液压基本回路及应用解析

任务介绍

一个液压系统无论简单还是复杂，均由一些基本回路组成。液压系统是由液压元件组成，可用图形符号来表示液压回路。

液压基本回路是指由液压元件组成，用来完成特定功能的典型回路。

学习目标

1.应知方向控制回路的类型及工作原理。

2.应知压力控制回路的类型及工作原理。

3.应知速度控制回路的类型及工作原理。

相关知识

常用液压基本回路按其功能不同分为3种，即方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路。下面分别介绍这几种液压基本回路。

一、方向控制回路

在液压系统中，执行元件的起动、停止或改变方向是利用控制进入执行元件的液流通、断及改变流向来实现的，实现这些控制的回路称为方向控制回路。在现代汽车及汽车维修机械中常用的方向控制回路有换向回路、锁紧回路、定位回路等。下面重点介绍换向回路和锁紧回路。

1.换向回路

换向回路的作用是使执行元件改变运动方向。换向回路要求保证换向迅速、准确、平稳。

图7-13所示是使用二位四通换向阀的换向回路。当换向阀的电磁铁通电时，阀芯右移，换向阀左位接入系统，液压泵输出油液经换向阀P、A两油口进入液压缸左腔推动活塞右移，右腔油液经B、T油口回油箱；当电磁铁断电时，右位接通系统，油液经P、B油口进入液压缸右腔，推动活塞左移，左腔油液经A、T油口回油箱。

图7-13　使用二位四通换向阀的换向回路

这种换向回路利用换向阀的电磁铁通电或断电来控制液压缸中活塞左、右移动。

2.锁紧回路

锁紧回路的作用是切断执行元件的进出油路，使执行元件中的运动件停在规定的位置上并且防止其停止后窜动。对锁紧回路的要求是可靠、迅速、平稳、持久。

1）单向锁紧回路。图7-14所示是单向锁紧回路。用单向阀将液压缸单向锁紧，图示状态活塞只能向右运动，向左运动由单向阀锁紧；换向阀换向后，活塞向左运动，向右则锁紧。

2）滑阀机能为“O”型或“M”型换向阀的锁紧回路。图7-15所示是三位四通“O”型机能的换向阀换向回路。当YA1、YA2电磁铁都断电时，阀芯处于中间位置，液压缸的各工作油口被封闭。因为液压缸两腔都充满了油液，而油液又是不可压缩的，所以向左或向右的外力都不能使活塞移动，活塞双向锁紧。

图7-14　使用单向锁紧回路

图7-15　三位四通“O”型机能的锁紧回路

二、压力控制回路

1.调压回路（限压回路）

调压回路是指控制系统的工作压力，使其不超过某预先调好的数值，或使工作机构运动过程的各个阶段中具有不同的压力（两级或多级调压）。图7-16（a）所示是单级调压回路。液压泵输出的油液由溢流阀调定其最大供油压力，以适应系统的负载并保护系统安全工作。图7-16（b）所示是多级调压回路。当系统需要多级压力控制时，可使用换向阀接入系统，此时系统的压力由远程调压阀2或3调定，使系统具有3种不同的压力调定值。

图7-16　调压回路

（a）单级调压回路；（b）多级调压回路
1—溢流阀；2、3—调压阀；4—换向阀

2.卸荷回路

当液压系统中的执行元件停止运动后，使液压泵输出的油液在低压下流回油箱，称为液压泵的卸荷。这样可以节省动力消耗，减少系统发热。能够使液压泵卸荷的回路，称为卸荷回路，如图7-17所示。

图7-17　卸荷回路

（a）换向阀卸荷同路；（b）用溢流阀的卸荷回路

三、速度控制回路

速度控制回路是控制和调节液压执行元件运动速度的单元回路。按照调速方式不同，液压传动系统速度调节方法可归纳为节流调速和容积调速两大类。

1.节流调速回路

根据节流阀在回路中装设的位置不同，节流调速回路分为进油节流、回油节流和旁路节流3种类型的回路，如图7-18所示。

图7-18　节流调速回路(www.xing528.com)

（a）进油节流调速回路；（b）回油节流调速回路；（c）旁路节流调速回路

2.容积调速回路

容积调速回路是通过改变液压泵或液压马达（也可以是液压缸）排量的方法来调节执行元件速度的回路，如图7-19所示。

图7-19　容积调速回路

（a）变量泵调速回路；（b）变量马达调速回路；（c）变量泵-变量马达调速回路

四、典型液压回路分析 下面对QD351型自卸车液压系统的工作情况进行分析。

QD351型自卸车的液压系统原理图如图7-20所示。该系统的动力装置为齿轮液压泵1，由四位四通手动换向阀6来控制油路的变化，使液压缸完成空位、举升、中停、下降4个动作，系统压力由限压阀5调定。QD351型自卸车的液压系统工作工程如下。

图7-20　QD351型自卸车的液压系统原理图

1—齿轮液压泵；2—粗过滤器；3—过滤器；4—油箱；5—限压阀；6—手动换向阀；7—液压缸；8—滑阀

1.空位

当手动换向阀6处于最右位，换向阀中位机能为“H”型，这样齿轮液压泵1、液压缸7处于卸载状态，车厢处于未举升的状态（一般为运输水平状态）。

2.举升

此时换向阀处于最左位置，伸缩式液压缸下腔进油，车厢处于举升状态。进油路：粗过滤器2→齿轮液压泵1→手动换向阀6最左位→液压缸7下腔。

回油路：液压缸7上腔→换向阀6最左位→过滤器3→油箱4。

3.中停

此时滑阀处于左二位，换向阀中位职能为“M”型，液压泵处于卸荷状态；A、B均被截止。液压缸两腔油液被封住，液压缸被锁紧在任意位置。

4.下降

此时滑阀处于左三位，液压缸下腔回油，车厢处于下降状态。

进油路：粗过滤器2→齿轮液压泵1→手动换向阀6左三位→液压缸7上腔。回油路：液压缸7下腔→手动换向阀6左三位→粗过滤器2→油箱4。此时，液压缸7下降。当车厢降至原位时，将滑阀移至最右位。

由以上分析可知，该系统油路中包含以下几个基本回路，即手动换向阀6控制的换向回路、滑阀右位和左二位控制的卸荷回路、限压阀5控制的限压回路，以及两液压缸组成的同步工作回路的制动回路。

任务小结

1）方向控制回路：换向回路、锁紧回路。

2）压力控制回路：调压回路（限压回路）、卸荷回路。

3）速度控制回路：节流调速回路、容积调速回路。

4 ）分析了自卸车液压系统的工作情况。

拓展提高

同步回路

同步回路是使多个执行元件（液压缸）的动作位置同步的回路。多个液压缸带动同一个工作机构时，它们的动作应该一致。但负载、摩擦、泄漏、制造精度和结构变形等因素会影响执行机构运动的一致性。同步回路的作用就是尽管存在着上述差异仍能使各缸的运动速度和最终达到的位置相同。

1.串联同步回路

图7-21所示为串联缸式同步回路。由于一个缸流出的油液进入另一个缸，而串联的液压缸相连通，两腔的有效活塞面积相等，从而保证两液压缸同步。将尺寸相同的双活塞杆液压缸串联连接，可实现多缸同步。液压缸达到终点时应补油或放油，以消除同步积累误差。该回路的特点是结构简单、能适应较大的偏载、同步精度中等、效率较高、液压泵的供油压力较高。此外，两缸的有效作用面积必须相等，适用于负载较小的场合。

2.同步缸式同步回路

图7-22所示是同步缸式同步回路。两个同步缸的尺寸相同，共用一个活塞杆。泵输出的油分别进入同步缸的两左腔，同步缸右腔排出的油再分别进入两个工作缸，其油液流量相同，从而保证两工作缸的同步。同步缸活塞上装有双作用机动单向阀时，可以在行程终点清除两缸同步的积累误差。当三位四通换向阀换向后，工作缸反向仍可同步。

图7-21　串联缸式同步回路

图7-22　同步缸式同步回路

该回路能适应较大的偏载，同步精度较高、效率高，但专用的同步缸体积大、制造成本高。两液压缸有效工作面积必须相等，其同步精度为0.5～1mm。在现代汽车中液压制动装置多采用同步回路，如单回路液压传动装置、双回路液压传动装置等用同步回路。工作时制动主缸的油液经油管流至各制动轮缸，迫使制动轮缸活塞在油压力作用下外移，推动两制动蹄张开产生制动，此时4个轮缸的制动是同步的。