挖掘機液壓系統(tǒng)概述

1、液體不可壓縮液體不可壓縮 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?。粓A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S1S2F彈簧彈簧PP 液壓泵：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

2、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)連通器原理，前后的壓力是相等的。P前前P后后安全閥限制系統(tǒng)最高壓力，保護系統(tǒng)元

3、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)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式安全閥類似，用于高壓系統(tǒng)?？p隙縫隙主要控制方向，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（液壓先導控制）5.電磁閥控制換向6.二通插

4、裝閥A1A2先導泵來油先導泵回油回位彈簧AB無無控控制制油油壓壓abcdefgAB A有有控控制制油油壓壓abcde fgB 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無控制油壓無控制油壓AB單向閥單向閥A B，通；，通； B A單向鎖定，不通。單向鎖定，不通。 A 通道被閥桿遮斷通道被閥桿遮斷有控制油壓有控制油壓該腔內(nèi)的油被引回油箱該腔內(nèi)的油被引回油箱AB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。 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

5、，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。主控閥桿主控閥桿合流閥桿合流閥桿泵泵1泵泵2驅(qū)動控制油操縱柴油機柴油機先導泵先導泵先導閥先導閥司司 機機 控制油驅(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

6、，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r

7、pm，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

8、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)壓力與彈簧力成正系統(tǒng)壓力與彈簧力成正比，與系統(tǒng)流量成反比比，與系統(tǒng)流量成反比。起調(diào)壓力。起調(diào)壓力p0彈簧預彈簧預緊力緊力油壓作用面積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，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。PQ 當泵的起調(diào)壓力發(fā)生變化

9、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。PQ起調(diào)壓力高起調(diào)壓力高泵的功率大泵的功率大起調(diào)壓力低起調(diào)壓力低泵的功率小泵的功率小該點取決于第二根該點取決于第二根彈簧何時進入工作狀態(tài)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

10、用。壓力與流量的變化為：壓力升高，流量減??；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。PO液控閥桿如果這里設(shè)置雙彈簧，就是液壓如果這里設(shè)置雙彈簧，就是液壓系統(tǒng)的恒功率控制的具體應用系統(tǒng)的恒功率控制的具體應用 P= P1P2液壓交叉控制兩個小活塞兩個小活塞的面積相等的面積相等 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。 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)

11、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。負流量控制負流量控制全功率控制全功率控制 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。PQ無壓力切斷控制壓力切斷控制Q大Q小順序閥順序閥伺服閥桿伺服閥桿伺服油缸伺服油缸反饋連桿反饋連桿驅(qū)動連桿驅(qū)動連桿負流量控制閥桿負流量控制閥桿液壓交叉和電控閥桿液壓交叉和電控閥桿伺服閥桿伺服閥桿伺服油

12、缸伺服油缸反饋連桿反饋連桿驅(qū)動連桿驅(qū)動連桿負流量控制閥桿負流量控制閥桿液壓交叉和電控閥桿液壓交叉和電控閥桿與殼體固定鉸接點與殼體固定鉸接點液壓交叉和電控液壓交叉和電控壓力閥桿壓力閥桿伺服閥桿伺服閥桿大圓孔大圓孔圓柱銷圓柱銷負反饋負反饋閥桿到位后固定不動閥桿到位后固定不動連接伺服油缸連接伺服油缸搖桿搖桿導桿導桿滑塊滑塊支點支點伺服油缸的移動而帶動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

13、。 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)速先先導導來來油油先導回油先導回油P 主泵來油主泵來油主閥桿主閥桿回回位位彈彈簧簧單向閥單向閥PPT導閥調(diào)壓彈簧主閥彈簧主閥節(jié)流孔節(jié)流孔PT導閥打開主閥彈簧主閥節(jié)流孔節(jié)流孔AT導閥調(diào)壓彈簧節(jié)流孔（可變阻尼）節(jié)流孔（可變阻尼）主閥閥套滑閥可以向右滑動，抵住導閥錐部，變阻尼。AT閥套TA節(jié)流孔節(jié)流孔TAB先導泵來油先導泵來油先導泵來油先導泵來油封閉封閉開口開口閥桿閥桿開口開口封閉封閉回位彈簧回位彈簧調(diào)壓彈簧調(diào)壓彈簧T彈簧座彈簧座傳力桿傳力桿彈簧彈簧推桿推桿壓盤壓盤節(jié)流孔節(jié)流孔面積面積b小小面積面積a大大閥桿受力平衡方程為PA（a b )

14、 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。先導來油先導來油ABT鋼球鋼球彈簧腔彈簧腔彈簧彈簧彈簧彈簧推桿推桿阻尼器阻尼器太陽輪輸入行星輪架輸出單排行星傳動單排行星傳動雙排行星傳動雙排行星傳動輸入輸入輸出輸出輸入輸入輸出輸出速比速比1K速比

15、（速比（1K1）（ 1K2）行星排特性參數(shù)行星排特性參數(shù)K 內(nèi)齒圈齒數(shù)內(nèi)齒圈齒數(shù)太陽輪齒太陽輪齒數(shù)數(shù)行星傳動行星傳動少齒差行星齒輪傳動少齒差行星齒輪傳動（擺線齒廓）（擺線齒廓） 速比速比Z1（Z2 Z1） 當（當（Z2 Z1） 1，稱為一齒差，稱為一齒差Z1Z2輸入輸入輸出輸出演變演變擺線輪中心擺線輪中心針針輪輪中中心心輸出輸出固定不動固定不動輸入輸入4，5構(gòu)成插銷式偏心輸出機構(gòu)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

16、產(chǎn)生高壓，則一級安全閥為b；二級安全閥為a。ab節(jié)節(jié)流流孔孔節(jié)節(jié)流流孔孔aabbc接緩沖活塞接緩沖活塞ab，開啟壓力，開啟壓力10.2MPaC馬達馬達B口來油口來油泄到馬達泄到馬達A口口直徑大直徑大直徑小直徑小閥桿閥桿aabbc接緩沖活塞接緩沖活塞直徑大直徑大直徑小直徑小ba，開啟壓力，開啟壓力41.2MPaC馬達馬達B口來油口來油泄到馬達泄到馬達A口口節(jié)流孔節(jié)流孔節(jié)流孔節(jié)流孔孔孔緩沖活塞緩沖活塞閥體閥體彈簧彈簧閥桿閥桿節(jié)流孔節(jié)流孔滑閥滑閥回油回油壓壓力力油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)流孔節(jié)流孔面積面積A1面積面積A2差動閥桿差動閥桿緩沖閥緩沖閥面積面積A3面積面積A

17、4彈簧力彈簧力FP1TP1升升高高P2時間時間壓力壓力T節(jié)流孔節(jié)流孔面積面積A1面積面積A2差動閥桿差動閥桿緩沖閥緩沖閥面積面積A3面積面積A4彈簧力彈簧力FP1ATT節(jié)流孔節(jié)流孔緩沖閥緩沖閥可變環(huán)形縫隙可變環(huán)形縫隙面積大面積大面積小面積小差動閥桿差動閥桿KAWASAKIATT閥桿閥桿緩沖閥緩沖閥可變環(huán)形縫隙節(jié)流可變環(huán)形縫隙節(jié)流時間時間壓力壓力隨著緩沖閥的右移，節(jié)流作用使該腔壓力逐漸升高隨著緩沖閥的右移，節(jié)流作用使該腔壓力逐漸升高。中位中位上閥上閥下閥下閥滑閥滑閥彈簧彈簧節(jié)流孔節(jié)流孔油道油道油道油道油道油道上下閥接觸上下閥接觸的距離很短的距離很短上上閥閥作作用用面面積積小小下閥作用面積大下閥作

18、用面積大馬達馬達初始初始啟動啟動旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)下閥向上頂起下閥向上頂起初始啟動時初始啟動時壓力比較高壓力比較高馬達馬達正常正常旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)滑閥底部有油壓作用向上推滑閥底部有油壓作用向上推鋼鋼球球被被頂頂上上去去這腔有這腔有油壓油壓系統(tǒng)低于系統(tǒng)低于最高啟動最高啟動壓力后，壓力后，上下閥被上下閥被彈簧一起彈簧一起推下來推下來節(jié)流的原因節(jié)流的原因使下閥下降使下閥下降快，上閥下快，上閥下降慢。從初降慢。從初始啟動到正始啟動到正常運轉(zhuǎn)會有常運轉(zhuǎn)會有少量泄漏。少量泄漏。大量的進油大量的進油使這個過程使這個過程很短，人感很短，人感覺不到。覺不到。制動制動慣性慣性這腔有這腔有油壓油壓滑閥底部有油壓作用向上推滑閥底部有油

19、壓作用向上推鋼球被頂上去鋼球被頂上去高壓時下閥高壓時下閥被頂上去被頂上去回轉(zhuǎn)將停止回轉(zhuǎn)將停止時壓力降低時壓力降低無阻尼下降無阻尼下降回位的快回位的快有阻尼下降有阻尼下降回位的慢回位的慢阻尼孔阻尼孔兩閥桿分開兩閥桿分開而導通油道而導通油道閥桿移動與閥桿移動與左面同樣道理左面同樣道理鋼球一直被鋼球一直被油壓頂在上面油壓頂在上面卸壓互通卸壓互通慣性反轉(zhuǎn)慣性反轉(zhuǎn)油壓將鋼球油壓將鋼球頂?shù)缴隙隧數(shù)缴隙擞蛪簩撉蛴蛪簩撉驂旱较露藟旱较露朔婪崔D(zhuǎn)閥使用效果防反轉(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 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

20、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 計算機控制器計算機控制器先導泵先導泵主泵主泵1主泵主泵2柴油機速度傳感器柴油機速度傳感器油門執(zhí)行器油門執(zhí)行器反饋傳感器反饋傳感器監(jiān)視器監(jiān)視器柴油機速度旋鈕柴油機速度旋鈕電比例減壓閥電比例減壓閥泵壓力傳感器泵壓力傳感器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)速恢復正常。隨著使用工況的不

21、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。電子電子放大器放大器比例比例電磁鐵電磁鐵執(zhí)行執(zhí)行元件元件負載負載反饋測量元件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。電液比例閥電液比例閥液壓液壓控制閥控制閥正正負負差值差值的組成為： 將開關(guān)或定值型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合閥由電子放大器驅(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