首页机械工程流体传动与控制液压与气压传动 07 液压基本回路.pptx

07 液压基本回路.pptx

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本课件可查阅调压、减压、卸荷、增压与平衡等压力控制回路,进回油与旁路节流调速的速度负载特性,容积调速与容积节流调速、双泵供油和增速缸快速回路,以及换向锁紧与多缸顺序、同步回路。

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重点与难点重点难点页,压力控制回路的分类及用途及实现方法
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第1页:本章目录

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液压基本回路任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本回路,是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。教学要求重点难点本章目录

第2页:教学要求

教学要求

  • 掌握压力控制回路的分类、用途和实现方法;
  • 掌握速度控制回路的分类和用途;掌握调速回路的三种调速方法及各自的优缺点;熟悉快速运动回路和速度换接回路的实现方法;
  • 熟悉方向控制回路和多缸动作回路的分类和用途。

第3页:重点与难点

重点与难点

  • 压力控制回路的分类及用途及实现方法;
  • 速度控制回路的分类和用途;调速回路的调速方法及优缺点;快速运动回路和速度换接回路的实现方法。

第4页:本章目录

本章目录

本章目录第一节压力控制回路第二节速度控制回路第三节方向控制回路第四节多缸动作回路

第5页:第一节压力控制回路

第一节压力控制回路

  • 调压回路减压回路
  • 卸荷回路增压回路平衡回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力,以满足执行元件对力和转矩的要求。包括:

第6页:调压回路

调压回路

调压回路调定和限制液压系统的最高工作压力,或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般用溢流阀来实现这一功能。单级调压回路系统中有节流阀。当执行元件工作时溢流阀始终开启,使系统压力稳定在调定压力附近,溢流阀作定压阀用。利用先导型溢流阀遥控口远程调压时,主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。远程调压回路

第7页:多级调压回路

多级调压回路

多级调压回路由先导型溢流阀、远程调压阀和电磁换向阀组成。无级调压回路通过电液比例溢流阀来实现。

第8页:单级减压回路

单级减压回路

注意要减压阀稳定工作,最低调整压力≥0.5MPa,最高调整压力至少比系统压力低0.5MPa。二级减压回路在需要低压的支路上串联定值减压阀。单向阀用来防止缸5的压力受主油路的干扰。二级减压回路在先导型减压阀遥控口接入远程调压阀和二位二通电磁阀。

第9页:三位换向阀中位卸荷

三位换向阀中位卸荷

卸载方式:压力卸载;流量卸载(仅适用于变量泵)泵可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载。电液换向阀换向阀中位卸荷

第10页:二位二通阀卸荷

二位二通阀卸荷

二位二通阀卸荷先导式溢流阀和二位二通阀卸荷利用二位二通电磁换向阀断电实现泵出口压力卸荷采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载。

第11页:用蓄能器保压卸荷

用蓄能器保压卸荷

用蓄能器保压卸荷当回路压力到达卸载溢流阀调定压力时,泵通过该阀卸载,蓄能器保持系统压力。

第12页:单向增压器

单向增压器

单向增压器增压回路增压回路使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应。实现压力放大的元件主要是增压器,其增压比为增压器大小活塞的面积比。注意:压力放大是在降低有效流量的前提下得到的。适用于单向作用力大、行程小、作业时间短的场合。

第13页:平衡回路

平衡回路

采用单向顺序阀的平衡回路采用液控单向阀的平衡回路平衡回路使立式液压缸的回油路保持一定背压,以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落,或下行运动时因自重超速失控。

第14页:速度控制回路

速度控制回路

  • 调速回路调节执行元件运动速度的回路
  • 快速运动回路使执行元件快速运动的回路
  • 速度换接回路变换执行元件运动速度的回路第二节速度控制回路

第15页:调速方法

调速方法

调速方法调速回路由液压缸的速度v=q/A,液压马达的转速n=q/vm调节执行元件的工作速度v,可以改变输入执行元件的流量q或执行元件输出的流量q;或改变执行元件的几何参数。由,故对于定量泵供油系统,可以用流量控制阀(调节AT)来调速—节流调速回路;由qB=nVB,故对于变量泵(马达)系统,可以改变液压泵(马达)的排量VB(Vm)调速—容积调速回路;也可以同时调节泵的排量(VB)和使用流量控制阀(调节AT)调速—容积节流调速回路。

第16页:节流调速回路的分类

节流调速回路的分类

按流量控制阀安放位置的不同分:进油路上——进油节流调速回路回油路上——回油节流调速回路旁油路上——旁路节流调速回路节流调速回路按使用流量阀分为:节流阀——节流阀式节流调速回路调速阀——调速阀式节流调速回路通过调节流量阀通流面积(AT)控制执行元件运动速度的回路,

第17页:调速方式

调速方式

调速方式:由,调节AT调速结论:进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性速度负载特性方程:节流阀式进油路节流调速回路调速特性:

第18页:进油路节流调速回路

进油路节流调速回路

节流进油节流调速回路的速度负载特性及功率特性:调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度,v与AT成正比。当AT一定时,速度随负载的增加而下降。当v=0时,最大承载能力Fmax=A1pρ;速度随负载变化而变化的程度,表现为速度负载特性曲线的斜率不同,常用速度刚性kv来评价。Kv=–dF/dv=–1/tanθ=2(pρA1–FL)/v,它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力;液压缸在高速和大负载时,速度受负载变化的影响大,即回路的速度刚性差;回油节流调速回路既有溢流损失,又有节流损失,回路效率较低;当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。返回

第19页:回油路节流调速回路

回油路节流调速回路

节流阀式回油路节流调速回路调速方式:由,调节AT调速调速特性:结论:1、其速度负载特性及功率特性同进油路节流调速回路2、与进油路节流调速区别速度负载特性方程:

第20页:进回油节流调速的区别

进回油节流调速的区别

进、回油节流调速回路的不同之处:回油节流调速回路回油腔有一定背压,故液压缸能承受负值负载,且运动速度比较平稳。进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后,液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力,压力继电器发出信号,可控制下一步动作。回油节流调速回路中,油液经节流阀发热后回油箱冷却,对系统泄漏影响小。在组成元件相同的条件下,进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易堵塞。回油节流调速回路回油腔压力较高,特别是负载接近零时,压力更高,这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。为了提高回路的综合性能,一般采用进油节流调速回路,并在回油路上加背压阀。

第21页:旁路节流调速回路

旁路节流调速回路

调速方式:由,调节AT调速调速特性:节流阀式旁油路节流调速回路速度负载特性方程:结论:1.速度受负载变化的影响大,在小负载或低速时,曲线陡,回路的速度刚性差。2.在不同节流阀通流面积下,回路有不同的最大承载能力。AT越大,Fmax越小,回路的调速范围受到限制。3.只有节流功率损失,无溢流功率损失,回路效率较高。溢流阀关闭,起安全阀作用

第22页:调速阀式进油路节流

调速阀式进油路节流

  • 在节流阀调速回路中,当负载变化时,因节流阀前后压力差变化,通过节流阀的流量均变化,故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀代替节流阀,回路的负载特性将大为提高。
  • 调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时,由于定差减压阀的作用,通过调速阀的流量基本稳定(如图以进油路调速为例)。旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小。由于增加了定差减压阀的压力损失,回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持0.5~1MPa的压差。

第23页:容积调速回路

容积调速回路

容积调速回路容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失和溢流损失,回路效率高,系统温升小,适用于高速、大功率调速系统。根据变量装置分为:变量泵与定量马达(缸)组成的容积调速回路定量泵与变量马达组成的容积调速回路变量泵与变量马达组成的容积调速回路

第24页:容积调速回路的速度刚性

容积调速回路的速度刚性

回路的速度刚性受负载变化影响的原因:随着负载增加,因泵和马达的泄漏增加,致使马达输出转速下降。

(本页含图示,源文件未提取到图注文字,建议对照原图补充。)

第25页:定量泵与变量马达回路

定量泵与变量马达回路

回路的速度刚性受负载变化影响的原因:随着负载增加,因泵和马达的泄漏增加,致使马达输出转速下降。

第26页:变量泵与变量马达回路

变量泵与变量马达回路

变量泵与变量马达组成的容积节流调速回路原理:变量泵—变量马达闭式调速回路,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。单向阀4、5用于辅助泵3双向补油,单向阀6、7使溢流阀8在两个方向起过载保护作。在低速段,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,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)。高速段,泵为最大排量,用变量马达调速,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(恒功率调节)。由于泵和马达的排量都可调,扩大了回路的调速范围,一般Re≤100。特点:

第27页:限压式变量泵调速回路

限压式变量泵调速回路

限压式变量泵和调速阀的调速回路差压式变量泵和节流阀的调速回路容积节流调速回路容积节流调速回路用压力补偿泵供油,用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度;并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失,效率较高,速度稳定性比容积调速回路好。按变量泵和流量阀分为:以限压式变量泵和调速阀的调速回路为例介绍该方式调速特性

第28页:限压式变量泵与调速阀回路

限压式变量泵与调速阀回路

限压式变量泵与调速阀组成容积节流调速该回路中包含限压式变量泵、调速阀和背压阀,变量泵流量与调速阀相适应,无溢流损失;背压法增强回路运动平稳性。这种回路无溢流损失,但有节流损失,其大小与液压缸的工作压力有关。回路效率:η=p1q1/ppqp=p1/pp特点:

第29页:快速运动回路

快速运动回路

在负载不大或空载时,实现快速运动,以提高生产率或充分利用功率。快速运动回路油缸差动连接快速回路将液压缸有杆腔回油和液压泵供油合在一起进入液压缸无杆腔,活塞将快速向右运动,差动连接与非差动连接的速度之比为v’1/v1=A1/(A1-A2)注:在差动回路中,泵的流量和缸的有杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管道应按合成流量来选择规格,否则会导致压力损失过大,泵空载时供油压力过高。

第30页:双泵供油快速回路

双泵供油快速回路

双泵供油快速回路外控顺序阀3(卸荷阀)和溢流阀5分别设定双泵供油和小流量泵2供油时系统的最高工作压力。当系统压力低于阀3调定压力时,两个泵同时向系统供油,活塞快速向右运动;系统压力达到或超过阀3调定压力时,大流量泵1通过阀3卸载,单向阀4自动关闭,只有小流量泵向系统供油,活塞慢速向右运动。注:卸载阀3的调定压力至少应比溢流阀5的调定压力低10%~20%。大流量泵卸载减少了动力消耗,回路效率较高。这种回路常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合。

第31页:采用蓄能器的快速回路

采用蓄能器的快速回路

采用蓄能器的快速回路当系统停止工作时,1YA通电,换向阀处于右位,这时液压缸便经单向阀向蓄能器7充油。蓄能器油压达到规定值时,换向阀1YA左位工作,液压泵和蓄能器7共同向主系统供油,实现快速运动。由于采用蓄能器和液压泵同时向系统供油,故可以用较小流量的液压泵来获得快速运动。注:这种回路适用于系统短期需要大流量的场合。

第32页:采用增速缸的快速回路

采用增速缸的快速回路

采用增速缸的快速回路增速缸由活塞缸与柱塞缸复合而成。换向阀2处于左位,压力油经柱塞6内孔进入增速缸小腔,推动活塞快速向右移动,活塞缸7左腔所需油液由液控单向阀5从油箱4吸取,活塞缸右腔油液经换向阀回油箱。当执行元件接触工件,工作压力升高,换向阀3通电右位工作,单向阀5关闭,压力油同时进入增速缸的大小腔,活塞转换成慢速运动,且推力增大。换向阀2处于右位,压力油进入活塞缸右腔,同时打开液控单向阀5,大腔回油排回油箱,活塞快速向左退回。注:这种回路大多用在空行程速度要求较快的卧式液压机上。

(本页含图示,源文件未提取到图注文字,建议对照原图补充。)

第33页:自重充液快速回路

自重充液快速回路

  • 当运动部件接触工件负载增加时,缸的上腔压力升高,阀3关闭,此时只靠液压泵供油,活塞运动速度降低。
  • 回程时,液压缸上腔一部分回油通过阀3进入充液油箱,一部分回油直接回油箱。注:回路用于垂直运动部件质量较大的液压机系统。

第34页:速度换接回路

速度换接回路

速度换接回路用于切换执行元件的速度。换接过程要求平稳,换接精度要求高。按切换前后速度的不同,有快速-工作速度、两种工进速度的换接。快速运动和工作进给的换接回路用行程阀的速度换接回路换向阀右位工作,液压缸活塞快进到预定位置,活塞杆上挡块压下行程阀1,行程阀断开,缸右腔油液必须经过节流阀2才能回油箱,活塞转为慢速工进。换向阀左位工作,压力油经单向阀3进入缸右腔,活塞快速向左返回。速度切换过程比较平稳,换接点位置准确。但行程阀必须安装在运动部件附近,有时管路要接得很长,压力损失较大。

第35页:液压马达双速换接回路

液压马达双速换接回路

液压马达并联双速换接回路电磁换向阀左位,压力油只驱动马达1,马达2空转;电磁换向阀右位,两马达并联,故进入每个马达的流量减少一半,转速相应降低一半,转矩增加一倍。两种情况回路输出功率相同。两液压马达的主轴刚性连接在一起(一般为同轴双排柱塞马达)

第36页:两种工进速度换接回路

两种工进速度换接回路

两种工进速度换接回路两个进给速度可以分别调整,互不影响。但在速度换接瞬间,会造成进给部件突然前冲。不宜用在同一行程两次进给速度的转换上,只可用在速度预选的场合。调速阀串联的二级调速回路调速阀并联的二级调速回路只能用于第二进给速度小于第一进给速度的场合,故调速阀B的开口小于调速阀A。回路速度换接平稳性好。

第37页:第三节方向控制回路

第三节方向控制回路

第三节方向控制回路通过控制进入执行元件液流的通、断或变向,来实现执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。常用的方向控制回路有:换向回路锁紧回路制动回路

第38页:换向回路

换向回路

换向回路采用二位四通换向阀、三位四通换向阀都可以使双作用液压缸换向。二位阀只能使执行元件正、反向运动,三位阀有中位,不同中位机能可使系统获得不同性能;依靠弹簧或重力返回的单作用液压缸用二位三通阀可使其换向;采用电磁换向阀可以方便的实现自动往复运动,但对流量较大和换向平稳性要求较高的场合,电磁换向阀的换向回路已不能适应,往往采用以手动换向阀或机动换向阀作先导阀而以液动换向阀为主阀的换向回路,或者采用电液动换向阀的换向回路。采用换向阀的换向回路

第39页:采用机液换向阀的换向回路

采用机液换向阀的换向回路

采用机液换向阀的换向回路对于频繁的连续的往复运动,且换向过程要求平稳,换向精度高,换向端点能停留的磨床工作台,常采用机动换向阀作先导阀,液动换向阀作主阀的换向回路。时间控制制动式在一定时间内换向。可以通过调节J1、J2来控制工作台的制动时间,以便减小换向冲击或提高工作效率。主要用于工作部件运动速度较大、换向频率高、换向精度要求不高的场合。

第40页:采用双向变量泵的换向回路

采用双向变量泵的换向回路

采用双向变量泵的换向回路在容积调速的闭式回路中可用双向变量泵变更供油方向来实现液压缸(液压马达)的换向。行程控制制动式在某一行程换向。工作台预先制动到大致相同的低速后才开始换向,换向精度高,冲出量较小,易用于工作部件运动速度不大但换向精度要求较高的场合。采用机液换向阀的换向回路(续)

第41页:锁紧回路

锁紧回路

锁紧回路通过切断执行元件进油、出油通道而使执行元件准确的停在确定的位置,并防止停止运动后因外界因素而发生窜动。在缸的两侧油路上串接一液控单向阀(液压锁),活塞可在行程的任何位置上长期锁紧,锁紧精度只受缸的泄漏和油液压缩性的影响。为了保证锁紧迅速、准确,换向阀应采用H型或Y型中位机能。用液控单向阀的锁紧回路

第42页:用制动器的马达锁紧回路

用制动器的马达锁紧回路

用制动器的马达锁紧回路切断液压马达进出口后,马达理应停转,但因马达还有一泄油口直接通回油箱,马达在重力负载力矩的作用下变成泵工况,其出口油液将经泄油口流回油箱,马达出现滑转。因此,在切断马达进出口的同时,需通过液压制动器来保证马达可靠地停转。利用换向阀中位机能锁紧回路利用三位四通换向阀的M型、O型中位机能的可以锁紧回路。但由于滑阀的泄漏,活塞不能长时间保持停止位置不动,故锁紧精度不高。

第43页:第四节多缸动作回路

第四节多缸动作回路

第四节多缸动作回路当一个油源给多个执行元件供油,各执行元件因回路中压力、流量的相互影响而在动作上受到牵制。我们可以通过压力、流量、行程控制来实现多执行元件预定动作的要求。多缸动作回路包括:顺序动作回路同步回路互不干扰回路

第44页:顺序动作回路

顺序动作回路

顺序动作回路使几个执行元件严格按照预定顺序动作。按控制方式不同,顺序动作回路分为压力控制和行程控制两种方式。压力控制顺序动作回路利用液压系统工作过程中压力变化来使执行元件按顺序先后动作。用顺序阀控制的顺序动作回路当换向阀5处于左位,缸1向右运动,活塞碰到死挡铁后回路压力升高到顺序阀3的调定压力,顺序阀3开启,缸2活塞才向右运动。当换向阀5处于右位,缸2活塞先退到左端点,回路压力升高,打开顺序阀4,再使缸1活塞退回原位。

第45页:压力继电器顺序动作回路

压力继电器顺序动作回路

用压力继电器的顺序动作回路按启动按钮,电磁铁1YA得电,缸1活塞前进到右端点后,回路压力升高,压力继电器1K动作,使电磁铁3YA得电,缸2活塞前进。按返回按钮,1YA、3YA失电,4YA得电,缸2活塞先退回原位后,回路压力升高,压力继电器2K动作,使2YA得电,缸1活塞后退。注:顺序阀或压力继电器的调定压力必须大于前一动作执行元件的最高工作压力的10%~15%,否则在管路中的压力冲击或波动下会造成误动作。这种回路适用于执行元件数目不多、负载变化不大的场合。

第46页:行程控制顺序动作回路

行程控制顺序动作回路

行程控制顺序动作回路行程阀控制顺序回路电磁阀3处于右位,缸1活塞先向右运动,当活塞杆上挡块压下行程阀4后,缸2活塞才向右运动;阀3处于左位,缸1活塞先退回,其挡块离开行程阀4后,缸2活塞才退回。回路动作可靠,但改变动作顺序难。行程开关控制顺序回路1YA得电,缸1活塞先向右运动,当活塞杆上挡块压下行程开关2S后,使2YA得电,缸2活塞才向右运动,直到压下3S,使1YA失电,缸1活塞向左退回,而后压下1S,使2YA失电,缸2活塞再退回。调整挡块可调整缸的行程,通过电控系统可改变动作顺序。

第47页:同步回路

同步回路

同步回路能保证系统中两个或多个执行元件克服负载、摩擦阻力、泄漏、制造质量和结构变形上的差异,在运动中以相同的位移或相同的速度运动,前者为位置同步,后者为速度同步。严格地做到每一瞬间速度同步,则可保持位置同步。实际上同步回路多采用速度同步。按控制方式分:等流量控制等容积控制

第48页:油缸串联同步回路

油缸串联同步回路

油缸串联同步回路带位置补偿的串联缸同步回路当两缸同时下行时,若缸5活塞先到行程端点,则挡块压下行程开关1S,3YA得电,阀3左位接入系统,压力油经阀3、阀4进入缸6上腔,进行补油,使其活塞继续下行到达行程端点。若缸6活塞先到行程端点,行程开关2S使4YA得电,压力油进入阀4控制腔,打开阀4,缸5下腔与油箱接通使其活塞继续下行到达行程端点,从而消除积累误差。注:此种情况,泵的供油压力至少是两缸工作压力之和。

第49页:用调速阀的同步回路

用调速阀的同步回路

用调速阀的同步回路仔细调整两个调速阀的开口大小,控制进入或流出液压缸的流量,可使它们在一个方向上实现速度同步。回路结构简单,调整麻烦,同步精度不高。

第50页:用同步缸的同步回路

用同步缸的同步回路

用同步缸的同步回路同步缸是两个尺寸相同的缸体和两个活塞共用一个活塞杆的液压缸,活塞向左或向右运动时输出或接受相等容积的油液,在回路中起着配流的作用,是有效面积相等的两个液压缸实现双向同步回路。同步缸的两个活塞上装有双作用单向阀,可以在行程端点消除误差。

第51页:多缸防干扰回路

多缸防干扰回路

  • 3YV-大泵供油工进1YA-3YA
  • 小泵供油快退1YA
  • 3YA
  • 大泵供油缸2快进2YA
  • 4YA-大泵供油工进2YA-4YA
  • 小泵供油快退2YA
  • 4YA
  • 大泵供油
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