液压回路.ppt
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1、本章提要本章提要 本章介绍液压基本回路,这些回路主要包括:调速回路(包括节流调速回路和容积调速回路)快速运动回路 同步回路顺序回路 平衡回路和卸荷回路熟悉和掌握这些基本回路的组成、工作原理及应用,是分析、设计和使用液压系统的基础。注意注意快速运动回路快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度,以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。实现快速运动可以有几种方法。8.1 快速运动回路快速运动回路 这里仅介绍液压缸差动连接的快速运动液压缸差动连接的快速运动回路回路和双泵供油的快速运动回路。双泵供油的快速运动回路。8.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 液压缸差动连液压缸差动连液压
2、缸差动连液压缸差动连接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路 换向阀2处于原位时,液压泵1输出的液压油同时与液压缸3的左右两腔相通,两腔压力相等。由于液压由于液压缸无杆腔的有效面积缸无杆腔的有效面积A1A1大大于有杆腔的有效面积于有杆腔的有效面积A2A2,使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力,导致活塞向右运动。图图8.1 8.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路 8.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 液压缸差动连液压缸差动连液压缸差动连液压缸差动连接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路接的快速运动回路 于是无杆腔排出的油液与
3、泵1输出的油液合流进入无杆腔,即在不增加泵流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量,使活塞快速向右运动。图图8.1 8.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路 这种回路比较简单也比较经济,但液压缸的速度加快有限,差动连接与非差动连接的速度之比为:有时仍不能满足快速运动的要求,常常要求和其它方法(如限压式变量泵)联合使用。图图8.1 8.1 液压缸差动连接的快速运动回路液压缸差动连接的快速运动回路 当换向阀6处图示位置,并且由于外负载很小,使系统压力低于顺序阀3的调定压力时,两个泵同时向系统供油,活塞快速向右运动;图图8.2双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路 设定双泵
4、供油时设定双泵供油时系统的最高工作系统的最高工作压力压力低压大流量泵低压大流量泵1 1和高压和高压小流量泵小流量泵2 2组成的双联组成的双联泵作为系统的动力源。泵作为系统的动力源。8.1.2 8.1.2 双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路双泵供油的快速运动回路换向阀6的电磁铁通电后,缸有杆腔经节流阀7回油箱,系统压力升高,系统压力升高,系统压力升高,系统压力升高,达到达到顺序阀顺序阀3 3的调定压力的调定压力后后,大流量泵大流量泵1 1通过阀通过阀3 3卸荷卸荷,单向阀单向阀4 4自动自动关闭关闭,只有小流量泵只有小流量泵2 2单独向系统供油单独向系统供油,活塞
5、慢速向右运动.设定小流量泵设定小流量泵2 2的最高的最高工作压力工作压力注意注意:顺序阀:顺序阀3 3的的调定压力至少应比调定压力至少应比溢流阀溢流阀5 5的调定压力的调定压力低低10%-20%10%-20%。设设定定小小流流量量泵泵2 2的的最最高高工作压力工作压力注注意意:顺顺序序阀阀3 3的的调调定定压压力力至至少少应应比比溢溢流流阀阀5 5的的调调定定压压力力低低10%-20%10%-20%。大流量泵1的卸荷减少了动力消耗,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,特别是在机床中得到了广泛的应用。8.2调速回路8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.2.1 调速
6、方法概述调速方法概述调速方法概述调速方法概述液压系统常常需要调节液压缸和液压马达液压缸和液压马达的运动速度,以适应主机的工作循环需要。液压缸和液压马达的液压缸和液压马达的速度决定于排量速度决定于排量及及输入流量输入流量。液压缸的速度为:液压马达的转速:式中 q 输入液压缸或液压马达的流量;A 液压缸的有效面积(相当于排量);VM 液压马达的每转排量。由以上两式可以看出,要控制缸和马达的速度,可以通过改变流入流量来实现,也可以通过改变排量来实现。对于液压缸来说,通过改变其有效作用面积A(相当于排量)来调速是不现实的,一般只能用改变流量的方法来调速。对变量马达来说,调速既可以改变流量,也可改变马达
7、排量。目前常用的调速回路主要有以下几种:(1)(1)节流调速回路节流调速回路 采用定量泵供油,通过改变回路中节流面积的大小来控制流量,以调节其速度。(2)(2)容积调速回路容积调速回路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。(3)容积节流调速回路(联合调速)容积节流调速回路(联合调速)下面主要讨论节流调速回路节流调速回路和容积调速回路容积调速回路。8.2.2 8.2.2 8.2.2 8.2.2 采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路采用节流阀的节流调速回路 节流调速回路有进油路节流调速进油路节流调速进油路节流调速进油路节流调速,回油节路
8、流调速回油节路流调速回油节路流调速回油节路流调速,旁路节流调速旁路节流调速三种基本形式。8.2.2.1 8.2.2.1 进油路节流调速回路进油路节流调速回路进油路节流调速回路进油路节流调速回路图8.3进油路节流调速回路进油节流调速回路正常工作的条件:泵的出口压力为溢流阀的调定压力并保持定值。注意注意节流阀串联在泵和缸之间(1 1)速度负载特性)速度负载特性当不考虑泄漏和压缩时,活塞运动速度为:(8.1)活塞受力方程为:缸的流量方程为:=p2 液压缸回油腔压力,p20。F 外负载力;式中:于是(8.4)式中C 与油液种类等有关的系数;AT 节流阀的开口面积;节流阀前后的压强差,m 为节流阀的指数
9、;当为薄壁孔口时,m=0.5。(8.4)式(8.4)为进油路节流调速回路的速度负载特性方程。以v为纵坐标,FL为横坐标,将式(8.4)按不同节流阀通流面积AT作图,可得一组抛物线,称为进油路节流调速回路的速度负载特性曲线。图8.4进油路节流调速回路速度负载特性曲线(2 2)功率特性)功率特性 图8.3中,液压泵输出功率即为该回路的输入功率为:回路的功率损失为:=而缸的输出功率为:式中 溢流阀的溢流量,。进油路节流调速回路的功率损失由两部分组成:溢流功率损失 和节流功率损失(8.6)1qpqpPTpD+D=D8.2.2.2 8.2.2.2 8.2.2.2 8.2.2.2 回油路节流调速回路回油路
10、节流调速回路回油路节流调速回路回油路节流调速回路 图8.5回油路节流调速回路采用同样的分析方采用同样的分析方法可以得到与进油法可以得到与进油路节流调速回路相路节流调速回路相似的速度负载特性似的速度负载特性.节流阀串联在节流阀串联在液压缸的回油路上液压缸的回油路上,进油路和回油路节流调速的比较进油路和回油路节流调速的比较(1)(1)(1)(1)承受负值负载的能力承受负值负载的能力承受负值负载的能力承受负值负载的能力 回油节流调速能承受一定的负值负载 (2)(2)(2)(2)运动平稳性运动平稳性运动平稳性运动平稳性 回油节流调速回路运动平稳性好。(3)(3)(3)(3)油液发热对回路的影响油液发热
11、对回路的影响油液发热对回路的影响油液发热对回路的影响 进油节流调速的油液发热会使缸的内外泄漏增加;(4)(4)(4)(4)启动性能启动性能启动性能启动性能 回油节流调速回路中重新启动时背压不能立即建立,会引起瞬间工作机构的前冲现象。进油路、回油路节流调速回路结构简单,但效率较低,只宜用在负载变化不大,低速、小功率场合,如某些机床的进给系统中。8.2.2.3 8.2.2.3 旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路旁油路节流调速回路图8.6旁油路节流调速回路节流阀装在与节流阀装在与液压缸并联的支液压缸并联的支路上,利用节流路上,利用节流阀把液压泵供油阀把液压泵供油的一部分排回油的一
12、部分排回油箱实现速度调节箱实现速度调节溢流阀作安全阀用,溢流阀作安全阀用,液压泵的供油压力液压泵的供油压力P Pp p取决于负载取决于负载。(1 1)速度负载特性)速度负载特性 考虑到泵的工作压力随负载变化,泵的输出流量qp应计入泵的泄漏量随压力的变化 ,采用与前述相同的分析方法可得速度表达式为:式中 qpt泵的理论流量;k泵的泄漏系数,其余符号意义同前。(8.8)(2 2)功率特性)功率特性 回路的输入功率回路的输出功率回路的功率损失 回路效率旁路节流调速只有节旁路节流调速只有节流损失,无溢流损失流损失,无溢流损失,功率损失较小。注意注意:节流调速回路速度负载特性比较软,变载荷下的运动平稳性
13、比较差。为克服这个缺点,回路中的节流阀可用调速阀来代替。用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合8.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 容积调速回路容积调速回路容积调速回路容积调速回路 容积调速回路有泵泵-缸式回路缸式回路和泵泵-马达式回马达式回路路。这里主要介绍泵-马达式容积调速回路。8.2.3.1 8.2.3.1 8.2.3.1 8.2.3.1 变量泵变量泵变量泵变量泵-定量马达定量马达定量马达定量马达式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路 马达为定量,改变泵排量VP可使马达转速nM随之成比例地变化.图8.7变量泵-定量马达容积调速回路防止回路过载 补偿泵3和马达
14、5的泄漏调定油泵1的供油压力辅助泵使低压辅助泵使低压管路始终保持管路始终保持一定压力一定压力,改改善了主泵的吸善了主泵的吸油条件油条件,且可且可置换部分发热置换部分发热油液油液,降低系降低系统温升。统温升。图8.7变量泵-定量马达容积调速回路图8.8变量泵-定量马达容积调速回路工作特性曲线防止回路过载 补偿泵3和马达5的泄漏调 定 油 泵 1的供油压力8.2.3.28.2.3.28.2.3.28.2.3.2定定定定量量量量泵泵泵泵-变变变变量量量量马马马马达达达达式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路式容积调速回路8.2.3.3 8.2.3.3 变变量量泵泵-变变量量马马达达式式容容积积调
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