液压基本回路(2)

第5章液压基本回路5.1压力控制回路5.2速度控制回路5.3多缸工作控制回路5.4其他回路思考题与习题5.1压力控制回路5.1.1调压回路调压回路的功用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。在定量泵系统中，液压泵的供油压力可以通过溢流阀来调节。在变量泵系统中，用安全阀来限定系统的最高压力，来防止系统过载。若系统中需要两种以上的压力，则可采用多级调压回路。1.单级调压回路如图4-16(a)所示为单级调压回路，在液压泵出口处设置并联溢流阀2即可组成单级调压回路。它是用来控制液压系统工作压力的。2.二级调压回路如图5-1(a)所示为二级调压回路，它可实现两种不同的系统压力控制。由溢流阀2和溢流阀4各调一级：当二位二通电磁阀3处于如图5-1(a)所示的位置时，系统压力由阀2调定；当阀3得电后，处于右位时，系统压力由阀4调定。要注意:阀4的调定压力一定要小于阀2的调定压力，否则系统将不能实现压力调定；当系统压力由阀4调定时，溢流阀2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。3.多级调压回路如图5-1(b)所示的由溢流阀1、2、3分别控制系统的压力，从而组成了三级调压回路。当两电磁铁均不带电时，系统压力由阀1调定，当1YA得电时，由阀2调定系统压力；当2YA得电时，系统压力由阀3调定。但在这种调压回路中，阀2和阀3的调定压力都要小于阀1的调定压力，而阀2和阀3的调定压力之间没有什么一定的关系。4.连续、按比例进行压力调节的回路如图5-1(c)所示，调节先导型比例电磁溢流阀的输入电流I，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，而且更容易使系统实现远距离控制或程序控制。图5-1调压回路5.1.2减压回路减压回路的功用是使系统中的某一部分油路具有较系统压力低的稳定压力。最常见的减压回路是通过定值减压阀与主油路相连的，如图5-2(a)所示。回路中的单向阀供主油路在压力降低(低于减压阀调整压力)时防止油液倒流，起短时保压之用，在减压回路中，也可以采用类似两级或多级调压的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 获得两级或多级减压。如图5-2(b)所示为利用先导型减压阀1的远控口接一远控溢流阀2，则可由阀1、阀2各调定一种低压，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。图5-2减压回路5.1.3卸荷回路1.采用复合泵的卸荷回路如图5-3所示为利用复合泵作液压钻床的动力源。当液压缸快速推进时，推动液压缸活塞前进所需的压力比左、右两边的溢流阀所设定压力还低，故大排量泵和小排量泵的压力油全部送到液压缸，使活塞快速前进。当钻头和工件接触时，液压缸活塞移动的速度要变慢，且在活塞上的工作压力变大，此时，往液压缸去的管路的油压力上升到比右边卸荷阀设定的工作压力大时，卸荷阀被打开，低压大排量泵所排出的液压油经卸荷阀送回油箱。因为单向阀受高压油作用的关系，所以低压泵所排出的油根本不会经单向阀就流到液压缸了。图5-3采用复合泵的卸载回路可知在钻削进给的阶段，液压缸的油液由高压小排量泵来供给。因为这种回路的动力几乎完全由高压泵在消耗，所以可达到节约能源的目的。卸荷阀的调定压力通常比溢流阀的调定压力要低0.5MPa以上。2.利用二位二通阀旁路卸荷的回路如图5-4所示为利用二位二通阀旁路卸荷的回路，当二位二通阀左位工作时，泵排出的液压油以接近零压状态流回油箱，以节省动力并避免油温上升。图5-4所示的二位二通阀系以手动操作，亦可使用电磁操作。注意：二位二通阀的额定流量必须和泵的流量相适宜。3.利用换向阀卸载的回路如图5-5所示为利用换向阀中位机能的卸载回路。它采用中位串联型（M型中位机能）换向阀，当阀位处于中位时，泵排出的液压油直接经换向阀的P、T通路流回油箱，泵的工作压力接近于零。使用此种方式卸载，方法比较简单，但压力损失较多，且不适用于一个泵驱动两个或两个以上执行元件的场所。注意：三位四通换向阀的流量必须和泵的流量相适宜。图5-4利用二位二通阀的卸载回路图5-5利用换向阀中位机能的卸载回路4.利用溢流阀远程控制口卸载的回路 如图5-6所示为利用溢流阀远程控制口卸载的回路，将溢流阀的远程控制口和二位二通电磁阀相接。当二位二通电磁阀通电时，溢流阀的远程控制口通油箱，这时溢流阀的平衡活塞上移，主阀阀口被打开，泵排出的液压油全部流回油箱，泵出口压力几乎是零，故泵成卸载运转状态。注意：图5-6中的二位二通电磁阀只通过很少的流量，因此，可用小流量规格阀（尺寸为1/8或1/4）。在实际应用中，此二位二通电磁阀和溢流阀组合在一起，此种组合称为电磁控制溢流阀。图5-6利用溢流阀远程控制口卸载的回路5.1.4增压回路1.利用串联液压缸的增压回路如图5-7所示为利用串联液压缸的压力增强回路。将小直径液压缸和大直径液压缸串联可使冲柱急速推出，且在低压下可得很大的输出力量。将换向阀移到左位，泵所送过来的油液全部进入小直径液压缸活塞后侧，冲柱急速推出，此时大直径液压缸由单向阀将油液吸入，且充满大液压缸后侧空间当冲柱前进到尽头受阻时，泵送出的油液压力升高，而使顺序阀动作，此时油液以溢流阀所设定的压力作用在大、小直径液压缸活塞的后侧，故推力等于大、小直径液压缸活塞后侧面积和与溢流阀所调定的压力之积。当然，如想单独使用大直径液压缸且以上述速度运动的话，势必要选用更大容量的泵，而采用这种串联液压缸只要用小容量泵就够了，节省了许多动力。图5-7利用串联液压缸的压力增强回路2.利用增压器的增压回路如图5-8所示是利用增压器的增压回路。将三位四通换向阀移到右位工作时，泵将油液经引导型单向阀送到液压缸活塞后侧使冲柱向下压。同时，增压器的活塞也受到油液作用向右移动，但达到规定的压力后就自然停止了，这样使它一有油送进增压器活塞大直径侧，就能够马上前进。当冲柱下降碰到工件时（即产生负荷时），泵的输出立即升高，并打开顺序阀，经减压阀减压后的油液以减压阀所调定的压力作用在增压器的大活塞上，于是使增压器小直径侧产生3倍于减压阀所调定压力的高压油液，该油液进入冲柱上方而产生更强的加压作用。图5-8利用增压器的增压回路图5-9气、液联合使用的增压回路如图5-9所示为气、液联合使用的增压回路。它是把上方油箱的油液先送入增压器的出口侧，再由压缩空气作用在增压器大活塞面积上，使出口侧油液压力增强。当把手动操作换向阀移到阀右位工作时，空气进入上方油箱，把上方油箱的油液经增压器小直径活塞下部送到三个液压缸。当液压缸冲柱下降碰到工件时，造成阻力使空气压力上升，并打开顺序阀，使空气进入增压器活塞的上部来推动活塞。增压器的活塞下降会遮住通往上方油箱的油路，活塞继续下移，使小直径活塞下侧的油液变成高油液，并注到三个液压缸。一旦把换向阀移到阀左位时，下方油箱的油会从液压缸下侧进入，把冲柱上移，液压缸冲柱上侧的油液流经增压器回到上方油箱，增压器恢复到原来的位置。5.1.5保压回路有的机械设备在工作过程中，常常要求液压执行机构在其行程终止时保持一段时间压力，这时需采用保压回路。所谓保压回路，是指使系统在液压缸不动或仅有工件变形所产生的微小位移的情况下，稳定地维持住压力，最简单的保压回路是使用密封性能较好的液控单向阀的回路，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久。常用的保压回路有以下几种。1.利用液压泵保压的保压回路利用液压泵保压的保压回路也就是在保压过程中，液压泵仍以较高的压力(保持所需压力)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，易发热，故只在小功率的系统且保压时间较短的场合下才使用；若采用变量泵，在保压时，泵的压力较高，但输出流量几乎等于零。因而，液压系统的功率损失小，这种保压方法能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，所以其效率也较高。2.利用蓄能器的保压回路 利用蓄能器的保压回路是指借助蓄能器来保持系统压力，补偿系统泄漏的回路。如图5-10所示为利用虎钳作工件的夹紧。当换向阀移到阀左位时，活塞前进，并将虎钳夹紧，这时泵继续输出的压力油将为蓄能器充压，直到卸荷阀被打开卸载为止，此时，作用在活塞上的压力由蓄能器来维持，并补充液压缸的漏油作用在活塞上。当工作压力降低到比卸荷阀所调定的压力还低时，卸荷阀又关闭，泵的液压油再继续送往蓄能器。本系统可节约能源并降低油温。图5-10利用蓄能器的保压回路5.1.6平衡回路平衡回路的功用在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落。如图5-11(a)所示为采用单向顺序阀的平衡回路，当1YA得电，活塞下行时，回油路上就存在着一定的背压，只要将这个背压调得能支承住活塞和与之相连的工作部件自重，活塞就可以平稳地下落。当换向阀处于中位时，活塞就停止运动，不再继续下移。在这种回路中，当活塞向下快速运动时其功率损失大，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，因此它只适用于工作部件重量不大、活塞锁住时定位要求不高的场合。如图5-11(b)所示为采用液控顺序阀的平衡回路。当活塞下行时，控制压力油打开液控顺序阀，背压消失，因而回路工作效率较高；当停止工作时，液控顺序阀关闭以防止活塞和工作部件因自重而下降。 这种平衡回路的优点是只有上腔进油时活塞才下行，比较安全和可靠；缺点是活塞下行时平稳性较差。这是因为活塞下行时，液压缸上腔油压降低，将使液控顺序阀关闭。当顺序阀关闭时，因活塞停止下行，使液压缸上腔油压升高，又打开液控顺序阀。因此液控顺序阀始终处于启、闭的过渡状态，因而影响工作的平稳性。这种回路适用于运动部件重量不大、停留时间较短的液压系统。图5-11用顺序阀的平衡回路5.2速度控制回路5.2.1快速运动回路快速运动回路又称增速回路，其功用在于使液压执行元件在空载时获得所需的高速，以提高系统的工作效率或充分利用功率。实现快速运动视其设计方法不同有多种运动回路。下面介绍几种常用的快速运动回路。1.差动回路如图5-12所示为差动回路。其特点为，当液压缸前进时，从液压缸右侧排出的油再从左侧进入液压缸，增加进油口处的油量，可使液压缸快速前进，但同时也使液压缸的推力变小。2.采用蓄能器的快速补油回路对于间歇运转的液压机械，当执行元件间歇或低速运动时，泵向蓄能器充油。而在工作循环中，当某一工作阶段执行元件需要快速运动时，蓄能器作为泵的辅助动力源，可与泵同时向系统提供压力油。如图5-13所示为一补油回路。将换向阀移到阀右位时，蓄能器所储存的液压油即可释放出来加到液压缸，活塞快速前进。例如，活塞在做加压等操作时，液压泵即可对蓄能器充压（蓄油）。当换向阀移到阀左位时，蓄能器液压油和泵排出的液压油同时送到液压缸的活塞杆端，活塞快速回行。这样，系统中可选用流量较小的油泵及功率较小的电动机，可节约能源并降低油温。图5-12差动回路图5-13利用蓄能器的快速补油回路3.利用双泵供油的快速运动回路如图5-3所示，当工作行程时，系统压力升高，右边卸荷阀被打开，大流量泵卸荷，小流量泵给系统供油；当需要快速运动时，系统压力较低，由两台泵共同向系统供油。4.补油回路大型压床为确保加工精度，都使用柱塞式液压缸。在前进时，它需要非常大的流量；在后退时，它几乎不需什么流量。这两个问题使泵的选用变得非常困难，如图5-14所示的补油回路就可解决此难题。如图5-14所示，将三位四通换向阀移到阀右位时，泵输出的压力油全部送到辅助液压缸，辅助液压缸带动主液压缸下降，而主液压缸的压力油由上方油箱经液控单向阀注入，此时压板下降速度为v=Qp/2a。当压板碰到工件时，管路压力上升，顺序阀被打开，高压油注到主液压缸，此时压床推出力为F=pY×(A+2a)。当换向阀移到左位时，泵输出的压力油流入辅助液压缸，压板上升，液控单向阀逆流油路被打开，主液压缸的回油经液控单向阀流回上方的油箱。回路中的平衡阀是为支撑压板及柱塞的重量而设计的。在此回路中因使用补充油箱，故换向阀及平衡阀的选择依泵的流量而定，且泵的流量可较小。此回路为一节约能源回路。图5-14液压压床的补油回路5.2.2速度换接回路速度换接回路的功能是使液压执行机构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，因而这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速的换接，而且也包括两个慢速之间的换接。实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。 1.快速与慢速的换接回路 如图5-15所示为用行程阀来实现快速与慢速换接的回路。在图5-15所示的状态下，液压缸快进，当活塞所连接的挡块压下行程阀6时，行程阀关闭，液压缸右腔的油液必须通过节流阀5才能流回油箱，活塞运动速度转变为慢速工进；当换向阀左位接入回路时，压力油经单向阀4进入液压缸右腔，活塞快速向右返回。这种回路的优点是快、慢速换接过程比较平稳，换接点的位置比较准确。其缺点是行程阀的安装位置不能任意布置，管路连接较为复杂。若将行程阀改为电磁阀，则安装连接将比较方便，但速度换接的平稳性、可靠性以及换向精度将变得较差。图5-15用行程阀的速度换接回路2.两种慢速的换接回路如图5-16所示为用两个调速阀来实现不同工进速度的换接回路。图5-16(a)中的两个调速阀并联，由换向阀实现换接。两个调速阀可以独立地调节各自的流量，互不影响；但是一个调速阀工作时另一个调速阀内无油通过，它的减压阀不起作用而处于最大开口状态，因而速度换接时大量油液通过该处将使机床工作部件产生突然前冲现象。因此它不宜用于工作过程中速度换接的场合，只可用于速度预选的场合。如图5-16(b)所示为两调速阀串联的速度换接回路。当主换向阀D左位接入系统时，调速阀B被换向阀C短接；输入液压缸的流量由调速阀A控制。当阀C右位接入回路时，由于通过调速阀B的流量调得比A小，因此输入液压缸的流量由调速阀B控制。在这种回路中，调速阀A一直处于工作状态，它在速度换接时限制着进入调速阀B的流量，因此它的速度换接平稳性比较好，但由于油液经过两个调速阀，因此能量损失比较大。图5-16用两个调速阀的速度换接回路5.3多缸工作控制回路5.3.1同步回路在液压装置中，常需使两个以上的液压缸做同步运动，理论上依靠流量控制即可达到这一目的，但若要做到精密的同步，则须采用比例式阀或伺服阀配合电子感测元件、计算机来达到。以下介绍几种基本的同步回路。如图5-17所示为使用调速阀的同步回路，因为很难调整到使两个流量一致，所以精度比较差。如图5-18所示为使用分流阀的同步回路。该回路同步精度较高，其工作原理是：当换向阀左位工作时，压力为pY的油液经两个尺寸完全相同节流孔4和5及分流阀上a、b处两个可变节流孔进入缸1和缸2，两缸活塞前进。当分流阀的滑轴3处于某一平衡位置时，滑轴两端压力相等，即p1＝p2，节流孔4和节流孔5上的压力降(pY-p1)和(pY-p2)相等，则进入缸1和缸2的流量相等；当缸1的负荷增加时，p′1上升，滑轴3右移，a处节流孔加大，b处节流孔变小，使压力p1下降，p2上升；当滑轴3移到某一平衡位置时，p2又重新和p2相等，滑轴3不再移动，此时p1又等于p2，两缸保持速度同步，但a、b处开口大小和开始时是不同的，活塞后退，液压油经单向阀6和单向阀7流回油箱。如图5-19所示为通过机械连接实现同步的回路，将两个（或若干个）液压缸的活塞杆运用机械装置（如齿轮或刚性梁）连接在一起，使它们的运动相互牵制，这样即可不必在液压系统中采取任何 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 而实现同步。此种同步方法简单，工作可靠，但它不宜使用在两缸距离过大两缸负载差别过大的场合。图5-17使用调速阀的同步回路(a)单向同步；(b)双向同步图5-18使用分流阀的同步回路(a)结构；(b)分流阀的职能符号图5-19通过机械连接实现同步的回路5.3.2顺序动作回路顺序动作回路的功用是使多缸液压系统中的各个液压缸严格地按规定的顺序动作。按控制方式不同，顺序动作回路可分为行程控制和压力控制两大类。1.行程控制顺序动作回路如图5-20所示为两个行程控制的顺序动作回路。其中，图5-20(a)所示为行程阀控制的顺序动作回路，在该状态下，A、B两液压缸活塞均在右端。当推动手柄时，使阀C左位工作，缸A左行，完成动作①；挡块压下行程阀D后，缸B左行，完成动作②；手动换向阀复位后，缸A先复位，实现动作③；随着挡块后移，阀D复位，缸B退回，实现动作④。至此，顺序动作全部完成。 这种回路工作可靠，但动作顺序一经确定，再改变就比较困难了，同时管路长，布置比较麻烦。如图5-20(b)所示为由行程开关控制的顺序动作回路，当阀E电磁铁得电换向时，缸A左行，完成动作①；触动行程开关S1使阀F电磁铁得电换向，控制缸B左行完成动作②；当缸B左行至触动行程开关S2时，阀E电磁铁失电，缸A返回，实现动作③后，触动S3使F电磁铁断电，缸B返回，完成动作④；最后触动S4使泵卸荷或引起其他动作，完成一个工作循环。这种回路的优点是控制灵活、方便，但其可靠程度主要取决于电气元件的质量。图5-20行程控制顺序动作回路2.压力控制顺序动作回路如图5-21所示为一使用顺序阀的压力控制顺序动作回路。当换向阀左位接入回路，且顺序阀D的调定压力大于液压缸A的最大前进工作压力时，压力油先进入液压缸A的左腔，实现动作①；当液压缸行至终点时，压力上升，压力油打开顺序阀D，进入液压缸B的左腔，实现动作②；同样地，当换向阀右位接入回路，且顺序阀C的调定压力大于液压缸B的最大返回工作压力时，两液压缸则按③和④的顺序返回。显然这种回路动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值，即它的调定压力应比前一个动作的压力高出0.8～1.0MPa，否则顺序阀易在系统压力脉冲中造成误动作。由此可见，这种回路适用于液压缸数目不多、负载变化不大的场合。其优点是动作灵敏，安装连接较方便；缺点是可靠性不高，位置精度低。图5-21顺序阀控制顺序动作回路5.4其他回路1.液压马达串、并联回路  行走机械常使用液压马达来驱动车轮，依据行驶条件驱动车轮需要有转速：在平地行驶时需要高速，上坡时需要有大扭矩输出，转速降低。因此，采用两个液压马达以串联或并联方式达到上述目的。如图5-22所示，将两个液压马达的输出轴连结在一起，当电磁阀2通电时，电磁阀1断电，两液压马达并联，液压马达输出扭矩大，转速却比较低；当电磁阀1、2都通电时，两液压马达串联，液压马达扭矩低，但转速比较高。图5-22液压马达串、并联回路2.液压马达刹车回路欲使液压马达停止运转，只要切断其供油即可，但由于液压马达本身的转动惯性及其驱动负荷所造成的惯性都会使液压马达在停止供油后继续再转动一会儿，因此，液压马达会像泵一般的起到吸入作用，故必须设法避免马达把空气吸入液压系统中。如图5-23（a）所示，我们利用一中位“O”型的换向阀来控制液压马达的正转、反转和停止。只要将换向阀移到中间位置，马达就停止运转，但由于惯性，马达出口到换向阀之间的背压将因马达的停止运转而增大，这有可能将回油管路或阀件破坏，因此必须在如图5-23（b）所示的系统中装一刹车溢流阀。如此，当出口处的压力增加到刹车溢流阀所调定的压力时，阀被打开，马达也刹车。图5-23液压马达刹车回路又如液压马达驱动输送机，在一方向有负载，另一方向无负载时，其需要有两种不同的刹车压力。因此，这种刹车回路如图5-24所示，每个刹车溢流阀各控制不同方向的油液。图5-24两种不同压力的刹车回路图5-25液压马达的油液补充回路3.液压马达的补油回路当液压马达停止运转（停止供油）时，由于惯性，它多少会继续转动一点，因此，在马达入口处无法供油，造成真空现象。如图5-25所示，在马达入口及回油管路上各安装一个开启压力较低（小于0.05MPa）的单向阀，当马达停止时，其入口压力油由油槽经此单向阀送到马达入口补充缺油。思考题与习题5-1在题图5-1所示的回路中，若溢流阀的调整压力分别为pYl=6MPa，pY2=4.5MPa，泵出口处的负载阻力为无限大，试问，在不计管道损失和调压偏差：(1)换向阀下位接入回路时，泵的工作压力为多少？B点和C点的压力各为多少? (2)换向阀上位接入回路时，泵的工作压力为多少?　B点和C点的压力又是多少?题图5-15-2在题图5-2所示的回路中，已知活塞运动时的负载F＝1.2kN，活塞面积为15×10-4m2，溢流阀调整值为4.5MPa，两个减压阀的调整值分别为pJ1＝3.5MPa和pJ2＝2MPa，如油液流过减压阀及管路时的损失可忽略不计，试确定活塞在运动时和停在终端位置处时，A、B、C三点的压力值。题图5-25-3如题图5-3所示为由复合泵驱动的液压系统，活塞快速前进时负荷F＝0，慢速前进时负荷F＝20000N，活塞有效面积为40×10-4m2，左边溢流阀及右边卸荷阀调定压力分别是7MPa与3MPa。大排量泵流量Q大＝20L/min，小排量泵流量为Q小＝5L/min，摩擦阻力、管路损失、惯性力忽略不计，求：(1)活塞快速前进时，复合泵的出口压力是多少？进入液压缸的流量是多少？活塞的前进速度是多少？(2)活塞慢速前进时，大排量泵的出口压力是多少？复合泵出口压力是多少？要改变活塞前进速度，需由哪个元件调整？题图5-35-4如题图5-4所示，已知两液压缸的活塞面积相同，液压缸无杆腔面积A1=20×10-4m2，但负载分别为F1＝8000N，F2=4000N，如溢流阀的调整压力为4.5MPa，试 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 当减压阀压力调整值分别为1MPa、2MPa、4MPa时，两液压缸的动作情况。题图5-45-5根据题图5-5所示，填写当实行下列工作循环时的电磁铁动态表。题图5-55-6如题图5-6所示的液压系统能实现：“A夹紧→B快进→B工进→B快退→B停止→A松开→泵卸荷”等顺序动作的工作循环。(1）试列出上述循环时电磁铁动态表（如题5-5中相似的表）。(2）说明系统是由哪些基本回路组成的。题图5-6