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挖掘機的液壓系統(tǒng)及控制 帕斯卡原理 液體不可壓縮 處于密閉容器內(nèi)的液體對施加于它表面的壓力向各個方向等值傳遞 速度的傳遞按 容積變化相等 的原則 液體的壓力由外載荷建立 認為泵一出油就有壓力是錯誤的 能量守恒 重物 充滿油 面積小 面積大 力 壓力 面積速度 流量 面積功率 速度 力 液壓系統(tǒng)原理圖常用線型和符號 粗實線 主管路和主油道 虛線 控制管路和控制油道 雙點劃線 部件組成 它一般是封閉的 油路接通與否 有3種方式表達 圓點與交叉 交叉與小圓弧 圓點與小圓弧符號 P 泵壓力油A B 油缸或馬達的工作油口O T Dr 油箱 液壓系統(tǒng)的基本組成 動力元件 將機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能 執(zhí)行元件 將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能 例如油缸 油馬達等 控制元件 各種閥 大致有壓力控制閥 流量控制閥 方向控制閥等 輔助元件 油箱 過濾器 管路 接頭 密封 冷卻器 蓄能器等等 液壓回路的構成 液壓執(zhí)行機構 將壓力轉(zhuǎn)換為動力 液壓控制閥 圧力 流量 方向 壓力控制閥 控制壓力流量控制閥 控制速度方向控制閥 控制方向 控制三方式 液壓泵 輸出壓力油 液壓油缸 切換閥 單向閥 溢流閥 可變節(jié)流閥 液壓泵 過濾器 油溫計 油箱 冷卻器 液壓泵 齒輪泵 吸油 封閉的容積總是處于不斷增大的狀態(tài)排油 封閉的容積總是處于不斷減小的狀態(tài) 液壓泵與液壓馬達原理上是可逆的 但結構略有不同 液壓泵 軸向柱塞泵 壓力P 單位Mpa 兆帕 泵的輸出壓力由負載決定 負載 壓力 負載 壓力 安全閥限制最高壓力 排量q 單位ml r 毫升 轉(zhuǎn) 泵每轉(zhuǎn)一周所排出的液壓油的體積 排量不可變的泵叫定量泵 排量可變的泵叫變量泵 流量Q 單位L min 升 分鐘 單位時間內(nèi)輸出液壓油的體積 Q q n 不考慮單位轉(zhuǎn)換系數(shù) 下同 其中n是泵的轉(zhuǎn)速 單位rpm 轉(zhuǎn) 分鐘泵的功率N 單位Kw 千瓦 N P Q 液壓泵的基本性能參數(shù) 排量q 單位ml r 毫升 轉(zhuǎn) 液壓馬達每轉(zhuǎn)一周所排出液體的體積 排量不可變的叫定量馬達 排量可變的叫變量馬達 輸出扭矩M 單位NM 牛米 M P q 其中 P為馬達進出口壓力差 為馬達的機械效率 輸出轉(zhuǎn)速n 單位rpm 轉(zhuǎn) 分鐘 n Q q其中 為馬達的容積效率 液壓馬達的基本性能參數(shù) 液壓控制閥 流量控制閥壓力控制閥方向控制閥 流量控制閥 主要控制流過管路的流量 通過對流量的控制還可以對回路的壓力產(chǎn)生一定影響 注意節(jié)流會產(chǎn)生損失 節(jié)流閥 阻尼孔 使液壓油通過小孔 縫隙 窄槽等結構元素后流量減小并產(chǎn)生壓力降 P 阻尼 注意流動的液壓油才具有上述性質(zhì) 如果液壓油是靜止狀態(tài) 則根據(jù)連通器原理 前后的壓力是相等的 壓力控制閥 安全閥 限制系統(tǒng)最高壓力 保護系統(tǒng)元件不被高壓損壞 直動式 中低壓系統(tǒng)先導式 高壓系統(tǒng)過載閥 限制封閉管路最高壓力 減壓閥 一個泵同時供給兩個以上壓力不同的回路 直動式 中低壓系統(tǒng)先導式 高壓系統(tǒng) 直動式安全閥 彈簧比較硬 先導式安全閥 液壓油通過節(jié)流孔時 在節(jié)流孔的前后產(chǎn)生壓力差 P P P P 彈簧很軟 彈簧比較硬 直動式減壓閥 液壓油通過縫隙產(chǎn)生壓力降 PPC PA P 保持出口壓力穩(wěn)定的措施 先導式減壓閥 原理與先導式安全閥類似 用于高壓系統(tǒng) 縫隙 方向控制閥 主要控制方向 還可以利用閥的開度適度控制回路的流量和壓力 單向閥 只允許液壓油單方向通過選擇閥 根據(jù)回路中壓力的高低自動選擇液壓油通過的方向截止閥 一個位置封閉 另一個位置通過液壓控制換向閥 液壓先導控制 電磁閥控制換向閥二通插裝閥 單向閥 選擇閥 梭閥 A1 A2 換向閥 P A T P A T 液控換向閥 先導泵來油 先導泵回油 回位彈簧 電磁閥 電磁閥控制換向閥 控制符號 換向閥開口量與液壓沖擊 K F 正開口 較多采用 無換向沖擊 但是會造成 點頭 現(xiàn)象 K F 負開口 有換向沖擊 開口量 封閉量 三位四通換向閥 目的 動臂油缸大腔進油 結果 在重力作用下 換向瞬間大腔的油流回油箱 造成油缸先縮回后伸出 正開口換向的 點頭 現(xiàn)象 點頭 現(xiàn)象的解決方案 1 采用三位六通換向閥 2 在進油道設置單向閥 注 1 管路5和12都是進油道 2 管路是回油 5 12 10 方向控制回路 二通插裝閥 液壓蓄能器 膜片 充滿氮氣 原理 氣體被壓縮后儲存能量 作用 吸收液壓振動和沖擊并且可以作為應急能源使用 液壓油 液壓回路的串聯(lián) 串聯(lián) 多路換向閥中上一個閥的回油為下一個閥的進油 液壓泵的工作壓力是同時工作的執(zhí)行元件的總和 這種油路可以做復合動作 但是克服外載荷的能力比較差 液壓回路的并聯(lián) 并聯(lián) 多路換向閥中各換向閥的進油口都與泵的出油路相連 各回油口都與油箱相連 這種油路克服外載荷的能力比較強 但是幾個執(zhí)行元件同時工作時負載小的先動 負載大的后動 復合動作不協(xié)調(diào) 液壓回路的合流 合流 一般用于雙泵和多泵系統(tǒng)中 用合流閥或者使兩個回路中相應的換向閥同時動作 讓兩個泵同時向一個執(zhí)行元件供油以提高該執(zhí)行元件的運動速度 主控閥桿 合流閥桿 泵1 泵2 開式和閉式液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)有開式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)兩種 開式液壓系統(tǒng)油的流動油箱 泵 控制閥 執(zhí)行元件 控制閥 油箱閉式液壓系統(tǒng)油的流動主回路 泵 馬達 泵補油回路 油箱 泵 主回路 請記住 閉式液壓系統(tǒng)只能用于泵 馬達 或者說只能用于旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件開式液壓系統(tǒng)可以用于泵 馬達 也可以用于泵 油缸 或者說不僅可以用于旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件 還可以用于往復直線運動的執(zhí)行元件開式系統(tǒng) 裝載機 挖掘機閉式系統(tǒng) 壓路機 滑移裝載機 挖掘機回轉(zhuǎn) 開式和閉式液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)的伺服控制 液壓泵 控制閥 液壓缸 輸入 輸出 誤差 反饋 是一個位置跟蹤裝置 液壓缸缸體位置始終跟隨閥桿 所以伺服控制系統(tǒng)又叫隨動系統(tǒng) 跟蹤系統(tǒng) 是一個力的放大裝置 移動閥桿的力很小 液壓缸的推力卻可以很大 必須有外部能源 液壓泵 伺服控制的工作特點 系統(tǒng)工作時閥桿必須先有一定的開口度 就是說缸體的移動必須落后于閥桿 或者說輸出始終落后于輸入 這個稱為系統(tǒng)的誤差 沒有誤差就沒有動作 而動作又力圖消除誤差 伺服控制系統(tǒng)就是這樣由不平衡 有誤差 到平衡 消除誤差 再由平衡到不平衡地連續(xù)工作 伺服控制的工作特點 閥桿不僅起到控制液壓缸的流量 壓力和方向的作用 而且還起到將系統(tǒng)的輸出和輸入信號加以比較以定出它們之間誤差的測量元件的作用 這種作用成為反饋 使輸入與輸出的誤差增大是正反饋 使輸入與輸出的誤差減小以致消除是負反饋 反饋是伺服控制系統(tǒng)的根本特征 這個例子的反饋是機械連接 閉式負反饋系統(tǒng) 反饋可以是機械 電氣 液壓 氣動或它們的組合 伺服控制的工作特點 液壓伺服控制系統(tǒng)的應用示例 P O 閥桿控制方式 手控 液控 電控或者它們的組合 泵調(diào)節(jié)器 挖掘機液壓系統(tǒng)的主要部件 挖掘機的液壓系統(tǒng) 軸向柱塞變量雙泵 液壓柱塞泵和柱塞馬達的變量 變量泵 變量馬達 液壓恒功率 控制 單臺泵 泵調(diào)節(jié)器 系統(tǒng)壓力與彈簧力成正比 與系統(tǒng)流量成反比 起調(diào)壓力p0 彈簧預緊力 油壓作用面積 液壓恒功率控制 單臺泵 在這里 可以任意增加閥桿的控制 液控 電控或者它們之間的組合 拓展恒功率變量泵的控制功能 負反饋 當泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時 泵的恒功率曲線也發(fā)生變化 P Q 泵的恒功率曲線 功率大 功率小 液壓恒功率控制 單臺泵 泵調(diào)節(jié)器是一種液壓伺服控制機構 它至少要有兩根彈簧 構成兩條直線段 在壓力 流量圖上形成近似的恒功率曲線 調(diào)節(jié)彈簧的預緊力可以調(diào)節(jié)泵的起始壓力調(diào)定點壓力p0 簡稱起調(diào)壓力 調(diào)節(jié)起調(diào)壓力就可以調(diào)節(jié)泵的功率 起調(diào)壓力高 泵的功率大 起調(diào)壓力低 泵的功率小 因此恒功率變量又叫做壓力補償變量 只有當系統(tǒng)壓力大于泵的起調(diào)壓力時才能進入恒功率調(diào)節(jié)區(qū)段 發(fā)動機的功率才能得到充分利用 壓力與流量的變化為 壓力升高 流量減小 壓力降低 流量增大 維持 流量 壓力 功率不變 當泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時 泵的流量 功率 也變化 液壓恒功率控制要點 液壓全功率控制 兩臺泵液壓交叉控制 P P1 P2 液壓交叉控制 兩個小活塞的面積相等 液壓全功率控制要點 具有單泵恒功率調(diào)節(jié)的特點 兩臺泵相同 泵調(diào)節(jié)器也完全一樣 兩臺泵輸出的流量相等 即Q1 Q2 但是壓力可以不同 即P1 P2 那么兩臺泵的輸出功率也就不同 有時一臺泵功率很大 而另一臺泵功率很小 兩臺泵的功率總和始終保持恒定 不超過發(fā)動機的額定功率 全功率變量不是根據(jù)P1和P2的單數(shù)值 而是根據(jù)兩臺泵的工作壓力之和 P P1 P2來進行流量調(diào)節(jié) 只有當 P P1 P2 2 p0時進入全功率調(diào)節(jié)區(qū)域 才能充分利用發(fā)動機的功率 泵的電控全功率控制 數(shù)字開關閥 高速電磁閥 泵的電控全功率控制 泵調(diào)節(jié)器電子化 泵調(diào)節(jié)器與主控閥共用一臺控制器 微機 兩個數(shù)字開關閥 高速電磁閥 對主泵變量缸的進回油進行高速通 斷控制 主泵的變量缸再控制泵的斜盤 如果配合采用負荷傳感流量控制 這樣的系統(tǒng)具有提高作業(yè)性能 簡化操作 節(jié)能等優(yōu)點 由于預先編制的軟件可以對泵的排量作任意設定 因此不論機器在高原工作或者長期使用使發(fā)動機功率下降 都可以通過軟件來解決 泵的壓力切斷控制 泵輸出壓力在設定值以上時 使泵的流量自動減小 進行壓力切斷控制 恒壓控制 主要目的是進一步減小高壓溢流損失 P Q 無壓力切斷控制 壓力切斷控制 Q大 Q小 順序閥 泵的負流量控制 換向閥中位回油道上有節(jié)流孔 油通過這個節(jié)流孔產(chǎn)生壓差 將節(jié)流孔前的壓力引到泵變量機構來控制泵的排量 泵的負流量 最大流量二段控制 負流量控制 全功率控制 最大流量二段控制 最大流量二段控制 全功率控制 泵的電子流量控制 Psv 泵的正流量控制 泵的排量隨先導閥的壓力升高而增大 多個先導閥操縱時用梭閥檢測其最高壓力 先導閥 泵的正流量控制 泵的負荷傳感控制 P1 P2 PK1 PK2 PLs P1 PLs PK1P2 PLs PK2 P P1 P2 PK1 PK2 常數(shù)因此通過各節(jié)流口流向執(zhí)行元件的流量只與各節(jié)流口大小有關 相當于主閥芯開口量 與執(zhí)行元件的工作壓力無關 它是通過穩(wěn)定不變的壓差來控制泵的排量 主閥芯開口量 功率控制液壓恒功率控制 單泵液控 液壓全功率控制 雙泵液控 電控功率調(diào)節(jié)器壓力切斷控制 流量控制負流量控制正流量控制負荷傳感控制最大流量二段控制電子調(diào)節(jié)流量控制 挖掘機液壓泵的控制型式 液壓恒功率控制 小型機 液壓全功率控制 中大型機 以中大型機為例 一般的控制方式組合為 液壓全功率控制 負流量液壓全功率控制 負流量 最大流量二段控制液壓全功率控制 負流量 最大流量二段控制 壓力切斷液壓全功率控制 壓力切斷 正流量液壓全功率控制 壓力切斷 負荷傳感全電子化調(diào)節(jié) 挖掘機液壓泵的控制組合 泵調(diào)節(jié)器結構原理 負流量控制總功率控制 液壓交叉控制 泵調(diào)節(jié)器結構原理 泵調(diào)節(jié)器結構原理 調(diào)節(jié)器杠桿機構原理圖 與殼體固定鉸接點 液壓交叉和電控壓力閥桿 伺服閥桿 大圓孔 圓柱銷 負反饋 閥桿到位后固定不動 連接伺服油缸 搖桿 導桿 滑塊 支點 調(diào)節(jié)器杠桿機構 伺服閥桿 伺服油缸 反饋連桿 驅(qū)動連桿 負流量控制閥桿 液壓交叉和電控閥桿 調(diào)節(jié)器杠桿機構 先導泵安全閥 主控閥 液控多路閥換向回路 斗桿缸大腔 主泵來油 控制泵來油 功能 并聯(lián)回路單方向限制通過閥桿的流量 形成優(yōu)先功能回油再生 斗桿缸小腔 液控換向閥 先導泵來油 先導泵回油 回位彈簧 主控制閥 直線行走 挖掘機在直線行走過程中 無論司機操縱回轉(zhuǎn)和工作裝置的任何一個動作 直線行走閥桿都會保持挖掘機的直線行走 或者說保持進入兩個行走馬達的相對流量不改變 基本原理 扣除其他動作需要的流量后 將兩個泵的出油經(jīng)過直線行走閥桿匯合再重新分配給兩個行走馬達 主控閥的獨特功能 直線行走控制回路 發(fā)動機 泵 控制閥 動臂油缸 行走馬達 回轉(zhuǎn)馬達 手先導閥 腳先導閥 手先導閥 腳先導閥 行走直線閥芯 僅工作行走來自每臺泵的工作流體供應至每臺行走馬達 直線行走 發(fā)動機 泵 控制閥 動臂油缸 行走馬達 回轉(zhuǎn)馬達 手先導閥 腳先導閥 手先導閥 腳先導閥 行走直線 行走直線閥芯 行走直線閥芯 工作行走和其它附件 來自前面泵的工作流體供應給兩臺行走馬達 來自后面泵的工作流體供應給附件 1單獨行走的時候2不行走 其他工作裝置動作 左邊未起壓 無法克服彈簧力 前泵 后泵 行走直線閥芯在右邊時的情況 行走時其他工作裝置動作 左邊先導壓力可以流通的油路全部堵死掉 左邊的壓力起來 克服彈簧力閥芯右移 前泵 后泵 行走直線閥芯在左邊時的情況 主控閥的獨特功能 瞬時增力 短時間內(nèi)提高液壓系統(tǒng)的安全閥壓力 時間持續(xù)8秒鐘左右 當挖掘過程中遇到大的石塊或樹根時可以使用這個功能 主安全閥導閥 小活塞 先導控制油 司機操作手柄上有一個控制按鈕 按下它可以通過電磁閥接通先導控制油 主控閥的獨特功能 優(yōu)先 相對于斗桿 回轉(zhuǎn)優(yōu)先 當同時操作回轉(zhuǎn)和斗桿時 回轉(zhuǎn)馬達進油多一些 斗桿缸進油少一些動臂優(yōu)先 當同時操作動臂和斗桿時 動臂缸進油多一些 斗桿缸進油少一些為什么要用優(yōu)先功能 是為了使挖掘機的組合動作更加協(xié)調(diào) 作業(yè)效率更高為什么一般相對于斗桿優(yōu)先 因為斗桿缸是兩泵合流 進入斗桿缸的流量很大 也就是說斗桿缸的運動速度相對其他部件來比較快 負流量控制信號 負流量控制信號 發(fā)動機 泵 控制閥 鏟斗油缸 動臂油缸 行走馬達 回轉(zhuǎn)馬達 斗桿油缸 手先導閥 腳先導閥 Joystick FootPedal 當斗桿收回和回轉(zhuǎn)同時進行時回轉(zhuǎn)開始的壓力由回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥保持 可以同時進行斗桿收回和回轉(zhuǎn) 回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥 回轉(zhuǎn)優(yōu)先 Dr6Pns up 動臂2合流XAb2 回轉(zhuǎn)動臂優(yōu)先 AS BS 回轉(zhuǎn)優(yōu)先 主控閥的獨特功能 中位鎖定 有動臂中位鎖定和斗桿中位鎖定 當需要挖掘機很長時間定位不動 例如吊裝焊接管道時 因為圓柱形閥桿總會有少量泄漏 單靠主閥中位閉鎖 當油缸無內(nèi)泄時 是不可靠的 所以必須在主閥與油缸之間再設置一個液壓鎖定閥 依靠這個閥來保證動臂缸和斗桿缸長時間定位 鎖定回路 二通插裝閥 A B 控制泵來油 作用 1 避免換向時發(fā)生的點頭現(xiàn)象 2 保持長時間油缸不泄露 應用位置 1 動臂大腔 2 斗桿小腔 無控制油壓 A B 單向閥 A B 通 B A單向鎖定 不通 二通插裝閥單向鎖定 B A解鎖 通道被閥桿遮斷 有控制油壓 該腔內(nèi)的油被引回油箱 A B A B 二通插裝閥單向鎖定 無控制油壓 a b c d e f g A B通 B A單向鎖定不通 鎖定油路 B a b c d e f g A B B A解鎖 有控制油壓 a b c d e f g B A解鎖 c口封閉 B a b 與g不通g f e d 環(huán)槽i h 油箱 h i 主控閥的獨特功能 回油再生 簡稱再生 分動臂缸回油再生和斗桿缸回油再生 再生的作用 加快這些油缸的運動速度 提高生產(chǎn)率 再生的原理 在這些油缸的大腔進油時 如果大腔進油過快造成泵供油不及 小腔的油可以通過單向閥直接補給大腔 負信號控制 負信號控制 發(fā)動機 泵 控制閥 鏟斗油缸 動臂油缸 行走馬達 回轉(zhuǎn)馬達 斗桿油缸 手先導閥 腳先導閥 手先導閥 腳先導閥 動臂閥芯和斗桿閥芯有再生回路使用部分回流 節(jié)能 再生回路中的斗桿 再生 斗桿縮進 動臂下降 當斗桿開始回收時 由于斗桿在重力促使下 大腔流量不夠 高 低 大腔壓力克服不了彈簧力 pump 再生 斗桿縮進 動臂下降 低 高 克服了彈簧力 當斗桿回收一半后 由于斗桿需要克服重力上升壓力過大時 pump 再生 斗桿縮進 動臂下降 負流量控制信號 負流量控制信號 發(fā)動機 泵 控制閥 鏟斗油缸 動臂油缸 行走馬達 回轉(zhuǎn)馬達 斗桿油缸 手先導閥 腳先導閥 手先導閥 腳先導閥 在斗桿伸出和動臂提升前后泵使工作流體形成合流 加速 動臂合流油缸 合流 鏟斗合流XBp1 BC1 鏟斗合流Ck1Ck2 鏟斗合流 先導式主安全閥 P T 導閥 調(diào)壓彈簧 主閥彈簧 主閥 節(jié)流孔 主安全閥開啟狀態(tài) P T 導閥打開 主閥彈簧 主閥 節(jié)流孔 過載保護和補油回路 A 作用 1 油缸或馬達的中位保護 2 泵供油來不及的時候補油 應用位置 所有油缸 馬達有自己特殊的過載保護回路 單向過載閥 A T 導閥 調(diào)壓彈簧 節(jié)流孔 可變阻尼 主閥 閥套 滑閥 過載閥開啟狀態(tài) 可以向右滑動 抵住導閥錐部 變阻尼 A T 單向閥開啟狀態(tài) 閥套 T A 節(jié)流孔 先導閥 挖掘機的操縱 動臂下降 提升 鏟斗挖掘 卸料 轉(zhuǎn)臺順 逆時針回轉(zhuǎn) 斗桿放出 挖掘 輔助功能按鈕 喇叭 手先導控制回路 減壓閥式先導閥帶梭閥控制多條油路 T A B 先導泵來油 先導泵來油 封閉 開口 閥桿 開口 封閉 回位彈簧 調(diào)壓彈簧 T 彈簧座 傳力桿 彈簧 推桿 壓盤 節(jié)流孔 面積b小 面積a大 手先導控制閥 閥桿受力平衡方程為PA a b 調(diào)壓彈簧力因為閥在工作過程中的開口量變化很小 所以調(diào)壓彈簧力的變化也很小 根據(jù)閥桿受力平衡方程知道 PA的變化也很小 從閥的工作過程看 出口壓力PA升高時閥桿向上移動 減小開口量 使出口壓力PA降低 保持PA不變 反之出口壓力PA降低時彈簧力使閥桿向下移動 增大開口量 使出口壓力PA升高 保持PA不變 節(jié)流孔的作用是改善閥的操作性能 使閥的工作更加穩(wěn)定 例如 可以減小外界振動對閥操作的影響 保持出口壓力穩(wěn)定的措施 T A B 先導泵來油 先導泵來油 封閉 開口 閥桿 開口 封閉 回位彈簧 調(diào)壓彈簧 T 彈簧座 傳力桿 彈簧 推桿 壓盤 面積b PA b 調(diào)壓彈簧力 手先導控制閥 腳先導控制回路 減壓閥式先導閥帶液壓阻尼器 防行走振動 液壓阻尼器的功能 行走先導閥液壓減振 該閥內(nèi)設置有液壓阻尼裝置 當操縱機器前進或后退并遇到路面凹凸不平時容易造成機器振動 這勢必會影響司機的操作 司機不能很好地操作又會使機器更加振動嚴重 形成一個惡性循環(huán) 沒有設置這種裝置的行走先導閥 操縱性是比較差的 司機往往只好停下機器來消除機器的振動 阻尼孔 先導來油 A B T 鋼球 彈簧腔 彈簧 彈簧 推桿 阻尼活塞 腳先導控制閥 回轉(zhuǎn)馬達及減速機 回轉(zhuǎn)馬達控制回路 中位制動延時閥 回轉(zhuǎn)防反轉(zhuǎn)閥 過載保護回轉(zhuǎn)制動補油閥 進油口 出油口 補油口 泄油口 安全閥 單向閥 回轉(zhuǎn)馬達 斜盤馬達的構造 背壓回路 當馬達或者油缸泵供油來不及的時候會造成吸空 必須補油 這時回油箱的油路必須有一定的壓力 這個壓力稱為背壓 安全閥的作用是保護油散一般情況下兩個閥全開 升壓緩沖特性 回轉(zhuǎn)安全閥 回轉(zhuǎn)總成 t PSET 0 2 0 3sec 壓力波動 升壓特性光滑曲線降低壓力波動 作用 改善升壓緩沖特性 降低起動 停止時的沖擊 溢流壓力波動引起沖擊發(fā)生 回轉(zhuǎn)安全閥 回轉(zhuǎn)安全閥 關閉狀態(tài) 面積A3 環(huán)形面積 A2 面積A4 環(huán)形面積 A1 A2 A4 A3該狀態(tài) 差動閥桿P1 A1 A2 F緩沖閥P1 A4 A3 F 開啟并逐漸升壓狀態(tài) 全開啟狀態(tài) 回轉(zhuǎn)安全閥 設計要點 T 節(jié)流孔 面積A1 面積A2 差動閥桿 緩沖閥 面積A3 面積A4 面積A3 環(huán)形面積 A2 面積A4 環(huán)形面積 A1 A2 A4 A3聯(lián)立各狀態(tài)方程解出 A1 A2 A4 A3 彈簧力決定了開啟壓力和設定壓力 節(jié)流孔決定了壓力上升的時間 彈簧力F P1 回轉(zhuǎn)安全閥 關閉狀態(tài) A T T 節(jié)流孔 緩沖閥 可變環(huán)形縫隙 面積大 面積小 差動閥桿 全開啟狀態(tài) A T T 閥桿 緩沖閥 可變環(huán)形縫隙節(jié)流 時間 壓力 隨著緩沖閥的右移 節(jié)流作用使該腔壓力逐漸升高 此時A腔壓力隨之上升 達到系統(tǒng)壓力設定值 整個過程看出 正?；剞D(zhuǎn)時 該閥也有一個短暫的打開過程 但是馬上就關閉了 起到了啟動平穩(wěn) 制動時吸收壓力脈沖的作用 回轉(zhuǎn)馬達防反轉(zhuǎn)功能 回轉(zhuǎn)防反轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)制動是靠液壓制動 制動力矩的大小與回轉(zhuǎn)馬達的過載閥調(diào)定壓力成正比 沒有安裝防反轉(zhuǎn)閥時 負載力矩大于制動力矩時 只能靠兩個過載閥反復溢流 安裝防反轉(zhuǎn)閥后 利用該閥內(nèi)部的小孔節(jié)流作用 使閥內(nèi)封閉馬達工作口的兩根閥桿產(chǎn)生速度差而導通馬達的兩個工作口 將處于高壓端工作口的油泄到低壓端 因此回轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) 來回搖晃 只有一次 防反轉(zhuǎn)閥 特點 1 防止回轉(zhuǎn)時的搖擺 2 可安裝在回轉(zhuǎn)馬達上 3 緊湊設計 無防反轉(zhuǎn)閥 有防反轉(zhuǎn)閥 無防反轉(zhuǎn)閥 有防反轉(zhuǎn)閥 防反轉(zhuǎn)閥 中位 上閥 下閥 滑閥 彈簧 節(jié)流孔 油道 油道 油道 上下閥接觸的距離很短 上閥作用面積小 下閥作用面積大 馬達初始啟動旋轉(zhuǎn) 下閥向上頂起 初始啟動時壓力比較高 防反轉(zhuǎn)閥 馬達正常旋轉(zhuǎn) 滑閥底部有油壓作用向上推 鋼球被頂上去 這腔有油壓 系統(tǒng)低于最高啟動壓力后 上下閥被彈簧一起推下來 節(jié)流的原因使下閥下降快 上閥下降慢 從初始啟動到正常運轉(zhuǎn)會有少量泄漏 大量的進油使這個過程很短 人感覺不到 防反轉(zhuǎn)閥 制動 高壓 低壓 慣性 這腔有油壓 滑閥底部有油壓作用向上推 鋼球被頂上去 高壓時下閥被頂上去 防反轉(zhuǎn)閥 卸壓互通 回轉(zhuǎn)將停止時壓力降低 無阻尼下降回位的快 有阻尼下降回位的慢 阻尼孔 兩閥桿分開而導通油道 閥桿移動與左面同樣道理 鋼球一直被油壓頂在上面 卸壓互通 防反轉(zhuǎn)閥 反轉(zhuǎn)卸壓 慣性反轉(zhuǎn) 高壓 低壓 油壓將鋼球頂?shù)缴隙?油壓將鋼球壓到下端 防反轉(zhuǎn)閥 1 原理回轉(zhuǎn)停止時 回轉(zhuǎn)上部體由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 回轉(zhuǎn)制動器延遲5 8秒后起作用2 規(guī)格3 構造 解除壓力PG 延時壓力 SH 回轉(zhuǎn)制動延時功能 回轉(zhuǎn)減速機 兩級行星減速 傳動簡圖 單排行星傳動 雙排行星傳動 輸入 輸出 輸入 輸出 速比 1 K 速比 1 K1 1 K2 行星排特性參數(shù)K 內(nèi)齒圈齒數(shù) 太陽輪數(shù) 行走馬達及減速機 行走馬達 設制動后左邊產(chǎn)生高壓 先a后b 一級安全閥a的調(diào)定壓力為10 2MPa 二級安全閥b的調(diào)定壓力為41 2MPa 如果制動后右邊產(chǎn)生高壓 則一級安全閥為b 二級安全閥為a a b 行走馬達 變量油缸 變量油缸 制動器 解除制動來油 輸出軸 主泵來油 回油 行走馬達控制 假設馬達A口進油 行走時打開單向閥327進入馬達右腔 同時通過節(jié)流孔進入閥桿329使其左移 打開行走制動器油路 使行走制動器松開 這個動作還打開了馬達B口的回油路 同時還通過右面安全閥f1的中間節(jié)流孔進入緩沖活塞腔 將緩沖活塞381推到左側(cè) 此時安全閥f1有一個短暫的開啟動作 如果下坡時馬達超速 泵供油不及使A口壓力降低 閥桿329在彈簧力作用下向右移動 關小馬達的回油通道 從而限制馬達的轉(zhuǎn)速 所以閥桿329叫平衡閥 行走馬達控制 A口不供油時馬達停止轉(zhuǎn)動 而機器慣性影響使馬達繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 馬達的功能轉(zhuǎn)換為泵 主閥桿的封閉致使B口壓力升高 壓力油通過左安全閥f中間的節(jié)流孔進入緩沖腔 推動緩沖活塞391右移 同時安全閥f打開向A腔補油 消除B口脈沖壓力的同時防止馬達A口吸空 緩沖活塞是階梯結構 壓力油作用面積是逐步增大的 可以進一步起到緩沖作用 緩沖活塞移動到最右端后 B腔壓力上升 左安全閥f完全關閉 壓力進一步升高時 B腔壓力作用在右安全閥f1上 安全閥f1限制了馬達的最高壓力 這個壓力就是最大制動壓力 節(jié)流孔 f1 行走馬達控制 左安全閥f a a b b c 接緩沖活塞 重要提示 馬達停止轉(zhuǎn)動時A口變?yōu)槲颓?壓力最低 馬達初始停止轉(zhuǎn)動時 馬達B口的壓力作用在左安全閥f的a口 整個圓面積 閥桿左移 將油泄到b口 注意b口與馬達的A口相通 當緩沖活塞移到最右端后 c口壓力上升 由于閥桿的直徑差 在彈簧力和壓差力作用下閥桿右移 安全閥f關閉 此時的壓力叫做一級壓力 這個過程很短暫 目的是消除B口的脈沖壓力 防止A口吸空 a b 開啟壓力10 2MPa C 馬達B口來油 泄到馬達A口 直徑大 直徑小 閥桿 隨著緩沖活塞移到最右端 該腔壓力逐漸升高 右安全閥f1 a a b b c 接緩沖活塞 直徑大 直徑小 重要提示 馬達停止轉(zhuǎn)動時A口變?yōu)槲颓?壓力最低 安全閥f完全關閉后 馬達B口的壓力作用在右安全閥f1的b口 大直徑減去小直徑的環(huán)行面積 將油泄到a口 注意a口與馬達的A口相通 此時的這個壓力叫做二級壓力 也就是最大制動壓力 整個過程看出 正常行走時 該閥也有一個短暫的打開過程 但是馬上就關閉了 起到了啟動平穩(wěn) 制動時吸收壓力脈沖的作用 b a 開啟壓力41 2MPa C 馬達B口來油 泄到馬達A口 該腔變?yōu)槲颓?壓力最低 行走安全閥 節(jié)流孔 節(jié)流孔 孔 緩沖活塞 閥體 彈簧 閥桿 節(jié)流孔 滑閥 回油 壓力油 行走減速機 太陽輪輸入 內(nèi)齒圈輸出 雙排行星減速傳動簡圖 速比 K1 K2 K1 K2 擺線針輪傳動簡圖 行星傳動 少齒差行星齒輪傳動 擺線齒廓 速比 Z1 Z2 Z1 當 Z2 Z1 1 稱為一齒差 Z1 Z2 輸入 輸出 演變 H行星架由輸入軸和雙偏心套行星輪即擺線輪 擺線輪中心 針輪中心 輸出 固定不動 輸入 擺線針輪傳動原理 擺線針輪傳動 擺線針輪傳動的特點 1 傳動比例范圍大 單級傳動為9 87 兩級傳動為121 7569 2 體積小 重量輕3 效率高4 運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 過載能力大5 工作可靠 壽命長 液壓系統(tǒng)全功率控制 發(fā)動機最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)速 調(diào)速率 1 08 1 10 一般情況下帶動較大載荷后轉(zhuǎn)速降低150 200rpm 發(fā)動機的飛輪功率 扣除發(fā)動機各種附件后飛輪凈輸出功率 預留發(fā)動機的功率儲備 避免發(fā)動機遇到大的載荷時嚴重降速甚至熄火 泵的功率設定 發(fā)動機飛輪功率 88 92 發(fā)動機與泵的功率匹配 發(fā)動機的功率 扭矩和油耗 計算機輔助功率控制系統(tǒng) 挖掘機控制系統(tǒng)的類型 開關或定值型控制系統(tǒng) 液壓泵 液壓換向閥電磁換向閥 執(zhí)行元件 負載 僅具有開關或切換油路的功能 常見的是液壓換向閥和電磁換向閥 電液伺服型控制系統(tǒng) 閉環(huán) 電子放大器 電液伺服閥 執(zhí)行元件 負載 反饋測量元件 核心元件 電液伺服閥既是電液轉(zhuǎn)換元件 又是功率放大元件 它可將小功率的電信號輸入轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能輸出 根據(jù)輸入電流的大小連續(xù)地 按比例地改變液流的流量 壓力和方向 正 負 差值 電液比例型控制系統(tǒng) 閉環(huán) 電子放大器 比例電磁鐵 執(zhí)行元件 負載 反饋測量元件 電液比例閥組成 比例電磁鐵 電 機械比例轉(zhuǎn)換裝置 液壓控制閥本體 電 機械比例轉(zhuǎn)換裝置 將輸入的電信號按比例地連續(xù)地轉(zhuǎn)換為機械力和位移輸出 液壓閥本體 接受這種機械力和位移的輸出按比例地連續(xù)地輸出壓力或者流量 電液比例閥 液壓控制閥 正 負 差值 傳感器 用敏感元件將機械量 如力 位移 速度 轉(zhuǎn)換為電量 控制器 排除干擾使被控參數(shù)按預定規(guī)律變化 控制器常用反饋控制原理 挖掘機控制系統(tǒng)的常用元件 給定值發(fā)生器 比較器 驅(qū)動部件和執(zhí)行機構 被控量 檢測及變換元件 誤差信號 驅(qū)動器 把控制器傳來的微小信號放大成相應的功率信號去拖動執(zhí)行機構 一般有電磁閥 電液閥 伺服閥 比例閥 步進電機等 接口元件 有模擬量 數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換接口 編碼器 數(shù)字測量元件等 挖掘機控制系統(tǒng)的常用元件 電液比例閥按用途分為四類 電液比例壓力閥 電液比例流量閥 電液比例換向閥 電液比例復合閥 電液比例閥 由電子放大器驅(qū)動并且一起配套供應 它的作用是 把輸入的電信號轉(zhuǎn)換成一定的位移 此位移通過液壓閥可以壓緊或放松一個彈簧 或者可以移動一個閥桿 與一般的通斷型電磁鐵的主要區(qū)別在于普通電磁鐵是變氣隙的 比例電磁鐵的氣隙在一定范圍內(nèi)恒定 保證了電磁引力恒定 而且不同的電流可以對應不同的引力 轉(zhuǎn)換到壓力或流量與電流的關系 就是不同的電流對應不同的壓力和流量 比例電磁鐵的特性 電液比例閥的特點 能實現(xiàn)自動連續(xù)控制 遠程控制和程序控制 把電的快速性 靈活性與液壓傳動力量大的優(yōu)點結合起來 能連續(xù)地 按比例地控制液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的力 速度和方向 技術上容易掌握 工作可靠 價格相對較低 電液比例閥在挖掘機控制系統(tǒng)的應用 電液比例減壓閥 失電常開 電信號 電液比例減壓閥 失電常開 穩(wěn)定出口壓力措施 看A口壓力的變化 當A口壓力升高時 由于閥桿的面積差 在油壓作用下閥桿向下移動 減小開口 使A口壓力降低 當A口壓力降低時 在彈簧力作用下閥桿向上移動 增大開口 使A口壓力升高 Psv A T 得電后 固定 彈簧 直徑大 直徑小 開口 雙泵電控 電比例減壓閥是失電常開型 失電時引入的先導泵壓力最高 泵的功率最小 電比例減壓閥得電后 隨著電流的逐步增大 引入的先導泵壓力逐步減小 泵的功率逐步增大 100 不用 雙泵電控 泵的功率隨電比例減壓閥輸入電流的變化曲線 輸入電流在0 100mA時不呈線性變化規(guī)律 因此不用這一段曲線 雙泵電控 雙泵電控 P1 P2 2 負流量口 負流量口 電控油壓Psv 液壓交叉控制口 出油口 出油口 節(jié)流口 電比例減壓閥 兩泵的平均壓力 P P1 P2 Psv 電控雙泵調(diào)節(jié)器結構原理 負流量控制總功率控制 液壓交叉控制 電控 電子信號控制 電控系統(tǒng) 無電控 當 P P1 P2 2 p0時 進入全功率調(diào)節(jié)狀態(tài) 有電控時 當 P P1 P2 Psv 2 p0時 進入全功率調(diào)節(jié)狀態(tài) 其中Psv是電控系統(tǒng)利用先導油路施加的壓力 變換有電控時的公式為 P P1 P2 2 p0 Psv對比無電控和有電控的公式 為便于理解將不等式右邊看作雙泵調(diào)節(jié)的起調(diào)壓力 可以看出 有電控時泵的起調(diào)壓力比無電控時降低了 結論 電控系統(tǒng)是減小泵的起調(diào)壓力從而減小泵的功率 電控系統(tǒng)的特點 隨著電控系統(tǒng)電比例減壓閥控制電流的大小 泵在確定的轉(zhuǎn)速下有一個最大調(diào)節(jié)功率和最小調(diào)節(jié)功率 或者說泵有一定的功率調(diào)節(jié)范圍 P Q 泵的全功率曲線 隨電流電控最小調(diào)節(jié)功率 隨電流電控最大調(diào)節(jié)功率