液壓控制回路特性分析

【摘 要】液壓控制回路可以實現(xiàn)壓力控制、速度控制等，影響著控制回路的實現(xiàn)。文章在總結前人研究成果的基礎上，對液壓控制回路的控制方式進行了綜述研究。介紹了不同類型液壓控制回路的運作方式，主要有壓力控制回路、速度控制回路、方向控制回路。

【關鍵詞】液壓控制 控制方法

任何一個液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路組成，所謂液壓基本回路是由一組能實現(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合。按其在液壓系統(tǒng)中的功能基本回路可分為：壓力控制、速度控制、方向控制回路。想要分析、設計和使用各個具有工作的安全性，且能完成工作任務，提高工作效率的液壓系統(tǒng)，就必須熟悉和掌握它們的組成、功用、性能和應用。

1 壓力控制回路

壓力控制回路是用壓力閥來控制和調節(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現(xiàn)對系統(tǒng)進行調壓、減壓、增壓、卸荷、保壓與平衡等各種控制。

1.1調壓回路。調壓回路的功用在于調定或限制液壓系統(tǒng)的最高工作壓力，或者使執(zhí)行機構在工作過程不同階段實現(xiàn)多級壓力變換。一般由溢流閥來實現(xiàn)這一功能。

1.2卸載回路。卸載回路的功用：使在系統(tǒng)執(zhí)行元件頻繁短時間停止工作，一般都采用使泵卸荷，而不頻繁開啟停電動機，以節(jié)省功率消耗，減少系統(tǒng)發(fā)熱，演出泵和電動機的使用壽命。因為液壓泵的輸出功率為其流量和壓力的乘積，兩者任一近似為零，功率損耗即近似為零。流量卸荷主要是使用變量泵，使變量泵僅為補償泄漏而以最小流量運轉，方法簡單，但泵仍處在高壓狀態(tài)下運行，磨損比較嚴重；壓力卸荷的方法是使泵在接近零壓下運轉。

1.3減壓回路。減壓回路的功用：使系統(tǒng)某一支路具有低于系統(tǒng)壓力調定值的穩(wěn)定工作壓力，如機床液壓系統(tǒng)中的定位、夾緊、回路分度以及液壓元件的控制油路等。采用減壓回路雖能方便地獲得某支路穩(wěn)定的低壓，但壓力油經減壓閥口時要產生壓力損失，這是它的缺點。為了使減壓回路工作可靠，減壓閥的最低調整壓力不應小于0.5MPa，最高調整壓力至少應比系統(tǒng)壓力小0.5MPa。當減壓回路中的執(zhí)行元件需要調速時，調速元件應放在減壓閥的后面，以避免減壓閥泄漏（指由減壓閥泄油口流回油箱的油液）對執(zhí)行元件的速度產生影響。

1.4增壓回路。增壓回路的功用：用來使系統(tǒng)中某一支路獲得比液壓泵供油壓力高的壓力。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濟，或者根本就沒有必要增設高壓力的液壓泵時，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。

1.5保壓回路。保壓回路的功用：使系統(tǒng)在液壓缸停止不動，泵卸載的工況下，仍保持穩(wěn)定不變的壓力。其性能的主要指標為保壓時間、功率損耗及壓力穩(wěn)定性。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間不能維持太久。

1.6平衡回路。平衡回路的功用：用于防止垂直運動的工作部件由于自重而自行下滑，同時還可改善工作下行時的運動平穩(wěn)性。這種平衡回路的優(yōu)點是只有上腔進油時活塞才下行，比較安全可靠；缺點是，活塞下行時平穩(wěn)性較差。這種回路適用于運動部件重量不很大、停留時間較短的液壓系統(tǒng)中。

2速度控制回路

調速回路的功用在于調節(jié)液壓執(zhí)行元件的運動速度，是液壓系統(tǒng)的核心部分。調速回路的基本原理：從液壓馬達的工作原理可知，液壓馬達的轉速nM由輸入流量和液壓馬達的排量Vm決定，即nM=q/V m，液壓缸的運動速度v由輸入流量和液壓缸的有效作用面積A決定，即v=q/A。通過上面的關系可以知道，要想調節(jié)液壓馬達的轉速nM或液壓缸的運動速度v，又由于液壓缸的有效面積A是定值，只有改變流量q的大小來調速，而改變輸入流量q，可以通過采用流量閥或變量泵來實現(xiàn)，改變液壓馬達的排量Vm，可通過采用變量液壓馬達來實現(xiàn)，因此，調速回路主要有以下三種方式：1）節(jié)流調速回路：由定量泵供油，用流量閥調節(jié)進入或流出執(zhí)行機構的流量來實現(xiàn)調速；2）容積調速回路：用調節(jié)變量泵或變量馬達的排量來調速；3）容積節(jié)流調速回路：用限壓變量泵供油，由流量閥調節(jié)進入執(zhí)行機構的流量，并使變量泵的流量與調節(jié)閥的調節(jié)流量相適應來實現(xiàn)調速。此外還可采用幾個定量泵并聯(lián)，按不同速度需要，啟動一個泵或幾個泵供油實現(xiàn)分級調速。

3 方向控制回路

方向控制回路就是通過控制進入執(zhí)行元件液流的通、斷或變向來實現(xiàn)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的啟動、停止或換向的回路。方向控制回路有換向回路和鎖緊回路。

3.1換向回路。對于普通的換向回路，只需在泵與執(zhí)行元件之間采用標準的換向閥即可。而可對換向精度平穩(wěn)性要求較高時，則需要采用復雜的換向回路。在容積調速的閉式回路中，也可以利用雙向變量泵控制油流的方向來實現(xiàn)液壓缸（或液壓馬達）的換向。但是，當主閥采用M型或H型中位機能時，必須在回路中設置背壓閥，保證控制油液有一定的壓力，以控制換向閥閥芯的移動。在機床夾具、油壓機和起重機等不需要自動換向的場合，常常采用手動換向閥來進行換向。

3.2鎖緊回路。鎖緊回路的功用：是使液壓缸能在任意位置停留，且不會因外力作用而移動位置。采用O型或M型機能的三位換向閥，當閥芯處于中位時，液壓缸的進、出口都被封閉，可以將活塞鎖緊，這種鎖緊回路由于受到滑閥泄漏的影響，鎖緊效果較差。常用的方法之一是采用液控單向閥作鎖緊元件，在液壓缸的進出油路上都串接一空單向閥，是活塞雙向鎖緊。液壓缸內少量的內泄漏，因此，鎖緊精度較高。采用液控單向閥的鎖緊回路，換向閥的中位機能應使液控單向閥的控制油液卸壓（換向閥采用H型或Y型），此時，液控單向閥便立即關閉，活塞停止運動。假如采用O型機能，在換向閥中位時，由于液控單向閥的控制腔壓力油被閉死而不能使其立即關閉，直至由換向閥的內泄漏使控制腔泄壓后，液控單向閥才能關閉，影響其鎖緊精度。

本文對液壓控制回路進行總結分析。主要內容包括：（1）介紹了三種常見的液壓控制回路；（2）分別分析了三種液壓控制回路的功用，以及適用情況；（3）強調了一些特殊情況下，液壓控制回路的特殊使用，這為今后液壓控制回路的設計提供必要的理論依據(jù)。

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