柳工挖掘機的液壓系統(tǒng)及控制

挖掘機的液壓系統(tǒng)及控制當前1頁，總共92頁。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×力當前2頁，總共92頁。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。⑴圓點與交叉；⑵交叉與小圓弧；⑶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——油箱當前3頁，總共92頁。差動原理差動閥桿差動油缸雙作用油缸當前4頁，總共92頁。液壓系統(tǒng)的基本組成液壓泵：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?？刂普{(diào)節(jié)裝置：各種閥。大致有壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等。輔助裝置：油箱、過濾器、管路、接頭、密封、冷卻器、蓄能器等等。當前5頁，總共92頁。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。當前6頁，總共92頁。液壓泵——軸向柱塞泵當前7頁，總共92頁。液壓控制閥流量控制閥壓力控制閥方向控制閥當前8頁，總共92頁。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）當前9頁，總共92頁。節(jié)流閥使液壓油通過小孔、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。P前P△P=P前－P后當前10頁，總共92頁。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。減壓閥當前11頁，總共92頁。直動式安全閥彈簧比較硬當前12頁，總共92頁。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當前13頁，總共92頁。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)定的措施當前14頁，總共92頁。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。液壓控制換向（液壓先導控制）電磁閥控制換向二通插裝閥當前15頁，總共92頁。單向閥當前16頁，總共92頁。選擇閥（梭閥）A1A2當前17頁，總共92頁。液控換向閥先導泵來油先導泵來油回位彈簧當前18頁，總共92頁。電磁閥當前19頁，總共92頁。二通插裝閥方向控制回路當前20頁，總共92頁。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。當前21頁，總共92頁。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。當前22頁，總共92頁。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)。當前23頁，總共92頁。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當前24頁，總共92頁。挖掘機的液壓系統(tǒng)當前25頁，總共92頁。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。液壓泵的基本性能參數(shù)當前26頁，總共92頁。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（不考慮單位轉換系數(shù)，下同）其中n是泵的轉速，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)當前27頁，總共92頁。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×η其中△P為馬達進出口壓力差，η為馬達的機械效率。輸出轉速n（單位rpm，轉/分鐘）n=Q×η/q其中η為馬達的容積效率。液壓馬達的基本性能參數(shù)當前28頁，總共92頁。液壓柱塞泵和柱塞馬達的變量變量泵變量馬達當前29頁，總共92頁。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當前30頁，總共92頁。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）。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。工作特點當前31頁，總共92頁。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使負反饋。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。工作特點當前32頁，總共92頁。液壓伺服控制系統(tǒng)的應用示例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)器當前33頁，總共92頁。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÷油壓作用面積當前34頁，總共92頁。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。負反饋當前35頁，總共92頁。

當泵的轉速發(fā)生變化時，泵的恒功率曲線也發(fā)生變化。PQ泵的恒功率曲線功率大功率小液壓恒功率控制（單臺泵）當前36頁，總共92頁。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)壓力時才能進入全功率調(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??；壓力降低，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當前37頁，總共92頁。液壓伺服控制系統(tǒng)的應用示例PO液控閥桿如果這里設置雙彈簧，就是液壓系統(tǒng)的恒功率控制的具體應用當前38頁，總共92頁。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當前39頁，總共92頁。液壓全功率控制要點兩臺泵相同，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。具有單泵恒功率調(diào)節(jié)的特點。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。當前40頁，總共92頁。泵的負流量控制全功率控制負流量控制當前41頁，總共92頁。挖掘機液壓系統(tǒng)的主要部件當前42頁，總共92頁。全功率變量雙聯(lián)主泵當前43頁，總共92頁。主控制閥當前44頁，總共92頁。先導式主安全閥PT導閥調(diào)壓彈簧主閥彈簧主閥節(jié)流孔當前45頁，總共92頁。主安全閥開啟狀態(tài)PT導閥打開當前46頁，總共92頁。液控換向單向過載閥單向過載閥先導泵來油先導泵來油P主泵來油PABTT當前47頁，總共92頁。單向過載閥AT導閥調(diào)壓彈簧節(jié)流孔（可變阻尼）主閥閥套滑閥當前48頁，總共92頁。過載閥開啟狀態(tài)可以向右滑動，抵住導閥錐部，變阻尼。AT當前49頁，總共92頁。單向閥開啟狀態(tài)閥套TA當前50頁，總共92頁。減壓閥式

手控先導控制閥TAB先導泵來油當前51頁，總共92頁。減壓閥式

腳控先導控制閥帶阻尼器阻尼器PABT當前52頁，總共92頁?；剞D馬達當前53頁，總共92頁?；剞D減速機當前54頁，總共92頁。兩級行星減速太陽輪輸入行星輪架輸出當前55頁，總共92頁。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）①②行星排特性參數(shù)K＝內(nèi)齒圈齒數(shù)÷太陽輪齒數(shù)當前56頁，總共92頁。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當前57頁，總共92頁。行走減速機太陽輪輸入，內(nèi)齒圈輸出KAYABA當前58頁，總共92頁。雙排行星減速

傳動簡圖輸入輸出①②速比＝－（K1＋K2＋K1×K2）當前59頁，總共92頁。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Z1Z2輸入輸出演變當前60頁，總共92頁。擺線針輪傳動原理擺線輪中心針輪中心輸出固定不動輸入當前61頁，總共92頁。擺線針輪傳動4，5構成插銷式偏心輸出機構TEIJINSEIKI一級直齒輪加擺線針輪減速機當前62頁，總共92頁。挖掘機的操縱動臂下降、提升鏟斗挖掘、卸料轉臺順、逆時針回轉斗桿放出，挖掘輔助功能按鈕喇叭當前63頁，總共92頁。液壓系統(tǒng)全功率控制

發(fā)動機與泵的功率匹配發(fā)動機最高空轉轉速：額定轉速×調(diào)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%。當前64頁，總共92頁。發(fā)動機的

功率扭矩功率油耗扭矩和油耗轉速當前65頁，總共92頁。泵調(diào)節(jié)器結構原理（KAWASAKI）當前66頁，總共92頁。當前67頁，總共92頁。調(diào)節(jié)器杠桿機構原理圖與殼體固定鉸接點全功率控制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當前68頁，總共92頁。伺服閥桿伺服油缸反饋連桿驅動連桿負流量控制閥桿全功率控制閥桿當前69頁，總共92頁。伺服閥桿伺服油缸反饋連桿驅動連桿負流量控制閥桿全功率控制閥桿當前70頁，總共92頁。直線行走：挖掘機在直線行走過程中，無論司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?；驹恚嚎鄢渌麆幼餍枰牧髁亢?，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。液壓系統(tǒng)的幾個獨特功能當前71頁，總共92頁。液壓系統(tǒng)的幾個獨特功能斗桿中位鎖定。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，依靠這個閥來油缸長時間定位。當前72頁，總共92頁。液壓系統(tǒng)的幾個獨特功能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?；剞D剎車功能：回轉剎車與操縱桿聯(lián)動，全部工作裝置操縱桿處于中立位置時，延遲8秒鐘左右自動啟動回轉剎車。當前73頁，總共92頁。液壓系統(tǒng)的幾個獨特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(diào)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(nèi)部的小孔節(jié)流作用，導通馬達的兩個工作口使其壓力相等。因此回轉反轉（來回搖晃）只有一次。當前74頁，總共92頁。挖掘機液壓系統(tǒng)基本控制回路當前75頁，總共92頁。鎖定回路AB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。當前76頁，總共92頁。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）。當前77頁，總共92頁。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。背壓閥安全閥安全閥的作用是保護油散一般情況下兩個閥全開0.1MPa0.4MPa當前78頁，總共92頁。手先導控制回路減壓閥式先導閥帶梭閥控制多條油路當前79頁，總共92頁。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