第六章 液压基本回路
第一讲
1、授课日期、班级
2、课题 7-1压力控制回路
3、教学目的要求
熟悉和掌握压力回路的组成、工作原理及应用。
4、教学内容要点
压力回路的组成、工作原理及应用
5、重点、难点
压力回路的工作原理及应用
6、教学方法和手段
课堂教学为主，结合工程实例来说明其工作原理及作用。
7．主要参考书目和资料
8、课堂教学
8.1 复习提问
回想方向、压力、流量控制阀的的工作原理及结构特点，特别是压力控制阀的运用。
8.2 讲授新课
任何一个液压系统，无论它所要完成的动作有多么复杂，总是由一些基本回路组成的。所谓基本回路，就是由一些液压元件组成的，用来完成特定功能(往往是单一的功能)的油路结构。例如换向回路是用来控制液压执行元件运动方向的，锁紧回路是实现执行元件锁住不动的；调压回路是对整个液压系统或局部的压力实现控制和调节；减压回路是为了使系统的某一个支路得到比主油路低的稳定压力等等。这些都是液压系统常见的基本回路。
7-1 压力控制回路(pressure control circuit)
在液压系统中，利用压力控制元件对系统的整体或某一部分压力进行控制，以满足执行元件对力或转矩的要求，这样的回路称为压力控制回路。压力控制回路主要包括：限压、调压、减压、卸荷、增压、保压、平衡等多种回路。其中，限压、调压、减压、卸荷等回路已在前面章节中做过介绍。下面仅就多级调压、保压、平衡回路做介绍。
一、调压回路(pressure adjusting circuit)
调压回路的功用是：使液压系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某一数值。
1、单级调压回路(见图a)：在泵1的出口处设置关联的溢流阀2来控制系统的最高压力。
2、多级调压回路(见图b)：先导式溢流阀1的遥控口串接二位二通换向阀2和远程调压阀3。当两个压力阀的调定压力符合时，液压系统可通过换向阀的左位和右位分别得到和的两种压力。如果在溢流阀的遥控口通过多位换向阀的不同通口，并联多个调压阀，即可构成多级调压回路。
3、无级调压回路(见图c)：可通过改变比例溢流阀1的输入电流来实现无级调压，这样可使压力切换平稳，而且容易使系统实现远距离控制或程控。
二、减压回路(reducing circuit)
调压回路的功用是：使液压系统某一部分的油路具有较低的稳定压力。如图所示。回路中的的单向阀3供应主油路压力降低(低于减压阀2的调整压力)时防止油液倒流,起短时保压作用。
也可采用类似两级或多级调压的方法获得两级或多级减压。还可采用比例减压阀来实现无级减压。
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下游，以避免减压阀泄漏(指由减压阀泄油口流回油箱的油液)对执行元件速度产生影响。
三、增压回路(booster circuit)
增压回路用以提高系统中局部油路中的压力。它能使局部压力远远高于油源的压力。采用增压回路比选用高压大流量泵要经济得多。
1、单作用增压器的增压回路(见图a)：当系统处于图示位置时，压力为F1的油液进入增压器的大活塞腔，此时在小活塞腔即可得到压力为p2的高压油液，增压的倍数等于增压器大、小活塞的工作面积之比。当二位四通电磁换向阀右位接人系统时，增压器的活塞返回，补油箱中的油液经单向阀补人小活塞腔。这种回路只能间断增压。
2、双作用增压器的增压回路(见图b)：在图示位置，泵输出的压力油经换向阀5和单向阀1进入增压器左端大、小活塞腔，右端大活塞腔的回油通油箱，右端小活塞腔增压后的高压油经单向阀4输出，此时单向阀2、3被关闭；当活塞移到右端时，换向阀得电换向，活塞向左移动，左端小活塞腔输出的高压油经单向阀3输出。这样，增压缸的活塞不断往复运动，两端便交替输出高压油，实现了连续增压。
四、卸荷回路(relief circuit)
卸荷回路的功用是：在液压泵的驱动电机不频繁起闭，旦使液压泵在接近零压的情况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长泵和电机的使用寿命。
1、用换向阀的卸荷回路(见图)：在图a中利用二位二通、换向阀使泵卸荷。在图74b中的M(或H、K)型换向阀处于中位时，可使泵卸荷，但扭垫压力冲击大，适用于低压小流量的系统。对于高压大流量系统，可采用M(或H、K)型电液换向阀对泵进行卸荷(见图c)，由于这种换向阀装有换向时间调节器，所以切换时压力冲击小，但必须在换向阀前面设置单向阀(或在换向阀回油口设置背压阀)，以使系统保持0．2—0．3MPa的压力，供控制油路用。
2、用先导型溢流阀的卸荷回路：在图b中，如果去掉远程调压阀3，使溢流阀的遥控口直接与二位二通换向阀2相连，便构成一种由先导型溢流阀卸荷的回路。这种回路的卸荷压力小，切换时冲击也小；二位二通阀只需通过很小的流量，规格尺寸可选得小些，所以这种卸荷方式适合流量大的系统。
在双泵供油回路中，利用顺序阀作卸荷阀的卸荷方式见图。
五、保压回路(retaining circuit)
执行元件在工作循环的某一阶段内，若需要保持规定的压力，就应采用保压回路。保压有泵保压和执行元件保压的概念。系统工作中，保持泵出口压力为溢流阀限定压力的为泵保压。当执行元件要维持工作腔一定压力而又停止运动时，即为执行元件保压。例如，压力机校直弯曲的工件时，要以校直时的压力继续压制工件一段时间，以防止工件弹性恢复。这种情况应采用执行元件保压回路。
1、利用蓄能器保压的回路：如图a所示的回路，当主换向阀在左位工作时，液压缸推进压紧工件，进油路压力升高至调定值，压力继电器发讯使二通阀通电，泵即卸荷，单向阀自动关闭，液压缸则由蓄能器保压。当蓄能器的压力不足时，压力继电器复位使泵重新工作。保压时间的长短取决于蓄能器的容量，调节压力继电器的通断区间即可调节缸中压力的最大值和最小值。图b所示为多缸系统一缸保压回路，进给缸快进时，泵压下降，但单向阀3关闭，将夹紧油路和进给油路隔开。蓄能器4用来给夹紧缸保压并补充泄漏，压力继电器5的作用是当夹紧缸压力达到预定值时发出讯号，使进给缸动作。
2、用泵保压的回路：当系统压力较低时，低压大泵1和高压小泵2同时向系统供油，当系统压力升高到卸荷阀4的调定压力时，泵1卸荷。此时高压小泵2使系统压力保持为溢流阀3的调定值。泵2的流量只需略高于系统的泄漏量，以减少系统发热。也可采用限压式变量泵来保压，它在保压期间仅输出少量足以补偿系统泄漏的油液，效率较高。
3、用液控单向阀保压的回路：图b所示为采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油式保压回路。当1YA得电时，换向阀右位接入回路，缸上腔压力升至电接触式压力表上触点调定的压力值时，上触点接通，1YA失电，换向阀切换成中位，泵卸荷，液压缸由液控单向阀保压。当缸上腔压力下降至下触点调定的压力值时，压力表又发出讯号，使1YA得电，换向阀右位接人回路，泵给缸上腔补油使压力上升，直至上触点调定值。
4、利用换向阀中位闭死的保压回路：对于保压时间不长，而保压压力较高的系统可采用换向阀A、B口闭死的方法保持液压缸工作腔压力，同时采用泵卸荷的措施。这种保压回路具有执行元件保压和泵卸荷的双重功能，如图所示。这种回路中，随换向阀的磨损，其保压性能会下降。
5、利用电接点压力表控制的保压回路
图即为这种回路。在液压缸上腔安装电接点压力表监测保压压力的变化，从而发出电信号控制电路工作。
具体原理：当1YA得电时，三位四通电磁换向阀左位工作。液压缸上腔进油，下腔回油，活塞下行并对工件进行压力加工。当液压缸上腔压力达到保压压力，即电接点压力表上限压力时，压力表发出信号使1YA断电，3YA得电，三位四通阀复位，并通过液控单向阀保持液压缸上腔压力；液压泵通过溢流阀卸荷。当保压压力随泄漏而下降至电接点压力表下限压力时，电接点压力表发出信号使3YA断电，1YA得电，液压泵通过三位四通阀向液压缸上腔充液。当压力达到电接点压力表上限值时，发出信号使3YA得电，1YA断电，液压缸继续保压。当保压时间到时，3YA断电，2YA得电，三位四通换向阀工作在右位，液压缸活塞上行。当液压缸活塞上行复位后，电路使2YA断电，3YA得电完成一个工作循环。
六、平衡回路(balanced circuit)
为了防止立式液压缸及其工作部件因自重而自行下落，或在下行运动中由于自重而造成失控、失速的不稳定运动，可设置平衡回路。图所示为用单向节流阀限速、液控单向阀锁紧的平衡回路。
8.3 课堂小结
学习压力基本回路就是为了应用分析，结合压力阀的特点来分析。
8.4 布置作业或思考题
多看书，回头看压力阀的工作原理，结合基本回路来理解。
8.5 课后分析
学习时应把工作原理与工程应用联系起来，才能深入地理解其控制原理。
第二讲
1、授课日期、班级
2、课题 7-2速度控制回路
3、教学目的要求
熟悉和掌握速度回路的组成、工作原理及应用。
4、教学内容要点
速度回路的组成、工作原理及应用
5、重点、难点
速度回路的工作原理及应用
6、教学方法和手段
课堂教学为主，结合工程实例来说明其工作原理及作用。
7．主要参考书目和资料
8、课堂教学
8.1 复习提问
回想流量控制阀的的工作原理及结构特点，特别是速度控制阀的运用。
8.2 讲授新课
7-3 速度控制回路(speed control circuit)
液压系统中用以控制调节执行元件运动速度的回路，称为速度控制回路。速度控制回路是液压系统的核心部分，其工作性能的好坏对整个系统性能起着决定性的作用。
这类回路主要包括调速回路、快速运动回路、速度换接回路。
在液压系统中往往需要调节液压执行元件的运动速度，以适应主机的工作循环需要。液压系统中的执行元件主要是液压缸和液压马达，其运动速度或转速与输入的流量及自身的几何参数有关。在不考虑油液压缩性和泄漏的情况下，液压缸的速度
液压马达的转速
式中：—输入液压缸或液压马达的流量；—液压缸的有效面积；—液压马达的排量；
由以上两式可以看出，要调节或控制液压缸和液压马达的工作速度，可以通过改变进入执行元件的流量来实现，也可以通过改变执行元件的几何参数来实现。对于确定的液压缸来说，通过改变其有效作用面积A来调速是不现实的，一般只能用改变输入液压缸流量的方法来调速。对变量马达来说，既可以用改变输入流量的办法来调速，也可通过改变马达排量的方法来调速。
一、调速回路(governing circuit)
调速回路的作用是调节执行元件的工作速度。对于液压缸，只能靠改变输入流量来调速；对于液压马达，靠改变输入流量或马达排量均可达到调速目的。改变流量的方法可使用流量阀或变量泵，改变排量可使用变量马达。因此，常用的调速回路有节流调速、容积调速和容积节流调速三种。
1、节流调速回路(throttle governing circuit)
节流调速回路是采用定量泵和节流阀(调速阀)来调节进入液压缸或液压马达的流量，从而调节其速度的回路。按流量阀在油路中安装位置的不同可分为进油路节流调速回路、回油路节流调速回路、旁油路节流调速回路三种。
(1)、进油路节流调速回路
如图所示，节流阀串联在液压泵和液压缸之间，用它来控制进入液压缸的流量，达到调节液压缸运动速度的目的，定量泵多余的油液通过溢流阀回油箱。泵的出口压力即为溢流阀的调整压力，并基本保持定值。
①、速度负载特性
液压缸稳定工作时，其受力平衡方程式为：
由于，则
节流阀前后压差：
进入液压缸的流量等于通过节流阀的流量，即
液压缸的运动速度为：
以上各式中 、——液压缸进、回油腔压力；此处回油管直接通油箱，；
、——液压缸进、回油量；
一节流阀节流口通流面积；
C——节流常数，对于薄壁小孔，，；
FL——负载力。
式为本回路的速度负载特性方程。由特性方程可画出回路负载特性曲线，如图所示。
由方程式和曲线可知：当其他条件不变时，活塞的运动速度钞与节流阀通流面积成正比，故调节节流阀通流面积可调节执行元件的运动速度，并可实现无级调速，这种回路的调速范围较大，。当通流面积调定后，速度随负载的增大而减小。其变化规律可从曲线中看出，曲线越陡，说明负载变化对速度的影响越大，即速度刚度低。当通流面积不变时，轻载区比重载区的速度刚度高；在相同负载下工作时，通流面积小的比通流面积大的速度刚度高。
②、最大承载能力
在式中，令速度为零，可得到液压缸最大推力，液压缸的面积不变，在泵的供油压力已经调定的情况下，液压缸的最大推力不随节流阀通流面积的改变而改变，此时液压泵的全部流量经溢流阀流回油箱，故属于恒推力或恒转矩调速。
③、功率与效率
调速回路的功率特性是以其自身的功率损失（不包括液压缸，液压泵和管路中的功率损失）、功率损失分配情况和效率来表达的。
液压泵的输入功率：
液压缸的输出功率：
回路的功率损失：
式中，前部分为溢流损失，后部分为节流损失。
回路的效率为：
由于存在两部分功率损失，所以回路效率较低。由上分析可知，进油路节流调速回路适用于负载变化不大、对速度稳定性要求不高的小功率液压系统。
(2)、回油路节流调速回路
如图所示，节流阀串联在液压缸的回油路上，用它来控制液压缸的排油量，也就控制了液压缸的进油量，达到调节液压缸运动速度的目的，定量泵多余的油液通过溢流阀回油箱。泵的出口压力即为溢流阀的调整压力，并基本保持定值。
下面分析其速度负载特性：
液压缸稳定工作时，其受力平衡方程式为：
由于，则
节流阀前后压差：
液压缸的排油量等于通过节流阀的流量，
即液压缸的运动速度为：
比较式和式可知，其速度负载特性与进油路节流调速回路基本相同。其速度最大承载能力、功率特性与进油路节流调速回路也基本相同，不再一一分析。若A1＝A2，则其速度负载特性、最大承载能力、功率特性与进油路节流调速回路完全相同。在回油路节流调速回路中，由于执行元件的回油腔有背压，故可以承受一定的负值载荷(与运动方向相同的载荷)。
虽然进油路和回油路节流调速的速度负载特性公式形式相似，功率特性相同，但它们在以下几方面的性能有明显差别，在选用时应加以注意。 ①、承受负值负载的能力所谓负值负载就是作用力的方向与执行元件的运动方向相同的负载。回油节流调速的节流阀在液压缸的回油腔能形成一定的背压，能承受一定的负值负载；对于进油节流调速回路，要使其能承受负值负载就必须在执行元件的回油路上加上背压阀。这必然会导致增加功率消耗，增大油液发热量。 ②、运动平稳性回油节流调速回路由于回油路上存在背压，可以有效地防止空气从回油路吸入，因而低速运动时不易爬行；高速运动时不易颤振，即运动平稳性好。进油节流调速回路在不加背压阀时不具备这种特点。 ③、油液发热对回路的影响进油节流调速回路中，通过节流阀产生的节流功率损失转变为热量，一部分由元件散发出去，另一部分使油液温度升高，直接进入液压缸，会使缸的内外泄漏增加，速度稳定性不好，而回油节流调速回路油液经节流阀温升后，直接回油箱，经冷却后再入系统，对系统泄漏影响较小。 ④、启动性能回油节流调速回路中若停车时间较长，液压缸回油箱的油液会泄漏回油箱，重新启动时背压不能立即建立，会引起瞬间工作机构的前冲现象，对于进油节流调速，只要在开车时关小节流阀即可避免启动冲击。 综上所述，进油路、回油路节流调速回路结构简单，价格低廉，但效率较低，只宜用在负载变化不大，低速、小功率场合，如某些机床的进给系统中。
为了提高回路的综合性能，一般常常采用进油节流阀调速，并在回油路上加背压阀，使其兼具二者的优点。
(3)、旁油路节流调速回路
如图所示，将节流阀装在与液压缸并联的支路上，节流阀调节了液压泵溢回油箱的流量，从而控制了进入液压缸的流量，达到调节液压缸运动速度的目的，此处溢流阀用做安全吼泵的出口压力随负载的变化而变化。
①、速度负载特性
液压缸稳定工作时，其受力平衡方程式为：
由于，则
节流阀前后压差：
进入液压缸的流量等于泵的流量减去节流阀的流量，即
液压缸的运动速度为：
若节流阀的节流口是薄壁小孔，Ф＝l／2，上式变为：
式和式为旁油路节流调速回路的速度一负载特性方程。由特性方程可画出回路负载特性曲线，如图。由曲线可见，当负载变化时，速度变化较上两种回路更为严重，即特性很软，速度稳定性很差。但在重载高速时的速度刚度相对较高，这与上两种回路恰好相反。
②、最大承载能力
从图可知，旁油路节流调速回路能够承受的最大负载随节流阀通流面积的增加而减小。当时(节流阀为薄壁孔)，液压缸的速度为零。这时泵的全部流量经节流阀回油箱，FLmax即为最大承载能力。继续增大节流阀面积已不起调节速度的作用，只使系统压力降低，其承载能力也随之下降。
③、功率与效率
液压泵的输人功率：
液压缸的输出功率：
回路的功率损失： ，即只有节流损失。
回路的效率为：
由于只有流量损失而无压力损失，所以回路效率较高。
旁油路节流调速回路的速度负载特性较软，低速承载能力差，故应用比前两种回路少。由于其效率相对较高，系统的功率可以比前两种稍大。
(3)、节流调速回路的比较
三种节流调速回路的性能比较如表。
比较内容
调速方法
进油路节流调速
回油路节流调速
旁油路节流调速
主要参数
P1、△P、P2等均随FL的变化而变化, P2=0 , Pb= Ps= const
P1、△P、P2等均随FL的变化而变化, P1=Pb= Ps=const
P1、△P、P2等均随FL的变化而变化, P1=Pb= Ps=const
速度--负载特性
较 软
更软，较少应用
最大承载
能力
Ps调定后，FLmax＝Ps A1＝const,不随节流阀通流面积变化
FLmax随节流阀通流面积增大而减小，低速时承载能力差
调速范围
较大，可达100以上
调速范围较小
系统输入
功率
系统输入功率与负载和速度无关。低速时，功率损失较大，效率低
系统输入功率与负载成正比。低速高载时，功率损失较大，效率较低
发热及泄漏的影响
油液通过节流阀发热后进人液压缸，影响液压缸泄漏，从而影响活塞运动速度。泵的泄漏对性能无影响
油液通过节流阀发热后回油箱冷却，对液压缸泄漏影响小。泵的泄漏对性能无影响
油液通过节流阀发热后回油箱冷却，对液压缸泄漏无影响。泵的泄漏影响液压缸的运动速度
停车后
启动冲击
停车后启动冲击小
停车后启动有冲击
运动平稳性及承受负值负载的能力
平稳性较差，不能承受负值负载
平稳性较好，能承受负值负载
平稳性较差，不能承受负值负载
应 用
适用于轻载、负载变化小以及速度稳定性要求不高的小功率系统
适用于功率不大，但负载变化大、速度稳定性要求较高的系统
适用于负载变化小，对速度稳定性要求不高，高速、功率相对较大的系统
2、容积调速回路 (volume governing circuit)
容积调速回路是通过改变变量泵和变量马达的排量来调节执行元件运动速度的回路。在容积调速回路中，液压泵输出的压力油直接进入液压缸或液压马达，系统无溢流损失和节流损失，且供油压力随负载的变化而变化。因此，容积调速回路效率高、发热小，适用于工程、矿山、农业机械及大型机床等大功率液压系统。
根据油液的循环方式，容积调速回路可以连接成开式回路(如图(a))和闭式回路(如图(b))两种。在开式回路中，泵从油箱中吸油后输入执行元件，执行元件的回油直接回油箱，因此，油液能得到充分冷却，但油箱尺寸较大，空气和脏物易进入回路，影响正常工作。在闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连，结构紧凑，只需很小的补油箱，空气和脏物不易进入回路，但油的冷却条件差，需设辅助泵（其流量为主泵的10%～15%，压力为0.3～0.5MPa）补油、冷却和换油。
容积调速回路按液压泵和液压马达组合的不同可分为变量泵一定量执行元件回路、定量泵一变量执行元件回路、变量泵一变量执行元件回路三种。
(1)、变量泵一定量执行元件容积调速回路
调速回路的组成如图(a)、(b)所示。调节泵的流量即可调节执行元件的运动速度。图(b)所示闭式回路工作时，主溢流阀3关闭当做安全阀用。4为补油辅助泵。阀5是低压溢流阀，其压力调得很低，调节补油泵压力，并将多余的油液溢回油箱。
活塞的运动速度：
液压马达的转速：
式中 ——变量泵的输出流量；——定量马达的排量。
从上式可知，、为定值，只要调节，就可调节进入液压缸或液压马达的流量，从而控制运动速度。由于变量泵可在很小的流量下运转，故可获得较低的工作速度，因此，调速范围大。
若不计系统损失，液压马达的输出转矩丁（液压缸输出推力），其中为定值，由安全阀调定。因此，在该调速回路中，液压马达(液压缸)能隘出的转矩(推力)不变，故这种调速方法称为恒转矩(推力)调速。液压马达(液压缸)的输出功率等于变量泵的输入功率，因此，回路的输出功率是随液压马达的转速呈线性变化。变量泵一定量液压马达回路的调速特性曲线如图所示。
(2)、定量泵一变量执行元件容积调速回路
该调速回路的组成如图所示。
根据液压马达的转速，因为为定值，所以，改变变量马达2的排量，就可以改变马达的运动速度，实现无级调速。但变量马达的排量不能调得太小，若排量过小，使输出转矩太小而不能带动负载，并且排量很小时转速很高，这时液压马达换向容易发生事故，故该回路调速范围较小。以上缺点限制了这种调速回路的使用。
若不计系统损失，液压马达的输出转矩，其中，由安全阀调定为定值。因而在该调速回路中，液压马达能输出的转矩随马达排量的变化而变化。液压马达输出功率，所以，回路的输出功率是不变的，故这种调速方法称为恒功率调速。该回路的调速特性曲线如图所示。
(3)、变量泵一变量执行元件容积调速回路
调速回路的组成如图所示。
图中双向变量泵l既可改变流量大小，又可改变供油方向，用以实现液压马达的调速和换向。2为双向变量马达，4是补油泵，单向阀6和8用以实现双向补油，单向阀7和9使安全阀3能在两个方向上起安全保护作用。这种回路实际上是上述两种回路的组合。由于液压泵和马达的排量都可改变，扩大了调速范围，也扩大了对马达转矩和功率输出特性的选择，即工作部件对转矩和功率上的要求可通过对二者排量的适当调节来达到。例如，一般机械设备启动时，需较大转矩；高速时，要求有恒功率输出，以不同的转矩和转速组合进行工作。这时可分两步调节转速：第一步，把马达排量固定在最大值上(相当于定量马达)，从小到大调节泵的排量，使马达转速升高，此时属恒转矩调速；第二步，把泵的排量固定在调好的最大值上(相当于定量泵)，从大到小调节马达的排量，使马达转速进一步升高，达到所需要求，此时属恒功率调速。其特性曲线如图所示。
3、容积节流调速回路(volume throttle governing circuit)
容积节流调速回路是利用变量泵供油，用调速阀或节流阀(流量控制阀)改变进入液压缸的流量，以实现工作速度的调节，同时液压泵的供油量与液压缸所需的流量相适应，无溢流损失(但有一定的节流损失)，所以，这种回路具有效率较高、低速稳定性好的特点。
(1)、限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路
如图所示，工进时电磁铁lYV通电，液压泵输出的油通过单向阀、三位四通换向阀、调速阀进入液压缸，调节调速阀的节流口，使其通过的流量g和液压缸所需的流量相等。这时，如果变量泵的输出流量大于该流量，则泵的出口压力就会升高。由限压式变量泵的输出特性可知：当压力超过限定压力后，液压泵的流量会随压力的增加而自动变小，直至为止，即液压泵的输出流量与系统所需流量相适应，因此，工作部件的运动速度可由调速阀调节。
这种回路的特点是：由于没有多余的油液溢回油箱，所以它的效率比节流调速回路高，发热少。同时，由于采用了调速阀，其速度稳定性也比单纯的容积调速回路好。
如图所示，调速阀2也可放在回油路上，但对单杆缸，为获得更低的稳定速度，应放在进油路上，空载时泵以最大流量进入缸使其快速。进人工进时，电磁阀应通电使其所在油路断开，压力油经调速阀流人缸内。工进结束后，压力继电器5发讯，使阀3和阀4换向，调速阀再被短接，缸快退。当回路处于工进阶段时，缸的运动速度由调速阀中节流阀的通流面积A了来控制。变量泵的输出流量和出口压力自动保持相应的恒定值。故又称此回路为定压式容积节流调速回路。
这种回路适用于负载变化不大的中、小功率场合，如组合机床的进给系统等处。
(2)、差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路
如图所示，设、分别为节流阀5前、后的压力，为控制缸2中的弹簧力，A为控制缸2活塞右端面积，为控制缸1和缸2的柱塞面积，则作用在泵定子上的力平衡方程式为
故得节流阀前后压差为
系统在图示位置时，泵排出的油液经阀4进人缸6，故，泵的定子仅受的作用，从而使定子与转子间的偏心距e为最大，泵的流量最大，缸6实现快进。
快进结束，1YA通电，阀4关闭，泵的油液经节流阀5进入缸6，故，定子右移，使e减小，泵的流量就自动减小至与节流阀5调定的开度相适应为止。缸6实现慢速工进。
由于弹簧刚度小，工作中伸缩量也很小(≤e)，所以基本恒定，由式可知，节流阀前后压差基本上不随外负载而变化，经过节流阀的流量也近似等于常数。
当外负载F增大(或减小)时，缸6工作压力就增大(或减小)，则泵的工作压力也相应增大(或减小)。故又称此回路为变压式容积节流调速回路。由于泵的供油压力随负载而变化，回路中又只有节流损失，没有溢流损失，因而其效率比限压式变量泵和调速阀组成的调速回路要高。这种回路适用于负载变化大，速度较低的中、小功率场合，如某些组合机床进给系统。
二、快速运动回路(rapid movement circuit)
在工作部件的工作循环中，往往只有部分工作时间要求有较高的速度。例如，机床的快进→工进→快退的自动工作循环。在快进和快退时，负载轻，要求压力低，流量大；工作进给时，负载大，速度低，要求压力高，流量小中在这种情况下，若用一个定量泵向系统供油，则慢速运动时将使液压泵输出的大部分流量从溢流阀回油箱，造成较大功率损失，并使油温升高。为了克服低速运动时出现的问题，又满足快速运动的要求，可在系统中设置快速运动回路。快速运动回路的功用在于使执行元件获得尽可能大的工作速度，以提高劳动生产率并使功率得到合理的利用。实现执行元件快速运动的方法主要有三种：①增加输入执行元件中的流量；②减小执行元件在快速运动时的有效工作面积；③将以上两种方法联合使用。
常见的快速运动回路有液压缸差动连接的快速运动回路、采用蓄能器的快速运动回路和双泵供油的快速运动回路。
1、液压缸差动连接的快速运动回路
如图所示，换向阀2处于原位时，液压泵1输出的液压油同时与液压缸3的左右两腔相通，两腔压力相等。由于液压缸无杆腔的有效面积A1大于有杆腔的有效面积A2，使活塞受到的向右作用力大于向左的作用力，导致活塞向右运动。于是无杆腔排出的油液与泵1输出的油液合流进入无杆腔，亦即相当于在不增加泵的流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量，使活塞快速向右运动。这种回路比较简单也比较经济，但液压缸的速度加快有限，差动连接与非差动连接的速度之比为，有时仍不能满足快速运动的要求，常常要求和其它方法（如限压式变量泵）联合使用。值得注意的是：在差动回路中，泵的流量和液压缸有杆腔排出的流量合在一起流过的阀和管路应按合流流量来选择其规格，否则会产生较大的压力损失，增加功率消耗。
此回路简单经济，可满足很多机器设备工作要求，差动连接常用于空载时。
液压缸差动连接的快速运动回路
2、采用蓄能器的快速运动回路
图所示为采用蓄能器供油以实现快速运动的回路。当停止工作时，换向阀处于中位，液压泵经单向阀3向蓄能器1充油，当蓄能器油压达到预定值时，卸荷阀2被打开，液压泵卸荷。当系统重新工作时，蓄能器和液压泵同时向液压缸供油，实现快速运动。
这种回路可以用较小流量的液压泵来获得快速运动，主要用于短期需要大流量的场合。
3、双泵供油的快速运动回路
如图所示，由低压大流量泵1和高压小流量泵2组成的双联泵作为动力源。外控顺序阀3和溢流阀5分别设定双泵供油和小泵2单独供油时系统的最高工作压力。当换向阀6处于图示位置，并且由于外负载很小，使系统压力低于顺序阀3的调定压力时，两个泵同时向系统供油，活塞快速向右运动；当换向阀6的电磁铁通电，右位工作，液压缸有杆腔经节流阀7回油箱，当系统压力达到或超过顺序阀3的调定压力，大流量泵1通过阀3卸荷，单向阀4自动关闭，只有小流量泵2单独向系统供油，活塞慢速向右运动，小流量泵2的最高工作压力由溢流阀5调定。这里应注意，顺序阀3的调定压力至少应比溢流阀5的调定压力低10%~20%。大流量泵1的卸荷减少了动力消耗，回路效率较高。
双泵供油快速运动回路效率高，功率利用合理，快慢换接平稳，常用在执行元件快进和工进速度相差较大的场合，特别是在组合机床液压系统中得到了广泛的应用。
双泵供油的快速运动回路
三、速度换接回路(speed transition circuit)
速度换接回路的功用是：使执行元件在一个工作循环中，从一种运动速度变换到另一种运动速度。
1、快速与慢速的换接回路
图所示为用行程阀的快慢速换接回路。
在图示状态下，活塞快进，当活塞杆上的挡块压下行程阀6时，缸右腔油液经节流阀5流回油箱，活塞转为慢速工进；当换向阀2左位接人回路时，活塞快速返回。此回路的优点是速度换接过程比较平稳，换接点的位置精度高似点是行程阀的安装位置不能任意布置。若将行程阀改为电磁阀，通过挡块压下电气行程开关来操纵，则其平稳性和换接精度均不如行程阀好。
2、两种不同慢速的换接回路
图a中两调速阀并联，由换向阀C换接，两调速阀各自独立调节流量，互不影响；但一个调速阀工作时，另一个调速阀无油通过，其定差减压阀居最大开口位置，速度换接时大量油液通过该处使执行元件突然前冲。因此，它不宜用于“在加工过程中实现速度换接”，只能用于速度预选的场合。
图b中两调速阀串联,且调速阀B的流量调得比A小,从而实现两种慢速的换接。此回路的速度换接平稳性好。
8.3 课堂小结
学习压力基本回路就是为了应用分析，结合流量阀的特点来分析。
8.4 布置作业或思考题
多看书，回头看流量阀的工作原理，结合基本回路来理解。
8.5 课后分析
学习时应把工作原理与工程应用联系起来，才能深入地理解其控制原理。 第二讲
1、授课日期、班级
2、课题 7-4多缸(马达)工作控制回路；7-5 其它回路
3、教学目的要求
熟悉和掌握多缸联动回路的组成、工作原理及应用。
4、教学内容要点
多动作回路回路的组成、工作原理及应用
5、重点、难点
多动作回路的工作原理及应用
6、教学方法和手段
课堂教学为主，结合工程实例来说明其工作原理及作用。
7．主要参考书目和资料
8、课堂教学
8.1 复习提问
回想压力、速度回路的的工作原理及结构特点，特别是它们组合起来的运用。
8.2 讲授新课
7-4 多缸(马达)工作控制回路
一、顺序动作回路(sequencing circuit)
1、行程控制顺序动作回路
图a所示为用行程阀控制的顺序动作回路。在图示状态下，A、B两缸的活塞均在端。当推动手柄，使阀C左位工作，缸A左行，完成动作①；挡块压下行程阀D后，缸B左行，完成动作②；手动换向阀C复位后，缸A先复位，实现动作③；随着挡块后移，阀D复位，缸B退回实现动作④。完成一个工作循环。
图b所示为用行程开关控制的顺序动作回路。当阀E得电换向时，缸A左行完成动作①；其后，缸A触动行程开关S1使阀得电换向，控制缸B左行完成动作②；当缸B左行至触动行程开关S2使阀E失电时，缸A返回，实现动作③；其后，缸A触动S3使9断电，缸B返回完成动作④；最后，缸月触动S4使泵卸荷或引起其它动作，完成一个工作循环。
2、压力控制顺序动作回路
图所示为使用顺序阀的压力控制顺序动作回路。
当换向阀左位接入回路且顺序阀D的调定压力大于缸A的最大前进工作压力时，压力油先进入缸A左腔，实现动作①；缸行至终点后压力上升，压力油打开顺序阀D进入缸B的左腔，实现动作②；同样地，当换向阀右位接入回路且顺序阀C的调定压力大于缸B的最大返回工作压力时，两缸按③和④的顺序返回。
3、时间控制顺序动作回路
这种回路是利用延时元件(如延时阀、时间继电器等)使多个缸按时间完成先后动作的回路。图所示为用延时阀来实现缸3、4工作行程的顺序动作回路。
当阀1电磁铁通电，左位接通回路后，缸3实现动作①；同时，压力油进入延时阀2中的节流阀B，推动换向阀A缓慢左移，延续一定时间后，接通油路a、b，油液才进入缸4，实现动作②。通过调节节流阀开度，来调节缸3和4先后动作的时间差。当阀1电磁铁断电时，压力油同时进入缸3和缸4右腔，使两缸返向，实现动作③。由于通过节流阀的流量受负载和温度的影响，所以延时不易准确，一般都与行程控制方式配合使用。
二、同步回路(synchronizing circuit)
同步回路的功用是：保证系统中的两个或多个缸(马达)在运动中以相同的位移或相同的速度（或固定的速比）运动。在多缸系统中，影响同步精度的因素很多，如：缸的外负载、泄漏、摩擦阻力、制造精度、结构弹性变形以及油液中含气量，都会使运动不同步。为此，同步回路应尽量克服或减少上述因素的影响。
1、容积式同步回路
(1)、同步泵的同步回路：用两个同轴等排量的泵分别向两缸供油，实现两缸同步运动。正常工作时，两换向阀应同时动作；在需要消除端点误差时，两阀也可以单独动作。
(2)、同步马达的同步回路：用两个同轴等排量马达作配流环节，输出相同流量的油液来实现两缸同步运动。由单向阀和溢流阀组成交叉溢流补油回路，可在行程端点消除误差。
(3)、同步缸的同步回路：同步缸3由两个尺寸相同的双杆缸连接而成，当同步缸的活塞左移时，油腔a与b中的油液使缸1与缸2同步上升。若缸1的活塞先到达终点，则油腔a的余油经单向阀4和安全阀5排回油箱，油腔b的油继续进入缸2下腔，使之到达终点。同理，若缸2的活塞先达终点，也可使缸1的活塞相继到达终点。
(4)、带补偿装置的串联缸同步回路：缸l的有杆腔A的有效面积与缸2的无杆腔B的面积相等。I当三位四通右位工作时两缸下行，若缸1活塞先到底，将触动行程开关a使阀5得电，压力油经阀5和液控单向阀3向缸2的B腔补油，使活塞继续下降到底。若缸2活塞先到底，则触动行程开关b使阀4得电，控制压力油经阀4打开液控单向阀3，缸1下腔油液经液控单向阀3及阀5回油箱，其活塞继续下降到底。（不能实现双向补偿）
(5)、机械联接同步回路：这种回路是用刚性梁、齿轮及齿条等机械零件，使两缸活塞杆间建立刚性的运动联系，实现位移同步。
2、节流式同步回路
(1)、采用分流集流阀的同步回路：当换向阀左位接回路时，压力油经分流集流阀3分成两股等量的油液进入缸5和缸6，使两缸活塞同步上升；当换向阀右位接回路时，阀3起集流作用，控制两缸活塞同步下降。回路中的单向节流阀2是用来控制活塞下降速度增加背压用。
分流集流阀只能实现速度同步。若某缸先到达行程终点，则可经阀内节流孔窜油，使各缸都能到达终点，从而消除积累误差。
(2)、采用电液比例调速阀的同步回路：回路中使用一个普通调速阀和一个电液比例调速阀(它们各自装在由单向阀组成的桥式节流油路中)，分别控制着缸3和缸4的运动，当两活塞出现位置误差时，检测装置就会发出信号，调节比例调速阀的开度，实现同步。
(3)、用电液伺服阀的同步回路：图中伺服阀6根据两个位移传感器3和4的反馈信号持续不断地控制其阀口的开度，使通过的流量与通过换向阀2阀口的流量相同，使两缸同步运动。
此回路可使两缸活塞任何时候的位置误差都不超过0.05～0.2mm，但因伺服阀必须通过与换向阀同样大的流量，因此规格尺寸大，价格贵。此回路适用于两缸相距较远而同步精度要求很高的场合。
7-5 其它回路
一、锁紧回路(locking circuit)
锁紧回路的功用是，在执行元件不工作时，切断其进、出油路，使它准确地停留在原定置上。 位图7-36所示为使用液控单向阀(又称双向液压锁)的锁紧回路，它能在缸不工作时使活塞迅速、平稳、可靠且长时间地被锁住，不会因外力而移动。
二、浮动回路(floating circuit)
浮动回路是把执行元件的进、回油路连通或同时接通油箱，借助于自重或负载的惯性力，使其处于无约束的自由浮动状态。
图所示为采用H型(或P型、Y型)三位四通阀的浮动回路。
图所示为利用二位二通阀2实现起重机吊钩马达浮动的回路。当二位二通阀的下位接回路时，起重机吊钩在自重作用下不受约束地快速下降(即“抛钩”)。马达浮动时若有外泄漏，单向补油阀4(或5)可自动补油，以防空气进入。
对于径向柱塞式内曲线马达而言，使定子内充满压力油，柱塞缩回缸体，马达外壳就处于浮动状态。这种马达用于起重机械，能实现抛钩；用于行走机械，可以滑行。
8.3 课堂小结
本章所介绍的是一些比较典型和比较常用的基本回路。学习基本回路的目的，就是要掌握它的基本原理、特点，并能将它们有机的组合应用于复杂液压系统的设计当中，以满足所设计系统特定的工作要求。
8.4 布置作业或思考题
对于其他一些基本回路，感兴趣的读者可以根据相关文献查阅。在涉及到不甚理解的回路要结合控制阀的工作原理来理解。
8.5 课后分析
回路要结合控制阀的工作原理来理解。学习时应把工作原理与工程应用联系起来，才能深入地理解其控制原理
