1、项目三 液压系统基本回路的安装与调试,【学习目标】,1.培养目标 培养学生对液压基本回路的识读与功能分析能力; 液压基本回路的使用、参数设置及应用能力；典型液压基本回路安装与调试能力、故障检测及故障排除能力。其它学习能力见项目1。 2.知识目标学习典型液压基本回路的组成、工作原理及应用特点；方向控制回路、压力控制回路、流量控制回路、多缸工作回路的安装与调试、常见故障及排除方法。,任务l 方向控制回路的安装与调试,【任务描述】 方向控制回路是液压系统中控制液流方向的基本回路，方向控制回路也称换向回路，主要由方向控制阀组成。其功用是通过控制液压系统中油液的通、断和流动方向来实现执行元件的启动、停止
2、、换向、锁紧等。通过方向控制回路功能的实现，掌握方向控制回路的用途、基本组成、工作原理以及安装与调试的基本技能。,【任务分析】,常见的方向控制回路包括控制执行元件的启停回路、换向回路、锁紧回路，行程控制多缸顺序动作等。 本任务将介绍方向控制基本回路，同时液压支架液压系统和多缸顺序动作回路(行程阀控制)为例进行方向控制回路的安装与调试。 1)通过分析换向回路功能的实现，掌握换向阀的换向回路的安装与调试技能。 2）通过分析液控单向阀锁紧回路功能的实现，掌握锁紧回路液压系统在工业中的用途。,【知识与技能】,方向控制回路是控制执行元件的起动、停止及换向的回路。这类回路包括换向和锁紧两种基本回路。 一、
3、 换向回路 换向回路的功能是可以改变执行元件的运动方向。一般可采用各种换向阀来实现，在闭式容积高速回路中也可利用双向变量泵实现换向过程。用电磁换向阀来实现执行元件的换向最为方便，但因电磁换向阀的动作快，换向时有冲击，故不宜用于频繁换向。采用电液换向阀换向时，虽然其液动换向阀的阀芯移动速度可调节，换向冲击较小，但仍不能适用于频繁换向的场合。,二、锁紧回路,液压锁紧回路,锁紧回路的功能是使执行元件停止在规定的位置上，且能防止因受外界影响而发生漂移或窜动。 通常采用O型或M型中位机能的三位换向阀构成锁紧回路，当接入回路时，执行元件的进、出油口都被封闭，可将执行元件锁紧不动。这种锁紧回路由于受到换向阀
4、泄漏的影响，执行元件仍可能产生一定漂移或窜动，锁紧效果较差。,【自我检测】,1.不同操纵方式的换向阀组成的换向回路各有什么特点? 2.锁紧回路中三位换向阀的中位机能是否可任意选择?为什么?,任务2 压力控制回路的安装与调试,【任务描述】 掌握调压回路的调速原理及分类; 了解常见保压回路的保压方式。 【任务分析】 常见的压力控制回路有调压回路、卸荷回路、保压回路、减压回路、增压回路、释压回路、平衡回路和压力控制多缸顺序动作回路等。 本任务将介绍调压回路、卸荷回路、增压回路及压力控制多缸顺序动作回路，同时以溢流阀的调压回路和多缸顺序动作回路(压力控制)为例进行回路的安装与调试。其他压力控制基本回路
5、将在以后的情境中加以说明。,【知识与技能】,一、调压回路 调压回路的功能是使液压系统（或系统中某一部分）的压力与负载相适应并保持稳定，或为了安全而限定系统的最高压力不超过某一数值。当液压系统在不同工作阶段需要两种以上不同大小的压力时，可采用多级调压回路。下面介绍两种调压回路。 1.双向调压回路 当执行元件正反行程需不同的供油压力时，可采用双向调压的回路，如图3.6所示。,双向调压回路图,2.多级调压回路,图3.7所示为三级调压回路。在图示状态时，液压泵出口压力由先导式溢流阀1调定为最高压力（若阀4采用H型的中位机能的电磁阀，则此时液压泵卸荷，即为最低压力）；当换向阀4的左、右电磁铁分别通电时，
6、液压泵由远程调压阀2和3调定。阀2和阀3的调定压力必须小于阀1的调定压力值。,三级调压回路,二、减压回路,减压回路的功能是使液压系统中某一支路具有较主油路低的稳定压力。当液压系统中某一支路在不同工作阶段需要两种以上大小不同的工作压力时，可采用多级减压回路。 1单向减压回路 图3.8所示为用于夹紧液压系统的单向减压回路。单向减压阀5安装在液压缸6与换向阀4之间，当1YA通电，三位四通电磁换向阀左位工作，液压泵输出压力油通过单向阀3、换向阀4，经减压阀5减压后输入液压缸的左腔，推动活塞向右运动，夹紧工件，右腔的油液经换向阀4流回油箱；当工件加工完了以后，2YA通电，换向阀4右位工作，液压泵输出压力
7、油通过单向阀3、换向阀4，进入液压缸的右腔，推动活塞向左运动，,单向减压回路,2二级减压回路,图3.9所示为一种由减压阀和远程调压阀组成的二级减压回路。图示状态，夹紧压力由减压阀1调定，当二通阀通电后，夹紧压力则由远程调压阀2决定，故此回路为二级减压回路。若系统只需一级减压，可取消二通阀与远程调压阀2、堵塞减压阀1的外控口。若取消二通阀，远程调压阀2用直动式比例溢流阀取代，根据输入的信号的变化，便可获得无级或多级的稳定低压。,二级减压回路,三、卸荷回路,卸荷回路的功能是在液压泵不停止转动的情况下，使液压泵在零压或很低压力下运转，以减小功率损耗，降低系统发热，延长液压泵和驱动电动机的使用寿命。
8、1三位阀中位机能的卸荷回路 图3.10所示为采用M型（也可用H型或K型）中位滑阀机能的三位四通电磁换向阀来实现卸荷的回路。换向阀在中位时可以使液压泵输出的油液直接流回油箱中，从而实现液压泵的卸荷。对于低压小流量液压泵，采用换向阀直接卸荷是一种简单而有效的方法。,用M型三位四通阀卸荷回路,2二位二通阀的卸荷回路 图3.11所示为二位二通阀的卸荷回路。采用此方法的卸荷回路必须使二位二通换向阀的流量与液压泵的额定流量相匹配。这种卸荷方法的卸荷效果较好，易于实现自动控制。一般适用于液压泵的流量小于63L/min的场合。 3二通插装阀卸荷回路 二通插装阀通流能力大，由它组成的卸荷回路适用于大流量系统。图
9、3.12所示的液压回路，正常工作时，液压泵的压力由二通插装阀的先导阀2调定。当换向阀3通电后，二通插装阀1上腔通油箱，二通插装阀阀口完全打开，液压泵即卸荷。,四、平衡回路,平衡回路的功能是使执行元件保持一定背压力（即回油路上的压力），以便与重力负载相平衡。立式液压缸的垂直运动部件因自重作用而自行下滑，或在下行过程中因自重而造成超速运动时，都有必要采用平衡回路。 如图3.13所示的单向顺序阀（也称平衡阀）组成的平衡回路。,单向顺序阀的平衡回路,【自我检测】,1.若将图3.7回路中的阀1的外控油路(包含阀2、阀3和阀4)改接到泵的出口,是否可以同样实现三级调压? 2.在液压系统中，当工作部件停止运
10、动以后，使泵卸荷有什么好处?你能提出哪些卸荷方法? 3.为什么说，单作用增压器的增压倍数等于增压器大小两腔有效面积之比?,5.三个溢流阀的调定压力各如图示。试问泵的供油压力有几级？数值各多大？,任务3 速度控制回路的安装与调试,【任务描述】 1.掌握节流调速回路的调速原理及分类; 2. 掌握容积调速回路的调速原理及分类。,【任务分析】,常见的速度控制回路有调速回路、快速运动回路和速度转换回路等。调速回路主要由流量控制阀或变量泵、变量马达实现，它有节流调速回路、容积调速回路及容积节流调速回路三种。本任务将介绍节流调速回路、容积调速回路，同时以折弯机调速回路和节流调速回路实训为例进行回路的安装与调
11、试。其他速度控制回路在知识拓展中加以说明。1)通过分析节流阀、单向节流阀和调速阀、单向调速阀组成的节流调速回路功能的实现，掌握节流阀、调速阀或单向调速阀构成的节流调速回路的用途以及节流调速回路的安装与调试技能。2)通过分析折弯机液压系统及调速回路功能的实现，了解调速回路在工程中的用途，掌握安装与调试方法。,【知识与技能】,速度控制回路是对液压系统中执行元件的运动速度和速度切换实现控制的回路。速度控制回路包括调速、快速和换速等回路。 一、调速回路 调速回路的功能是调定执行元件的工作速度。在不考虑油液的可压缩性和泄漏的情况下，执行元件的速度表达式为 液压缸 （3-1） 液压马达 （3-2）,目前，
12、液压系统中常用的调速方式有以下三种。 节流调速：用定量泵供油，由流量控制阀改变输入执行元件的流量来调节速度。其主要优点是速度稳定性好，主要缺点是节流损失和溢流损失较大、发热多、效率较低。 容积调速：通过改变变量泵或（和）变量马达的排量来调节速度。其主要优点是无节流损失和溢流损失、发热较小、效率较高，其主要缺点是速度稳定性较差。 容积节流调速：用能够自动改变流量的变量泵与流量控制阀联合来调节速度。其主要优点是有节流损失、无溢流损失、发热较低、效率较高。,1节流调速回路,节流调速回路的优点是结构简单、工作可靠、造价低和使用维护方便，因此在机床液压系统中得到广泛应用。其缺点是能量损失大、效率低、发热
13、多、故一般多用于小功率系统中，如机床的进给系统。按流量控制阀在液压系统中设置位置的不同，节流调速回路可分为进油路节流调速回路、回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路三种。,（1）进油路节流调速回路,（2）回油路节流调速回路,（3）旁油路节流调速回路,（4）节流调速回路工作性能的改进,使用节流阀的节流调速回路，其速度稳定性都比较低，在变负载下的运动平稳性也较差，这主要是由于负载变化引起节流阀前、后压力差变化而产生的后果。如果用调速阀代替节流阀，调速阀中的定差减压阀可使节流阀前、后压力差保持基本恒定，可以提高节流调速回路的速度稳定性和运动平稳性，但工作性能的提高是以加大流量控制阀前、后压力差为代价
14、的（调速阀前、后压力差一般最小应有0.5MPa，高压调速阀应有1.0MPa），故功率损失较大，效率较低。调速阀节流调速回路在机床及低压小功率系统中已得到广泛应用。,2容积调速回路,容积调速回路的特点是液压泵输出的油液都直接进入执行元件，没有溢流和节流损失，因此效率高、发热小，适用于大功率系统中，但是这种调速回路需要采用结构较复杂的变量泵或变量马达，故造价较高，维修也较困难。 容积调速回路按油液循环方式不同可分为开式和闭式两种。开式回路的液压泵从油箱中吸油并供给执行元件，执行元件排出的油液直接返回油箱，油液在油箱中可得到很好的冷却并使杂质得以充分沉淀，油箱体积大，空气也容易侵入回路而影响执行元件
15、的运动平稳性。,（1）变量泵定量马达（或缸）容积调速回路,图3.23（a）所示为变量泵液压缸开式容积调速回路，图3.23（b）所示为变量泵定量马达闭式容积调速回路。这两种调速回路都是利用改变变量泵的输出流量来调节速度的。,（4）容积节流速度回路,容积节流速度回路是用变量泵供油，用调速阀或节流阀改变进入液压缸的流量，以实现执行元件速度调节的回路。这种回路无溢流损失，其效率比节流调速回路高。采用流量阀调节进入液压缸的流量，克服了变量泵负载大、压力高时的漏油量大、运动速度不平稳的缺点，因此这种调速回路常用于空载时需快速、承载时需稳定的低速的各种中等功率机械设备的液压系统。例如，组合机床、车床、铣床等
16、的液压系统。,定压式容积节流调速回路,二、快速回路,快速回路的功能是使执行元件在空行程时获得尽可能大的运动速度，以提高生产率。根据公式v = q/A可知，对于液压缸来说，增加进入液压缸的流量就能提高液压缸的运动速度。 1差动连接的快速回路 图3.26所示为单活塞杆液压缸差动连接的快速回路。二位三通电磁换向阀3处于图示位置时，单活塞杆液压缸差动连接液压缸的有效工作面积等效为A1A2，活塞将快速向右运动；二位三通电磁换向阀3通电时，单活塞杆液压缸为非差动连接，其有效工作面积为A1。这说明单活塞杆缸差动连接增速的实质是因为缩小了液压缸的有效工作面积,2双泵并联的快速回路,图3.27所示为双泵并联的快
17、速回路。高压小流量泵1的流量按执行元件最大工作进给速度的需要来确定，工作压力的大小由溢流阀5调定，低压大流量泵2主要起增速作用，它和泵1的流量加在一起应满足执行元件快速运动时所需的流量要求。,三、换速回路,换速回路是指执行元件实现运动速度的切换。根据换速回路切换前后速度相对快慢的不同，可分为快速慢速和慢速慢速切换两大类。 1.快速慢速切换回路,2两种慢速的切换回路,【自我测试】,1. 图3.31a、b二回路皆接有节流阀，它们各起什么作用?,2.如何判断节流调速回路是否处于正常工作状态? 3能否用标准的减压阀后面串联节流阀来代替调速阀用于三种节流调速回路中?使用的效果如何? 4.泵一马达式容积调
18、速圊路能否做成开式油路?试与闭式油路作比较。 5.容积节流调速回路的流量阀和变量泵之间是如何实现流量匹配的?,6. 图3.32中各缸完全相同；负载FAFB。已知节流阀能调节缸速并不计压力损失。试判断图3.32a和图3.32b中，哪一个缸先动?哪一个缸速度快?说明道理。,任务4 多缸工作控制回路的安装与调试,【任务描述】 1.掌握顺序动作控制回路的工作原理及分类; 2.掌握同步动作控制回路的工作原理及分类。 【任务分析】液压系统中，一个油源往往要驱动多个液压缸。按照系统要求，这些缸或顺序动作，或同步动作，多缸之间要求能避免在压力和流量上的相互干扰。 多缸工作控制回路是由一个液压泵驱动多个液压缸配
19、合工作的回路。这类回路常包括顺序动作、同步和互不干扰等回路。本任务就是通过重点分析顺序动作控制回路及同步动作控制回路这两种常用的控制方式，来掌握多缸工作控制回路的安装与调试。,一、 顺序动作回路,顺序动作回路的功能是使多个液压缸按照预定顺序依次动作。这种回路常用的控制方式有压力控制和行程控制两类。 1压力控制的顺序动作回路 此回路利用油路本身的油压变化来控制多个液压缸顺序动作。常用压力继电器和顺序阀来控制多个液压缸顺序动作。 图3.34所示为顺序阀控制顺序动作回路。,顺序阀控制顺序动作回路,2行程控制顺序动作回路,行程控制顺序动作回路是利用运动部件到达一定位置时会发出信号来控制液压缸顺序动作的
20、回路。 图3.36所示为用电气行程开关控制顺序动作回路。,压力继电器控制顺序动作回路,电气行程开关控制顺序动作回路,二、同步回路,同步回路的功能是使多个液压缸在运动中保持相同的位置或速度。在多缸液压系统中，尽管各液压缸的有效工作面积和输入流量相同，但由于液压缸存在制造误差或所承受负载不均衡，均会导致各液压缸的泄漏量也不相同，这样就会使各液压缸不能保持同步动作。同步回路可摆脱这些的影响，消除累积误差而保证同步运行。 1串联液压缸同步回路 （1）普通串联液压缸的同步回路。图3.37所示为两个液压缸串联的同步回路,普通串联液压缸的同步回路,（2）带补偿装置的串联液压缸同步回路。,图3.38所示为带补
21、偿装置的串联液压缸同步回路。A腔和B腔面积相等使进、出流量相等。而补偿措施使同步误差在每一次下行运动中都可消除。例如，阀5在右位工作时，缸下,带补偿装置的串联液压缸同步回路,2并联液压缸的同步回路,（1）并联调速阀的同步回路。如图3.39所示，用两个调速阀分别串接在两个液压缸的回油路（进油路）上，再并联起来，用以调节两缸运动速度，即可实现同步。这也是一种常用的比较简单的同步方法，但因为两个调速阀的性能不可能完全一致，同时还受到载荷的变化和泄漏的影响，同步精度较低。,并联调速阀的同步回路,（2）电液比例调速阀同步回路。,图3.40所示为电液比例调速阀同步回路。该回路中采用了一个普通调速阀C和一个
22、电液比例调速阀D，它们设置在由单向阀组成的桥式回路中，并分别控制液压缸A和B的速度。当两个活塞出现位置误差时，检测装置（图中未画出）就会发出信号，自动控制电液比例调速阀D通流面积的大小，进而使缸B的活塞随着缸A活塞的运动而实现同步运动。装置回路的同步精度高，位置误差可控制在0.5mm以内，已能满足大多数工作部件同步精度的要求。,电液比例调速阀同步回路,【自我检测】,1.调速回路有哪几种？各适用于什么场合？ 2.多缸液压系统中，如果要求以相同的位移或相同的速度运动时，应采用什么回路？这种回路通常有几种控制方法？哪种方法同步精度最高？ 3.要求多路换向阀控制的多个执行元件实现两个以上执行机构的复合动作，多路换向阀的连接方式为 。A 串联油路 B并联油路 C串并联油路 D其他 4.要求多路换向阀控制的多个执行元件实现顺序动作，多路换向阀的连接方式为 。 A 串联油路 B并联油路 C串并联油路 D其他,
