這是一本有多年液壓元件、液壓系統(tǒng)設計、制造經驗的液壓工作者編著的書。
本書給出了液壓系統(tǒng)及回路圖定義,根據(jù)此定義并按照標準、正確、實用、創(chuàng)新的原則選取、分析、修改、設計了300余例典型液壓回路圖。所有圖樣全部由筆者按照GB/T 786.1—2009《流體傳動系統(tǒng)及元件圖形符號和回路圖第1部分:用于常規(guī)用途和數(shù)據(jù)處理的圖形符號》標準繪制。
本書可幫助讀者全面、正確地把握液壓原理,深入、細致地從正反兩個方面認識、理解液壓系統(tǒng)及回路圖,快速、準確地選取典型液壓回路,用于設計、制造、安裝和維護液壓裝置、液壓機械、液壓設備等,同時也為液壓系統(tǒng)及回路的創(chuàng)新提供了一個堅實的基礎。
本書可供涉及液壓系統(tǒng)及回路圖的液壓工作者使用,主要為液壓裝置、液壓機械、液壓設備設計、審查(核)、加工、裝配、試驗、驗收、安裝、使用和現(xiàn)場維護、事故分析人員以及高等院校相關專業(yè)教師、學生等參考和使用。
究竟什么是液壓系統(tǒng)或液壓傳動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng),在GB/T 17446—2012《流體傳動系統(tǒng)及元件詞匯》中沒有直接定義。同樣,究竟什么是在GB/T 786.2《流體傳動系統(tǒng)及元件圖形符號和回路圖第2部分:回路圖》中規(guī)定的回路圖或液壓回路圖(以下回路或回路圖皆指為液壓回路圖),在GB/T 17446—2012中也沒有直接定義。況且GB/T 786.2至今也沒有發(fā)布、實施。
在液壓傳動系統(tǒng)中,功率是通過在密閉回路內的受壓液體來傳遞和控制的。液壓傳動是利用受壓液體作為工作介質來傳遞、控制、分配信號和能量的方式、方法,其中一般還應包括液壓能量的產生和轉換。所以,把液壓傳動系統(tǒng)定義為:通過配管和/或油路塊等相互連接的元件及附件組成的產生、傳遞、控制、分配、轉換液壓能量和/或信號的裝置或配置。其中附件在一般液壓傳動系統(tǒng)中是必不可少的。
根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)定義,液壓回路圖即應定義為:使用規(guī)定的圖形符號表示的液壓傳動系統(tǒng)或其局部功能的圖樣。其中液壓傳動系統(tǒng)局部亦可稱為液壓傳動子系統(tǒng)或子系統(tǒng)。
據(jù)此,液壓回路不是慣常所講的“構成液壓系統(tǒng)結構和功能的基本單元”。
根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)定義,液壓傳動系統(tǒng)或稱為液壓傳動與控制系統(tǒng)更為適當,但上述定義中已包括了液壓控制功能。因此,在本書液壓回路(圖)中沒有嚴格地區(qū)別液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。況且,筆者認為將液壓系統(tǒng)這樣分類本身就值得商榷。所以,本書多處使用省略了“傳動”和/或“控制”的“液壓系統(tǒng)”這樣簡稱或統(tǒng)稱。
有壓力的液體具有能量,有壓力、有流量的液體具有液壓能量;液壓能量通常以液壓功率表示;壓力由不同方向作用于執(zhí)行元件中的可動件,如活塞或活塞桿,可將液壓能量轉換成機械功(能)。
除液壓系統(tǒng)規(guī)定的各項技術要求外,液壓回路圖還應具有以下一些特征:
①液壓傳動系統(tǒng)或其局部的圖樣是按規(guī)定圖形符號繪制或表示的。
②液壓回路圖中元件、附件及配管內液體能夠受壓,且受壓液體的壓力作用于可動件的方向明確?蓜蛹▓(zhí)行元件,如液壓缸中(上)的活塞及活塞桿的動作可重復。
③液壓回路圖中至少包括了液壓能量和/或信號的產生、傳遞、控制、分配或轉換的其中一項功能。
④液壓回路圖中各元件未受激勵的狀態(tài)(非工作狀態(tài))和受激勵的狀態(tài)(工作狀態(tài))時的工作介質流動方向明確。
⑤液壓回路圖中元件和附件或主要元件,其所有連接油口的表示油口功能的符號標識明確。
基于液壓回路圖的以上特征,本書對選編的典型液壓回路進行了設計原理、功能狀態(tài)的描述以及特點及應用的介紹,并對在各參考文獻中的一些典型液壓回路進行了正反兩方面的分析。
筆者按照GB/T 786.1—2009《流體傳動系統(tǒng)及元件圖形符號和回路圖第1部分:用于常規(guī)用途和數(shù)據(jù)處理的圖形符號》繪制了書中所有液壓回路圖,包括重新繪制了書中用于分析的各種參考文獻中的一些典型液壓回路圖。對其中與任何版本標準都不相符的圖形符號做了特殊說明;對一些原理、狀態(tài)、功能不全或不正確的各種參考文獻中的一些典型液壓回路進行了重點分析,包括利用筆者現(xiàn)有文獻、資料對這些問題典型液壓回路的追根溯源,并對可以繼續(xù)作為本書選編的典型液壓回路進行了修改設計及說明。
盡管GB/T 786.2至今還沒有發(fā)布、實施,但筆者在編著本書過程中參考了大量的文獻、資料,并結合筆者長期液壓元件、液壓系統(tǒng)設計與制造的實踐經驗及總結,對各種參考文獻中已有的典型液壓回路進行了認真篩選、初步分類,本著標準、正確、實用、創(chuàng)新的原則修改、設計了一些新的典型液壓回路。
液壓系統(tǒng)設計應符合相關標準規(guī)定的技術要求(條件),液壓回路圖中的各元件、附件及配管等,其性能參數(shù)(指標)大多也是有相關標準規(guī)定的。這些作為液壓系統(tǒng)及回路圖(筆者注:或可將此處和第1章中的多處“圖”字刪掉,但局限于本書所涉及的內容,權衡再三后予以了保留)分析與設計的技術基礎,筆者根據(jù)相關標準及實踐經驗的總結,在本書的第一章中編寫了該部分內容,包括疊加閥、插裝閥液壓系統(tǒng)及回路圖設計準則。同時,筆者將其作為分析各種參考文獻中的一些典型液壓回路的依據(jù)。同樣,讀者也可將其作為分析、判斷、篩選、設計、評價液壓系統(tǒng)及回路圖的依據(jù)。
筆者根據(jù)相關標準及實踐經驗的積累和總結,編寫了液壓系統(tǒng)和液壓泵站設計禁忌,液壓元件、配管和油路塊設計與選用禁忌,其中包括壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥以及液壓缸等設計與選用禁忌。
筆者編著本書所做的上述工作,有利于液壓工作者全面、正確地把握液壓原理,深入、細致地認識、理解液壓系統(tǒng)及回路圖,快速、準確地選取典型液壓回路,用于設計、制造、安裝和維護液壓裝置、液壓機械、液壓設備等。同時也為液壓系統(tǒng)及回路的創(chuàng)新提供了一個堅實的基礎。
液壓系統(tǒng)及回路千變萬化,各種各樣。隨著電控制、電操縱或電調制以及數(shù)字化元件的大量應用,一定會出現(xiàn)更多的具有典型意義的液壓系統(tǒng)及回路。應用新元件、新附件及新的連接方式、方法創(chuàng)造出新的液壓系統(tǒng)及回路圖,是每位液壓工作者的責任。
這是一部嚴格地按照GB/T 786.1—2009國標,并參考了BS ISO 1219-1:2012+A1:2016國際標準繪制液壓回路圖的關于液壓系統(tǒng)工程方面的專著。因筆者學識、水平有限,敬請專家、讀者批評指正。
最后,感謝汪強碩士、唐博修等在本書編著過程中所做的資料收集等方面的工作,感謝老師、同學、朋友及家人的陪伴、關懷、鼓勵、支持和幫助!
編著者
圖樣說明
第1章液壓系統(tǒng)及回路圖分析與設計技術基礎
1.1液壓系統(tǒng)及回路圖的分類與設計概述 / 1
1.1.1液壓系統(tǒng)及回路圖的初步分類 / 1
1.1.2液壓元件圖形符號常見錯誤及深度解讀 / 4
1.1.3液壓系統(tǒng)及回路圖設計的內容和步驟 / 6
1.2液壓系統(tǒng)及回路圖設計技術要求 / 13
1.2.1液壓系統(tǒng)及回路圖設計一般技術要求 / 13
1.2.2疊加閥液壓系統(tǒng)及回路圖設計準則 / 16
1.2.3插裝閥液壓系統(tǒng)及回路圖設計準則 / 18
1.3液壓系統(tǒng)及回路圖常用元件技術要求 / 19
1.3.1液壓泵技術要求 / 19
1.3.2液壓閥通用技術要求 / 22
1.3.3壓力控制閥技術要求 / 23
1.3.4流量控制閥技術要求 / 27
1.3.5方向控制閥技術要求 / 29
1.3.6液壓缸技術要求 / 33
1.3.7液壓馬達技術要求 / 35
1.4液壓系統(tǒng)及回路圖常用附件技術要求 / 37
1.4.1液壓過濾器技術要求 / 37
1.4.2液壓隔離式蓄能器技術要求 / 38
1.4.3液壓用熱交換器技術要求 / 39
1.5液壓系統(tǒng)及回路圖常用油箱及配管技術要求 / 40
1.5.1油箱技術要求 / 40
1.5.2配管技術要求 / 42
1.6液壓工作介質技術要求 / 48
1.6.1液壓系統(tǒng)及元件清潔度技術要求 / 48
1.6.2液壓油技術要求 / 49
1.7液壓系統(tǒng)和液壓泵站設計禁忌 / 51
1.7.1液壓系統(tǒng)設計禁忌 / 51
1.7.2液壓泵站設計禁忌 / 55
1.8液壓元件、配管和油路塊設計與選用禁忌 / 56
1.8.1液壓元件設計與選用禁忌 / 56
1.8.2配管選用與油路塊設計禁忌 / 63
第2章液壓源典型液壓回路分析與設計
2.1動力液壓源回路分析與設計 / 67
2.1.1液壓系統(tǒng)中的基本液壓源回路 / 67
2.1.2定量泵-溢流閥液壓源回路 / 69
2.1.3變量泵-安全閥液壓源回路 / 70
2.1.4高低壓雙泵液壓源回路 / 70
2.1.5多泵并聯(lián)供油液壓源回路 / 73
2.1.6液壓泵并聯(lián)交替供油液壓源回路 / 75
2.1.7液壓泵串聯(lián)供油液壓源回路 / 76
2.1.8閥控液壓源回路 / 77
2.1.9閉式液壓系統(tǒng)液壓源回路 / 82
2.1.10壓力油箱液壓源回路 / 83
2.2控制液壓源回路分析與設計 / 84
2.2.1獨立的(先導)控制液壓源 / 84
2.2.2主系統(tǒng)分支出的(先導)控制液壓源 / 85
2.2.3內外部結合式(先導)控制液壓源 / 87
2.3應急液壓源回路分析與設計 / 87
2.3.1備用泵應急液壓源回路 / 88
2.3.2手動泵應急液壓源回路 / 89
2.3.3蓄能器應急液壓源回路 / 91
第3章壓力控制典型液壓回路分析與設計
3.1調壓回路分析與設計 / 95
3.1.1單級壓力調定回路 / 95
3.1.2多級壓力調定回路 / 97
3.1.3級壓力調定回路 / 101
3.1.4變量泵調壓回路 / 103
3.1.5插裝閥組調壓回路 / 104
3.1.6疊加閥組調壓回路 / 106
3.2減壓回路分析與設計 / 107
3.2.1一級減壓回路 / 107
3.2.2二級減壓回路 / 108
3.2.3多級減壓回路 / 110
3.2.4級減壓回路 / 111
3.3增壓回路分析與設計 / 113
3.3.1單作用增壓器增壓回路 / 113
3.3.2雙作用增壓器增壓回路 / 118
3.3.3液壓泵增壓回路 / 121
3.3.4液壓馬達增壓回路 / 122
3.3.5串聯(lián)缸增力回路 / 123
3.4保壓回路分析與設計 / 124
3.4.1液壓泵保壓回路 / 125
3.4.2蓄能器保壓回路 / 128
3.4.3液壓缸保壓回路 / 131
3.4.4液壓閥保壓回路 / 133
3.5泄壓回路分析與設計 / 135
3.5.1用節(jié)流閥泄壓的回路 / 135
3.5.2用換向閥泄壓的回路 / 136
3.5.3用液控單向閥泄壓的回路 / 137
3.5.4用溢流閥泄壓的回路 / 139
3.5.5用手動截止閥泄壓的回路 / 139
3.5.6用雙向變量液壓泵泄壓的回路 / 140
3.6卸荷回路分析與設計 / 141
3.6.1保壓液壓系統(tǒng)的卸荷回路 / 141
3.6.2保壓液壓系統(tǒng)的卸荷回路 / 143
3.7平衡(支承)回路分析與設計 / 144
3.7.1單向順序閥的平衡回路 / 145
3.7.2單向節(jié)流閥和液控單向閥的平衡回路 / 146
3.7.3單向節(jié)流閥的平衡回路 / 147
3.7.4插裝閥的平衡回路 / 148
第4章速度控制典型液壓回路分析與設計
4.1調(減)速回路分析與設計 / 150
4.1.1節(jié)流式調速回路 / 150
4.1.2容積式調速回路 / 162
4.1.3減速回路 / 169
4.2增速回路分析與設計 / 173
4.2.1液壓泵增速回路 / 173
4.2.2液壓缸增速回路 / 174
4.2.3蓄能器增速回路 / 177
4.2.4充液閥增速回路 / 178
4.2.5差動回路 / 179
4.3緩沖制動回路分析與設計 / 181
4.3.1液壓缸緩沖回路 / 181
4.3.2蓄能器緩沖回路 / 183
4.3.3液壓閥緩沖制動回路 / 184
4.4速度同步回路分析與設計 / 189
4.4.1液壓泵同步回路 / 190
4.4.2液壓馬達同步回路 / 190
4.4.3串聯(lián)缸速度(位置)同步回路 / 192
4.4.4液壓缸串聯(lián)速度(位置)同步回路 / 192
4.4.5流量控制閥速度同步回路 / 196
4.4.6分流集流閥速度同步回路 / 197
4.4.7伺服、比例、數(shù)字變量泵速度(位置)同步回路 / 201
4.4.8比例閥速度(位置)同步回路 / 203
第5章方向和位置控制典型液壓回路分析與設計
5.1換向回路分析與設計 / 205
5.1.1手動(多路)換向閥換向回路 / 205
5.1.2比例換向閥換向回路 / 208
5.1.3插裝閥換向回路 / 209
5.1.4雙向泵換向回路 / 210
5.1.5其他操縱(控制)換向回路 / 212
5.2連續(xù)動作回路分析與設計 / 213
5.2.1壓力繼電器控制的連續(xù)動作回路 / 213
5.2.2順序閥控制的連續(xù)動作回路 / 214
5.2.3行程操縱(控制)連續(xù)動作回路 / 215
5.3順序動作回路分析與設計 / 217
5.3.1壓力控制順序動作回路 / 217
5.3.2行程操縱(控制)順序動作回路 / 221
5.3.3時間控制順序動作回路 / 224
5.4位置同步回路分析與設計 / 225
5.4.1可調行程缸位置同步回路 / 226
5.4.2電液比例閥控制位置同步回路 / 226
5.4.3電液伺服比例閥控制位置同步回路 / 227
5.5限程與多位定位回路分析與設計 / 228
5.5.1液壓缸限程回路 / 228
5.5.2缸-閥控制多位定位回路 / 230
5.5.3多位缸定位回路 / 231
5.6鎖緊回路分析與設計 / 232
5.6.1液壓閥鎖緊回路 / 232
5.6.2鎖緊缸鎖緊回路 / 236
第6章其他典型液壓回路分析與設計
6.1輔助液壓回路分析與設計 / 237
6.1.1濾油回路 / 237
6.1.2油溫控制回路 / 239
6.1.3潤滑回路 / 241
6.1.4安全保護回路 / 242
6.1.5維護管理回路 / 246
6.2互不干涉回路分析與設計 / 250
6.2.1液壓閥互不干涉回路 / 250
6.2.2雙泵供油互不干涉回路 / 255
6.2.3蓄能器互不干涉回路 / 258
6.3液壓馬達回路分析與設計 / 259
6.3.1液壓馬達限速回路 / 259
6.3.2液壓馬達制動鎖緊回路 / 260
6.3.3液壓馬達浮動回路 / 264
6.3.4液壓馬達串并聯(lián)及轉換回路 / 265
6.3.5液壓馬達的其他回路 / 267
6.4伺服液壓缸、數(shù)字液壓缸性能試驗液壓系統(tǒng) / 268
6.4.1伺服液壓缸性能試驗液壓系統(tǒng) / 268
6.4.2數(shù)字液壓缸性能試驗液壓系統(tǒng) / 272
參考文獻