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液压基本回路就是能够完成某种特定控制功能的液压元件和管道的组合。
例如用来调节液压泵供油压力的调压回路,改变液压执行元件工作速度的调速回路等都是常见的液压基本回路。
所谓全局为局部之总和,因而熟悉和掌握液压基本回路的功能,有助于更好地分析使用和设计各种液压传动系统。
第一节
压力控制回路
直白地:与压力相关的控制回路
压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力,以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路。
这类回路包括调压、减压、增压、卸荷和平衡等多种回路。
一.调压回路
调压回路的的功用是使用液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。
在溢流阀的远程控制口处通过接入多位换向阀的不同油口,并联多个调压阀即可构成多级调压回路。通过先导溢流阀的远程调压口K来实现。
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二 .减压回路
直白地:降低局部压力
使系统中某一部分油路具有较低的稳定压力。
三.增压回路
直白地:升高局部压力
当增压系统中的某一支油路需要压力较高但流量又不大的压力油,若采用高压泵又不经济,或者根本就没有这样高压力的液压泵时,就要采用增压回路。采用了增压回路,系统的工作压力仍然较低,因而节省能源,而且系统工作可靠、噪声小。
四.卸荷回路
直白地:工作过程中对油泵进行功率归零
因为液压泵的输出功率为其流量和压力的乘积,因而,两者任一近似为零,功率损耗即近似为零,因此液压泵的卸荷有流量卸荷(流量归零)和压力卸荷(压力归零)两种。
五.保压回路
有的机械设备在工作过程中,常常要求液压执行机构在其行程终止时,保持压力一段时间,这时需要采用保压回路。
六.平衡回路
为防止垂直或倾斜放置的液压缸及其工作部件因自重自行下落或在下行运动中因自重造成的失控失速,可设平衡回路。
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第二节
速度控制回路
调速是为了满足液压执行元件对工作速度的要求。
在不考虑压油的压缩性和泄漏的情况下,缸的运动速度υ由进入(或流出)缸的流量q和有效工作面积A决定,即:
υ=q/A
马达的转速n由进入马达的流量q和马达的单转排量V决定:
n =q/V
可知,改变流入(或流出)执行元件的流量q,或改变缸的有效工作面积A、马达的排量V,都可调节执行元件的运动速度。
常常通过改变流量q或排量V来调节执行元件速度,并由此构成不同方式的调速回路。
改变流量有两种办法,其一是在定量泵和流量阀组成的系统中用流量控制阀调节,其二是在变量泵或变量马达组成的系统中用变量泵或变量马达的排量调节。
(一)节流调速回路
节流调速回路是由定量泵和流量阀组成的调速回路,它可以通过调节流量阀通流截面积的大小来控制流入或流出执行元件的流量,以此来调节执行元件的运动速度。
节流调速回路有不同的分类方法。
3.
按定量泵输出的压力是否随负载变化,又可分为定压式节流调速回路和变压式节流调速回路。
进油、回油节流调速回路就是定压式节流调速回路;旁路节流调速回路就是变压式节流调速回路。
1.进油节流调速回路
节流阀串联 在泵与执行元件之间的进油路上。
由定量泵、溢流阀、节流阀组成调速单元。
通过改变节流阀的开口量(即通流截面积AT )大小,调节进入液压缸流量q1
,而改变活塞的运动速度。
定量泵输出的
多余流量由溢流阀溢流回油箱。
实现调速功能,不仅节流阀的开口量能够调节,而且必须使溢流阀始终处于溢流状态。
溢流阀的作用:1)调整并基本恒定系统压力; 2)将泵输出的多余流量溢流回油箱。
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2.回油节流调速回路
节流阀串联
在执行元件与油箱之间的回油路上。
由定量泵、溢流阀、节流阀组成调速单元。
通过改变节流阀的开口量(即通流截面积AT )大小,调节流出液压缸流量q2
,而改变活塞的运动速度。
定量泵输出的
多余流量由溢流阀溢流回油箱。
实现调速功能,不仅节流阀的开口量能够调节,而且必须使溢流阀始终处于溢流状态。
溢流阀的作用:1)调整并基本恒定系统压力;
2)将泵输出的多余流量溢流回油箱。
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(二)容积调速回路
容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的。
主要优点是没有节流损失和溢流损失,因而效率高,油液温升小,适用于高速、大功率调速系统。缺点是变量泵和变量马达的结构复杂,成本较高。
根据油路的循环方式,容积调速回路可以分为开式回路或闭式回路。
在开式回路中液压泵从油箱吸油,液压执行元件的回油直接回油箱,这种回路结构简单,油液在油中能得到充分冷却但油箱体积较大,空气和脏物易进入回路。
在闭式回路中,执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连,结构紧凑,只需很小的补油箱,空气和脏物不易进入回路,但油液的冷却条件差,需附设辅助泵补油、冷却和换油。补油泵一般为主泵流量的10%~15%,压力通常为0.3
~ 1.0MPa左右。
1.变量泵和定量液压执行元件的容积调速回路
容积调速回路由补油泵1、溢流阀2、单向阀 3、变量泵4、安全阀5和定量马达6等 组成。
改变变量泵的排量Vp ,即可以调节定量马达的转速nm 。安全阀用来限定回路的最高压力,起过载保护作用。
补油泵用以补充由泄漏等因素造成的变量泵吸油流量的不足部分。溢流阀调定补油泵的输出压力,并将其多余的流量溢回油箱。
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2.定量泵和变量马达的容积调速回路
定量泵4输出流量不变,改变变量马达的排量VM就可以改变液压马达的转速。5是安全阀,6是变量马达,1是用以向系统补油的辅助泵,2为调节补油压力的溢流阀。
在这种调速回路中,液压泵的转速和排量均为常数,输入功率恒定。
当负载功率恒定时,马达输出功率PM和回路压力p都恒定不变,因为马达的输出转 矩与马达的排量VM成正比,马达的转速则与VM成反比。
所以这种回路称为恒功率调速回路。
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二.快速运动回路
快速运动回路又称增速回路,执行机构在一个工作循环的不同阶段要求有不同的运动速度和承受不同的负载。
在空行程阶段其速度较高负载较小。采用快速回路,可以在尽量减少液压泵流量的情况下使执行元件获得快速,可以提高系统的工作效率或充分利用功率。
实现快速运动视方法不通又多种结构方案,下面介绍几种常用的快速运动回路:
1.液压缸差动连接回路
2.采用蓄能器的快速运动回路
3.双泵供油回路
三.速度换接回路
速度换接回路 可使液压执行机构在一个工作循环中,从一种运动速度变换到另一种运动速度,因而这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速的换接,而且也包括两个慢速之间的换接。
实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。
1.快速与慢速的换接回路
2.两种慢速的换接回路
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