第七章液压基本回路

液压传动
提高溢流阀的调定压力、增大液压缸有效工作面积、减 小节流阀的指数，可提高速度刚性。
2019年9月16日星期一
（3）功率特性
液压传动
以其自身功率损失（不包括液压缸，液压泵和管路中的功 率损失） 、功率损失分配情况和效率来表达。
回路的输入功率 PP pPqP
输出的有效功率 P1 p1q1
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液压传动
V
> > A A A T1
T2
T3
AT1 AT2
AT3
速度刚性特点:
பைடு நூலகம்
0
F
图8.7旁路节流调速回路速度负载特性曲线
当节流阀通流面积不变时，负载越大，速度刚性越好；当
负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚性越好。
增大液压缸有效工作面积、减小节流阀的指数、减小液 压泵的泄漏可提高速度刚性。
液压传动
第6章 液压基本回路
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液压传动
任何一个液压系统，无论它所要完成的动作有多么复杂， 总是由一些基本回路组成的。所谓基本回路，就是由一些液 压元件组成的，用来完成特定功能的油路结构。本章所涉及 到的基本回路包括调速回路 、调压回路、同步回路、顺序 回路、平衡回路、卸荷回路等。
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液 3.用调速阀的节流调速回路 压 传 动
回路中的节流阀用调速阀来代替。由于调速阀本身能在负 载变化的条件下保证节流阀进出油口间的压强差基本不变，因 而使用调速阀后，节流调速回路的速度负载特性将得到改善。
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三、容积调速回路
液压传动
原理：容积调速回路是利用改变变量泵或变量液压马达的 排量来调节执行元件运动速度的回路。
m
> > A A A T1
T2
T3
AT1
v
q1

q
p
KA
F A1

AT2 AT3
A1
A1
0
F
图8.7旁路节流调速回路速度负载特性曲线
在节流阀通流面积不变的情况下，液压缸的速度因负载增
大而显著减小，其速度负载特性比进、回油节流调速更软。
节流阀通流面积越大（速度越小），使活塞停止运动的 负载就越小。其承载能力是变化的，低速下的承载能力很差。
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（2）功率特性
液压传动
回路的输入功率 PP p1qP
输出的有效功率 P1 p1q1
回路的功率损失 P PP P1 p1q
回路的效率
C

p1q1 p1qP

q1 qP
（3）调速范围
RC
1
RT 1
qt

kl

F A1

CAT
m in
综上所述，进油路、回油路节流调速回路结构简单，价 格低廉，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。
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2.变压式节流调速回路 液 压 传 动
把节流阀装在与液压缸并联的支路上，利用节流阀把液压 泵供油的一部分排回油箱实现速度调节的回路，称为旁油路节 流调速回路。由于溢流功能由节流阀来完成，故正常工作时， 溢流阀处于关闭状态，溢流阀作安全阀用，液压泵的供油压力 取决于负载。
nM= qP/VM
液压传动
回路具有以下特征：
1）调速范围小； 2）恒功率调速； 3）液压马达的输出转矩随其转速的增大将逐
渐减小。
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液压传动
(3)变量泵和变量马达组成的容积调速回路
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液 调速过程分为两个阶段： 压 传 动
1）将液压马达的排量固定在最大值上，逐渐增大泵的 排量——恒扭矩调速；
液压传动
四、容积节流调速（联合调速）回路 调速原理：采用变量泵供油，通过流量控制阀控制流量，改 变流量阀节流口大小，以调节进入执行元件的流量，并利用 系统的压力反馈来自动控制变量泵的流量，以使输出流量与 系统所需流量相适应。
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⑴限压（定压）式变量液泵和压调速传阀组成动的调速回路
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液压传动
回路中压力管路上的安全阀3，用以防止回路过载，低压 管路上连接一个小流量的辅助油泵1，以补偿泵和马达的 泄漏，其供油压力由溢流阀2调定。辅助泵与溢流阀使低 压管路始终保持一定压力，不仅改善了主泵的吸油条件， 而且可置换部分发热油液，降低系统温升。
v=qP/A1=vPnP/A1
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v

q1 A1

CAT
( p液P A1 压F)
A11
传
动
该回路的最大承载能力即为 F A1 pP
速度刚性kv: 引起单位速度变化时负载力的变化量。它是速 度负载特性曲线上某点处斜率的倒数。
kv
F

1
tan
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液压传动
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液 压 传 动 这种调速回路与容积调速相比，活塞运动速度v由调速阀调
节与泵的泄漏无关，能获得较低的稳定速度；与节流阀相 比，它只有节流损失而无溢流损失，因而效率较高。
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液压传动
⑵差压（变压）式变量泵和节流阀组成的联合调速回路
ppA1+p p（A-A1）
容积调速——采用变量泵来改变流量或改变液压马达 的排量来实现调节执行元件运动速度的方法。
容积节流调速——采用变量泵和流量阀相配合的调速 方法，又称联合调速。
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液压传动
二、节流调速回路 节流调速回路是通过改变回路中流量控制元件通流截面积
的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量，以调节 其运动速度。
类型：开式和闭式 在开式回路中，液压泵从油箱中吸油，执行元件的回油
仍返回油箱。油液在油箱中能得到较好的冷却，且便于油中 杂质的沉淀和气体的逸出。但油箱尺寸较大，污物容易侵入。
在闭式回路中，液压泵的吸油口与执行元件的回油口直
接连接，油液在封闭的油路系统内循环。其结构紧凑，运动 平稳，空气和污物不易侵入，噪声小，但其散热条件较差。
容积调速回路的四种形式：
1、变量泵一液压缸 2、变量泵一定量液压马达 3、定量泵一变量液压马达 4、变量泵一变量液压马达
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液压传动
1、变量泵一液压缸调速回路
液压缸：
v Vpnp A
Fmax pp A
∴恒推力调速 液压泵功率：
Pp ppVpnp
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液压传动
§7-1 调速回路 一、调速方法概述 1.调速原理
由以上两式可以看出，要调节或控制液压缸和液压马达 的工作速度，可以通过改变进入执行元件的流量来实现，也 可以通过改变执行元件的几何参数来实现。
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2.调速回路类型
液压传动
节流调速——采用定量泵供油，由流量阀调节进入执 行元件的流量来实现调节执行元件运动速度的方法。
液 压 2、泵--马达组成的容积调速回路 传 动
(1)变量泵和定量液压马达组成的容积调速回路
在这种回路中，液压泵转速和液压马达排量 都为恒值，改变液压泵排 量可使马达转速 和输出功率 随之成比例地变化。马达的输出转矩 和回 路的工作压力都由负载转矩来决定，不因调速而发生改变，所以这种回 路常被称为恒转矩调速回路
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（1）速度负载特性 液 压 传 动
p1 A1 p2 A2 F
p1

F A1
qj

KAp m

KA( F )m A1
q1

qp
qj
q
p

KA(
F A1
)
m
m
v
q1

q
p
KA
F A1

A1
A1
(7 (7
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V
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（2）机械特性
液压传动
以进油节流调速回路为例
v q1 A1
p1 A1 F
q1 CAT pT CAT ( pp p1)
v

q1 A1

CAT ( pP A1 F ) A11
速度负载特性曲线：以F为横坐标，以v为纵坐标，按不同节流 阀通流面积作图，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。
量 时,马达输出转矩的变化与排量成正比，输出转速 则与排量 成反比。马达的输出功率 和回路的工作压力 都由负载功率决定， 不因调速而发生变化，所以这种回路常被称为恒功率调速回路。 该回路的优点是能在各种转速下保持很大输出功率不变，其缺 点是调速范围小，因此这种调速方法往往不能单独使用。
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AT max AT min

RT
定压式进油节流调速回路的调速范围只受流量控制元件 调速范围的限制。
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液压传动
（5）进油与回油节流调速的区别 1)出口节流调速回路，其流量阀能使液压缸的回油腔形成背 压，使液压缸运动平稳且能承受一定的负值负载； 2) 进油节流调速回路，流量阀前后有一定的压力差，当液压 缸运动至终点时，液压缸的进油腔压力会升高，可利用这个 特点设置压力继电器，实现压力控制。而回油路节流调速回 路不能实现压力控制； 3)进油节流调速回路可获得较低的最小稳定速度 ； 4)出口节流调速回路中油液通过节流阀产生的热量直接排回 油箱消耗掉。
=p1A+Fs
pp

p1

Fs A
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液压传动
§7-2 压力控制回路
压力控制回路是利用压力控制阀控制油液的压力，以达 到稳压、调压、减压、增压的控制满足执行元件对力或 转矩的要求，或利用压力作为信号控制其它元件动作， 以实现某些动作要求。 按照使用目的不同，压力控制回路主要有：调压回路、 减压回路、增压回路、卸荷回路、保压回路、平衡回路 等。
特性曲线上某点的斜率越小（机械特性越硬），速度刚 性就越大，活塞运动速度受负载波动的影响就越小，活塞在 变载下的运动就越平稳。
当节流阀通流面积不变时，负载越小，速度刚性越高；当 负载一定时，节流阀通流面积越小，速度刚性越高。
这种调速回路的速度稳定性，在低速轻载情况下，比高 速重载时好。
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回路的功率损失 P PP P1 pPq pT q1
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 。
回路的输出功率与回路的输入功率之比定义为回路的效率
C

p1q1 pPqP
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（4）调速范围
液压传动
RC

vm a x vm in
量，存在节流损失和溢流损失，效率低，油液温升大； 但低速稳定性好，油路结构简单，成本较低；
容积调速回路靠改变液压泵或者液压马达的排量实 现调速，不存在节流损失和溢流损失，回路效率高，油 液温升小；但是低速稳定性较差，变量泵或者变量马达 的结构复杂，成本较高。
两种回路都能实现无级调速。
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一、调压回路 1、单级调压回路
液压传动
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节流调速回路按回路压力是否随负载变化分为定压式和 变压式两种；根据流量控制元件在回路中安放的位置不同， 分为进油路节流调速，回油节路流调速，旁路节流调速三种 基本形式 。
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1.定压式节流调速回路 液 压 传 动
（1）基本形式
回路压力经溢流阀的调定后基本上保持不变。
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F A1

RT
不仅与节流阀可用的调速范围有关，也与负载、液压泵
泄漏系数有关。
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液压传动
(4)旁油节流调速回路的特点 1）流量阀开口越大，液压缸运动速度越低； 2）流量阀开口一定，负载越大，液压缸运动速度越低。 3）旁路节流调速只有节流损失，而无溢流损失，因而功 率损失比前两种调速回路小，效率高。发热小。 4）用于负载大一些，速度较高，调速范围小，且速度的 平稳性要求不高的液压系统中。
nM= vPnP/VM
回路具有以下特征： 1）调速范围大； 2）恒扭矩（恒推力）调速； 3）回路的输出功率随液压马达的转速呈线性变化。
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⑵定量泵和变量液压马达液组成的压容积调传速回动路
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液 压 传 动 在这种回路中，液压泵转速和排量 都是常值，改变液压马达排
2）将泵的排量固定在最大值上，逐渐减小马达的排 量——恒功率调速。
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液压传动
特点：其调速特性是恒转矩调速和恒功率调速的组合， 调速范围大，低速时马达转矩大，高速时功率功率恒 定，工作效率高。 适用于各种行走工程机械和牵引车。
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液压传动
节流调速和容积调速回路比较 节流调速回路靠改变流量控制阀的阀芯开度调节流