液壓缸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

液壓缸維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編 制：張業(yè)建、趙春濤審 核：樊建成批 準(zhǔn)：魏成文上海寶鋼集團(tuán)設(shè)備部二OO八年八月目 錄1 總則. 22 引用標(biāo)準(zhǔn). 33 各部分常用材料及技術(shù)要求. 43.1 缸筒的材料和技術(shù)要求. 43.2 活塞的材料和技術(shù)要求. 63.3 活塞桿的材料和技術(shù)要求. 63.4 端蓋的材料和技術(shù)要求. 84 液壓缸的檢查. 94.1 缸筒內(nèi)表面. 94.2 活塞桿的滑動(dòng)面. 94.3 密封. 94.4 活塞桿導(dǎo)向套的內(nèi)表面. 104.5 活塞的表面. 104.6 其它. 115 液壓缸的裝配. 126 液壓缸實(shí)驗(yàn). 14附表1 檢查項(xiàng)目和質(zhì)量分等（摘錄JB/JQ20301-88）. 16附表2 螺栓和螺母最大緊固力矩(僅供參考). 17附表3 螺紋的傳動(dòng)力和擰緊力矩. 18液壓缸維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 總則1.1 適用范圍 本維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液壓缸各組成部分的常用材料和技術(shù)要求、液壓缸的檢查、裝配以及試驗(yàn)，適用于寶鋼股份公司寶鋼分公司范圍內(nèi)液壓缸的維修，維修單位按本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；1.2 密封選擇 密封件應(yīng)選擇寶鋼股份公司指定生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，特殊情況需得到寶鋼相關(guān)技術(shù)部門審核同意；1.3 螺紋防松 液壓缸的螺紋連接在安裝時(shí)應(yīng)涂上寶鋼股份公司指定生產(chǎn)廠家的螺紋緊固膠；1.4 液壓缸防腐 修理好的液壓缸，若在倉庫或現(xiàn)場存放時(shí)間超過半年時(shí)間，需采用適當(dāng)?shù)姆栏胧?.5 螺栓選擇 10.9級(jí)（包括10.9級(jí)）以下的高強(qiáng)度螺栓可以采用國內(nèi)著名生產(chǎn)廠的產(chǎn)品，10.9級(jí)（不包括10.9級(jí)）以上的高強(qiáng)度螺栓應(yīng)采用國外著名生產(chǎn)廠的產(chǎn)品；1.6 本標(biāo)準(zhǔn)的解釋權(quán)屬寶鋼股份公司寶鋼分公司設(shè)備部。2 引用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的維修應(yīng)執(zhí)行下列國家標(biāo)準(zhǔn)，允許采用要求更高的標(biāo)準(zhǔn)。序號(hào)標(biāo) 準(zhǔn) 號(hào)內(nèi) 容1GB/T 79381987液壓缸及氣缸公稱壓力系列2JB/T 79391999單活塞桿液壓缸兩腔面積比3GB/T 23481993液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑4GB/T 23491980液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件 缸活塞行程系列5GB/T 23501980液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件活塞桿螺紋型式和尺寸系列6GB/T 28791986液壓缸活塞和活塞桿 動(dòng)密封溝槽型式、尺寸和公差7GB/T 28801981液壓缸活塞和活塞桿 窄斷面動(dòng)密封溝槽尺寸系列和公差8GB/T 65771986液壓缸活塞用帶支承環(huán)密封溝槽型式、尺寸和公差9GB/T 65781986液壓缸活塞桿用防塵圈溝槽型式、尺寸和公差10JB/T 102052000液壓缸 技術(shù)條件11GB/T 156221995液壓缸 試驗(yàn)方法12GB/T 87131988液壓缸和氣動(dòng)缸筒用精密內(nèi)徑無縫鋼管13GB/T 90941988液壓缸和氣缸安裝尺寸和安裝型式代號(hào)14GB/T 140361993液壓缸活塞桿端帶關(guān)節(jié)軸承耳環(huán)安裝尺寸15GB/T 140421993液壓缸活塞桿端柱銷式耳環(huán)安裝尺寸3 各部分常用材料及技術(shù)要求3.1 缸筒的材料和技術(shù)要求3.1.1 材料和毛坯 無縫鋼管 若能滿足要求，可以采用無縫鋼管作缸筒毛坯。一般常用調(diào)質(zhì)的45號(hào)鋼。需要焊接時(shí)，常用焊接性能較好的2035號(hào)鋼，機(jī)械粗加工后再調(diào)質(zhì)。 鑄件 對(duì)于形狀復(fù)雜的缸筒毛坯，可以采用鑄件。灰鑄鐵鑄件常用HT200至HT350之間的幾個(gè)牌號(hào)，要求較高者，可采用球墨鑄鐵QT450-10、QT500-7、QT600-3等。此外還可以采用鑄鋼ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570等。 鍛件 對(duì)于特殊要求的缸筒，應(yīng)采用鍛鋼。3.1.2 技術(shù)要求 缸筒內(nèi)徑公差等級(jí)和表面粗糙度缸筒與活塞一般采用基孔制的間隙配合?；钊捎孟鹉z、塑料、皮革材質(zhì)密封件時(shí)，缸筒內(nèi)孔可采用H8、H9公差等級(jí)，與活塞組成、等不同的間隙配合。缸筒內(nèi)孔表面粗糙度取Ra0.400.10m。采用活塞環(huán)密封時(shí)，缸筒內(nèi)孔的公差等級(jí)一般取H7，它可與活塞組成、等不同的間隙配合，內(nèi)孔表面粗糙度取Ra0.400.20m。采用間隙密封，缸筒內(nèi)孔的公差等級(jí)一般取H6，與活塞組成的間隙配合，表面粗糙度取 Ra0.100.05m。 缸筒的形位公差缸筒內(nèi)徑的圓度、圓柱度誤差不大于直徑尺寸公差的一半，缸筒軸線的直線度誤差在500mn長度上不大于0.03mm。缸筒端面對(duì)軸線的圓跳動(dòng)在100mm的直徑上不大于0.04mm。 安裝部位的技術(shù)要求缸筒端面和缸蓋接合面對(duì)液壓缸軸線的垂直度誤差，按直徑每100mm不得超過0.04mm，缸筒安裝缸蓋的螺紋應(yīng)采用2a級(jí)精度的公制螺紋，采用耳環(huán)安裝方式時(shí)，耳環(huán)孔的軸線對(duì)缸筒軸線的位置度誤差不大于0.03mm，垂直度誤差在100mm長度上不大于0.1mm。采用軸銷式安裝方法時(shí)，軸銷的軸線與缸筒軸線的位置度誤差不大于0.1mm，垂直度誤差在100mm長度上不大于0.1mm。 其他技術(shù)要求缸筒內(nèi)徑端部倒角1530，或倒R3以上的圓角；表面粗糙度不差于Ra0.8m，以免裝配時(shí)損傷密封件；缸筒端部需焊接時(shí)，缸筒內(nèi)部的工作表面距離焊縫不得小于20mm；熱處理調(diào)質(zhì)硬度一般為HB241285；為了防止缸筒腐蝕、提高壽命，缸筒內(nèi)徑可以鍍鉻，鍍層厚度一般為0.030.05mm，然后進(jìn)行珩磨或拋光。缸筒外露表面可涂耐油油漆。3.2 活塞的材料和技術(shù)要求3.2.1 活塞的材料無導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）的活塞選用高強(qiáng)度鑄鐵HT200300，有導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)）的活塞選用碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)。3.2.2 活塞的技術(shù)要求采用無密封件的間隙密封式活塞常取為f6；采用活塞環(huán)密封時(shí)常取為f6或f7；采用橡膠、塑料密封件時(shí)，常取為f7、f8及f9；與活塞桿配合的活塞內(nèi)孔公差等級(jí)一般取為H7；活塞外圓的表面粗糙度要不差于 Ra0.32m，內(nèi)孔的表面粗糙度要不差于Ra0.8m?；钊鈴健?nèi)孔的圓度，圓柱度誤差不大于尺寸公差的1/2。活塞外徑對(duì)內(nèi)孔及密封溝槽的同軸度允差不大于0.02mm。端面對(duì)軸線的垂直度允差不大于 0.04/100。3.3 活塞桿材料和技術(shù)要求3.3.1常用材料活塞桿一般用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制成。對(duì)于有腐蝕性氣體場合采用不銹鋼制造。活塞桿一般用棒料，現(xiàn)在大部采用冷拉棒材。為了提高硬度、耐磨性和耐腐蝕性，活塞桿的材料通常要求表面淬火處理，淬火深度為0.51mm，硬度通常為 HRC5060，然后表面再鍍硬鉻，鍍層厚度為 0.030.05mm。表1 活塞桿常用材料性能材料機(jī)械性能熱處理表面處理類別牌號(hào)抗拉強(qiáng)度b (MPa)屈服強(qiáng)度 s(MPa)延伸率(%)碳素鋼3552032015調(diào)質(zhì)鍍鉻碳素鋼4560034013調(diào)質(zhì)或加高頻淬火鍍鉻碳素鋼5564038014調(diào)質(zhì)或加高頻淬火鍍鉻鉻鉬鋼35CrMo100085012調(diào)質(zhì)鍍鉻不銹鋼Cr18Ni950020045淬火3.3.2 技術(shù)要求 活塞桿外徑尺寸公差多為f8，也有采用f7、f9的。 直線度0.02100mm。 圓度等幾何精度誤差一般不大于外徑公差的一半。 與活塞內(nèi)孔配合的軸頸與外圓的同軸度允差不能大于0.010.02mm；安裝活塞的軸肩與活塞桿軸線的垂直度允差不大于 0.04/100mm。 活塞桿端部的卡鍵槽、螺紋及緩沖柱塞與桿徑同軸度允差不大于0.010.02mm。緩沖柱塞最好采用活塞桿本身的端頭部。 表面粗糙度一般為Ra0.160.63m，精度要求高時(shí)，取為Ra0.l0.2m。3.4 端蓋的材料和技術(shù)要求缸蓋與缸底常用45號(hào)鋼鍛造或鑄造毛坯。需要焊接結(jié)構(gòu)的，采用焊接性能較好的35號(hào)鋼。中低壓缸可用HT200、HT250、HT300等灰口鑄鐵材料。缸蓋內(nèi)孔一般尺寸公差采用H7、H8的精度等級(jí)、表面粗糙度通常取為Ra1.63.2m。缸蓋內(nèi)孔與凸緣止口外徑的圓度、圓柱度誤差不大于直徑尺寸公差的一半。內(nèi)孔和凸緣止口的同軸度允差不大于0.03mm，相關(guān)端面對(duì)內(nèi)孔軸線的圓跳動(dòng)在直徑100mm上不大于 0.04mm。第六章 液壓基本回路主要內(nèi)容：一、 一、 速度控制回路（一） （一） 調(diào)速回路：油缸：v=q/A 液壓馬達(dá): n=q/Vm1.節(jié)流調(diào)速回路；2.容積調(diào)速回路；3.容積節(jié)流調(diào)速回路（二） （二） 速度換接回路（三） （三） 快速回路二、 二、 壓力控制回路（一） （一） 調(diào)壓回路（二） （二） 減壓回路（三） （三） 卸荷回路（四） （四） 保壓回路（五） （五） 增壓回路三、 三、 方向控制回路（一） （一） 換向回路（二） （二） 鎖緊回路四、 四、 多缸動(dòng)作控制回路（一） （一） 順序動(dòng)作回路（二） （二） 同步動(dòng)作回路（三） （三） 防干擾回路第一節(jié) 速度控制回路 速度控制回路是研究液壓系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)和變換問題，常用的速度控制回路有調(diào)速回路、快速回路、速度換接回路等，本節(jié)中分別對(duì)上述三種回路進(jìn)行介紹。一、調(diào)速回路 調(diào)速回路的基本原理 從液壓馬達(dá)的工作原理可知，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nM由輸入流量和液壓馬達(dá)的排量Vm決定，即nM=q/V m，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v由輸入流量和液壓缸的有效作用面積A決定，即v=q/A。 通過上面的關(guān)系可以知道，要想調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n M或液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v，可通過改變輸入流量q、改變液壓馬達(dá)的排量V m和改變缸的有效作用面積A等方法來實(shí)現(xiàn)。由于液壓缸的有效面積A是定值，只有改變流量q的大小來調(diào)速，而改變輸入流量q，可以通過采用流量閥或變量泵來實(shí)現(xiàn)，改變液壓馬達(dá)的排量V m，可通過采用變量液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)，因此，調(diào)速回路主要有以下三種方式： 1）節(jié)流調(diào)速回路：由定量泵供油，用流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速； 2）容積調(diào)速回路：用調(diào)節(jié)變量泵或變量馬達(dá)的排量來調(diào)速； 3）容積節(jié)流調(diào)速回路：用限壓變量泵供油，由流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，并使變量泵的流量與調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)流量相適應(yīng)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。此外還可采用幾個(gè)定量泵并聯(lián)，按不同速度需要，啟動(dòng)一個(gè)泵或幾個(gè)泵供油實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速。 1、節(jié)流調(diào)速回路圖71節(jié)流調(diào)速原理。 節(jié)流調(diào)速回路是通過調(diào)節(jié)流量閥的通流截面積大小來改變進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。 如圖71所示，如果調(diào)節(jié)回路里只有節(jié)流閥，則液壓泵輸出的油液全部經(jīng)節(jié)流閥流進(jìn)液壓缸。改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小，只能改變油液流經(jīng)節(jié)流閥速度的大小，而總的流量不會(huì)改變，在這種情況下節(jié)流閥不能起調(diào)節(jié)流量的作用，液壓缸的速度不會(huì)改變。1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 進(jìn)油調(diào)速回路是將節(jié)流閥裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)油路上，起調(diào)速原理如圖7-2（a）所示.圖72（a）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路A. A. 回路的特點(diǎn)因?yàn)槭嵌勘霉┯?，流量恒定，溢流閥調(diào)定壓力為pt，泵的供油壓力p0，進(jìn)入液壓缸的流量q1由節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開口面積a確定,壓力作用在活塞A1上，克服負(fù)載F，推動(dòng)活塞以速度v=q1/A1向右運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槎勘霉┯停?q1小于qB ，所以p0=溢流閥調(diào)定供油壓力pt=const 活塞受力平衡方程：p1 A1= F +p2 A2進(jìn)入油缸的流量q1=Kapm p= pb-F/A1q1=Ka (pb-F/A1)mB. B. 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為 （7-1） 式中：k為與節(jié)流口形式、液流狀態(tài)、油液性質(zhì)等有關(guān)的節(jié)流閥的系數(shù)；a為節(jié)流口的通流面積；m為節(jié)流閥口指數(shù)（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，當(dāng)F增大,a一定時(shí)，速度v減小。C.進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性曲線圖7-2(c)速度負(fù)載特性D.進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點(diǎn)是：液壓缸回油腔和回油管中壓力較低，當(dāng)采用單桿活塞桿液壓缸，使油液進(jìn)入無桿腔中，其有效工作面積較大，可以得到較大的推力和較低的運(yùn)動(dòng)速度，這種回路多用于要求沖擊小、負(fù)載變動(dòng)小的液壓系統(tǒng)中。 E.回路效率 =FV/qBp0 qBp0= p0q1+p0qY = p1q1+p q1 +p0qY 如圖：p1q1= FV 有用功率 p q1節(jié)流損失 pbqY溢流損失所以在20%左右 ） ） 回油節(jié)流調(diào)速回路：回油節(jié)流調(diào)速回路將節(jié)流閥安裝在液壓缸的回油路上，其調(diào)速原理如圖7-2（b）所示。圖7-2（b）回油節(jié)A.回路的特點(diǎn)因?yàn)槭嵌勘霉┯?，流量恒定，溢流閥調(diào)定壓力為pt，泵的供油壓力p0，進(jìn)入液壓缸的流量q1，液壓缸輸出的流量q2，q2由節(jié)流閥的調(diào)節(jié)開口面積a確定,壓力p1作用在活塞A1上，壓力p作用在活塞A上，推動(dòng)活塞以速度v=q1/A1向右運(yùn)動(dòng)，克服負(fù)載F做功。因qAqAq1qAAq1小于qB， 所以p0=溢流閥調(diào)定供油壓力pt=constp1活塞受力平衡方程：p1 A1= F +p2 A2p2 =（p1 A1 F）/ A2 F=0時(shí) p2 =p1 A1 / A2p1q=Kapm pp= （p1A1F）/ Aq=Ka（p1A1F）/ AmB. 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性方程為： (72) 式中：k為與節(jié)流口形式、液流狀態(tài)、油液性質(zhì)等有關(guān)的節(jié)流閥的系數(shù)；a為節(jié)流口的通流面積；m為節(jié)流閥口指數(shù)（薄壁小孔，m=0.5）。由式（7-1）可知，當(dāng)F增大,a一定時(shí)，速度v減小。C. C. 回油節(jié)流調(diào)速回路的速度-負(fù)載特性曲線如圖72c 圖7-2(c)速度負(fù)載特性D. D. 回油節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)流閥在回油路上可以產(chǎn)生背壓，相對(duì)進(jìn)油調(diào)速而言，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，常用于負(fù)載變化較大，要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的液壓系統(tǒng)中。而且在a一定時(shí)，速度v隨負(fù)載F增加而減小。 E.回路效率 =FV/qBpb qBpb= pbq1+pbqY = q1（A p）+p q1 +pbqY 如圖：p1q1= FV 有用功率 p q_節(jié)流損失 pbqY溢流損失所以在20%左右 如圖72（a）、（b）所示，將節(jié)流閥串聯(lián)在回路中，節(jié)流閥和溢流閥相當(dāng)于并聯(lián)的兩個(gè)液阻，定量泵輸出的流量q B不變，經(jīng)節(jié)流閥流入液壓缸的流量q 1和經(jīng)溢流閥流回油箱的流量q的大小，由節(jié)流閥和溢流閥液阻的相對(duì)大小決定。節(jié)流閥通過改變節(jié)流口的通流截面，可以在較大范圍內(nèi)改變其液阻，從而改變進(jìn)入液壓缸的流量，調(diào)節(jié)液壓缸的速度。） ） 旁路節(jié)流調(diào)速回路這種回路由定量泵、安全閥、液壓缸和節(jié)流閥組成，節(jié)流閥安裝在與液壓缸并聯(lián)的旁油路上，其調(diào)速原理如圖7-3所示。圖73旁路節(jié)流調(diào)速回路 定油泵輸出的流量q B，一部分（q1） 進(jìn)入液壓缸，一部分（q2）通過節(jié)流閥流回油箱。溢流閥在這里起安全作用，回路正常工作時(shí)，溢流閥不打開，當(dāng)供油壓力超過正常工作壓力時(shí)，溢流閥才打開，以防過載。溢流閥的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)大于回路正常工作壓力，在這種回路中，缸的進(jìn)油壓力p1等于泵的供油壓力p B，溢流閥的調(diào)節(jié)壓力一般為缸克服最大負(fù)載所需的工作壓力的p1max1.11.3倍. 4）采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路 前面介紹的三種基本回路其速度的穩(wěn)定性均隨負(fù)載的變化而變化，對(duì)于一些負(fù)載變化較大，對(duì)速度穩(wěn)定性要求較高的液壓系統(tǒng)，可采用調(diào)速閥來改善起速度-負(fù)載特性。圖74調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 采用調(diào)速閥也可按其安裝位置不同，分為進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流、旁路節(jié)流三種基本調(diào)速回路。 圖7-4為調(diào)速閥進(jìn)油調(diào)速回路。圖7-4(a)為回路簡圖，圖7-4(b)為其速度負(fù)載特性曲線圖。其工作原理與采用節(jié)流的進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路相似。在這里當(dāng)負(fù)載F變化而使p1變化時(shí)，由于調(diào)速閥中的定差輸出減壓閥的調(diào)節(jié)作用，使調(diào)速閥中的節(jié)流閥的前后壓差p保持不變，從而使流經(jīng)調(diào)速閥的流量q1不變，所以活塞的運(yùn)動(dòng)速度v也不變。其速度負(fù)載特性曲線如圖7-4(b)所示。由于泄漏的影響，實(shí)際上隨負(fù)載F的增加，速度v有所減小。在此回路中，調(diào)速閥上的壓差p包括兩部分：節(jié)流口的壓差和定差輸出減壓口上的壓差。 所以調(diào)速閥的調(diào)節(jié)壓差比采用節(jié)流閥時(shí)要大，一般p5105Pa，高壓調(diào)速閥則達(dá)10105Pa。這樣泵的供油壓力pB相應(yīng)地比采用節(jié)流閥時(shí)也要調(diào)得高些，故其功率損失也要大些。這種回路其他調(diào)速性能的分析方法與采用節(jié)流閥時(shí)基本相同。綜上所述，采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路的低速穩(wěn)定性、回路剛度、調(diào)速范圍等，要比采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路都好，所以它在機(jī)床液壓系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。2.容積調(diào)速回路 容積調(diào)速回路是通過改變回路中液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。其主要優(yōu)點(diǎn)是功率損失小(沒有溢流損失和節(jié)流損失)且其工作壓力隨負(fù)載變化，所以效率高、油的溫度低，適用于高速、大功率系統(tǒng)。按油路循環(huán)方式不同，容積調(diào)速回路有開式回路和閉式回路兩種。開式回路中泵從油箱吸油，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油直接回到油箱，油箱容積大，油液能得到較充分冷卻，但空氣和臟物易進(jìn)入回路。閉式回路中，液壓泵將油輸出進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)油腔，又從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回油腔吸油。閉式回路結(jié)構(gòu)緊湊，只需很小的補(bǔ)油箱，但冷卻條件差。為了補(bǔ)償工作中油液的泄漏，一般設(shè)補(bǔ)油泵，補(bǔ)油泵的流量為主泵流量的10%15%。壓力調(diào)節(jié)為310510105Pa。容積調(diào)速回路通常有三種基本形式：變量泵和定量液動(dòng)機(jī)的容積調(diào)速回路；定量泵和變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路；變量泵和變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路。(1)變量泵和定量液動(dòng)機(jī)的容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路可由變量泵與液壓缸或變量泵與定量液壓馬達(dá)組成。其回路原理圖如圖7-5所示，圖7-5(a)為變量泵與液壓缸所組成的開式容積調(diào)速回路；圖7-5(b)為變量泵與定量液壓馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路。圖7-5變量泵定量液動(dòng)機(jī)容積調(diào)速回路(a)開式回路 (b)閉式回路 (c)閉式回路的特性曲線其工作原理是：圖7-5(a)中活塞5的運(yùn)動(dòng)速度v由變量泵1調(diào)節(jié)，2為安全閥，4為換向閥，6為背壓閥。圖7-5(b)所示為采用變量泵3來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)5的轉(zhuǎn)速，安全閥4用以防止過載，低壓輔助泵1用以補(bǔ)油，其補(bǔ)油壓力由低壓溢流閥6來調(diào)節(jié)。其主要工作特性： 速度特性：當(dāng)不考慮回路的容積效率時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度nm或(Vm)與變量泵的排量VB的關(guān)系為：nm=nBVB/Vm或vm=nBVB/A (7-5)上式表明：因馬達(dá)的排量Vm和缸的有效工作面積A是不變的，當(dāng)變量泵的轉(zhuǎn)速nB不變，則馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm(或活塞的運(yùn)動(dòng)速度)與變量泵的排量成正比，是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖7-5(c)中虛線所示。實(shí)際上回路的泄漏是不可避免的，在一定負(fù)載下，需要一定流量才能啟動(dòng)和帶動(dòng)負(fù)載。所以其實(shí)際的nm(或Vm)與VB的關(guān)系如實(shí)線所示。這種回路在低速下承載能力差，速度不穩(wěn)定。轉(zhuǎn)矩特性、功率特性：當(dāng)不考慮回路的損失時(shí)，液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm(或缸的輸出推力F)為Tm=Vmp/2或F=A(pB-p0)。它表明當(dāng)泵的輸出壓力pB和吸油路(也即馬達(dá)或缸的排油)壓力p0不變，馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm或缸的輸出推力F理論上是恒定的，與變量泵的VB無關(guān)。但實(shí)際上由于泄漏和機(jī)械摩擦等的影響，也存在一個(gè)“死區(qū)”，如圖7-5(c)所示。此回路中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率：Pm=(pB-p0)qB=(pB-p0)nBvB或Pm=nmTm=VBnBTm/Vm (7-6)式(7-6)表明：馬達(dá)或缸的輸出功率Pm隨變量泵的排量VB的增減而線性地增減。其理論與實(shí)際的功率特性亦見圖7-6(c)。調(diào)速范圍：這種回路的調(diào)速范圍，主要決定于變量泵的變量范圍，其次是受回路的泄漏和負(fù)載的影響。采用變量葉片泵可達(dá)10，變量柱塞泵可達(dá)20。綜上所述，變量泵和定量液動(dòng)機(jī)所組成的容積調(diào)速回路為恒轉(zhuǎn)矩輸出，可正反向?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍較大。適用于調(diào)速范圍較大，要求恒扭矩輸出的場合，如大型機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給系統(tǒng)中。(2)定量泵和變量馬達(dá)容積調(diào)速回路。 定量泵與變量馬達(dá)容積調(diào)速回路如圖7-6所示。圖7-6(a)為開式回路：由定量泵1、變量馬達(dá)2、安全閥3、換向閥4組成；圖7-6(b)為閉式回路：1、2為定量泵和變量馬達(dá)，3為安全閥，4為低壓溢流閥，5為補(bǔ)油泵。此回路是由調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量Vm來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。速度特性：在不考慮回路泄漏時(shí)，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm為：nm=qB/Vm式中qB為定量泵的輸出流量?？梢娮兞狂R達(dá)的轉(zhuǎn)速nm與其排量Vm成正比，當(dāng)排量Vm最小時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm最高。其理論與實(shí)際的特性曲線如圖7-6(c)中虛、實(shí)線所示。由上述分析和調(diào)速特性可知：此種用調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量的調(diào)速回路，如果用變量馬達(dá)來換向，在換向的瞬間要經(jīng)過“高轉(zhuǎn)速零轉(zhuǎn)速反向高轉(zhuǎn)速”的突變過程，所以，不宜用變量馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換向。轉(zhuǎn)矩與功率特性：液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩：Tm=Vm(pB-p0)/2液壓馬達(dá)的輸出功率：Pm=nmTm=qB(pB-p0)上式表明：馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm與其排量Vm成正比；而馬達(dá)的輸出功率Pm與其排量Vm無關(guān)，若進(jìn)油壓力pB與回油壓力p0不變時(shí)，Pm=C，故此種回路屬恒功率調(diào)速。其轉(zhuǎn)矩特性和功率特性見圖7-6(c)所示。圖7-6定量泵變量馬達(dá)容積調(diào)速回路(a)開式回路(b)閉式回路(c)工作特性綜上所述，定量泵變量馬達(dá)容積調(diào)速回路，由于不能用改變馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換向，調(diào)速范圍比較小(一般為34)，因而較少單獨(dú)應(yīng)用。(3)變量泵和變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路是上述兩種調(diào)速回路的組合，其調(diào)速特性也具有兩者之特點(diǎn)。圖7-7所示為其工作原理與調(diào)速特性，由雙向變量泵2和雙向變量馬達(dá)9等組成閉式容積調(diào)速回路。該回路的工作原理：調(diào)節(jié)變量泵2的排量VB和變量馬達(dá)9的排量Vm，都可調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm；補(bǔ)油泵1通過單向閥3和4向低壓腔補(bǔ)油，其補(bǔ)油壓力由溢流閥10來調(diào)節(jié)；安全閥5和6分別用以防止正反兩個(gè)方向的高壓過載。液控?fù)Q向閥7和溢流閥8用于改善回路工作性能，當(dāng)高、低壓油路壓差(pB-p0)大于一定值時(shí)，液動(dòng)滑閥7處于上位或下位，使低壓油路與溢流閥8接通，部分低壓熱油經(jīng)7、8流回油箱。因此溢流閥8的調(diào)節(jié)壓力應(yīng)比溢流閥10的調(diào)節(jié)壓力低些。為合理地利用變量泵和變量馬達(dá)調(diào)速中各自的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般采用分段調(diào)速的方法。圖7-7變量泵變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路(a)工作原理 (b)調(diào)速特性第一階段將變量馬達(dá)的排量Vm調(diào)到最大值并使之恒定，然后調(diào)節(jié)變量泵的排量VB從最小逐漸加大到最大值，則馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm便從最小逐漸升高到相應(yīng)的最大值(變量馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm不變，輸出功率Pm逐漸加大)。這一階段相當(dāng)于變量泵定量馬達(dá)的容積調(diào)速回路。第二階段將已調(diào)到最大值的變量泵的排量VB固定不變，然后調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量Vm，之從最大逐漸調(diào)到最小，此時(shí)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nm便進(jìn)一步逐漸升高到最高值(在此階段中，馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm逐漸減小，而輸出功率Pm不變)。這一階段相當(dāng)于定量泵變量馬達(dá)的容積調(diào)速回路。上述分段調(diào)速的特性曲線如圖7-7(b)所示。這樣，就可使馬達(dá)的換向平穩(wěn)，且第一階段為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，第二階段為恒功率調(diào)速。這種容積調(diào)速回路的調(diào)速范圍是變量泵調(diào)節(jié)范圍和變量馬達(dá)調(diào)節(jié)范圍之乘積，所以其調(diào)速范圍大(可達(dá)100)，并且有較高的效率，它適用于大功率的場合，如礦山機(jī)械、起重機(jī)械以及大型機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)液壓系統(tǒng)。3.容積節(jié)流調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路的基本工作原理是采用壓力補(bǔ)償式變量泵供油、調(diào)速閥(或節(jié)流閥)調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量并使泵的輸出流量自動(dòng)地與液壓缸所需流量相適應(yīng)。常用的容積節(jié)流調(diào)速回路有：限壓式變量泵與調(diào)速閥等組成的容積節(jié)流調(diào)速回路；變壓式變量泵與節(jié)流閥等組成的容積調(diào)速回路。圖7-8限壓式變量泵調(diào)速閥容積節(jié)流調(diào)速回路(a)調(diào)速原理圖(b)調(diào)速特性圖圖7-8所示為限壓式變量泵與調(diào)速閥組成的調(diào)速回路工作原理和工作特性圖。在圖示位置，活塞4快速向右運(yùn)動(dòng)，泵1按快速運(yùn)動(dòng)要求調(diào)節(jié)其輸出流量qmax，同時(shí)調(diào)節(jié)限壓式變量泵的壓力調(diào)節(jié)螺釘，使泵的限定壓力pC大于快速運(yùn)動(dòng)所需壓力圖7-8(b)中AB段。當(dāng)換向閥3通電，泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)速閥2進(jìn)入缸4，其回油經(jīng)背壓閥5回油箱。調(diào)節(jié)調(diào)速閥2的流量q1就可調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度v，由于q1qB，壓力油迫使泵的出口與調(diào)速閥進(jìn)口之間的油壓憋高，即泵的供油壓力升高，泵的流量便自動(dòng)減小到qBq1為止。這種調(diào)速回路的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、速度負(fù)載特性、承載能力和調(diào)速范圍均與采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路相同。圖7-8(b)所示為其調(diào)速特性，由圖可知，此回路只有節(jié)流損失而無溢流損失。當(dāng)不考慮回路中泵和管路的泄漏損失時(shí)，回路的效率為：c=p1-p2(A2/A1)q1/pBq1=p1-p2(A2/A1)/pB上式表明：泵的輸油壓力pB調(diào)得低一些，回路效率就可高一些，但為了保證調(diào)速閥的正常工作壓差，泵的壓力應(yīng)比負(fù)載壓力p1至少大5105Pa。當(dāng)此回路用于“死檔鐵停留”、壓力繼電器發(fā)訊實(shí)現(xiàn)快退時(shí)，泵的壓力還應(yīng)調(diào)高些，以保證壓力繼電器可靠發(fā)訊，故此時(shí)的實(shí)際工作特性曲線如圖7-8(b)中ABC所示。此外，當(dāng)pC不變時(shí)，負(fù)載越小，p1便越小，回路效率越低。綜上所述：限壓式變量泵與調(diào)速閥等組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，具有效率較高、調(diào)速較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)較簡單等優(yōu)點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用于負(fù)載變化不大的中、小功率組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中。4.調(diào)速回路的比較和選用(1)調(diào)速回路的比較。見表7-1。表7-1 調(diào)速回路的比較回路類主要性能節(jié)流調(diào)速回路容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路用節(jié)流閥用調(diào)速閥限壓式穩(wěn)流式進(jìn)回油旁路進(jìn)回油旁路機(jī)械特性速度穩(wěn)定性較差差好較好好承載能力較好較差好較好好調(diào)速范圍較大小較大大較大功率特性效率低較高低較高最高較高高發(fā)熱大較小大較小最小較小小適用范圍小功率、輕載的中、低壓系統(tǒng)大功率、重載高速的中、高壓系統(tǒng)中、小功率的中壓系統(tǒng)(2)調(diào)速回路的選用。調(diào)速回路的選用主要考慮以下問題：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)速度、速度穩(wěn)定性等要求：負(fù)載小，且工作中負(fù)載變化也小的系統(tǒng)可采用節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速；在工作中負(fù)載變化較大且要求低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，宜采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速或容積節(jié)流調(diào)速；負(fù)載大、運(yùn)動(dòng)速度高、油的溫升要求小的系統(tǒng)，宜采用容積調(diào)速回路。一般來說，功率在3kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調(diào)速；35kW范圍宜采用容積節(jié)流調(diào)速；功率在5kW以上的宜采用容積調(diào)速回路。圖7-9能實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接工作進(jìn)給回路工作環(huán)境要求：處于溫度較高的環(huán)境下工作，且要求整個(gè)液壓裝置體積小、重量輕的情況，宜采用閉式回路的容積調(diào)速。經(jīng)濟(jì)性要求：節(jié)流調(diào)速回路的成本低，功率損失大，效率也低；容積調(diào)速回路因變量泵、變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以價(jià)錢高，但其效率高、功率損失小；而容積節(jié)流調(diào)速則介于兩者之間。所以需綜合分析選用哪種回路。二、快速運(yùn)動(dòng)回路為了提高生產(chǎn)效率，機(jī)床工作部件常常要求實(shí)現(xiàn)空行程(或空載)的快速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)要求液壓系統(tǒng)流量大而壓力低。這和工作運(yùn)動(dòng)時(shí)一般需要的流量較小和壓力較高的情況正好相反。對(duì)快速運(yùn)動(dòng)回路的要求主要是在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，盡量減小需要液壓泵輸出的流量，或者在加大液壓泵的輸出流量后，但在工作運(yùn)動(dòng)時(shí)又不致于引起過多的能量消耗。以下介紹幾種機(jī)床上常用的快速運(yùn)動(dòng)回路。圖7-10 雙泵供油回路1.差動(dòng)連接回路 這是在不增加液壓泵輸出流量的情況下，來提高工作部件運(yùn)動(dòng)速度的一種快速回路，其實(shí)質(zhì)是改變了液壓缸的有效作用面積。圖7-9是用于快、慢速轉(zhuǎn)換的，其中快速運(yùn)動(dòng)采用差動(dòng)連接的回路。當(dāng)換向閥3左端的電磁鐵通電時(shí)，閥3左位進(jìn)入系統(tǒng)，液壓泵1輸出的壓力油同缸右腔的油經(jīng)3左位、5下位(此時(shí)外控順序閥7關(guān)閉)也進(jìn)入缸4的左腔，進(jìn)入液壓缸4的左腔，實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)連接，使活塞快速向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)結(jié)束，工作部件上的擋鐵壓下機(jī)動(dòng)換向閥5時(shí)，泵的壓力升高，閥7打開，液壓缸4右腔的回油只能經(jīng)調(diào)速閥6流回油箱，這時(shí)是工作進(jìn)給。當(dāng)換向閥3右端的電磁鐵通電時(shí)，活塞向左快速退回(非差動(dòng)連接)。采用差動(dòng)連接的快速回路方法簡單，較經(jīng)濟(jì)，但快、慢速度的換接不夠平穩(wěn)。必須注意，差動(dòng)油路的換向閥和油管通道應(yīng)按差動(dòng)時(shí)的流量選擇，不然流動(dòng)液阻過大，會(huì)使液壓泵的部分油從溢流閥流回油箱，速度減慢，甚至不起差動(dòng)作用。2.雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路 這種回路是利用低壓大流量泵和高壓小流量泵并聯(lián)為系統(tǒng)供油，回路見圖7-10。 圖中1為高壓小流量泵，用以實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2為低壓大流量泵，用以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓泵2輸出的油經(jīng)單向閥4和液壓泵1輸出的油共同向系統(tǒng)供油。在工作進(jìn)給時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，打開液控順序閥(卸荷閥)3使液壓泵2卸荷，此時(shí)單向閥4關(guān)閉，由液壓泵1單獨(dú)向系統(tǒng)供油。溢流閥5控制液壓泵1的供油壓力是根據(jù)系統(tǒng)所需最大工作壓力來調(diào)節(jié)的，而卸荷閥3使液壓泵2在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)供油，在工作進(jìn)給時(shí)則卸荷，因此它的調(diào)整壓力應(yīng)比快速運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)所需的壓力要高，但比溢流閥5的調(diào)整壓力低。雙泵供油回路功率利用合理、效率高，并且速度換接較平穩(wěn)，在快、慢速度相差較大的機(jī)床中應(yīng)用很廣泛，缺點(diǎn)是要用一個(gè)雙聯(lián)泵，油路系統(tǒng)也稍復(fù)雜。三、速度換接回路速度換接回路用來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的變換，即在原來設(shè)計(jì)或調(diào)節(jié)好的幾種運(yùn)動(dòng)速度中，從一種速度換成另一種速度。對(duì)這種回路的要求是速度換接要平穩(wěn)，即不允許在速度變換的過程中有前沖(速度突然增加)現(xiàn)象。下面介紹幾種回路的換接方法及特點(diǎn)。1.快速運(yùn)動(dòng)和工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的換接回路 圖7-11是用單向行程節(jié)流閥換接快速運(yùn)動(dòng)(簡稱快進(jìn))和工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(簡稱工進(jìn))的速度換接回路。在圖示位置液壓缸3右腔的回油可經(jīng)行程閥4和換向閥2流回油箱，使活塞快速向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)到達(dá)所需位置時(shí)，活塞上擋塊壓下行程閥4，將其通路關(guān)閉，這時(shí)液壓缸3右腔的回油就必須經(jīng)過節(jié)流閥6流回油箱，活塞的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(簡稱工進(jìn))。當(dāng)操縱換向閥2使活塞換向后，壓力油可經(jīng)換向閥2和單向閥5進(jìn)入液壓缸3右腔，使活塞快速向左退回。在這種速度換接回路中，因?yàn)樾谐涕y的通油路是由液壓缸活塞的行程控制閥芯移動(dòng)而逐漸關(guān)閉的，所以換接時(shí)的位置精度高，沖出量小，運(yùn)動(dòng)速度的變換也比較平穩(wěn)。這種回路在機(jī)床液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較多，它的缺點(diǎn)是行程閥的安裝位置受一定限制(要由擋鐵壓下)，所以有時(shí)管路連接稍復(fù)雜。行程閥也可以用電磁換向閥來代替，這時(shí)電磁閥的安裝位置不受限制(擋鐵只需要壓下行程開關(guān))，但其換接精度及速度變換的平穩(wěn)性較差。 圖7-11用行程節(jié)流閥的速度換接回路 圖7-12利用液壓缸自身結(jié)構(gòu)的速度換接回路圖7-12是利用液壓缸本身的管路連接實(shí)現(xiàn)的速度換接回路。在圖示位置時(shí)，活塞快速向右移動(dòng)，液壓缸右腔的回油經(jīng)油路1和換向閥流回油箱。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到將油路1封閉后，液壓缸右腔的回油須經(jīng)節(jié)流閥3流回油箱，活塞則由快速運(yùn)動(dòng)變換為工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種速度換接回路方法簡單，換接較可靠，但速度換接的位置不能調(diào)整，工作行程也不能過長以免活塞過寬，所以僅適用于工作情況固定的場合。這種回路也常用作活塞運(yùn)動(dòng)到達(dá)端部時(shí)的緩沖制動(dòng)回路。2.兩種工作進(jìn)給速度的換接回路 對(duì)于某些自動(dòng)機(jī)床、注塑機(jī)等，需要在自動(dòng)工作循環(huán)中變換兩種以上的工作進(jìn)給速度，這時(shí)需要采用兩種(或多種)工作進(jìn)給速度的換接回路。圖7-13是兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)兩種工作進(jìn)給速度換接的回路。在圖7-13(a)中，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)速閥3和電磁閥5進(jìn)人液壓缸。當(dāng)需要第二種工作進(jìn)給速度時(shí)，電磁閥5通電，其右位接入回路，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)速閥4和電磁閥5進(jìn)入液壓缸。這種回路中兩個(gè)調(diào)速閥的節(jié)流口可以獨(dú)調(diào)節(jié)，互不影響，即第一種工作進(jìn)給速度和第二種工作進(jìn)給速度互相間沒有什么限制。但一個(gè)調(diào)速閥工作時(shí)，另一個(gè)調(diào)速閥中沒有油液通過，它的減壓閥則處于完全打開的位置，在速度換接開始的瞬間不能起減壓作用，容易出現(xiàn)部件突然前沖的現(xiàn)象。圖7-13(b)為另一種調(diào)速閥并聯(lián)的速度換接回路。在這個(gè)回路中，兩個(gè)調(diào)速閥始終處于工作狀態(tài)，在由一種工作進(jìn)給速度轉(zhuǎn)換為另一種工作進(jìn)給速度時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)工作部件突然前沖現(xiàn)象，因而工作可靠。但是液壓系統(tǒng)在工作中總有一定量的油液通過不起調(diào)速作用的那個(gè)調(diào)速閥流回油箱，造成能量損失，使系統(tǒng)發(fā)熱。圖7-14是兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路。圖中液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)速閥3和電磁閥5進(jìn)入液壓缸，這時(shí)的流量由調(diào)速閥3控制。當(dāng)需要第二種工作進(jìn)給速度時(shí)，閥5通電，其右位接入回路，則液壓泵輸出的壓力油先經(jīng)調(diào)速閥3，再經(jīng)調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸，這時(shí)的流量應(yīng)由調(diào)速閥4控制，所以這種圖7-14兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)式 回路中調(diào)速閥4的節(jié)流口應(yīng)調(diào)得比調(diào)速閥3小，否則調(diào)速閥4 速度換接回路將不起作用。這種回路在工作時(shí)調(diào)速閥3一直工作，它限制著進(jìn)入液壓 缸或調(diào)速閥4的流量，因此在速度換接時(shí)不會(huì)使液壓缸產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，換接平穩(wěn)性較好。在調(diào)速閥4工作時(shí)，油液需經(jīng)兩個(gè)調(diào)速閥，故能量損失較大。系統(tǒng)發(fā)熱也較大，但卻比圖7-13(b)所示的回路要小。圖7-13兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)式速度換接回路圖7-14兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)的速度換接回路.第二節(jié) 壓力控制回路壓力控制回路是用壓力閥來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)主油路或某一支路的壓力，以滿足執(zhí)行元件速度換接回路所需的力或力矩的要求。利用壓力控制回路可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓(穩(wěn)壓)、減壓、增壓、卸荷、保壓與平衡等各種控制。一、調(diào)壓及限壓回路 當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵應(yīng)向系統(tǒng)提供所需壓力的液壓油，同時(shí)，又能節(jié)省能源，減少油液發(fā)熱，提高執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。所以，應(yīng)設(shè)置調(diào)壓或限壓回路。當(dāng)液壓泵一直工作在系統(tǒng)的調(diào)定壓力時(shí)，就要通過溢流閥調(diào)節(jié)并穩(wěn)定液壓泵的工作壓力。在變量泵系統(tǒng)中或旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中用溢流閥(當(dāng)安全閥用)限制系統(tǒng)的最高安全壓力。當(dāng)系統(tǒng)在不同的工作時(shí)間內(nèi)需要有不同的工作壓力，可采用二級(jí)或多級(jí)調(diào)壓回路。圖7-15調(diào)壓回路1.單級(jí)調(diào)壓回路 如圖7-15(a)所示，通過液壓泵1和溢流閥2的并聯(lián)連接，即可組成單級(jí)調(diào)壓回路。通過調(diào)節(jié)溢流閥的壓力，可以改變泵的輸出壓力。當(dāng)溢流閥的調(diào)定壓力確定后，液壓泵就在溢流閥的調(diào)定壓力下工作。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓和穩(wěn)壓控制。如果將液壓泵1改換為變量泵，這時(shí)溢流閥將作為安全閥來使用，液壓泵的工作壓力低于溢流閥的調(diào)定壓力，這時(shí)溢流閥不工作，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，液壓泵的工作壓力上升時(shí)，一旦壓力達(dá)到溢流閥的調(diào)定壓力，溢流閥將開啟，并將液壓泵的工作壓力限制在溢流閥的調(diào)定壓力下，使液壓系統(tǒng)不至因壓力過載而受到破壞，從而保護(hù)了液壓系統(tǒng)。2.二級(jí)調(diào)壓回路 圖7-15(b)所示為二級(jí)調(diào)壓回路，該回路可實(shí)現(xiàn)兩種不同的系統(tǒng)壓力控制。由先導(dǎo)型溢流閥2和直動(dòng)式溢流閥4各調(diào)一級(jí)，當(dāng)二位二通電磁閥3處于圖示位置時(shí)系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定，當(dāng)閥3得電后處于右位時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定，但要注意：閥4的調(diào)定壓力一定要小于閥2的調(diào)定壓力，否則不能實(shí)現(xiàn)；當(dāng)系統(tǒng)壓力由閥4調(diào)定時(shí)，先導(dǎo)型溢流閥2的先導(dǎo)閥口關(guān)閉，但主閥開啟，液壓泵的溢流流量經(jīng)主閥回油箱，這時(shí)閥4亦處于工作狀態(tài)，并有油液通過。應(yīng)當(dāng)指出：若將閥3與閥4對(duì)換位置，則仍可進(jìn)行二級(jí)調(diào)壓，并且在二級(jí)壓力轉(zhuǎn)換點(diǎn)上獲得比圖7-15(b)所示回路更為穩(wěn)定的壓力轉(zhuǎn)換。3.多級(jí)調(diào)壓回路 圖7-15(c)所示為三級(jí)調(diào)壓回路，三級(jí)壓力分別由溢流閥1、2、3調(diào)定，當(dāng)電磁鐵1YA、2YA失電時(shí)，系統(tǒng)壓力由主溢流閥調(diào)定。當(dāng)1YA得電時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥2調(diào)定。當(dāng)2YA得電時(shí)，系統(tǒng)壓力由閥3調(diào)定。在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力要低于主溢流閥的調(diào)定壓力，而閥2和閥3的調(diào)定壓力之間沒有什么一定的關(guān)系。當(dāng)閥2或閥3工作時(shí)，閥2或閥3相當(dāng)于閥1上的另一個(gè)先導(dǎo)閥。二、減壓回路當(dāng)泵的輸出壓力是高壓而局部回路或支路要求低壓時(shí)，可以采用減壓回路，如機(jī)床液壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、回路分度以及液壓元件的控制油路等，它們往往要求比主油路較低的壓力。減壓回路較為簡單，一般是在所需低壓的支路上串接減壓閥。采用減壓回路雖能方便地獲得某支路穩(wěn)定的低壓，但壓力油經(jīng)減壓閥口時(shí)要產(chǎn)生壓力損失，這是它的缺點(diǎn)。圖7-16減壓回路最常見的減壓回路為通過定值減壓閥與主油路相連，如圖7-16(a)所示?；芈分械膯蜗蜷y為主油路壓力降低(低于減壓閥調(diào)整壓力)時(shí)防止油液倒流，起短時(shí)保壓作用，減壓回路中也可以采用類似兩級(jí)或多級(jí)調(diào)壓的方法獲得兩級(jí)或多級(jí)減壓。圖7-16(b)所示為利用先導(dǎo)型減壓閥1的遠(yuǎn)控口接一遠(yuǎn)控溢流閥2，則可由閥1、閥2各調(diào)得一種低壓。但要注意，閥2的調(diào)定壓力值一定要低于閥1的調(diào)定減壓值。為了使減壓回路工作可靠，減壓閥的最低調(diào)整壓力不應(yīng)小于0.5MPa，最高調(diào)整壓力至少應(yīng)比系統(tǒng)壓力小0.5MPa。當(dāng)減壓回路中的執(zhí)行元件需要調(diào)速時(shí)，調(diào)速元件應(yīng)放在減壓閥的后面，以避免減壓閥泄漏(指由減壓閥泄油口流回油箱的油液)對(duì)執(zhí)行元件的速度產(chǎn)生影響。圖7-17增壓回路 圖7-18M型中位機(jī)能卸荷回路 三、增壓回路如果系統(tǒng)或系統(tǒng)的某一支油路需要壓力較高但流量又不大的壓力油，而采用高壓泵又不經(jīng)濟(jì)，或者根本就沒有必要增設(shè)高壓力的液壓泵時(shí)，就常采用增壓回路，這樣不僅易于選擇液壓泵，而且系統(tǒng)工作較可靠，噪聲小。增壓回路中提高壓力的主要元件是增壓缸或增壓器。 1.單作用增壓缸的增壓回路如圖7-17(a)所示為利用增壓缸的單作用增壓回路，當(dāng)系統(tǒng)在圖示位置工作時(shí)，系統(tǒng)的供油壓力p1進(jìn)入增壓缸的大活塞腔，此時(shí)在小活塞腔即可得到所需的較高壓力p2；當(dāng)二位四通電磁換向閥右位接入系統(tǒng)時(shí)，增壓缸返回，輔助油箱中的油液經(jīng)單向閥補(bǔ)入小活塞。因而該回路只能間歇增壓，所以稱之為單作用增壓回路。2.雙作用增壓缸的增壓回路如圖7-17(b)所示的采用雙作用增壓缸的增壓回路，能連續(xù)輸出高壓油，在圖示位置，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)換向閥5和單向閥1進(jìn)入增壓缸左端大、小活塞腔，右端大活塞腔的回油通油箱，右端小活塞腔增壓后的高壓油經(jīng)單向閥4輸出，此時(shí)單向閥2、3被關(guān)閉。當(dāng)增壓缸活塞移到右端時(shí)，換向閥得電換向，增壓缸活塞向左移動(dòng)。同理，左端小活塞腔輸出的高壓油經(jīng)單向閥3輸出，這樣，增壓缸的活塞不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩端便交替輸出高壓油，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)增壓。四、卸荷回路在液壓系統(tǒng)工作中，有時(shí)執(zhí)行元件短時(shí)間停止工作，不需要液壓系統(tǒng)傳遞能量，或者執(zhí)行元件在某段工作時(shí)間內(nèi)保持一定的力，而運(yùn)動(dòng)速度極慢，甚至停止運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，不需要液壓泵輸出油液，或只需要很小流量的液壓油，于是液壓泵輸出的壓力油全部或絕大部分從溢流閥流回油箱，造成能量的無謂消耗，引起油液發(fā)熱，使油液加快變質(zhì)，而且還影響液壓系統(tǒng)的性能及泵的壽命。為此，需要采用卸荷回路，即卸荷回路的功用是指在液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在功率輸出接近于零的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電動(dòng)機(jī)的壽命。因?yàn)橐簤罕玫妮敵龉β蕿槠淞髁亢蛪毫Φ某朔e，因而，兩者任一近似為零，功率損耗即近似為零。因此液壓泵的卸荷有流量卸荷和壓力卸荷兩種，前者主要是使用變量泵，使變量泵僅為補(bǔ)償泄漏而以最小流量運(yùn)轉(zhuǎn)，此方法比較簡單，但泵仍處在高壓狀態(tài)下運(yùn)行，磨損比較嚴(yán)重；壓力卸荷的方法是使泵在接近零壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。常見的壓力卸荷方式有以下幾種：1. 1. 換向閥卸荷回路M、H和K型中位機(jī)能的三位換向閥處于中位時(shí)，泵即卸荷，如圖7-18所示為采用M型中位機(jī)能的電液換向閥的卸荷回路，這種回路切換時(shí)壓力沖擊小，但回路中必須設(shè)置單向閥，以使系統(tǒng)能保持0.3MPa左右的壓力，供操縱控制油路之用。2. 2. 2.用先導(dǎo)型溢流閥的遠(yuǎn)程控制口卸荷圖7-19中若去掉遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4，使先導(dǎo)型溢流閥的遠(yuǎn)程控制口直接與二位二通電磁閥相連，便構(gòu)成一種用先導(dǎo)型溢流閥的卸荷回路，這種卸荷回路卸荷壓力小，切換時(shí)沖擊也小。圖7-19溢流閥遠(yuǎn)控口卸荷 圖7-20利用蓄能器的保壓回路五、保壓回路在液壓系統(tǒng)中，常要求液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一定的行程位置上停止運(yùn)動(dòng)或在有微小的位移下穩(wěn)定地維持住一定的壓力，這就要采用保壓回路。最簡單的保壓回路是密封性能較好的液控單向閥的回路，但是，閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時(shí)間不能維持太久。常用的保壓回路有以下幾種：1.利用液壓泵的保壓回路利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過程中，液壓泵仍以較高的壓力(保壓所需壓力)工作，此時(shí)，若采用定量泵則壓力油幾乎全經(jīng)溢流閥流回油箱，系統(tǒng)功率損失大，易發(fā)熱，故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時(shí)間較短的場合下才使用；若采用變量泵，在保壓時(shí)泵的壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，因而，液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法能隨泄漏量的變化而自動(dòng)調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。2.利用蓄能器的保壓回路如圖7-20(a)所示的回路，當(dāng)主換向閥在左位工作時(shí)，液壓缸向前運(yùn)動(dòng)且壓緊工件，進(jìn)油路壓力升高至調(diào)定值，壓力繼電器動(dòng)作使二通閥通電，泵即卸荷，單向閥自動(dòng)關(guān)閉，液壓缸則由蓄能器保壓。缸壓不足時(shí)，壓力繼電器復(fù)位使泵重新工作。保壓時(shí)間的長短取決于蓄能器容量，調(diào)節(jié)壓力繼電器的工作區(qū)間即可調(diào)節(jié)缸中壓力的最大值和最小值。圖7-20(b)所示為多缸系統(tǒng)中的保壓回路，這種回路當(dāng)主油路壓力降低時(shí)，單向閥3關(guān)閉，支路由蓄能器保壓補(bǔ)償泄漏，壓力繼電器5的作用是當(dāng)支路壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)發(fā)出信號(hào)，使主油路開始動(dòng)作。圖7-21自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路3.自動(dòng)補(bǔ)油保壓回路如圖7-21所示為采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動(dòng)補(bǔ)油式保壓回路，其工作原理為：當(dāng)1YA得電，換向閥右位接入回路，液壓缸上腔壓力上升至電接觸式壓力表的上限值時(shí)，上觸點(diǎn)接電，使電磁鐵1YA失電，換向閥處于中位，液壓泵卸荷，液壓缸由液控單向閥保壓。當(dāng)液壓缸上腔壓力下降到預(yù)定下限值時(shí)，電接觸式壓力表又發(fā)出信號(hào)，使1YA得電，液壓泵再次向系統(tǒng)供油，使壓力上升。當(dāng)壓力達(dá)到上限值時(shí)，上觸點(diǎn)又發(fā)出信號(hào)，使1YA失電。因此，這一回路能自動(dòng)地使液壓缸補(bǔ)充壓力油，使其壓力能長期保持在一定范圍內(nèi)。六、平衡回路平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。圖7-22(a)所示為采用單向順序閥的平衡回路，當(dāng)1YA得電后活塞下行時(shí)，回油路上就存在著一定的背壓；只要將這個(gè)背壓調(diào)得能支承住活塞和與之相連的工作部件自重，活塞就可以平穩(wěn)地下落。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，活塞就停止運(yùn)動(dòng)，不再繼續(xù)下移。這種回路當(dāng)活塞向下快速運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失大，鎖住時(shí)活塞和與之相連的工作部件會(huì)因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落，因此它只適用于工作部件重量不大、活塞鎖住時(shí)定位要求不高的場合。圖7-21(b)為采用液控順序閥的平衡回路。當(dāng)活塞下行時(shí)，控制壓力油打開液控順序閥，背壓消失，因而回路效率較高；當(dāng)停止工作時(shí)，液控順序閥關(guān)閉以防止活塞和工作部件因自重而下降。這種平衡回路的優(yōu)點(diǎn)是只有上腔進(jìn)油時(shí)活塞才下行，比較安全可靠；缺點(diǎn)是，活塞下行時(shí)平穩(wěn)性較差。這是因?yàn)榛钊滦袝r(shí)，液壓缸上腔油壓降低，將使液控順序閥關(guān)閉。當(dāng)順序閥關(guān)閉時(shí)，因活塞停止下行，使液壓缸上腔油壓升高，又打開液控順序閥。因此液控順序閥始終工作于啟閉的過渡狀態(tài)，因而影響工作的平穩(wěn)性。這種回路適用于運(yùn)動(dòng)部件重量不很大、停留時(shí)間較短的液壓系統(tǒng)中。圖7-22采用順序閥的平衡回路 圖7-23采用二位三通換向閥使單作用缸換向的回路第三節(jié) 方 向 控 制 回 路在液壓系統(tǒng)中,起控制執(zhí)行元件的起動(dòng)、停止及換向作用的回路,稱方向控制回路。方向控制回路有換向回路和鎖緊回路。關(guān)于機(jī)動(dòng)液動(dòng)換向回路的控制方式和換向精度等問題,在磨床液壓系統(tǒng)中敘述。一、換向回路運(yùn)動(dòng)部件的換向,一般可采用各種換向閥來實(shí)現(xiàn)。在容積調(diào)速的閉式回路中,也可以利用雙向變量泵控制油流的方向來實(shí)現(xiàn)液壓缸(或液壓馬達(dá))的換向。依靠重力或彈簧返回的單作用液壓缸,可以采用二位三道換向閥進(jìn)行換向，如圖7-23所示。雙作用液壓缸的換向,一般都可采用二位四通(或五通)及三位四