塞速度随负载加大而减小，低速时负载能力差。对定量马达负载恒定时，马达转矩与回路压力恒定，输出功率与转速成正比，称为恒转矩调速回路。马达的转速：马达的转矩：马达的输出功率：18南京理工大学 机械工程学院2.定量泵和变量马达容积调速回路由于液压泵的转速、排量为常数，当负载功率恒定时，马达输出功率与回路压力恒定，输出转矩与排量VM成正比，转速与排量VM成反比，称为恒功率调速回路。这种回路调速范围小，且不能使马达实现平稳反转。马达的转速：马达的转矩：马达的输出功率：19南京理工大学 机械工程学院3.变量泵-变量液压马达的容积调速回路 调速可分两步进行：低速范围调速时，先将液压马达的排量置于最大值上，由小到大调节变量泵的排量，直到泵的排量变到最大值为止恒转矩调速阶段 进一步加大液压马达的速度时，将泵的最大排量固定不动，而将马达的排量由大向小变化，直到马达排量减小到允许最小值为止恒功率调速阶段。泵和马达的排量均可改变，增大了变速范围。20南京理工大学 机械工程学院（三）容积节流调速回路原理：容积节流调速回路采用压力补偿型变量泵供油，用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节运动速度，使液压泵的输出流量与调速阀控制的流量相适应。特点：兼具有容积调速和节流调速的特点：效率高、发热少、低速稳定性较好。应用：速度范围大、中小功率的场合。1.限压式变量泵和调速阀的调速回路液压缸工作腔压力的工作范围：回路无溢流损失，但仍有节流损失，速度越小，负载越小，效率越低。效率为：21南京理工大学 机械工程学院2.压差式变量泵和节流阀节流调速回路节流阀的前后压差决定于泵的调节柱塞的弹簧力，由于弹簧刚度较小，弹簧力基本恒定，性能相当于调速阀。回路能补偿负载变化引起泵的泄漏的变化，在低速场合性能较好。适用于：负载变化大，速度较低的中、小功率场合。回路只有节流损失，通常节流压力降p=0.3MPa，回路效率为：22南京理工大学 机械工程学院3.调速回路的比较特 性节流调速回路容积调速回路容积节流调速回路调速范围较大较小较大低速稳定性用调速阀较好较差好效率低（旁路较好）高较高发热量大（旁路较小）小较小泵、马达结构简单复杂较简单适用范围小功率、轻载中、低压系统大功率、重载中高压系统小功率、中压系统23南京理工大学 机械工程学院（四）快速运动回路1.差动连接回路2.采用蓄能器快速回路3.双泵供油回路4.用增速缸的快速回路（五）速度转接回路1.快速转慢速回路2.两种慢速转换回路双调速阀并联回路：各调速阀可以单独调整，互不影响；当一个调速阀工作时，另一个则处于非工作状态，减压阀口完全打开。因此在两种速度换接时，使执行元件出现实然前冲现象，速度换接不够平稳，应用较少。双调速阀串联回路速度换接比较平稳，但压力损失较大，且通常被短接的阀（阀B）调整流量较小。24南京理工大学 机械工程学院三、方向控制回路方向控制回路是用来控制液压系统各油路中液流的接通、切断及变向，从而使执行元件按需要起动、停止或换向。（一）换向回路换向回路的基本要求：换向可靠，灵敏、平稳、换向精度合适。换向过程：执行元件减速制动、短暂停留、反向起动。1.时间制动换向回路：换向阀心行程一定，节流控制换向速度，制动时间基本确定，换向精度受移动件速度影响。时间制动换向回路换向时间短、换向平稳性好、无冲击，但换向精度不高。应用如平面磨床、牛头刨床等液压系统中。而行程制动换向回路换向精度高，但平稳性较差。用于速度不高，精度较高场合。如内、外圆磨床等。2.行程制动换向回路：换向阀心行程一定，执行元件的行程控制换向，换向位置基本保持不变，通道的关闭过程就是执行元件的制动过程。25南京理工大学 机械工程学院（二）锁紧回路功用：液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。（三）缓冲回路1.功用：消除当运动部件突然停止或换向引起的液压冲击和振动，保证换向、定位精度及系统工作正常。2.常用的缓冲回路：1）溢流缓冲回路：通过溢流阀释放系统冲击压力，单向阀向低压腔补油，以防气穴现象。2）节流缓冲回路：执行元件接近终点时，通过节流阀节流减速，避免高速撞击。26南京理工大学 机械工程学院四、多执行元件控制回路多执行元件回路的动作会因执行元件的压力和流量的影响而相互牵制。为避免影响，常用的控制回路：（一）顺序动作回路1.功用：各执行元件严格按规定的顺序动作。2.行程控制顺序动作回路：用行程换向阀或行程开关与电磁换向阀组合控制。行程阀控制回路动作可靠，布置困难，修改顺序麻烦；行程开关与电磁换向阀组合控制控制灵活，安装方便，可靠性取决于电器元件。3.压力控制顺序动作回路：可用顺序阀或压力继电器与电磁换向阀组合控制顺序动作。为了防止误动作，顺序阀的调整压力应比前一动作压力高0.81MPa。回路适用于液压缸较少，负载变化不大场合。27南京理工大学 机械工程学院（二）同步回路1.功用：保证两个或多个液压缸位移量或速度相同，克服泄漏、负载、摩擦、制造精度、含气量等影响，能自动补偿，消除累计误差。2.常用同步回路1）带补偿措施的串联液压缸同步回路带补偿措施的串联液压缸同步回路要求A和B面积相等，适用于负载较小的液压系统。2）用同步缸或同步马达的同步回路3）其它同步回路用分流阀、集流阀可是使有效面积相同的液压缸同步；用比例阀、伺服阀实现高精度同步回路。28南京理工大学 机械工程学院（三）多执行元件互不干扰回路在多缸的液压系统中，为防止一个液压缸快速运动，大量吞进油液，降低整个系统的压力，干扰其它液压缸的运动，需要采用专门的快、慢速互不干扰回路。1.双泵供油互不干扰回路2.叠加阀互不干扰回路29南京理工大学 机械工程学院30南京理工大学 机械工程学院第二节 气动基本回路一、方向控制回路（一）换向回路单控阀换向回路无记忆作用双控阀换向回路有记忆作用自锁回路有记忆作用（二）缓冲回路31南京理工大学 机械工程学院