液压系统基本回路及液压系统实例.ppt

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第二节压力控制回路压力控制回路是用压力阀（溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器）来控制和调节液压系统主油路或某一支路的压力，以满足执行元件速度换接回路所需的力或力矩的要求。利用压力控制回路可实现对系统进行调压(稳压)、卸荷、减压、增压、平衡等各种控制。 一、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。 1.单级调压回路单级调压回路包括压力调定回路和压力限定回路。如图(a)所示，通过液压泵1和溢流阀2的并联连接，即可组成单级调压回路。通过调节溢流阀的压力，可以改变泵的输出压力。当溢流阀的调定压力确定后，液压泵就在溢流阀的调定压力下工作。从而实现了对液压系统进行调压和稳压控制。如果将液压泵1改换为变量泵，这时溢流阀将作为安全阀来使用，液压泵的工作压力低于溢流阀的调定压力，这时溢流阀不工作，当系统出现故障，液压泵的工作压力上升时，一旦压力达到溢流阀的调定压力，溢流阀将开启，并将液压泵的工作压力限制在溢流阀的调定压力下，使液压系统不至因压力过载而受到破坏，从而保护了液压系统。 2.远程调压回路(P120)主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力。 3.多级调压回路图(c)所示为三级调压回路，三级压力分别由溢流阀1、2、3调定，当电磁铁1YA、2YA失电时，系统压力由主溢流阀调定。当1YA得电时，系统压力由阀2调定。当2YA得电时，系统压力由阀3调定。在这种调压回路中，阀2和阀3的调定压力要低于主溢流阀的调定压力，而阀2和阀3的调定压力之间没有什么一定的关系。当阀2或阀3工作时，阀2或阀3相当于阀1上的另一个先导阀。 二、卸载回路功用在液压系统执行元件短时间不工作时，不频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转。卸载方式：压力卸载；流量卸载（仅适用于变量泵）（P122）用换向阀中位机能的卸载回路：可借助M型、H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载。 常见的压力卸荷方式有以下几种：1.换向阀卸荷回路M、H和K型中位机能的三位换向阀处于中位时，泵即卸荷，如图所示为采用M型中位机能的电液换向阀的卸荷回路，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，供操纵控制油路之用。 2.用先导型溢流阀的远程控制口卸荷图中若去掉远程调压阀4，使先导型溢流阀的远程控制口直接与二位二通电磁阀相连，便构成一种用先导型溢流阀的卸荷回路，这种卸荷回路卸荷压力小，切换时冲击也小。 三、减压回路减压回路(单级、二级减压回路)功用使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力。最常见的减压回路为通过定值减压阀与主油路相连，如图(a)所示。回路中的单向阀为主油路压力降低(低于减压阀调整压力)时防止油液倒流，起短时保压作用，减压回路中也可以采用类似两级或多级调压的方法获得两级或多级减压。图(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的调定减压值。 四、增压回路功用使系统中某一支路获得较系统压力高且流量不大的油液供应。可以通过增压元件—增压缸实现 1.增压缸的增压回路如图(a)所示为利用增压缸的单作用增压回路，当系统在图示位置工作时，系统的供油压力p1进入增压缸的大活塞腔，此时在小活塞腔即可得到所需的较高压力p2；当二位四通电磁换向阀右位接入系统时，增压缸返回，辅助油箱中的油液经单向阀补入小活塞。因而该回路只能间歇增压，所以称之为单作用增压回路。 2.连续增压回路如图(b)所示的采用双作用增压缸的增压回路，能连续输出高压油，在图示位置，液压泵输出的压力油经换向阀5和单向阀1进入增压缸左端大、小活塞腔，右端大活塞腔的回油通油箱，右端小活塞腔增压后的高压油经单向阀4输出，此时单向阀2、3被关闭。当增压缸活塞移到右端时，换向阀得电换向，增压缸活塞向左移动。同理，左端小活塞腔输出的高压油经单向阀3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。 五、平衡回路功用使执行元件的回路上保持一定的背压值，以平衡重力负载，使之不会因自重而自行下落。 1.采用单向顺序阀的平衡回路图(a)所示为采用单向顺序阀的平衡回路，当1YA得电后活塞下行时，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。这种回路当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。 2.采用液控顺序阀的平衡回路图(b)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工作于启闭的过渡状态，因而影响工作的平稳性。这种回路适用于运动部件重量不很大、停留时间较短的液压系统中。 第三节速度控制回路调速回路：调节执行元件的工作速度的回路。包括：定量泵节流调速回路变量泵容积调速回路速度控制回路（一） 定量泵节流调速回路这种回路通过在泵口接一条支路将多余流量流回油箱，称为节流调速回路。按流量控制阀安装位置的不同分：进油节流调速回路将流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。回油节流调速回路将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。旁路节流调速回路将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。 进油节流调速回路流量连续性方程：qp=q1+Δq活塞受力平衡方程：p1A1=F节流阀压力流量方程：q1=KATΔp1/2=KAT(pp-F/A1)1/2 回油节流调速回路流量连续性方程：qp=q1+Δq活塞受力平衡方程：ppA1=p2A2+F节流阀压力流量方程：q2=KATp21/2=KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2特点：进油、回油节流调速回路结构接单、价格低廉，但效率低，只用于负载变化不大、低速、小功率场合。 旁路节流调速回路速度负载特性方程：V=q1/A1=〔qt-λp(F/A1)-KAT(F/A1)1/2〕/A1特点：1、只有节流损失，而无溢流损失，效率高。2、低速时承载能力低，调速范围小。3、速度负载特性差。 变量泵容积调速回路通过改变泵的流量调节执行元件的速度，称为容积调速回路。按改变泵排量的方法不同分：手动调节容积调速回路：变量泵—定量马达调速变量泵—变量马达调速自动调节容积调速回路：恒功率变量泵调速限压式变量泵和调速阀调速差压式变量泵和节流阀调速 变量泵—定量马达调速回路回路的调速范围Re≈40。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。回路的调速范围Re≈40。 变量泵—变量马达调速回路能实现低速大转矩输出和高速大功率输出。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。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。 差压式变量泵和节流阀的调速回路这种回路采用差压式变量泵供油，通过节流阀确定进入或流出液压缸的流量，使变量泵输出流量与液压缸所需流量相适应，且泵的压力自动随负载变化。特点：1、回路效率高，发热小。2、具有良好的稳速特性。 速度控制回路（二）包括：快速运动回路：使执行元件获得尽可能大的工作速度。速度换接回路：用于执行元件实现速度的切换。 一、快速运动回路液压缸差动连接快速运动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) 双泵供油快速运动回路采用低压大流量泵和高压小流量泵组成的双联泵供油。系统高速运动时两泵同时供油，系统工作进给时由高压小流量泵供油。特点：效率高，适用于执行元件快进、工进速度差别大的场合。 二、速度换接回路用行程阀的速度换接回路特点：阀安装灵活，连接方便，但速度换接的平稳性、可靠性和换接精度差。在机床液压系统中常见。 液压马达串、并联双速换接回路液压马达并联回路换向阀在左位，压力油只驱动一个马达，另一马达空转；换向阀在右位，两马达并联，因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。液压马达串并联回路换向阀处于上位，两马达并联，换向阀处于下位，两马达串联。并联时马达低速旋转，输出转矩相应增加，串联时马达高速旋转。两种情况回路输出功率相同。 两种慢速的换接回路这种回路可实现两种工进速度的切换。且第一种工进速度大于第二种工进速度。12 第四节典型液压系统组合机床动力滑台液压系统 组合机床动力滑台液压系统概述组合机床是由通用部件和专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。它能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等加工工序和工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作。动力滑台是组合机床的通用部件，上面安装有各种旋转刀具，通过液压系统可使这些刀具按一定动作循环完成轴向进给运动。YT4543型动力滑台动作循环：快进—一工进—二工进—死挡铁停留—快退——原位停止 YT4543型动力滑台液压系统组成由限压式变量叶片泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快进速度和工进速度的切换，用电磁阀实现两种工进速度的切换，用调速阀使进给速度稳定。 组合机床动力滑台液压系统工作原理如图YT4543型动力滑台液压系统图 组合机床动力滑台液压系统工作原理1、快进差动快进1Y得电，电液换向阀处于左位，主油路经泵－单向阀13－液动阀12左位－行程阀8常位－液压缸左腔。回油路从液压缸右腔－阀12左位－单向阀3－阀8－液压缸左腔。由于动力滑台空载，系统压力低，液控顺序阀2关闭，液压缸成差动连接，且变量泵14输出最大流量，滑台向左快进（活塞杆固定，滑台随缸体向左运动）。2、一工进滑台上的行程挡块压下行程阀8，使原来通过阀8进入液压缸左腔的油路切断。此时电磁阀9处于常位，调速阀4接入系统，系统压力升高。压力升高一方面使液控顺序阀2打开，另一方面使限压式变量泵的流量减小，直到与经过调速阀4的流量相匹配。此时缸的速度由调速阀4的开口决定。液压缸右腔油液通过阀12后经液控顺序阀2和背压阀1回油箱，单向阀3有效地隔开了工进的高压腔与回油的低压腔。3、二工进当滑台前进到一定位置时，挡块压下行程开关时3Y得电，经阀9的通路被切断，压力油须经阀4和阀10才能进入缸的左腔。由于阀10的开口比阀4小，滑台速度减小，速度大小由调速阀10的开口决定。 4、死挡铁停留当滑台工进到碰上死挡铁后，滑台停止运动。液压缸左腔压力升高，压力继电器5给时间继电器发出信号，使滑台在死挡铁上停留一定时间后再开始下一动作。此时泵的供油压力升高，流量减少，直到限压式变量泵流量减小到仅能满足补偿泵和系统的泄漏为止，系统处于需要保压的流量卸载状态。5、快退当滑台在死挡铁上停留一定时间后，时间继电器发出使滑台快退的信号。1Y失电，2Y得电，阀11、12处于右位。进油路由泵14－阀13－阀12右位－液压缸右腔；回油路由缸左腔－阀6－阀12右位－油箱。由于此时空载，系统压力很低，泵输出的流量很大，滑台向右快退。6、原位停止挡块压下原位行程开关，1Y、2Y、3Y都失电，阀11、12处于中位，滑台停止运动，泵通过阀12中位卸载。 组合机床动力滑台液压系统特点采用了限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，保证了稳定的低速运动，有较好的速度刚性和较大的调速范围。回油路上的背压阀使滑台能承受负值负载。采用了限压式变量泵和液压缸的差动连接实现快进，能量利用合理。采用了行程阀和顺序阀实现快进和工进的换接，动作可靠，转换位置精度高。采用了三位五通M型中位机能的电液换向阀换向，提高了换向平稳性，减少了能量损失。 谢谢大家！