液壓基本迴路
本章提要：本章主要介紹前面講述的換向迴路、鎖緊迴路、調壓迴路、減壓迴路等以外的液壓基本迴路，這些迴路主要包括：快速運動迴路（差動液壓缸連線的快速運動迴路，雙幫浦供油的快速運動迴路）；調速迴路，包括節流調速迴路（進油路節流調速，回油路節流調速，旁路節流調速）和容積調速迴路（變數幫浦-定量馬達，定量幫浦-變數馬達，變數幫浦-變數馬達）；同步迴路（機械連線的同步迴路，調速閥的同步迴路，串聯液壓缸、串聯液壓馬達的同步迴路）；順序迴路（行程控制的順序迴路，壓力控制的順序迴路）；平衡迴路和卸荷迴路等。
教學內容：
本章介紹了液壓系統的基本迴路：快速運動迴路、調速迴路（節流調速和容積調速迴路）、同步迴路、順序迴路、平衡迴路和卸荷迴路等。
教學重點：
1．液壓基本迴路；
2．節流調速迴路工作原理和主要引數計算；
3．容積調速迴路的工作原理和主要引數計算。
教學難點：
1．節流調速迴路工作原理和主要引數計算；
2．容積調速迴路的工作原理和主要引數計算。
教學方法：
課堂教學為主，充分利用網路課程中的多**素材來表示抽象概念，利用實驗，連線元件，組成系統，了解液壓系統基本迴路工作原理。
教學要求：
掌握液壓基本迴路；了解節流調速迴路、容積調速迴路的工作原理和主要引數計算。
任何乙個液壓系統，無論它所要完成的動作有多麼複雜，總是由一些基本迴路組成的。所謂基本迴路，就是由一些液壓元件組成的，用來完成特定功能的油路結構。例如第五章講到的換向迴路是用來控制液壓執行元件運動方向的，鎖緊迴路是實現執行元件鎖住不動的；第六章講到的調壓迴路是對整個液壓系統或區域性的壓力實現控制和調節；減壓迴路是為了使系統的某乙個支路得到比主油路低的穩定壓力等等。
這些都是液壓系統常見的基本迴路。本章所涉及到的基本迴路包括速度控制迴路、調壓迴路、同步迴路、順序迴路、平衡迴路、卸荷迴路等。熟悉和掌握這些基本迴路的組成、工作原理及應用，是分析、設計和使用液壓系統的基礎。
8.1快速運動迴路
快速運動迴路的功用在於使執行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高勞動生產率並使功率得到合理的利用。實現快速運動可以有幾種方法，這裡僅介紹液壓缸差動連線的快速運動迴路和雙幫浦供油的快速運動迴路。
8.1.1液壓缸差動連線的快速運動迴路
如圖8.1所示，換向閥2處於原位時，液壓幫浦1輸出的液壓油同時與液壓缸3的左右兩腔相通，兩腔壓力相等。由於液壓缸無桿腔的有效面積a1大於有桿腔的有效面積a2，使活塞受到的向右作用力大於向左的作用力，導致活塞向右運動。
於是無桿腔排出的油液與幫浦1輸出的油液合流進入無桿腔，亦即相當於在不增加幫浦的流量的前提下增加了供給無桿腔的油液量，使活塞快速向右運動。這種迴路比較簡單也比較經濟，但液壓缸的速度加快有限，差動連線與非差動連線的速度之比為，有時仍不能滿足快速運動的要求，常常要求和其它方法（如限壓式變數幫浦）聯合使用。值得注意的是：
在差動迴路中，幫浦的流量和液壓缸有桿腔排出的流量合在一起流過的閥和管路應按合流流量來選擇其規格，否則會產生較大的壓力損失，增加功率消耗。
8.1.2雙幫浦供油的快速運動迴路
如圖8.2所示，由低壓大流量幫浦1和高壓小流量幫浦2組成的雙聯幫浦作為動力源。外控順序閥3和溢流閥5分別設定雙幫浦供油和小幫浦2單獨供油時系統的最高工作壓力。
當換向閥6處於圖示位置，並且由於外負載很小，使系統壓力低於順序閥3的調定壓力時，兩個幫浦同時向系統供油，活塞快速向右運動；當換向閥6的電磁鐵通電，右位工作，液壓缸有桿腔經節流閥7回油箱，當系統壓力達到或超過順序閥3的調定壓力，大流量幫浦1通過閥3卸荷，單向閥4自動關閉，只有小流量幫浦2單獨向系統供油，活塞慢速向右運動，小流量幫浦2的最高工作壓力由溢流閥5調定。這裡應注意，順序閥3的調定壓力至少應比溢流閥5的調定壓力低10%~20%。大流量幫浦1的卸荷減少了動力消耗，迴路效率較高。
這種迴路常用在執行元件快進和工進速度相差較大的場合，特別是在工具機中得到了廣泛的應用。
圖8.1 液壓缸差動連線的快速運動迴路
圖8.2 雙幫浦供油的快速運動迴路
8.2調速迴路
8.2.1調速方法概述
在液壓系統中往往需要調節液壓執行元件的運動速度，以適應主機的工作迴圈需要。液壓系統中的執行元件主要是液壓缸和液壓馬達，其運動速度或轉速與輸入的流量及自身的幾何引數有關。在不考慮油液壓縮性和洩漏的情況下，液壓缸的速度
液壓馬達的轉速
式中—輸入液壓缸或液壓馬達的流量；
—液壓缸的有效面積；
—液壓馬達的排量；
由以上兩式可以看出，要調節或控制液壓缸和液壓馬達的工作速度，可以通過改變進入執行元件的流量來實現，也可以通過改變執行元件的幾何引數來實現。對於確定的液壓缸來說，通過改變其有效作用面積a來調速是不現實的，一般只能用改變輸入液壓缸流量的方法來調速。對變數馬達來說，既可以用改變輸入流量的辦法來調速，也可通過改變馬達排量的方法來調速。
目前常用的調速迴路主要有以下幾種：
①節流調速迴路採用定量幫浦供油，通過改變迴路中流量控制項通流截面積的大小來控制輸入或流出執行元件的流量，以調節其速度。
②容積調速迴路通過改變迴路中變數幫浦或變數馬達的排量等方式來調節執行元件的運動速度。
③容積節流調速迴路（聯合調速）：採用壓力反饋式變數幫浦供油，由流量控制項改變流入或流出執行元件的流量來調節速度。同時，又使變數幫浦的輸出流量與通過流量控制項的流量相匹配。
下面主要討論節流調速迴路和容積調速迴路。
8.2.2採用節流閥的節流調速迴路
節流調速迴路根據流量控制項在迴路中安放的位置不同，分為進油路節流調速，回油節路流調速，旁路節流調速三種基本形式，下面以定量幫浦-液壓缸為例，分析採用節流閥的節流調速迴路的機械特性、功率特性等效能。
8.2.2.1進油路節流調速迴路
如圖8.3所示，將節流閥串聯在液壓幫浦和缸之間，用它來控制進入液壓缸的流量從而達到調速的目的，稱為進油路節流調速迴路。在這種迴路中，定量幫浦輸出的多餘流量通過溢流閥流回油箱。
由於溢流閥有溢流，幫浦的出口壓力為溢流閥的調定壓力並保持定值，這是進油節流調速迴路能夠正常工作的條件。
圖8.3 進油路節流調速迴路
圖8.4 進油路節流調速迴路速度負載特性曲線
（1）速度負載特性
當不考慮迴路中各處的洩漏和油液的壓縮時，活塞運動速度為：
8.1)
活塞受力方程為
8.2)
式中—外負載力；
—液壓缸回油腔壓力，當回油腔通油箱時，0。
於是進油路上通過節流閥的流量方程為：
8.3)
於是 (8.4)
式中—與油液種類等有關的係數；
—節流閥的開口面積；
—節流閥前後的壓強差，；
m—為節流閥的指數；當為薄壁孔口時，m=0.5。
式(8.4)即為進油路節流調速迴路的速度負載特性方程，它描述了執行元件的速度與負載之間的關係。如以為縱座標，為橫座標，將式(8.
4)按不同節流閥通流面積作圖，可得一組拋物線，稱為進油路節流調速迴路的速度負載特性曲線，如圖8.4所示。
由式(8.4)和圖8.4可以看出，其它條件不變時，活塞的運動速度與節流閥通流面積成正比，調節就能實現無級調速。
這種迴路的調速範圍較大，。當節流閥通流面積一定時，活塞運動速度隨著負載的增加按拋物線規律下降。但不論節流閥通流面積如何變化，當時，節流閥兩端壓差為零，沒有流體通過節流閥，活塞也就停止運動，此時液壓幫浦的全部流量經溢流閥流回油箱。
該迴路的最大承載能力即為。
（2）功率特性
調速迴路的功率特性是以其自身的功率損失（不包括液壓缸，液壓幫浦和管路中的功率損失）、功率損失分配情況和效率來表達的。在圖8.3中，液壓幫浦輸出功率即為該迴路的輸入功率，即：
液壓缸輸出的有效功率為：
迴路的功率損失為：
==(8.5)
式中—溢流閥的溢流量。。
由式(8.5)可知，進油路節流調速迴路的功率損失由兩部分組成：溢流功率損失和節流功率損失。
迴路的輸出功率與迴路的輸入功率之比定義為迴路的效率。進油路節流調速迴路的迴路效率為：
8.6)
8.2.2.2回油路節流調速迴路
如圖8.5所示，將節流閥串聯在液壓缸的回油路上，借助節流閥控制液壓缸的排油量來調節其運動速度，稱為回油路節流調速迴路。
採用同樣的分析方法可以得到與進油路節流調速迴路相似的速度負載特性：
8.7)
其功率特性與進油路節流調速迴路相同。
圖8.5回油路節流調速迴路
雖然進油路和回油路節流調速的速度負載特性公式形式相似，功率特性相同，但它們在以下幾方面的效能有明顯差別，在選用時應加以注意。
(1)承受負值負載的能力所謂負值負載就是作用力的方向與執行元件的運動方向相同的負載。回油節流調速的節流閥在液壓缸的回油腔能形成一定的背壓，能承受一定的負值負載；對於進油節流調速迴路，要使其能承受負值負載就必須在執行元件的回油路上加上背壓閥。這必然會導致增加功率消耗，增大油液發熱量;
(2)運動平穩性回油節流調速迴路由於回油路上存在背壓，可以有效地防止空氣從回油路吸入，因而低速運動時不易爬行；高速運動時不易顫振，即運動平穩性好。進油節流調速迴路在不加背壓閥時不具備這種特點;
(3)油液發熱對迴路的影響進油節流調速迴路中，通過節流閥產生的節流功率損失轉變為熱量，一部分由元件散發出去，另一部分使油液溫度公升高，直接進入液壓缸，會使缸的內外洩漏增加，速度穩定性不好，而回油節流調速迴路油液經節流閥溫公升後，直接回油箱，經冷卻後再入系統，對系統洩漏影響較小；
(4)啟動效能回油節流調速迴路中若停車時間較長，液壓缸回油箱的油液會洩漏回油箱，重新啟動時背壓不能立即建立，會引起瞬間工作機構的前衝現象，對於進油節流調速，只要在開車時關小節流閥即可避免啟動衝擊。
綜上所述，進油路、回油路節流調速迴路結構簡單，**低廉，但效率較低，只宜用在負載變化不大，低速、小功率場合，如某些工具機的進給系統中。
8.2.2.3旁油路節流調速迴路
把節流閥裝在與液壓缸併聯的支路上，利用節流閥把液壓幫浦供油的一部分排回油箱實現速度調節的迴路，稱為旁油路節流調速迴路。如圖8.6所示，在這個迴路中，由於溢流功能由節流閥來完成，故正常工作時，溢流閥處於關閉狀態，溢流閥作安全閥用，其調定壓力的最大負載壓力的1.
1~1.2倍，液壓幫浦的供油壓力取決於負載。
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