挖掘機的液壓系統(tǒng)及控制.ppt

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1、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 1. 粗實線：主管路和主油道。 2. 虛線：控制管路和控制油道。 3. 雙點劃線：部件組成，它一般是 封閉的。 4. 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 5. 符號： P 泵壓力油 A、 B 油缸或馬達的工作油口 O、 T

2、、 Dr 油箱 液壓系統(tǒng)的基本組成 動力元件：將機械能轉換為液體壓力能。 執(zhí)行元件：將液體壓力能轉換為機械能。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） 輔助機構 （液壓裝置輔助功能） 油箱 （儲存油液） 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

3、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 駆動軸 缸體 斜 盤 伺服柱塞 斜 盤 支撐臺 柱塞 滑靴 配油 盤 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） 泵每轉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） 單位時間內輸出液壓油的體積。 Q=q n（不考慮單位轉換系數(shù)，下同） 其中 n是泵

4、的轉速，單位 rpm，轉 /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） 液壓馬達每轉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。 輸出轉速 n（單位 rpm，轉 /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 1. 流量控制閥 2. 壓力控制閥 3. 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 以對回路的壓力產生一定影響。注意節(jié)流會產生損

5、 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 減小并產生壓力降 P（阻 尼） 。注意流動的液壓油 才具有上述性質。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。 1. 直動式：中低壓系統(tǒng) 2. 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。 1. 直動式：中低壓系統(tǒng) 2. 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 后產生壓力差 P P=P P 彈簧很軟 彈簧比較硬 直動式減壓

6、閥 液壓油通過縫隙 產生壓力降 P PC =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。 1. 單向閥：只允許液壓油單方向通過 2. 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 3. 截止閥：一個位置封閉，另一個位置通過 4. 液壓控制換向閥（液壓先導控制） 5. 電磁閥控制換向閥 6. 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

7、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。

8、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。 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

9、 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 1. 主回路：泵 馬達 泵 2. 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?；蛘哒f只能用 于旋轉運動的執(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?；蛘哒f不僅可以用于旋轉運動的執(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 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

10、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。

11、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) 驅動 控制油 操縱 柴油機 先導泵 先導閥 司 機 控制油 驅動 工作油 工作油 工作泵 主控閥 馬 達 工作油 實現(xiàn) 實現(xiàn) 工作裝置工作 油缸 旋轉、行走 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 -

12、控制（單臺泵）泵調節(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。 調節(jié)彈簧的預緊力可以調節(jié)泵的起始壓力調定點壓力 p0（簡稱起調壓力），調節(jié)起調壓力就可以調節(jié)泵的 功率。起調壓力高，泵

13、的功率大；起調壓力低，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)壓力大于泵的起調壓力時才能進入恒功率 調節(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?。粔毫档?，流 量增大。維持：流量 壓力 =功率不變。 當泵的轉速發(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 具有單泵恒功率調節(jié)的特點。 兩臺泵相同，泵調節(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 P1P2 ，那么兩臺泵的輸出功率也就不

14、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來進行流量調節(jié) ，只有當 P= P1 P2 2 p0時進入全功率調 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 泵調節(jié)器電子化：泵調節(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)

15、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

16、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+PK1 P2=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 A. 液壓恒功率控制（ 單泵液控） B. 液壓全功率控制（ 雙泵液控） C. 電控功率調節(jié)器 D. 壓力切斷控制 流量控制 1. 負流量控制 2. 正流量控制 3.

17、 負荷傳感控制 4. 最大流量二段控制 5. 電子調節(jié)流量控制 挖掘機液壓泵的控制型式 1. 液壓恒功率控制（小型機） 2. 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： 1. 液壓全功率控制 +負流量 2. 液壓全功率控制 +負流量 +最大流量二段控 制 3. 液壓全功率控制 +負流量 +最大流量二段控 制 +壓力切斷 4. 液壓全功率控制 +壓力切斷 +正流量 5. 液壓全功率控制 +壓力切斷 +負荷傳感 6. 全電子化調節(jié) 挖掘機液壓泵的控制組合 泵調節(jié)器結構原理 負流量控制 總功率控制（液壓交叉控制） 泵調節(jié)器結構原理 泵調節(jié)器結構原理 調節(jié)器杠桿機構原理圖 與殼

18、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 伺服閥桿 伺服油缸 反饋連桿 驅動連桿 負流量控制閥桿 液壓交叉和電控閥桿 調節(jié)器杠桿機構 伺服閥桿 伺服油缸 反饋連桿 驅動連桿 負流量控制閥桿 液壓交叉和電控閥桿 調節(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： 1. 并聯(lián)回路 2. 單方向限 制通過閥 桿的流量 ，形成優(yōu) 先功能 3. 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

19、機操縱回轉 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 P1 P2 先導泵 先導泵 安 全 閥 T 右 行 走 閥 右行走閥 和其他閥 左 右 行 走 閥 左行走閥 和其他閥 左 行 走 閥 右行 走 閥 右 其 他 閥 左 右 其 他 閥 所有先導油 路都是穿過 所列閥桿中 路后與油箱 T相通。 只有當左、右行走閥和 其他任一閥桿同時動作 時，該點才能建立起壓 力。 直線行走控制回路 發(fā)動機 泵 控制閥

20、動臂油缸 行走馬達 回轉馬達 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

21、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 ） 回轉優(yōu)先：當同時操作回轉和斗桿時 ， 回轉馬達進油 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 ， 作業(yè)效率更高 為什么一般相對于

22、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 回轉馬達 斗桿油缸 手先導閥 腳先導閥 Joystick Foot Pedal 當斗桿收回和回轉同時進行時 回轉開始的壓力由回轉優(yōu)先閥保持 可以同時進行斗桿收回和回轉 . 回轉優(yōu)先閥 回轉優(yōu)先 Dr6 Pns up 動臂 2合 流 XAb2 回轉 動臂 優(yōu)先 AS BS 回轉優(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 ）

23、， 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

24、 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 回轉馬達 斗桿

25、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 pum p 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 pum p 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

26、. 動臂合流油缸 合流 鏟斗合流 XBp1(BC1 ) 鏟斗 合流 Ck1 Ck2 鏟斗合流 先導式主安全閥 P T 導閥 調壓彈簧 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

27、 轉臺順、逆時針回轉 斗桿放出，挖掘 輔助功能按鈕 喇叭 手先導控制回路 1. 減壓閥式 先導閥 2. 帶梭閥 3. 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 ) 調壓彈簧力 因為閥在工作過程中的開口量變化很小，所以調壓 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

28、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 調壓彈簧 T 彈簧座 傳力桿 彈簧 推桿 壓盤 面積 b PA b 調壓彈簧力 手先導控制閥 腳先導控制回路 1. 減壓閥式先 導閥 2. 帶液壓阻尼 器，防行走 振動。 T P 液壓阻尼器 液壓阻尼器的功能 行走先導閥液壓減振：該閥內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 ，

29、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 回轉馬達及減速機 A,B : 液壓馬達主油口 M: 液壓馬達補油口 Dr: 馬漏油口 PX: 回轉控制口 PG: 先導控制口 回轉馬達控制回路 中位制動 延時閥 回轉 防反轉閥 過載保護 回轉制動 補油閥 進 油 口 出油 口 補油 口 泄油 口 安全 閥 單向 閥 回轉馬達 斜盤馬達的構造 配油盤

30、制動活塞 摩擦片 分離片 滑靴 柱塞 驅動軸 缸體 殼體 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。 1. 安全閥的 作用是保 護油散 2. 一般情況 下兩個閥 全開 背壓閥 安全閥 0.2MPa 0.4MPa 升壓緩沖 特性 回 轉 安全 閥 回 轉總 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 回轉安全閥 回轉安全閥（關閉狀態(tài)） 面積 A3 環(huán)形面積 A2；面積

31、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 T 節(jié)流孔 面積 A1 面積 A2 差動閥桿 緩沖閥 面積 A3 面積 A4 彈簧力 F P1 開啟并逐漸升壓狀態(tài) T 當 P1壓力逐漸升高時，緩沖閥左移， A3 腔的 油被迫從節(jié)流孔中擠出來，壓力逐漸上升。 閥桿右移打開 彈簧力 F增大 P1 升 高 全開啟狀態(tài) 緩沖閥移動到最左端后，壓力上升至設定值。 該狀態(tài)：差動閥桿 P2 （ A1 A2） F F 緩沖閥 P2 （ A4 A3） F F 整個過程看出，正?；剞D時，該閥也有一個短暫的打開 過程，但是馬上就關閉了。起

32、到了啟動平穩(wěn)，制動時吸 收壓力脈沖的作用。 P2 F F 時間 壓力 回轉安全閥（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

33、 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。 回轉馬達防反轉功能 回轉防反轉 回轉制動是靠液壓制動，制動力矩的大小與 回轉馬達的過載閥調定壓力成正比。 沒有安裝防反轉閥時，負載力矩大于制動力 矩時，只能靠兩個過載閥反復溢流。 安裝防反轉閥后，利用該閥內部的小孔節(jié)流 作用，使閥內封閉馬達工作口的兩根閥桿產 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。 因此回轉反轉（來回搖晃）只有一次。 防反轉閥 特點 : (1) 防止回轉時的搖擺 (2) 可安裝在回轉馬達上

34、 (3) 緊湊設計 無防反轉閥 有防反轉閥 無防反轉閥 有防反轉閥 防反轉閥 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 下閥向上頂起 初始啟動時 壓力比較高 防反轉閥 馬達 正常 旋轉 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。 防反轉閥 制 動 高壓 低壓 慣性 這腔有 油壓 滑閥底部有油

35、壓作用向上推 鋼球被頂上 去 高壓時下閥 被頂上去 防反轉閥 卸壓 互通 回轉將停止 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 防反轉閥 反轉 卸壓 慣性反轉 高壓 低壓 油壓將鋼球 頂?shù)缴隙?油壓將鋼球 壓到下端 防反轉閥 1 原理 回轉停止時，回轉上部體由于慣性繼續(xù)旋轉，回轉制動器 延遲 5-8秒后起作用 2. 規(guī)格 3. 構 造 延時壓力 0.5 0.7 MPa 延遲時間 5 8 sec. 解 除 壓 力PG 延時壓力 ： SH 回轉制動延時功能 回轉減速機 兩級行星減速 太陽輪輸

36、 入 行星輪架 輸出 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 內齒圈齒數(shù) 太陽輪數(shù) 行走馬達及減速機 行走馬達 1. 設制動后左邊產生 高壓，先 a后 b； 2. 一級安全閥 a的調定 壓力為 10.2MPa，二 級安全閥 b的調定壓 力為 41.2MPa； 3. 如果制動后右邊產 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 1. 假設馬達 A口進油。 2. 行走時打開單向閥 327 進入馬達右腔

37、。 3. 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。 4. 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。此時 安全閥 f1 有一個短暫 的開啟動作。 節(jié) 流 孔 f1 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 轉速。所以閥桿 329叫平衡閥。 閥桿右移 行走馬達控制 A口不供油時馬達停止轉動。而 機器慣性影響使馬達繼續(xù)旋轉 ，馬達的功能轉換為泵。主閥 桿的封閉致使 B口壓力升高，壓

38、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 1. 重要提示：馬達停止轉動時 A口變?yōu)槲颓?，壓力最低?2. 馬達初始停止轉動時，馬達 B

39、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。 3. 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。 ab ，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 1. 重要提示：馬達停止轉動時 A口變?yōu)槲颓?，壓力最低?2. 安全閥

40、 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。 3. 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。 ba ，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，內齒圈輸出 雙排行星減速傳動簡圖 輸入 輸出 速比（ K

41、1 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 4， 5構成插銷式偏心輸出機構 一級直齒輪加擺線針輪減速機 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)動機最高空轉轉速：額定轉速

42、調速率（ 1.08 1.10）。 一般情況下帶動較大載荷后轉速降低 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 扭矩 功率 油耗 轉速 計算機輔助功率控制系統(tǒng) 計算機控制器 先導泵 主泵 1 主泵 2 柴油機速度傳感器 油門執(zhí)行器 反饋傳感器 監(jiān)視器 柴油機速度旋鈕 電比例減壓閥 壓力泵傳感器 泵壓力傳感器 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

43、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換元件，又 是功率放大元件。它可將小功率的電信號輸入轉 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 -機械比例轉換裝置）液 壓控制閥本體。 電 -機械比例轉換裝置：將輸入的電信號按比例地連續(xù)地轉換 為機械力和位移輸出。 液壓閥

44、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?？?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 驅動部件 和執(zhí)行機構 被控量 檢測及 變換元件 誤差信號 驅動器：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

45、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 1. 由電子放大器驅動并且一起配套供應。它的 作用是：把輸入的電信號轉換成一定的位移 ，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。 2. 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、

46、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

47、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。 電液比例減壓閥 液壓交叉控制 P= P1 P2 Psv 電控 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 功率調節(jié)狀態(tài)。 有電控時：當 P= P1 P2 Psv 2 p0時 ， 進入全功率調節(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 式右邊看作雙泵調節(jié)的起調壓力，可以看出，有 電控時泵的起調壓力比無電控時降低了 。 結論：電控系統(tǒng)是減小泵的起調壓力從而減小泵 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 ，泵在確定的轉速下有 一個最大調節(jié)功率和最 小調節(jié)功率?；蛘哒f泵 有一定的功率調節(jié)范圍 。 P Q 泵的全功率曲線 隨電流電控 最小調節(jié)功率 隨電流電控 最大調節(jié)功率