液压控制回路特性分析
发布时间：2016-12-22来源：互联网 编辑：维修工
液压控制回路特性分析
压控制回路可以实现压力控制、速度控制等，影响着控制回路的实现。文章在总结前人研究成果的基础上，对液压控制回路的控制方式进行了综述研究。介绍了不同类型液压控制回路的运作方式，主要有压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路。
引言
任何一个液压系统都是由一些基本回路组成，所谓液压基本回路是由一组能实现某种特定功能的液压元件的组合。按其在液压系统中的功能基本回路可分为：压力控制、速度控制、方向控制回路。想要分析、设计和使用各个具有工作的安全性，且能完成工作任务，提高工作效率的液压系统，就必须熟悉和掌握它们的组成、功用、性能和应用。
一、压力控制回路
压力控制回路是用压力阀来控制和调节液压系统主油路或某一支路的压力，以满足执行元件速度换接回路所需的力或力矩的要求。利用压力控制回路可实现对系统进行调压、减压、增压、卸荷、保压与平衡等各种控制。
1.调压回路
调压回路的功用在于调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般由溢流阀来实现这一功能。
2.卸载回路
卸载回路的功用：使在系统执行元件频繁短时间停止工作，一般都采用使泵卸荷，而不频繁开启停电动机，以节省功率消耗，减少系统发热，演出泵和电动机的使用寿命。因为液压泵的输出功率为其流量和压力的乘积，两者任一近似为零，功率损耗即近似为零。流量卸荷主要是使用变量泵，使变量泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，方法简单，但泵仍处在高压状态下运行，磨损比较严重；压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运转。
3.减压回路
减压回路的功用：使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力，如机床液压系统中的定位、夹紧、回路分度以及液压元件的控制油路等。采用减压回路虽能方便地获得某支路稳定的低压，但压力油经减压阀口时要产生压力损失，这是它的缺点。为了使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力小0.5MPa。当减压回路中的执行元件需要调速时，调速元件应放在减压阀的后面，以避免减压阀泄漏（指由减压阀泄油口流回油箱的油液）对执行元件的速度产生影响。
4.增压回路
增压回路的功用：用来使系统中某一支路获得比液压泵供油压力高的压力。如果系统或系统的某一支油路需要压力较高但流量又不大的压力油，而采用高压泵又不经济，或者根本就没有必要增设高压力的液压泵时，就常采用增压回路，这样不仅易于选择液压泵，而且系统工作较可靠，噪声小。
5.保压回路
保压回路的功用：使系统在液压缸停止不动，泵卸载的工况下，仍保持稳定不变的压力。其性能的主要指标为保压时间、功率损耗及压力稳定性。最简单的保压回路是密封性能较好的液控单向阀的回路，但是，阀类元件处的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。
6.平衡回路
平衡回路的功用：用于防止垂直运动的工作部件由于自重而自行下滑，同时还可改善工作下行时的运动平稳性。这种平衡回路的优点是只有上腔进油时活塞才下行，比较安全可靠；缺点是，活塞下行时平稳性较差。这种回路适用于运动部件重量不很大、停留时间较短的液压系统中。
二、速度控制回路
调速回路的功用在于调节液压执行元件的运动速度，是液压系统的核心部分。调速回路的基本原理：从液压马达的工作原理可知，液压马达的转速nM由输入流量和液压马达的排量Vm决定，即nM=q/V m，液压缸的运动速度v由输入流量和液压缸的有效作用面积A决定，即v=q/A。通过上面的关系可以知道，要想调节液压马达的转速nM或液压缸的运动速度v，又由于液压缸的有效面积A是定值，只有改变流量q的大小来调速，而改变输入流量q，可以通过采用流量阀或变量泵来实现，改变液压马达的排量Vm，可通过采用变量液压马达来实现，因此，调速回路主要有以下三种方式：
1）节流调速回路：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流出执行机构的流量来实现调速；
2）容积调速回路：用调节变量泵或变量马达的排量来调速；
3）容积节流调速回路：用限压变量泵供油，由流量阀调节进入执行机构的流量，并使变量泵的流量与调节阀的调节流量相适应来实现调速。此外还可采用几个定量泵并联，按不同速度需要，启动一个泵或几个泵供油实现分级调速。
三、方向控制回路
方向控制回路就是通过控制进入执行元件液流的通、断或变向来实现液压系统执行元件的启动、停止或换向的回路。方向控制回路有换向回路和锁紧回路。
1.换向回路
对于普通的换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的换向阀即可。而可对换向精度平稳性要求较高时，则需要采用复杂的换向回路。在容积调速的闭式回路中，也可以利用双向变量泵控制油流的方向来实现液压缸（或液压马达）的换向。但是，当主阀采用M型或H型中位机能时，必须在回路中设置背压阀，保证控制油液有一定的压力，以控制换向阀阀芯的移动。在机床夹具、油压机和起重机等不需要自动换向的场合，常常采用手动换向阀来进行换向。
2.锁紧回路
锁紧回路的功用：是使液压缸能在任意位置停留，且不会因外力作用而移动位置。采用O型或M型机能的三位换向阀，当阀芯处于中位时，液压缸的进、出口都被封闭，可以将活塞锁紧，这种锁紧回路由于受到滑阀泄漏的影响，锁紧效果较差。常用的方法之一是采用液控单向阀作锁紧元件，在液压缸的进出油路上都串接一空单向阀，是活塞双向锁紧。液压缸内少量的内泄漏，因此，锁紧精度较高。采用液控单向阀的锁紧回路，换向阀的中位机能应使液控单向阀的控制油液卸压（换向阀采用H型或Y型），此时，液控单向阀便立即关闭，活塞停止运动。假如采用O型机能，在换向阀中位时，由于液控单向阀的控制腔压力油被闭死而不能使其立即关闭，直至由换向阀的内泄漏使控制腔泄压后，液控单向阀才能关闭，影响其锁紧精度（来源中国论文网）。
四、结束语
本文对液压控制回路进行总结分析。主要内容包括：
（1）介绍了三种常见的液压控制回路
（2）分别分析了三种液压控制回路的功用，以及适用情况
（3）强调了一些特殊情况下，液压控制回路的特殊使用，这为今后液压控制回路的设计提供必要的理论依据。
参考文献
[1] 李云壮.液压元件与系统.北京：机械工业出版社，2011.9.
[2] 陈淑梅.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2007.10.
[3] GB/T3766-2001.液压系统通用技术条件.
压控制回路可以实现压力控制、速度控制等，影响着控制回路的实现。文章在总结前人研究成果的基础上，对液压控制回路的控制方式进行了综述研究。介绍了不同类型液压控制回路的运作方式，主要有压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路。
引言
任何一个液压系统都是由一些基本回路组成，所谓液压基本回路是由一组能实现某种特定功能的液压元件的组合。按其在液压系统中的功能基本回路可分为：压力控制、速度控制、方向控制回路。想要分析、设计和使用各个具有工作的安全性，且能完成工作任务，提高工作效率的液压系统，就必须熟悉和掌握它们的组成、功用、性能和应用。
一、压力控制回路
压力控制回路是用压力阀来控制和调节液压系统主油路或某一支路的压力，以满足执行元件速度换接回路所需的力或力矩的要求。利用压力控制回路可实现对系统进行调压、减压、增压、卸荷、保压与平衡等各种控制。
1.调压回路
调压回路的功用在于调定或限制液压系统的最高工作压力，或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换。一般由溢流阀来实现这一功能。
2.卸载回路
卸载回路的功用：使在系统执行元件频繁短时间停止工作，一般都采用使泵卸荷，而不频繁开启停电动机，以节省功率消耗，减少系统发热，演出泵和电动机的使用寿命。因为液压泵的输出功率为其流量和压力的乘积，两者任一近似为零，功率损耗即近似为零。流量卸荷主要是使用变量泵，使变量泵仅为补偿泄漏而以最小流量运转，方法简单，但泵仍处在高压状态下运行，磨损比较严重；压力卸荷的方法是使泵在接近零压下运转。
3.减压回路
减压回路的功用：使系统某一支路具有低于系统压力调定值的稳定工作压力，如机床液压系统中的定位、夹紧、回路分度以及液压元件的控制油路等。采用减压回路虽能方便地获得某支路稳定的低压，但压力油经减压阀口时要产生压力损失，这是它的缺点。为了使减压回路工作可靠，减压阀的最低调整压力不应小于0.5MPa，最高调整压力至少应比系统压力小0.5MPa。当减压回路中的执行元件需要调速时，调速元件应放在减压阀的后面，以避免减压阀泄漏（指由减压阀泄油口流回油箱的油液）对执行元件的速度产生影响。
4.增压回路
增压回路的功用：用来使系统中某一支路获得比液压泵供油压力高的压力。如果系统或系统的某一支油路需要压力较高但流量又不大的压力油，而采用高压泵又不经济，或者根本就没有必要增设高压力的液压泵时，就常采用增压回路，这样不仅易于选择液压泵，而且系统工作较可靠，噪声小。
5.保压回路
保压回路的功用：使系统在液压缸停止不动，泵卸载的工况下，仍保持稳定不变的压力。其性能的主要指标为保压时间、功率损耗及压力稳定性。最简单的保压回路是密封性能较好的液控单向阀的回路，但是，阀类元件处的泄漏使得这种回路的保压时间不能维持太久。
6.平衡回路
平衡回路的功用：用于防止垂直运动的工作部件由于自重而自行下滑，同时还可改善工作下行时的运动平稳性。这种平衡回路的优点是只有上腔进油时活塞才下行，比较安全可靠；缺点是，活塞下行时平稳性较差。这种回路适用于运动部件重量不很大、停留时间较短的液压系统中。
二、速度控制回路
调速回路的功用在于调节液压执行元件的运动速度，是液压系统的核心部分。调速回路的基本原理：从液压马达的工作原理可知，液压马达的转速nM由输入流量和液压马达的排量Vm决定，即nM=q/V m，液压缸的运动速度v由输入流量和液压缸的有效作用面积A决定，即v=q/A。通过上面的关系可以知道，要想调节液压马达的转速nM或液压缸的运动速度v，又由于液压缸的有效面积A是定值，只有改变流量q的大小来调速，而改变输入流量q，可以通过采用流量阀或变量泵来实现，改变液压马达的排量Vm，可通过采用变量液压马达来实现，因此，调速回路主要有以下三种方式：
1）节流调速回路：由定量泵供油，用流量阀调节进入或流出执行机构的流量来实现调速；
2）容积调速回路：用调节变量泵或变量马达的排量来调速；
3）容积节流调速回路：用限压变量泵供油，由流量阀调节进入执行机构的流量，并使变量泵的流量与调节阀的调节流量相适应来实现调速。此外还可采用几个定量泵并联，按不同速度需要，启动一个泵或几个泵供油实现分级调速。
三、方向控制回路
方向控制回路就是通过控制进入执行元件液流的通、断或变向来实现液压系统执行元件的启动、停止或换向的回路。方向控制回路有换向回路和锁紧回路。
1.换向回路
对于普通的换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的换向阀即可。而可对换向精度平稳性要求较高时，则需要采用复杂的换向回路。在容积调速的闭式回路中，也可以利用双向变量泵控制油流的方向来实现液压缸（或液压马达）的换向。但是，当主阀采用M型或H型中位机能时，必须在回路中设置背压阀，保证控制油液有一定的压力，以控制换向阀阀芯的移动。在机床夹具、油压机和起重机等不需要自动换向的场合，常常采用手动换向阀来进行换向。
2.锁紧回路
锁紧回路的功用：是使液压缸能在任意位置停留，且不会因外力作用而移动位置。采用O型或M型机能的三位换向阀，当阀芯处于中位时，液压缸的进、出口都被封闭，可以将活塞锁紧，这种锁紧回路由于受到滑阀泄漏的影响，锁紧效果较差。常用的方法之一是采用液控单向阀作锁紧元件，在液压缸的进出油路上都串接一空单向阀，是活塞双向锁紧。液压缸内少量的内泄漏，因此，锁紧精度较高。采用液控单向阀的锁紧回路，换向阀的中位机能应使液控单向阀的控制油液卸压（换向阀采用H型或Y型），此时，液控单向阀便立即关闭，活塞停止运动。假如采用O型机能，在换向阀中位时，由于液控单向阀的控制腔压力油被闭死而不能使其立即关闭，直至由换向阀的内泄漏使控制腔泄压后，液控单向阀才能关闭，影响其锁紧精度（来源中国论文网）。
四、结束语
本文对液压控制回路进行总结分析。主要内容包括：
（1）介绍了三种常见的液压控制回路
（2）分别分析了三种液压控制回路的功用，以及适用情况
（3）强调了一些特殊情况下，液压控制回路的特殊使用，这为今后液压控制回路的设计提供必要的理论依据。
参考文献
[1] 李云壮.液压元件与系统.北京：机械工业出版社，2011.9.
[2] 陈淑梅.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2007.10.
[3] GB/T3766-2001.液压系统通用技术条件.