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第七章 液压与气压传动回路 7.1 概述 基本回路： 由有关的元件组成，用来完成特定功能的典型回路。任何机械设备的液压与气压传动系统，都是由一些基本回路组成的。 分类： 压力控制回路，方向控制回路，速度控制回路和其它控制回路。 khgf
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7.2 方向控制回路 7.2.1 简单方向控制回路 利用各种方向阀来控制气液流的通断和变向，以使执行柜构启动，停止和换向。
7.2 方向控制回路 利用各种方向阀来控制气液流的通断和变向，以使执行柜构启动，停止和换向。 7.2.1 简单方向控制回路 在泵与执行机构之间采用普通换向阀便可实现简单方向控制回路。
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7.2.2 复杂方向控制回路 当需要频繁连续动作且对换向过程有很多附加要求时，则采用复杂方向控制回路。 1、时间控制方向回路
主要用于工作部件运动速度较高，要求换向平稳，无冲击，但换向精度要求不高的场合。
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2、行程控制方向回路 这种回路换向精度较高，冲击较大，但由于先导阀的制动行程恒定不变，制动时间的长短和换向冲击的大小将受运动部件速度快慢的影响。 主要用于工作部件运动速度不大,但换向精度要求较高的场合。
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7.3 压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中油液的压力，以满足执行机构对力或转矩的要求。 压力控制有:
7.3 压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统中油液的压力，以满足执行机构对力或转矩的要求。 压力控制有: 调压回路，减压回路，增压回路，保压回路，卸荷回路,平衡回路，锁紧回路和一次与二次压力回路等。 1、调压回路 调压回路是使系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某个数值。分为：单级调压回路、多级调压回路
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P1>P2 P1 P2
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2、减压回路 减压回路是使系统中某一部分通路具有较低的稳定压力。 用于两级或多级的减压回路。
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调定压力比系统压力至少小0.5MPa
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3、增压回路 增压回路是使系统中某一部分通路具有较高的稳定压力。它能使局部压力远远高于泵的压力。 液压系统的增压回路：
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4、保压回路 执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，则应采用保压回路。 1) 利用蓄能器保压的回路：
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2)用泵保压的回路 动画
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3) 用液控单向阀保压的回路 自动补油保压
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5 卸荷回路 卸荷回路是使泵在接近零压的情况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长泵和电机的使用寿命。 用换向阀的卸荷回路：如图所示。
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电磁溢流阀的卸荷回路
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限压式变量泵卸荷回路
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6 平衡回路（背压） 为了防止垂直缸及其工作部件因自重自行下落或下行运动中因自重造成的失控失速，常设平衡回路。 常用平衡阀（单向顺序阀）,液控单向阀,远程平衡阀来实现。
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采用远程平衡阀的平衡回路
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7.4 速度控制回路 V=Q /A 要满足执行机构的运动速度要求，就要对其流量进行控制。 控制元件: 流量阀 变量泵
7.4 速度控制回路 V=Q /A 要满足执行机构的运动速度要求，就要对其流量进行控制。 控制元件: 流量阀 变量泵 回路种类: 节流调速回路；容积调速回路；容积节流调速回路.
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出口节流调速回路 进口节流调速回路 旁路节流调速回路
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进油节流调速回路；回油节流调速回路;旁路节流调速回路三种。
一、 节流调速回路 关键元件: 定量泵供油 + 流量阀 流量阀: 节流阀 调速阀 根据流量阀的位置不同: 进油节流调速回路；回油节流调速回路;旁路节流调速回路三种。
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将节流阀或调速阀串联在泵与缸之间 必要条件: 溢流阀作用: 1、进油节流调速回路 ① 节流口开度可调; ② 溢流阀开启(调压). ① 调压;
① 节流口开度可调; ② 溢流阀开启(调压). 溢流阀作用: ① 调压; ② 分流 定压式节流调速
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泵的参数选择: ① 压力 ② 流量
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在调速元件的调定值不变的条件下,负载变化所引起的速度变化. α
缸的运动速度为 速度－负载特性 α 在调速元件的调定值不变的条件下,负载变化所引起的速度变化. α Fmax＝PpA1 速度－负载特性
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速度刚度 引起单位速度变化时负载的变化量,在速度负载特性曲线上是某点斜率的倒数.
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特性分析 当节流阀通流面积一定时，重载区比轻载区的速度刚度小； 在相同负载下工作时，节流阀通流面积大的比小的速度刚度小，即速度高时速度刚度差； 多条特性曲线汇交于横坐标轴上的一点，该点对应的F值即为最大负载，这说明最大承载能力Fmax与速度调节元关.
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Fmax＝Pp*A1。 总之 这种回路适用于轻载，低速，负载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。
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功率特性 泵输出功率 PP=ppqp 回路有效功率 P1=p1q1 回路功率损失 溢流阀流量损失 节流阀压力损失
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功率损失: ① 溢流阀流量损失; ② 节流阀压力损失; 效率 效率只有20-60 % P1 P V 在低速小负载时，效率低。
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2、出口节流调速回路 用节流阀调节缸的回油流量，实现调速。
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泵的参数选择: ① 压力 ② 流量
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回油节流调速回路与进油节流调速回路的速度－负载特性及速度刚度相同
缸的运动速度 速度刚度 回油节流调速回路与进油节流调速回路的速度－负载特性及速度刚度相同 回路功率损失
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两回路不同之处： (1)回油节流调速回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压，因而能承受负值负载，并提高缸的速度平稳性； (2)因节流产生的热量直接回油箱，散热条件好； (3)进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度； (4)在负载为零时，对回油节流调速的密封不利； 总之： 与进油节流阀调速回路一样，适用于轻载，低速，负载变化不大的和对速度稳定性要求不高的小功率场合。
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3、旁路节流调速回路 节流阀接在进口的分支路 ① 压力随负载变化; ② 溢流阀为安全阀; 变压式节流调速 安全阀
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则缸的运动速度为 泵泄漏系数 速度刚度:
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特性软： 1.节流阀压差影响 2.泵泄漏 速度－负载特性曲线
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回路功率损失 只有一项为节流损失,无溢流损失.
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特性分析 回路效率高:只有节流损失而无溢流损失； 泵压随负载变化，即节流损失和输入功率随负载而增减; 由于这种回路的速度－负载特性很软，低速承载能力差，只用于高速-重载，对速度稳定性要求不高的较大功率的系统。
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4、调速阀式节流调速回路 调速阀代替节流阀,利用调速阀良好的速度-负载特性。 调速阀节流调速回路适合于对运动平稳性要求较高的系统。
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节 流 区 V V 调速阀区 调速阀区 节流区 F F 旁路调速阀节流调速回路 进、出调速阀节流调速回路
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V A’T<A’’T A’’T A’ T A1PP F 进口节流阀调速 回路速度－负载特性 旁路节流阀调速回路 速度－负载特性
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二、 容积调速回路 通过改变泵或马达的排量来进行调速的方法称为容积调速。 特点：效率高，使用在大功率的场合。 容积调速有三种形式： 变量泵和定量执行机构组成的调速回路； 定量泵和变量执行机构组成的调速回路； 变量泵和变量执行机构组成的调速回路
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1、变量泵和定量执行机构组成的调速回路 马达 泵 图7.25
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油缸的速度 v=Q泵/A=Vpnp/A 马达的转数 nm=Q泵/Vm=Vpnp/Vm 改变Vp可改变执行机构的工作速度。执行机构的最大工作速度决定于变量泵的最大流量，最小工作速度决定于变量泵的最小流量，调速范围较大，而且可以连续的无级调速。
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液压马达的转矩为： Tm max＝psVm/2π 这种调速回路又称为恒转矩调速。 油马达的最大输出功率Pmmax。 Pmmax＝PsQp = PsnpVp 上式表明，油马达输出的功率与变量泵的排量Vp成线性关系。 液压马达的转速 nm＝Qp/Vm=npVp /Vm 工作特性
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恒转矩特性 P T n Pm max Tm max nm Vp 变量泵－－定量马达 容积调速特性
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在考虑变量泵泄漏时，马达的速度负载特性为：
速度－负载特性 在考虑变量泵泄漏时，马达的速度负载特性为： Vp’> Vp’’> Vp’’’ nm 转矩越高，泄漏越大， 引起执行机构的速度下降； 这种回路有调速随负载增加而 下降的特点。 Tm
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2、定量泵和变量执行机构组成的调速回路
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马达转速 若忽略泄漏，定量泵的全部流量都进入油马达时，油马达的转数为： 变量马达的转数与排量成反比，成双曲线关系。 变量马达的转矩 Tm max＝psVm/2π 变量马达的功率 Pmmax＝psQp 这种调速回路又称恒功率调速。
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工作特性 恒功率特性 P T n Tm max Pm max nm Vm 定量泵－变量马达容积调速回路工作特性
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3、变量泵和变量执行机构组成的调速回路 这种调速回路是上两种调速回路的组合 特点: 调速范围大 变量泵 变量马达
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1）低速阶段：变量泵----定量马达阶段 恒转矩阶段
工作过程分为马达低速、高速两个阶段 1）低速阶段：变量泵----定量马达阶段 恒转矩阶段 2）高速阶段：定量泵与变量马达阶段 恒功率阶段 Vp V Vm nm nm
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三、 容积节流调速回路 容积节流调速回路是采用变量泵供油，节流阀或调速阀实现工作速度的调节，并使泵的供油量与执行机构所需的流量相适应。 特点： 1）与节流调速比 没有溢流损失，效率高； 2）与容积调速比 又有较硬的机械特性，速度稳定性好。
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1、限压式变量叶片泵－调速阀容积节流调速
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特点: ① 调速阀-----调速; ② 定压式容积调速; 调速阀的作用: ① 调整执行机构速度; ② 稳定限压式变量叶片泵的压力和流量 优点比较: ① 与节流调速比:无溢流损失,效率高 ② 与容积调速比:高的负载特性
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四、快速回路 工作机构在一个工作循环的过程中，常在不同的工作阶段要求不同的运动速度和承受不同的负载。 特点: 小负载,大流量
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1、差动回路 特点: 在不增加泵的流量的条件下,提高缸的速度 在A1:A2=2:1 时,速度提高2倍
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2、蓄能器辅助供油的快速回路 以小流量的泵使缸获得较大的运动速度。适用于短时内需要大流量的场合.
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3、双泵供油快速回路
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五、 速度换接回路 速度换接回路主要是用于使执行元件在一个工作循环中，从一种运动速度变换到另一种运动速度。
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1、快速与慢速的换接回路
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2、两种不同速度间的换接回路
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7.5 其它控制回路 一、顺序动作回路 1、行程开关控制
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2、压力控制顺序动作回路 采用压力继电器控制
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3、时间控制顺序动作回路 时间控制顺序动作回路是使用延时阀或时间继电器来实现多个缸的顺序动作的回路。
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二、 同步运动回路 同步运动回路是用于保证系统中的两个或多个执行机构在运动中以相同的位移或速度运动。 1、容积式同步运动回路 用相同的泵或执行机构（缸或马达）或机械联结来实现 刚性同步
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同步缸 同步泵
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三、 延时回路 这种回路通常用于气动系统上。
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四、往复运动回路 工作过程: 按下阀1,主阀3切换，气缸右行；当撞块碰下行程阀2时，主阀3复位，气缸自动返回。
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