柳工挖掘機液壓基礎(chǔ)知識

1、 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 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??； 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、Dr油箱 差動閥桿差動油缸 雙作用油缸 S1 S2 F彈簧 P P 液壓泵：將機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能。 執(zhí)行元件：將

2、液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。例如油缸、油馬達等。 控制調(diào)節(jié)裝置：各種閥。大致有等。 輔助裝置：油箱、過濾器、管路、接頭、密封、冷卻器、蓄能器等等。 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(jié) 構(gòu)略有不同。 1. 流量控制閥 2. 壓力控制閥 3. 方向控制閥 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。 1. 節(jié)流閥（阻尼孔） 使液壓油通過小孔、縫隙、窄槽等結(jié)構(gòu)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

3、通器原理，前后的壓力是相等的。 P前P后 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(dǎo)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(dǎo)式：高壓系統(tǒng) 彈簧比較硬 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 彈簧很軟 彈簧比較硬 液壓油通過縫隙產(chǎn)生壓力降 P 保持出口壓力穩(wěn)定的措 施 原理與先導(dǎo)式安全閥類似，用于高壓系統(tǒng)。 縫隙 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

4、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（液壓先導(dǎo)控制） 5.電磁閥控制換向 6.二通插裝閥 A1 A2 先導(dǎo)泵 來油 先導(dǎo)泵 回油 回位彈簧 A B 無 控 制 油 壓 a bcdefg A B A 有 控 制 油 壓 a bcde fg 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 hi 無控制油壓 A B 單向閥 A B，通； B A單向鎖定，不通。 A 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 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(yīng)急能源使用。 串聯(lián)：多路

5、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(fù)合動 作，但是克服外載 荷的能力比較差。 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(fù)合動作不協(xié)調(diào)。 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(yīng)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 驅(qū)動控制油操縱 柴油機柴油機先導(dǎo)泵先導(dǎo)泵先導(dǎo)閥先導(dǎo)閥司司 機機 控

6、制油 驅(qū)動工作油工作油 工作泵工作泵主控閥主控閥馬馬 達達 工作油 實現(xiàn) 實現(xiàn) 工作裝置工作工作裝置工作油缸油缸旋轉(zhuǎn)、行走旋轉(zhuǎn)、行走 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=qn（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=PQ 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

7、 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。 變量泵 變量馬達 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）。 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

8、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。 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。 這個例子的反饋是機械 連接、反饋可以是機械、電氣、 液壓、氣動或它們的組合。 PO 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(yù)緊 力油壓作用面積 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，

9、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。即隨著 泵轉(zhuǎn)速的下降，其流量和功率也 都下降。 P Q 當泵的起調(diào)壓力發(fā)生變化 時，泵的恒功率曲線也發(fā)生 變化。即隨著泵起調(diào)壓力的 下降，其功率也下降。 P Q 起調(diào)壓力高 泵的功率大 起調(diào)壓力低 泵的功率小 該點取決于第二根 彈簧何時進入工作狀態(tài) 泵調(diào)節(jié)器是一種液壓伺服控制機構(gòu)，它至少要有兩 根彈簧，構(gòu)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(yù)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

10、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?。粔毫?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。 PO 液控閥桿 如果這里設(shè)置雙彈簧，就是液壓 系統(tǒng)的恒功率控制的具體應(yīng)用 P= P1P2 液壓交叉控制 兩個小活塞 的面積相等 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P1P2， 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

11、。 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= P1P2來進行流量調(diào)節(jié)，只 有當 P= P1P2 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。 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(gòu)來控制 泵的排量。 負流量控制 全功率控制 泵輸出壓力在設(shè)定值以上時，使泵的流量自 動減小，進行壓力切斷控制，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 伺服閥桿 伺服油缸 反饋連桿 驅(qū)動連桿 負流量

12、控制閥桿 液壓交叉和電控閥桿 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 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(dǎo)桿 滑塊 支點 伺服油缸的移動而帶動 發(fā)動機最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速調(diào)速率 （1.081.10）。 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(yù)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(shè)定：發(fā)動機飛輪功率 88 92%。 扭矩 功率 油耗 轉(zhuǎn)速 先 導(dǎo) 來 油 先導(dǎo)回油

13、 P 主泵來油 主閥桿 回 位 彈 簧 單向閥 P P T 導(dǎo)閥 調(diào)壓彈簧 主閥彈簧 主閥 節(jié)流孔 P T 導(dǎo)閥打開 主閥彈簧主閥 節(jié)流孔 A T 導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧 節(jié)流孔（可變阻尼） 主閥 閥套 滑閥 可以向右滑動，抵住導(dǎo)閥錐部，變阻尼。 A T 閥套 T A 節(jié)流孔 T AB先導(dǎo)泵來油 先導(dǎo)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 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

14、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。 先導(dǎo)來油 A B T 鋼球 彈簧腔 彈簧 彈簧 推桿 阻尼器 太陽輪輸入 行星輪架輸出 單排行星傳動雙排行星傳動 輸入輸出 輸入 輸出 速比1K 速比（1K1）（ 1K2） 行星排特性參數(shù) K 內(nèi)齒圈齒數(shù)太陽輪齒數(shù) 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

15、入 輸出 演變 擺線輪中心 針 輪 中 心 輸出 固定不動輸入 4，5構(gòu)成插銷式偏心輸出機構(gòu) 一級直齒輪加擺線針輪減速機 1. 設(shè)制動后左邊產(chǎn)生 高壓，先a后b： 2. 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。 3. 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 節(jié) 流 孔 節(jié) 流 孔 a a b b c 接緩沖活塞 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 a a b b c 接緩沖活塞 直徑大 直徑小 ba，開啟壓力41.2MPa C 馬達B口來油 泄到馬達A口 節(jié)流孔 節(jié)流孔

16、孔 緩沖活塞 閥體彈簧 閥桿 節(jié)流孔滑閥 回油 壓 力 油 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 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 P 1 T P 1 升 高 P 2 時間 壓力 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 P 1 A TT 節(jié)流孔 緩沖閥 可變環(huán)形縫隙 面積大面積小 差動閥桿 KAWASAKI A TT 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。 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

17、 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 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。 制動 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 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(dǎo)通油道 閥桿移動與 左面同樣道理 鋼球一直

18、被 油壓頂在上面 卸壓互通 慣性反轉(zhuǎn) 油壓將鋼球 頂?shù)缴隙擞蛪簩撉?壓到下端 防反轉(zhuǎn)閥使用效果 時間 壓力 沒有防反轉(zhuǎn)閥 有防反轉(zhuǎn)閥 計算機全功率控制 國家863計劃項目：智能化挖掘機 主要體現(xiàn)：司機單（電控）手柄操作與工作裝置行為軌跡控制。例如，平整 場地和開挖邊坡。 運用信號處理技術(shù)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在線辯識駕駛員作業(yè)意圖 的方法，建立功率匹配決策的智能化 計算機控制器 先導(dǎo)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 泵壓力傳感器 泵壓力傳感器 電子控制液壓系統(tǒng)簡稱電控系統(tǒng)，它監(jiān)測 發(fā)動機轉(zhuǎn)速。隨著外載荷增大，泵的功率 增

19、加，發(fā)動機的負荷也隨之增大。當外載 荷增大致使發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低時，電控系統(tǒng) 起作用，它自動調(diào)小泵的起調(diào)壓力，減小 泵的功率，也就減小了發(fā)動機的負荷，使 發(fā)動機轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常。 隨著使用工況的不同，可以任意人為設(shè)定 泵的功率，最大限度地發(fā)揮機器的使用范 圍。 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 的組成為： 將開關(guān)或定值型

20、控制閥的手控部分改為比例電磁鐵（電-機械比例轉(zhuǎn)換裝 置）。 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(fù) 合閥 由電子放大器驅(qū)動并且一起配套供應(yīng)。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(yīng)不同的引力。轉(zhuǎn) 換到壓力或流量與電流的關(guān)系，就是不同 的電流對應(yīng)不同的壓力和流量。 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(jié)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(shù)上容易掌握，工作可靠，價格相對較低。 對于位置控制或需要提高系統(tǒng)性能時可以用 于負反饋的閉式系統(tǒng)。 電信號 Psv A T 得電后 固定 彈簧 直徑大 直徑小 開口 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。 電液比例減壓閥 液壓交叉控制 P= P1P2 Psv 電控 KAWASAKI 雙泵