1、第六章           液壓基本回路主要內容：一、 一、        速度控制回路（一） （一）         調速回路：油缸：v=q/A 液壓馬達: n=q/Vm1.節流調速回路；2.容積調速回路；3.容積節流調速回路（二） （二）         速度換接回

2、路（三） （三）         快速回路二、 二、        壓力控制回路（一） （一）         調壓回路（二） （二）         減壓回路（三） （三）         卸荷回路（四） （

3、四）         保壓回路（五） （五）         增壓回路三、 三、        方向控制回路（一） （一）         換向回路（二） （二）         鎖緊回路四、 四、 

4、       多缸動作控制回路（一） （一）         順序動作回路（二） （二）         同步動作回路（三） （三）     防干擾回路 第一節 速度控制回路 速度控制回路是研究液壓系統的速度調節和變換問題，常用的速度控制回路有調速回路、快速回路、速度換接回路等，本節中分別對上述三種回路進行介紹。一、調速回路 調

5、速回路的基本原理 從液壓馬達的工作原理可知，液壓馬達的轉速nM由輸入流量和液壓馬達的排量Vm決定，即nM=q/V m，液壓缸的運動速度v由輸入流量和液壓缸的有效作用面積A決定，即v=q/A。 通過上面的關系可以知道，要想調節液壓馬達的轉速n M或液壓缸的運動速度v，可通過改變輸入流量q、改變液壓馬達的排量V m和改變缸的有效作用面積A等方法來實現。由于液壓缸的有效面積A是定值，只有改變流量q的大小來調速，而改變輸入流量q，可以通過采用流量閥或變量泵來實現，改變液壓馬達的排量V m，可通過采用變量液壓馬達來實現，因此，調速回路主要有以下三種方式： 1）節流調速回路：由定量泵供油，用流量閥調節進入

6、或流出執行機構的流量來實現調速； 2）容積調速回路：用調節變量泵或變量馬達的排量來調速； 3）容積節流調速回路：用限壓變量泵供油，由流量閥調節進入執行機構的流量，并使變量泵的流量與調節閥的調節流量相適應來實現調速。此外還可采用幾個定量泵并聯，按不同速度需要，啟動一個泵或幾個泵供油實現分級調速。  1、節流調速回路圖71節流調速原理。 節流調速回路是通過調節流量閥的通流截面積大小來改變進行執行機構的流量，從而實現運動速度的調節。 如圖71所示，如果調節回路里只有節流閥，則液壓泵輸出的油液全部經節流閥流進液壓缸。改變節流閥節流口的大小，只能改變油液流經節流閥速度的大小，而總的流量不會改變

7、，在這種情況下節流閥不能起調節流量的作用，液壓缸的速度不會改變。1）進油節流調速回路 進油調速回路是將節流閥裝在執行機構的進油路上，起調速原理如圖7-2（a）所示.   圖72（a）進油節流調速回路A. A.     回路的特點因為是定量泵供油，流量恒定，溢流閥調定壓力為pt，泵的供油壓力p0，進入液壓缸的流量q1由節流閥的調節開口面積a確定,壓力作用在活塞A1上，克服負載F，推動活塞以速度v=q1/A1向右運動。因為定量泵供油， q1小于qB ，所以p0=溢流閥調定供油壓力pt=const  活塞受力平衡方程：p

8、1 A1= F +p2 A2進入油缸的流量q1=Kapm p= pb-F/A1q1=Ka (pb-F/A1)mB. B.     進油節流調速回路的速度-負載特性方程為 （7-1） 式中：k為與節流口形式、液流狀態、油液性質等有關的節流閥的系數；a為節流口的通流面積；m為節流閥口指數（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，當F增大,a一定時，速度v減小。C.進油節流調速回路的速度-負載特性曲線 圖7-2(c)速度負載特性D.進油節流調速回路的優點是：液壓缸回油腔和回油管中壓力較低，當采用單桿活塞桿液壓缸，使油液進入無桿腔中，其有效工作面積

9、較大，可以得到較大的推力和較低的運動速度，這種回路多用于要求沖擊小、負載變動小的液壓系統中。 E.回路效率 =FV/qBp0 qBp0= p0q1+p0qY = p1q1+p q1 +p0qY 如圖：  p1q1= FV 有用功率 p q1節流損失 pbqY溢流損失所以在20%左右 ） ）             回油節流調速回路：回油節流調速回路將節流閥安裝在液壓缸的回油路上，其調速原理如圖7-2（b）所示。圖7-2（b）回油節 A.回路的特點

10、因為是定量泵供油，流量恒定，溢流閥調定壓力為pt，泵的供油壓力p0，進入液壓缸的流量q1，液壓缸輸出的流量q2，q2由節流閥的調節開口面積a確定,壓力p1作用在活塞A1上，壓力p作用在活塞A上，推動活塞以速度v=q1/A1向右運動，克服負載F做功。因qAqAq1qAAq1小于qB， 所以p0=溢流閥調定供油壓力pt=constp1活塞受力平衡方程：p1 A1= F +p2 A2p2 =（p1 A1 F）/ A2 F=0時 p2 =p1 A1 / A2p1q=Kapm pp= （p1A1F）/ Aq=Ka（p1A1F）/ Am B. 回油節流調速回路的速度-負載特性方程為： (72)

11、式中：k為與節流口形式、液流狀態、油液性質等有關的節流閥的系數；a為節流口的通流面積；m為節流閥口指數（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，當F增大,a一定時，速度v減小。C. C.     回油節流調速回路的速度-負載特性曲線如圖72c 圖7-2(c)速度負載特性D. D.     回油節流調速回路的優點：節流閥在回油路上可以產生背壓，相對進油調速而言，運動比較平穩，常用于負載變化較大，要求運動平穩的液壓系統中。而且在a一定時，速度v隨負載F增加而減小。 E.回路效率 =FV/qBpb qBpb= pbq

12、1+pbqY = q1（A p）+p q1 +pbqY 如圖： p1q1= FV 有用功率 p q_節流損失 pbqY溢流損失所以在20%左右 如圖72（a）、（b）所示，將節流閥串聯在回路中，節流閥和溢流閥相當于并聯的兩個液阻，定量泵輸出的流量q B不變，經節流閥流入液壓缸的流量q 1和經溢流閥流回油箱的流量q的大小，由節流閥和溢流閥液阻的相對大小決定。節流閥通過改變節流口的通流截面，可以在較大范圍內改變其液阻，從而改變進入液壓缸的流量，調節液壓缸的速度。 ） ）         &

13、#160;   旁路節流調速回路這種回路由定量泵、安全閥、液壓缸和節流閥組成，節流閥安裝在與液壓缸并聯的旁油路上，其調速原理如圖7-3所示。圖73旁路節流調速回路 定油泵輸出的流量q B，一部分（q1） 進入液壓缸，一部分（q2）通過節流閥流回油箱。溢流閥在這里起安全作用，回路正常工作時，溢流閥不打開，當供油壓力超過正常工作壓力時，溢流閥才打開，以防過載。溢流閥的調節壓力應大于回路正常工作壓力，在這種回路中，缸的進油壓力p1等于泵的供油壓力p B，溢流閥的調節壓力一般為缸克服最大負載所需的工作壓力的p1max1.11.3倍. 4）采用調速閥的節流調速回路 前面介紹的三種基本

14、回路其速度的穩定性均隨負載的變化而變化，對于一些負載變化較大，對速度穩定性要求較高的液壓系統，可采用調速閥來改善起速度-負載特性。圖74調速閥進油節流調速回路  采用調速閥也可按其安裝位置不同，分為進油節流、回油節流、旁路節流三種基本調速回路。 圖7-4為調速閥進油調速回路。圖7-4(a)為回路簡圖，圖7-4(b)為其速度負載特性曲線圖。其工作原理與采用節流的進油節流閥調速回路相似。在這里當負載F變化而使p1變化時，由于調速閥中的定差輸出減壓閥的調節作用，使調速閥中的節流閥的前后壓差p保持不變，從而使流經調速閥的流量q1不變，所以活塞的運動速度v也不變。其速度負載特性曲線如圖7-4(

15、b)所示。由于泄漏的影響，實際上隨負載F的增加，速度v有所減小。在此回路中，調速閥上的壓差p包括兩部分：節流口的壓差和定差輸出減壓口上的壓差。 所以調速閥的調節壓差比采用節流閥時要大，一般p5×105Pa，高壓調速閥則達10×105Pa。這樣泵的供油壓力pB相應地比采用節流閥時也要調得高些，故其功率損失也要大些。這種回路其他調速性能的分析方法與采用節流閥時基本相同。綜上所述，采用調速閥的節流調速回路的低速穩定性、回路剛度、調速范圍等，要比采用節流閥的節流調速回路都好，所以它在機床液壓系統中獲得廣泛的應用。 2.容積調速回路 容積調速回路是通過改變回路中液壓泵或液壓

16、馬達的排量來實現調速的。其主要優點是功率損失小(沒有溢流損失和節流損失)且其工作壓力隨負載變化，所以效率高、油的溫度低，適用于高速、大功率系統。按油路循環方式不同，容積調速回路有開式回路和閉式回路兩種。開式回路中泵從油箱吸油，執行機構的回油直接回到油箱，油箱容積大，油液能得到較充分冷卻，但空氣和臟物易進入回路。閉式回路中，液壓泵將油輸出進入執行機構的進油腔，又從執行機構的回油腔吸油。閉式回路結構緊湊，只需很小的補油箱，但冷卻條件差。為了補償工作中油液的泄漏，一般設補油泵，補油泵的流量為主泵流量的10%15%。壓力調節為3×10510×105Pa。容積調速回路通常有三種基本形

17、式：變量泵和定量液動機的容積調速回路；定量泵和變量馬達的容積調速回路；變量泵和變量馬達的容積調速回路。(1)變量泵和定量液動機的容積調速回路。這種調速回路可由變量泵與液壓缸或變量泵與定量液壓馬達組成。其回路原理圖如圖7-5所示，圖7-5(a)為變量泵與液壓缸所組成的開式容積調速回路；圖7-5(b)為變量泵與定量液壓馬達組成的閉式容積調速回路。圖7-5變量泵定量液動機容積調速回路(a)開式回路 (b)閉式回路 (c)閉式回路的特性曲線其工作原理是：圖7-5(a)中活塞5的運動速度v由變量泵1調節，2為安全閥，4為換向閥，6為背壓閥。圖7-5(b)所示為采用變量泵3來調節液壓馬達5的轉速，安全閥4

18、用以防止過載，低壓輔助泵1用以補油，其補油壓力由低壓溢流閥6來調節。其主要工作特性：               速度特性：當不考慮回路的容積效率時，執行機構的速度nm或(Vm)與變量泵的排量VB的關系為：nm=nBVB/Vm或vm=nBVB/A (7-5)上式表明：因馬達的排量Vm和缸的有效工作面積A是不變的，當變量泵的轉速nB不變，則馬達的轉速nm(或活塞的運動速度)與變量泵的排量成正比，是一條通過坐標原點的直線，如圖7-5(c)中虛線所示。實際上回路的泄漏是不

19、可避免的，在一定負載下，需要一定流量才能啟動和帶動負載。所以其實際的nm(或Vm)與VB的關系如實線所示。這種回路在低速下承載能力差，速度不穩定。轉矩特性、功率特性：當不考慮回路的損失時，液壓馬達的輸出轉矩Tm(或缸的輸出推力F)為Tm=Vmp/2或F=A(pB-p0)。它表明當泵的輸出壓力pB和吸油路(也即馬達或缸的排油)壓力p0不變，馬達的輸出轉矩Tm或缸的輸出推力F理論上是恒定的，與變量泵的VB無關。但實際上由于泄漏和機械摩擦等的影響，也存在一個“死區”，如圖7-5(c)所示。此回路中執行機構的輸出功率：Pm=(pB-p0)qB=(pB-p0)nBvB或Pm=nmTm=VBnBTm/Vm

20、 (7-6)式(7-6)表明：馬達或缸的輸出功率Pm隨變量泵的排量VB的增減而線性地增減。其理論與實際的功率特性亦見圖7-6(c)。調速范圍：這種回路的調速范圍，主要決定于變量泵的變量范圍，其次是受回路的泄漏和負載的影響。采用變量葉片泵可達10，變量柱塞泵可達20。綜上所述，變量泵和定量液動機所組成的容積調速回路為恒轉矩輸出，可正反向實現無級調速，調速范圍較大。適用于調速范圍較大，要求恒扭矩輸出的場合，如大型機床的主運動或進給系統中。(2)定量泵和變量馬達容積調速回路。 定量泵與變量馬達容積調速回路如圖7-6所示。圖7-6(a)為開式回路：由定量泵1、變量馬達2、安全閥3、換向閥4組成；圖7-

21、6(b)為閉式回路：1、2為定量泵和變量馬達，3為安全閥，4為低壓溢流閥，5為補油泵。此回路是由調節變量馬達的排量Vm來實現調速。速度特性：在不考慮回路泄漏時，液壓馬達的轉速nm為：nm=qB/Vm式中qB為定量泵的輸出流量。可見變量馬達的轉速nm與其排量Vm成正比，當排量Vm最小時，馬達的轉速nm最高。其理論與實際的特性曲線如圖7-6(c)中虛、實線所示。由上述分析和調速特性可知：此種用調節變量馬達的排量的調速回路，如果用變量馬達來換向，在換向的瞬間要經過“高轉速零轉速反向高轉速”的突變過程，所以，不宜用變量馬達來實現平穩換向。轉矩與功率特性：液壓馬達的輸出轉矩：Tm=Vm(pB-p0)/2

22、液壓馬達的輸出功率：Pm=nmTm=qB(pB-p0)上式表明：馬達的輸出轉矩Tm與其排量Vm成正比；而馬達的輸出功率Pm與其排量Vm無關，若進油壓力pB與回油壓力p0不變時，Pm=C，故此種回路屬恒功率調速。其轉矩特性和功率特性見圖7-6(c)所示。圖7-6定量泵變量馬達容積調速回路(a)開式回路(b)閉式回路(c)工作特性綜上所述，定量泵變量馬達容積調速回路，由于不能用改變馬達的排量來實現平穩換向，調速范圍比較小(一般為34)，因而較少單獨應用。(3)變量泵和變量馬達的容積調速回路。這種調速回路是上述兩種調速回路的組合，其調速特性也具有兩者之特點。圖7-7所示為其工作原理與調速特性，由雙向

23、變量泵2和雙向變量馬達9等組成閉式容積調速回路。該回路的工作原理：調節變量泵2的排量VB和變量馬達9的排量Vm，都可調節馬達的轉速nm；補油泵1通過單向閥3和4向低壓腔補油，其補油壓力由溢流閥10來調節；安全閥5和6分別用以防止正反兩個方向的高壓過載。液控換向閥7和溢流閥8用于改善回路工作性能，當高、低壓油路壓差(pB-p0)大于一定值時，液動滑閥7處于上位或下位，使低壓油路與溢流閥8接通，部分低壓熱油經7、8流回油箱。因此溢流閥8的調節壓力應比溢流閥10的調節壓力低些。為合理地利用變量泵和變量馬達調速中各自的優點，克服其缺點，在實際應用時，一般采用分段調速的方法。圖7-7變量泵變量馬達的容積

24、調速回路(a)工作原理 (b)調速特性第一階段將變量馬達的排量Vm調到最大值并使之恒定，然后調節變量泵的排量VB從最小逐漸加大到最大值，則馬達的轉速nm便從最小逐漸升高到相應的最大值(變量馬達的輸出轉矩Tm不變，輸出功率Pm逐漸加大)。這一階段相當于變量泵定量馬達的容積調速回路。第二階段將已調到最大值的變量泵的排量VB固定不變，然后調節變量馬達的排量Vm，之從最大逐漸調到最小，此時馬達的轉速nm便進一步逐漸升高到最高值(在此階段中，馬達的輸出轉矩Tm逐漸減小，而輸出功率Pm不變)。這一階段相當于定量泵變量馬達的容積調速回路。上述分段調速的特性曲線如圖7-7(b)所示。這樣，就可使馬達的換向平穩

25、，且第一階段為恒轉矩調速，第二階段為恒功率調速。這種容積調速回路的調速范圍是變量泵調節范圍和變量馬達調節范圍之乘積，所以其調速范圍大(可達100)，并且有較高的效率，它適用于大功率的場合，如礦山機械、起重機械以及大型機床的主運動液壓系統。3.容積節流調速回路 容積節流調速回路的基本工作原理是采用壓力補償式變量泵供油、調速閥(或節流閥)調節進入液壓缸的流量并使泵的輸出流量自動地與液壓缸所需流量相適應。常用的容積節流調速回路有：限壓式變量泵與調速閥等組成的容積節流調速回路；變壓式變量泵與節流閥等組成的容積調速回路。圖7-8限壓式變量泵調速閥容積節流調速回路(a)調速原理圖(b)調速特性圖圖7-8所

26、示為限壓式變量泵與調速閥組成的調速回路工作原理和工作特性圖。在圖示位置，活塞4快速向右運動，泵1按快速運動要求調節其輸出流量qmax，同時調節限壓式變量泵的壓力調節螺釘，使泵的限定壓力pC大于快速運動所需壓力圖7-8(b)中AB段。當換向閥3通電，泵輸出的壓力油經調速閥2進入缸4，其回油經背壓閥5回油箱。調節調速閥2的流量q1就可調節活塞的運動速度v，由于q1qB，壓力油迫使泵的出口與調速閥進口之間的油壓憋高，即泵的供油壓力升高，泵的流量便自動減小到qBq1為止。這種調速回路的運動穩定性、速度負載特性、承載能力和調速范圍均與采用調速閥的節流調速回路相同。圖7-8(b)所示為其調速特性，由圖可知

27、，此回路只有節流損失而無溢流損失。當不考慮回路中泵和管路的泄漏損失時，回路的效率為：c=p1-p2(A2/A1)q1/pBq1=p1-p2(A2/A1)/pB上式表明：泵的輸油壓力pB調得低一些，回路效率就可高一些，但為了保證調速閥的正常工作壓差，泵的壓力應比負載壓力p1至少大5×105Pa。當此回路用于“死檔鐵停留”、壓力繼電器發訊實現快退時，泵的壓力還應調高些，以保證壓力繼電器可靠發訊，故此時的實際工作特性曲線如圖7-8(b)中ABC所示。此外，當pC不變時，負載越小，p1便越小，回路效率越低。綜上所述：限壓式變量泵與調速閥等組成的容積節流調速回路，具有效率較高、調速較穩定、結構

28、較簡單等優點。目前已廣泛應用于負載變化不大的中、小功率組合機床的液壓系統中。4.調速回路的比較和選用(1)調速回路的比較。見表7-1。表7-1 調速回路的比較回路類 主要性能節流調速回路容積調速回路容積節流調速回路用節流閥用調速閥限壓式穩流式進回油旁路進回油旁路機械特性速度穩定性較差差好較好好承載能力較好較差好較好好調速范圍較大小較大大較大功率特性效率低較高低較高最高較高高發熱大較小大較小最小較小小適用范圍小功率、輕載的中、低壓系統大功率、重載高速的中、高壓系統中、小功率的中壓系統(2)調速回路的選用。調速回路的選用主要考慮以下問題：執行機構的負載性質、運動速度、速度穩定性等要求：負

29、載小，且工作中負載變化也小的系統可采用節流閥節流調速；在工作中負載變化較大且要求低速穩定性好的系統，宜采用調速閥的節流調速或容積節流調速；負載大、運動速度高、油的溫升要求小的系統，宜采用容積調速回路。一般來說，功率在3kW以下的液壓系統宜采用節流調速；35kW范圍宜采用容積節流調速；功率在5kW以上的宜采用容積調速回路。圖7-9能實現差動連接工作進給回路 工作環境要求：處于溫度較高的環境下工作，且要求整個液壓裝置體積小、重量輕的情況，宜采用閉式回路的容積調速。經濟性要求：節流調速回路的成本低，功率損失大，效率也低；容積調速回路因變量泵、變量馬達的結構較復雜，所以價錢高，但其效率高、功

30、率損失小；而容積節流調速則介于兩者之間。所以需綜合分析選用哪種回路。二、快速運動回路為了提高生產效率，機床工作部件常常要求實現空行程(或空載)的快速運動。這時要求液壓系統流量大而壓力低。這和工作運動時一般需要的流量較小和壓力較高的情況正好相反。對快速運動回路的要求主要是在快速運動時，盡量減小需要液壓泵輸出的流量，或者在加大液壓泵的輸出流量后，但在工作運動時又不致于引起過多的能量消耗。以下介紹幾種機床上常用的快速運動回路。圖7-10 雙泵供油回路 1.差動連接回路 這是在不增加液壓泵輸出流量的情況下，來提高工作部件運動速度的一種快速回路，其實質是改變了液壓缸的有效作用面積。圖7-9是用

31、于快、慢速轉換的，其中快速運動采用差動連接的回路。當換向閥3左端的電磁鐵通電時，閥3左位進入系統，液壓泵1輸出的壓力油同缸右腔的油經3左位、5下位(此時外控順序閥7關閉)也進入缸4的左腔，進入液壓缸4的左腔，實現了差動連接，使活塞快速向右運動。當快速運動結束，工作部件上的擋鐵壓下機動換向閥5時，泵的壓力升高，閥7打開，液壓缸4右腔的回油只能經調速閥6流回油箱，這時是工作進給。當換向閥3右端的電磁鐵通電時，活塞向左快速退回(非差動連接)。采用差動連接的快速回路方法簡單，較經濟，但快、慢速度的換接不夠平穩。必須注意，差動油路的換向閥和油管通道應按差動時的流量選擇，不然流動液阻過大，會使液壓泵的部分

32、油從溢流閥流回油箱，速度減慢，甚至不起差動作用。2.雙泵供油的快速運動回路 這種回路是利用低壓大流量泵和高壓小流量泵并聯為系統供油，回路見圖7-10。 圖中1為高壓小流量泵，用以實現工作進給運動。2為低壓大流量泵，用以實現快速運動。在快速運動時，液壓泵2輸出的油經單向閥4和液壓泵1輸出的油共同向系統供油。在工作進給時，系統壓力升高，打開液控順序閥(卸荷閥)3使液壓泵2卸荷，此時單向閥4關閉，由液壓泵1單獨向系統供油。溢流閥5控制液壓泵1的供油壓力是根據系統所需最大工作壓力來調節的，而卸荷閥3使液壓泵2在快速運動時供油，在工作進給時則卸荷，因此它的調整壓力應比快速運動時系統所需的壓力要高，但比溢

33、流閥5的調整壓力低。雙泵供油回路功率利用合理、效率高，并且速度換接較平穩，在快、慢速度相差較大的機床中應用很廣泛，缺點是要用一個雙聯泵，油路系統也稍復雜。三、速度換接回路速度換接回路用來實現運動速度的變換，即在原來設計或調節好的幾種運動速度中，從一種速度換成另一種速度。對這種回路的要求是速度換接要平穩，即不允許在速度變換的過程中有前沖(速度突然增加)現象。下面介紹幾種回路的換接方法及特點。1.快速運動和工作進給運動的換接回路 圖7-11是用單向行程節流閥換接快速運動(簡稱快進)和工作進給運動(簡稱工進)的速度換接回路。在圖示位置液壓缸3右腔的回油可經行程閥4和換向閥2流回油箱，使活塞快速向右運

34、動。當快速運動到達所需位置時，活塞上擋塊壓下行程閥4，將其通路關閉，這時液壓缸3右腔的回油就必須經過節流閥6流回油箱，活塞的運動轉換為工作進給運動(簡稱工進)。當操縱換向閥2使活塞換向后，壓力油可經換向閥2和單向閥5進入液壓缸3右腔，使活塞快速向左退回。在這種速度換接回路中，因為行程閥的通油路是由液壓缸活塞的行程控制閥芯移動而逐漸關閉的，所以換接時的位置精度高，沖出量小，運動速度的變換也比較平穩。這種回路在機床液壓系統中應用較多，它的缺點是行程閥的安裝位置受一定限制(要由擋鐵壓下)，所以有時管路連接稍復雜。行程閥也可以用電磁換向閥來代替，這時電磁閥的安裝位置不受限制(擋鐵只需要壓下行程開關)，

35、但其換接精度及速度變換的平穩性較差。 圖7-11用行程節流閥的速度換接回路 圖7-12利用液壓缸自身結構的速度換接回路圖7-12是利用液壓缸本身的管路連接實現的速度換接回路。在圖示位置時，活塞快速向右移動，液壓缸右腔的回油經油路1和換向閥流回油箱。當活塞運動到將油路1封閉后，液壓缸右腔的回油須經節流閥3流回油箱，活塞則由快速運動變換為工作進給運動。這種速度換接回路方法簡單，換接較可靠，但速度換接的位置不能調整，工作行程也不能過長以免活塞過寬，所以僅適用于工作情況固定的場合。這種回路也常用作活塞運動到達端部時的緩沖制動回路。2.兩種工作進給速度的換接回路 對于某些自動機床、注塑機等，需要在自動工

36、作循環中變換兩種以上的工作進給速度，這時需要采用兩種(或多種)工作進給速度的換接回路。圖7-13是兩個調速閥并聯以實現兩種工作進給速度換接的回路。在圖7-13(a)中，液壓泵輸出的壓力油經調速閥3和電磁閥5進人液壓缸。當需要第二種工作進給速度時，電磁閥5通電，其右位接入回路，液壓泵輸出的壓力油經調速閥4和電磁閥5進入液壓缸。這種回路中兩個調速閥的節流口可以獨調節，互不影響，即第一種工作進給速度和第二種工作進給速度互相間沒有什么限制。但一個調速閥工作時，另一個調速閥中沒有油液通過，它的減壓閥則處于完全打開的位置，在速度換接開始的瞬間不能起減壓作用，容易出現部件突然前沖的現象。圖7-13(b)為另

37、一種調速閥并聯的速度換接回路。在這個回路中，兩個調速閥始終處于工作狀態，在由一種工作進給速度轉換為另一種工作進給速度時，不會出現工作部件突然前沖現象，因而工作可靠。但是液壓系統在工作中總有一定量的油液通過不起調速作用的那個調速閥流回油箱，造成能量損失，使系統發熱。圖7-14是兩個調速閥串聯的速度換接回路。圖中液壓泵輸出的壓力油經調速閥3和電磁閥5進入液壓缸，這時的流量由調速閥3控制。當需要第二種工作進給速度時，閥5通電，其右位接入回路，則液壓泵輸出的壓力油先經調速閥3，再經調速閥4進入液壓缸，這時的流量應由調速閥4控制，所以這種圖7-14兩個調速閥串聯式 回路中調速閥4的節流口應調得比調速閥3

38、小，否則調速閥4 速度換接回路將不起作用。這種回路在工作時調速閥3一直工作，它限制著進入液壓 缸或調速閥4的流量，因此在速度換接時不會使液壓缸產生前沖現象，換接平穩性較好。在調速閥4工作時，油液需經兩個調速閥，故能量損失較大。系統發熱也較大，但卻比圖7-13(b)所示的回路要小。圖7-13兩個調速閥并聯式速度換接回路 圖7-14兩個調速閥串聯的速度換接回路.第二節 壓力控制回路壓力控制回路是用壓力閥來控制和調節液壓系統主油路或某一支路的壓力，以滿足執行元件速度換接回路所需的力或力矩的要求。利用壓力控制回路可實現對系統進行調壓(穩壓)、減壓、增壓、卸荷、保壓與平衡等各種控制。一、調壓及

39、限壓回路 當液壓系統工作時，液壓泵應向系統提供所需壓力的液壓油，同時，又能節省能源，減少油液發熱，提高執行元件運動的平穩性。所以，應設置調壓或限壓回路。當液壓泵一直工作在系統的調定壓力時，就要通過溢流閥調節并穩定液壓泵的工作壓力。在變量泵系統中或旁路節流調速系統中用溢流閥(當安全閥用)限制系統的最高安全壓力。當系統在不同的工作時間內需要有不同的工作壓力，可采用二級或多級調壓回路。圖7-15調壓回路1.單級調壓回路 如圖7-15(a)所示，通過液壓泵1和溢流閥2的并聯連接，即可組成單級調壓回路。通過調節溢流閥的壓力，可以改變泵的輸出壓力。當溢流閥的調定壓力確定后，液壓泵就在溢流閥的調定壓力下工作

40、。從而實現了對液壓系統進行調壓和穩壓控制。如果將液壓泵1改換為變量泵，這時溢流閥將作為安全閥來使用，液壓泵的工作壓力低于溢流閥的調定壓力，這時溢流閥不工作，當系統出現故障，液壓泵的工作壓力上升時，一旦壓力達到溢流閥的調定壓力，溢流閥將開啟，并將液壓泵的工作壓力限制在溢流閥的調定壓力下，使液壓系統不至因壓力過載而受到破壞，從而保護了液壓系統。2.二級調壓回路 圖7-15(b)所示為二級調壓回路，該回路可實現兩種不同的系統壓力控制。由先導型溢流閥2和直動式溢流閥4各調一級，當二位二通電磁閥3處于圖示位置時系統壓力由閥2調定，當閥3得電后處于右位時，系統壓力由閥4調定，但要注意：閥4的調定壓力一定要

41、小于閥2的調定壓力，否則不能實現；當系統壓力由閥4調定時，先導型溢流閥2的先導閥口關閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經主閥回油箱，這時閥4亦處于工作狀態，并有油液通過。應當指出：若將閥3與閥4對換位置，則仍可進行二級調壓，并且在二級壓力轉換點上獲得比圖7-15(b)所示回路更為穩定的壓力轉換。3.多級調壓回路 圖7-15(c)所示為三級調壓回路，三級壓力分別由溢流閥1、2、3調定，當電磁鐵1YA、2YA失電時，系統壓力由主溢流閥調定。當1YA得電時，系統壓力由閥2調定。當2YA得電時，系統壓力由閥3調定。在這種調壓回路中，閥2和閥3的調定壓力要低于主溢流閥的調定壓力，而閥2和閥3的調定壓力之間

42、沒有什么一定的關系。當閥2或閥3工作時，閥2或閥3相當于閥1上的另一個先導閥。二、減壓回路當泵的輸出壓力是高壓而局部回路或支路要求低壓時，可以采用減壓回路，如機床液壓系統中的定位、夾緊、回路分度以及液壓元件的控制油路等，它們往往要求比主油路較低的壓力。減壓回路較為簡單，一般是在所需低壓的支路上串接減壓閥。采用減壓回路雖能方便地獲得某支路穩定的低壓，但壓力油經減壓閥口時要產生壓力損失，這是它的缺點。圖7-16減壓回路最常見的減壓回路為通過定值減壓閥與主油路相連，如圖7-16(a)所示。回路中的單向閥為主油路壓力降低(低于減壓閥調整壓力)時防止油液倒流，起短時保壓作用，減壓回路中也可以采用類似兩級

43、或多級調壓的方法獲得兩級或多級減壓。圖7-16(b)所示為利用先導型減壓閥1的遠控口接一遠控溢流閥2，則可由閥1、閥2各調得一種低壓。但要注意，閥2的調定壓力值一定要低于閥1的調定減壓值。為了使減壓回路工作可靠，減壓閥的最低調整壓力不應小于0.5MPa，最高調整壓力至少應比系統壓力小0.5MPa。當減壓回路中的執行元件需要調速時，調速元件應放在減壓閥的后面，以避免減壓閥泄漏(指由減壓閥泄油口流回油箱的油液)對執行元件的速度產生影響。圖7-17增壓回路 圖7-18M型中位機能卸荷回路 三、增壓回路如果系統或系統的某一支油路需要壓力較高但流量又不大的壓力油，而采用高壓泵又不經濟，或者根本就沒有必要

44、增設高壓力的液壓泵時，就常采用增壓回路，這樣不僅易于選擇液壓泵，而且系統工作較可靠，噪聲小。增壓回路中提高壓力的主要元件是增壓缸或增壓器。 1.單作用增壓缸的增壓回路如圖7-17(a)所示為利用增壓缸的單作用增壓回路，當系統在圖示位置工作時，系統的供油壓力p1進入增壓缸的大活塞腔，此時在小活塞腔即可得到所需的較高壓力p2；當二位四通電磁換向閥右位接入系統時，增壓缸返回，輔助油箱中的油液經單向閥補入小活塞。因而該回路只能間歇增壓，所以稱之為單作用增壓回路。2.雙作用增壓缸的增壓回路如圖7-17(b)所示的采用雙作用增壓缸的增壓回路，能連續輸出高壓油，在圖示位置，液壓泵輸出的壓力油經換向閥5和單向

45、閥1進入增壓缸左端大、小活塞腔，右端大活塞腔的回油通油箱，右端小活塞腔增壓后的高壓油經單向閥4輸出，此時單向閥2、3被關閉。當增壓缸活塞移到右端時，換向閥得電換向，增壓缸活塞向左移動。同理，左端小活塞腔輸出的高壓油經單向閥3輸出，這樣，增壓缸的活塞不斷往復運動，兩端便交替輸出高壓油，從而實現了連續增壓。四、卸荷回路在液壓系統工作中，有時執行元件短時間停止工作，不需要液壓系統傳遞能量，或者執行元件在某段工作時間內保持一定的力，而運動速度極慢，甚至停止運動，在這種情況下，不需要液壓泵輸出油液，或只需要很小流量的液壓油，于是液壓泵輸出的壓力油全部或絕大部分從溢流閥流回油箱，造成能量的無謂消耗，引起油

46、液發熱，使油液加快變質，而且還影響液壓系統的性能及泵的壽命。為此，需要采用卸荷回路，即卸荷回路的功用是指在液壓泵驅動電動機不頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在功率輸出接近于零的情況下運轉，以減少功率損耗，降低系統發熱，延長泵和電動機的壽命。因為液壓泵的輸出功率為其流量和壓力的乘積，因而，兩者任一近似為零，功率損耗即近似為零。因此液壓泵的卸荷有流量卸荷和壓力卸荷兩種，前者主要是使用變量泵，使變量泵僅為補償泄漏而以最小流量運轉，此方法比較簡單，但泵仍處在高壓狀態下運行，磨損比較嚴重；壓力卸荷的方法是使泵在接近零壓下運轉。常見的壓力卸荷方式有以下幾種：1. 1.   

47、0;          換向閥卸荷回路M、H和K型中位機能的三位換向閥處于中位時，泵即卸荷，如圖7-18所示為采用M型中位機能的電液換向閥的卸荷回路，這種回路切換時壓力沖擊小，但回路中必須設置單向閥，以使系統能保持0.3MPa左右的壓力，供操縱控制油路之用。2. 2.              2.用先導型溢流閥的遠程控制口卸荷圖7-19中若去掉遠程調壓閥4，使先導型溢流閥的遠

48、程控制口直接與二位二通電磁閥相連，便構成一種用先導型溢流閥的卸荷回路，這種卸荷回路卸荷壓力小，切換時沖擊也小。圖7-19溢流閥遠控口卸荷 圖7-20利用蓄能器的保壓回路五、保壓回路在液壓系統中，常要求液壓執行機構在一定的行程位置上停止運動或在有微小的位移下穩定地維持住一定的壓力，這就要采用保壓回路。最簡單的保壓回路是密封性能較好的液控單向閥的回路，但是，閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種：1.利用液壓泵的保壓回路利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過程中，液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)工作，此時，若采用定量泵則壓力油幾乎全經溢流閥流回油箱，系統功率損

49、失大，易發熱，故只在小功率的系統且保壓時間較短的場合下才使用；若采用變量泵，在保壓時泵的壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，因而，液壓系統的功率損失小，這種保壓方法能隨泄漏量的變化而自動調整輸出流量，因而其效率也較高。2.利用蓄能器的保壓回路如圖7-20(a)所示的回路，當主換向閥在左位工作時，液壓缸向前運動且壓緊工件，進油路壓力升高至調定值，壓力繼電器動作使二通閥通電，泵即卸荷，單向閥自動關閉，液壓缸則由蓄能器保壓。缸壓不足時，壓力繼電器復位使泵重新工作。保壓時間的長短取決于蓄能器容量，調節壓力繼電器的工作區間即可調節缸中壓力的最大值和最小值。圖7-20(b)所示為多缸系統中的保壓回路，這種回路

50、當主油路壓力降低時，單向閥3關閉，支路由蓄能器保壓補償泄漏，壓力繼電器5的作用是當支路壓力達到預定值時發出信號，使主油路開始動作。圖7-21自動補油的保壓回路 3.自動補油保壓回路如圖7-21所示為采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動補油式保壓回路，其工作原理為：當1YA得電，換向閥右位接入回路，液壓缸上腔壓力上升至電接觸式壓力表的上限值時，上觸點接電，使電磁鐵1YA失電，換向閥處于中位，液壓泵卸荷，液壓缸由液控單向閥保壓。當液壓缸上腔壓力下降到預定下限值時，電接觸式壓力表又發出信號，使1YA得電，液壓泵再次向系統供油，使壓力上升。當壓力達到上限值時，上觸點又發出信號，使1YA失電。

51、因此，這一回路能自動地使液壓缸補充壓力油，使其壓力能長期保持在一定范圍內。六、平衡回路平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。圖7-22(a)所示為采用單向順序閥的平衡回路，當1YA得電后活塞下行時，回油路上就存在著一定的背壓；只要將這個背壓調得能支承住活塞和與之相連的工作部件自重，活塞就可以平穩地下落。當換向閥處于中位時，活塞就停止運動，不再繼續下移。這種回路當活塞向下快速運動時功率損失大，鎖住時活塞和與之相連的工作部件會因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落，因此它只適用于工作部件重量不大、活塞鎖住時定位要求不高的場合。圖7-21(b)為采用液控順序

52、閥的平衡回路。當活塞下行時，控制壓力油打開液控順序閥，背壓消失，因而回路效率較高；當停止工作時，液控順序閥關閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。這種平衡回路的優點是只有上腔進油時活塞才下行，比較安全可靠；缺點是，活塞下行時平穩性較差。這是因為活塞下行時，液壓缸上腔油壓降低，將使液控順序閥關閉。當順序閥關閉時，因活塞停止下行，使液壓缸上腔油壓升高，又打開液控順序閥。因此液控順序閥始終工作于啟閉的過渡狀態，因而影響工作的平穩性。這種回路適用于運動部件重量不很大、停留時間較短的液壓系統中。圖7-22采用順序閥的平衡回路 圖7-23采用二位三通換向閥使單作用缸換向的回路 第三節 方 向 控

53、制 回 路在液壓系統中,起控制執行元件的起動、停止及換向作用的回路,稱方向控制回路。方向控制回路有換向回路和鎖緊回路。關于機動液動換向回路的控制方式和換向精度等問題,在磨床液壓系統中敘述。一、換向回路運動部件的換向,一般可采用各種換向閥來實現。在容積調速的閉式回路中,也可以利用雙向變量泵控制油流的方向來實現液壓缸(或液壓馬達)的換向。依靠重力或彈簧返回的單作用液壓缸,可以采用二位三道換向閥進行換向，如圖7-23所示。雙作用液壓缸的換向,一般都可采用二位四通(或五通)及三位四通(或五通)換向閥來進行換向,按不同用途還可選用各種不同的控制方式的換向回路。電磁換向閥的換向回路應用最為廣泛,尤其在自動

54、化程度要求較高的組合機床液壓系統中被普遍采用,這種換向回路曾多次出現于上面許多回路中,這里不再贅述。對于流量較大和換向平穩性要求較高的場合,電磁換向閥的換向回路已不能適應上述要求,往往采用手動換向閥或機動換向閥作先導閥，而以液動換向閥為主閥的換向回路,或者采用電液動換向閥的換向回路。圖7-24所示為手動轉閥(先導閥)控制液動換向閥的換向回路。回路中用輔助泵2提供低壓控制油,通過手動先導閥3(三位四通轉閥)來控制液動換向閥4的閥芯移動,實現主油路的換向,當轉閥3在右位時,控制油進入液動閥4的左端,右端的油液經轉閥回油箱,使液動換向閥4左位接入工件,活塞下移。當轉閥3切換至左位時,即控制油使液動換

55、向閥4換向,活塞向上退回。當轉閥3中位時,液動換向閥4兩端的控制油通油箱,在彈簧力的作用下,其閥芯回復到中位、主泵1卸荷。這種換向回路,常用于大型壓機上。在液動換向閥的換向回路或電液動換向閥的換向回路中,控制油液除了用輔助泵供給外,在一般的系統中也可以把控制油路直接接入主油路。但是,當主閥采用M型或H型中位機能時,必須在回路中設置背壓閥,保證控制油液有一定的壓力,以控制換向閥閥芯的移動。在機床夾具、油壓機和起重機等不需要自動換向的場合,常常采用手動換向閥來進行換向。 圖7-24先導閥控制液動換向閥的換向回路 圖7-25采用液控單向閥的鎖緊回路二、鎖緊回路為了使工作部件能在任意位置上停留,以及在

56、停止工作時,防止在受力的情況下發生移動,可以采用鎖緊回路。采用O型或M型機能的三位換向閥,當閥芯處于中位時,液壓缸的進、出口都被封閉,可以將活塞鎖緊,這種鎖緊回路由于受到滑閥泄漏的影響,鎖緊效果較差。圖7-25是采用液控單向閥的鎖緊回路。在液壓缸的進、回油路中都串接液控單向閥(又稱液壓鎖),活塞可以在行程的任何位置鎖緊。其鎖緊精度只受液壓缸內少量的內泄漏影響，因此，鎖緊精度較高。采用液控單向閥的鎖緊回路,換向閥的中位機能應使液控單向閥的控制油液卸壓(換向閥采用H型或Y型),此時,液控單向閥便立即關閉,活塞停止運動。假如采用O型機能,在換向閥中位時,由于液控單向閥的控制腔壓力油被閉死而不能使其立

57、即關閉,直至由換向閥的內泄漏使控制腔泄壓后,液控單向閥才能關閉,影響其鎖緊精度。第四節 多 缸 動 作 回 路一、順序動作回路在多缸液壓系統中,往往需要按照一定的要求順序動作。例如,自動車床中刀架的縱橫向運動,夾緊機構的定位和夾緊等。順序動作回路按其控制方式不同,分為壓力控制、行程控制和時間控制三類,其中前兩類用得較多。 圖7-26壓力繼電器控制的順序回路 1.用壓力控制的順序動作回路 壓力控制就是利用油路本身的壓力變化來控制液壓缸的先后動作順序,它主要利用壓力繼電器和順序閥來控制順序動作。 (1)用壓力繼電器控制的順序回路。圖7-26是機床的夾緊、進給系統,要求的動作順序

58、是:先將工件夾緊,然后動力滑臺進行切削加工,動作循環開始時,二位四通電磁閥處于圖示位置,液壓泵輸出的壓力油進入夾緊缸的右腔,左腔回油,活塞向左移動,將工件夾緊。夾緊后,液壓缸右腔的壓力升高,當油壓超過壓力繼電器的調定值時,壓力繼電器發出訊號,指令電磁閥的電磁鐵2DT、4DT通電,進給液壓缸動作(其動作原理詳見速度換接回路)。油路中要求先夾緊后進給,工件沒有夾緊則不能進給,這一嚴格的順序是由壓力繼電器保證的。壓力繼電器的調整壓力應比減壓閥的調整壓力低3×1055×105Pa. 圖7-27順序閥控制的順序回路 (2)用順序閥控制的順序動作回路。圖7-27是采用兩個單向順序閥的壓力控制順序動作回路。其中單向順序閥4控制兩液壓缸前進時的先后順序,單向順序閥3控制兩液壓缸后退時的先后順序。當電磁換向閥通電時,壓力油進入液壓缸1的左腔,右腔經閥3中的單向閥回油,此時由于壓力較低,順序閥4關閉,缸1的活塞先動。當液