03 液压系统与基本回路

适用：新人第三课
学时：90 分钟
目的：看懂基本回路，能用 Automation Studio / FluidSIM 搭回路

一、液压系统的完整组成

1) 动力部分：电机 + 液压泵 + 联轴器 + 油箱
2) 控制部分：方向阀、压力阀、流量阀、伺服阀
3) 执行部分：液压缸、液压马达
4) 辅助部分：过滤器、蓄能器、冷却器、加热器、管路
6) 工作介质：液压油

二、最经典的 6 个基本回路

回路 1：节流调速回路（最常用）

用途：控制执行元件运动速度。

结构：定量泵 + 溢流阀 + 方向阀 + 节流阀 + 油缸

调速方式：

方式	元件	适用
进油节流	节流阀在油缸进油口	中低压、轻载
回油节流	节流阀在油缸回油口	重载、防前冲
旁路节流	节流阀并联在主油路	高速、轻载

缺点：溢流损失 → 发热大、效率低。

回路 2：容积调速回路（高效调速）

用途：靠改变泵或马达的排量调速，效率高、发热小。

三种方式：

方式	结构	特点
变量泵 + 定量马达	开式	恒扭矩
定量泵 + 变量马达	闭式	恒功率
双向变量泵 + 双向变量马达	闭式	行走机械

回路 3：压力控制回路

用途：限定系统最高压力、稳定工作压力、平衡重物。

典型回路：

溢流阀恒压回路；
减压阀分支回路（不同执行元件不同压力）；
顺序阀实现多缸顺序动作；
平衡阀（单向顺序阀）防止立式油缸下落失控。

回路 4：方向控制回路

用途：换向、锁紧、双向运动。

典型回路：

电磁换向阀（O 型 / Y 型 / H 型 / M 型）；
手动换向阀；
电液换向阀（电磁阀 + 液动阀，用于大流量）；
双向液压锁（用于立式油缸断电保压）。

回路 5：同步回路

用途：多缸同步运动（升降平台、轧机）。

方式：

机械同步（刚性连接）；
液压同步（同步缸、同步阀）；
电液同步（伺服阀 + 闭环控制）。

回路 6：负载敏感（Load Sensing）回路

用途：变量泵根据负载压力反馈实时调整排量。

优势：节能 30%–50%、发热小、控制灵敏。

应用：工程机械液压系统（挖掘机主控制阀）。

供应商：Bosch Rexroth LUDV、Parker LS、Danfoss PVG。

三、闭式 vs 开式系统

维度	开式	闭式
结构	泵→阀→执行器→油箱	双向泵 + 双向马达，循环回路
散热	油箱大，散热好	结构紧凑，散热差
换向	靠阀	靠泵变量
适用	通用机械、固定设备	行走机械、注塑机、船舶

四、负载敏感（LS）与压力补偿

负载敏感阀：使多路阀各联压力损失恒定，与负载压力无关；
压力补偿器：装在阀前，使通过阀口的流量只受阀口开度控制，不受负载变化影响；
LUDV（Load-independent Flow Distribution）：博世力士乐专利，每个联独立补偿，不受负载差影响。

五、电液比例系统

结构：电控信号 → 比例放大器 → 比例阀 → 执行器 → 反馈（位移/压力传感器）→ 闭环控制。

应用：

注塑机锁模/注射；
机床进给；
钢厂轧机 AGC；
工程机械主控阀。

六、电液伺服系统

结构：电信号 → 伺服放大器 → 伺服阀（喷嘴挡板 + 力矩马达）→ 油缸/马达 → 高精度位移/速度反馈。

特点：响应快（< 10 ms）、精度高（μm 级）。

应用：数控机床、飞行控制、轧机 AGC、机器人关节、注塑机伺服。

代表：Moog、Bosch Rexroth、Star Hydraulics、北京机床研究所、航天 18 所。

七、液压系统设计的 7 个步骤

明确工况：力、速度、行程、动作时序；
初选系统压力（参考行业典型值）；
计算负载流量，选泵；
选阀（方向 + 压力 + 流量）；
选执行器（油缸/马达）；
选辅件（油箱、过滤、冷却、密封）；
仿真 + 验算 + 现场调试。

八、新人必背 10 个回路图

单缸换向回路；
双缸顺序动作回路；
双缸同步回路；
平衡阀立式油缸回路；
蓄能器快下回路（节能）；
变量泵 + 负载敏感回路；
比例阀调速回路；
伺服阀闭环位置回路；
闭式行走循环回路；
双泵高低压切换回路（高压小流量 + 低压大流量）。

九、推荐工具

FluidSIM（中文教学版，Festo 出品，免费学习版）；
Automation Studio（专业仿真，Famic 出品）；
Bosch Rexroth 选型工具（在线）；
自主 Excel 选型计算表。

培训方式：每周让新人完成 1 个回路仿真任务，3 个月累计 12 个回路。

十、自测题

闭式 vs 开式系统的差异？各举一例应用？
平衡阀的工作原理？为什么立式油缸必须用？
简述负载敏感（LS）的节能原理？
注塑机为何用伺服阀而非比例阀？
蓄能器在系统中至少有哪 3 种用途？

十一、引用源与扩展阅读

本章内容依据的权威来源：

Bosch Rexroth, The Hydraulic Trainer Vol. 2: Proportional and Servo-valve Technology（286 页）——比例/伺服技术、压力补偿、闭环控制、过滤要求的原始出处；
Bosch Rexroth, The Hydraulic Trainer Vol. 3: Planning and Design of Hydraulic Power Systems（376 页）——系统设计流程、热平衡、管路计算、调试与维护；
Eaton, Mobile Hydraulics Manual（460+ 页，475 幅插图）——行走液压、静液压传动（HST）、变量泵章节，闭式回路与负载敏感的权威阐述；
Eaton, Closed Loop Electrohydraulic Systems Manual——闭环电液系统（放大器、伺服阀回路、反馈传感器）；
GB/T 3766 / ISO 4413——回路设计通用规则与安全要求的国家/国际标准依据。

扩展阅读：

Festo Didactic《FluidSIM》/ Famic《Automation Studio》——本章 10 个必背回路的仿真验证工具；
Rexroth LUDV 技术文档（M7-系列多路阀样本）——负载敏感与抗饱和流量分配的原理细节；
Danfoss PVG 阀系手册——行走机械多路阀的另一主流技术路线。