反鏟液壓挖掘機(jī) 課件 第 9 章 挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2024年12月第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)第九章主要內(nèi)容9.1反鏟液壓挖掘機(jī)的工況特點(diǎn)及其對(duì)液壓系統(tǒng)的要求9.1.1反鏟液壓挖掘機(jī)的工況特征9.1.2反鏟液壓挖掘機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)9.2.1液壓泵的主要性能參數(shù)及液壓系統(tǒng)分類(lèi)9.2.2定量系統(tǒng)9.2.3變量系統(tǒng)9.2.4開(kāi)式與閉式系統(tǒng)9.2.5單泵與多泵系統(tǒng)9.2.6串聯(lián)與并聯(lián)系統(tǒng)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.1限壓回路9.3.2卸荷回路9.3.3調(diào)速和限速回路9.3.4行走限速補(bǔ)油回路9.3.5回轉(zhuǎn)緩沖補(bǔ)油回路9.3.6支腿順序動(dòng)作及鎖緊回路第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.4執(zhí)行元件的輔助控制回路9.4.1行走自動(dòng)二速系統(tǒng)9.4.2行走直駛控制系統(tǒng)9.4.3轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)搖晃防止回路

9.4.4工作裝置控制系統(tǒng)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.1先導(dǎo)型控制系統(tǒng)9.5.2負(fù)流量控制系統(tǒng)9.5.3正流量控制系統(tǒng)9.5.4負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)9.6液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能分析

9.6.1明確設(shè)計(jì)要求、分析工況特征9.6.2確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)9.6.3液壓系統(tǒng)方案的擬定9.6.4系統(tǒng)初步計(jì)算及液壓元件的選擇9.6.5液壓系統(tǒng)性能分析

9.6.6繪制系統(tǒng)圖和編寫(xiě)技術(shù)文件9.1反鏟液壓挖掘機(jī)的工況特點(diǎn)及其對(duì)液壓系統(tǒng)的要求原動(dòng)機(jī)動(dòng)力元件（液壓泵）控制元件（各種閥）執(zhí)行元件（油缸、馬達(dá)）第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)包括以下幾部分：液壓驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)（由各種油泵及控制裝置組成）液壓控制子系統(tǒng)（由各種控制閥及回路組成）液壓執(zhí)行子系統(tǒng)（由各液壓油缸及液壓馬達(dá)組成）液壓操作子系統(tǒng)（由各種操縱閥及反饋裝置組成）液壓輔助子系統(tǒng)（由油箱、油管及散熱裝置等組成）液壓泵：將機(jī)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(jī)械能。例如油缸、油馬達(dá)等?？刂普{(diào)節(jié)裝置：各種閥。有壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等。輔助裝置：油箱、過(guò)濾器、管路、接頭、密封、冷卻器、蓄能器等。9.1反鏟液壓挖掘機(jī)的工況特點(diǎn)及其對(duì)液壓系統(tǒng)的要求挖掘：鏟斗油缸主動(dòng)或斗桿油缸主動(dòng)或二者復(fù)合，有時(shí)輔以動(dòng)臂油缸的動(dòng)作滿(mǎn)斗回轉(zhuǎn)：回轉(zhuǎn)馬達(dá)+動(dòng)臂提升或輔以斗桿油缸的動(dòng)作卸載：鏟斗油缸+斗桿油缸空斗返回：動(dòng)臂下降+斗桿卷入+鏟斗挖掘反鏟平整場(chǎng)地和正鏟水平推壓工況1）液壓挖掘機(jī)的工況類(lèi)型平整場(chǎng)地工況修坡工況第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘及裝車(chē)工況9.1反鏟液壓挖掘機(jī)的工況特點(diǎn)及其對(duì)液壓系統(tǒng)的要求要保證挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)可以各自單獨(dú)動(dòng)作，也可以互相配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作，以提高作業(yè)效率。履帶式挖掘機(jī)的左、右履帶可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、原地轉(zhuǎn)向，以提高其機(jī)動(dòng)性。動(dòng)作可逆，無(wú)級(jí)變速。工作安全可靠：各執(zhí)行元件有良好的過(guò)載保護(hù)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速；防止動(dòng)臂因自重而快速下降和整機(jī)超速溜坡。2）挖掘機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求傳動(dòng)效率高，能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。可靠性高，能吸收或避免沖擊振動(dòng)。減少系統(tǒng)總發(fā)熱量，熱平衡效果好。密封性能要好，液壓元件對(duì)油液污染的敏感性要盡可能低。操作靈活、輕便，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。3）液壓系統(tǒng)本身應(yīng)具備的特點(diǎn)第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)考慮到各部件的復(fù)合動(dòng)作，對(duì)雙泵雙回路系統(tǒng)，常見(jiàn)的元件分組形式如下：回路1：左行走馬達(dá)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、斗桿油缸回路2：右行走馬達(dá)、動(dòng)臂油缸、鏟斗油缸變量系統(tǒng)按液壓泵特性定量、變量復(fù)合系統(tǒng)定量系統(tǒng)雙泵系統(tǒng)按液壓泵數(shù)量多泵系統(tǒng)單系統(tǒng)閉式系統(tǒng)開(kāi)式系統(tǒng)按油液循環(huán)方式并聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)按向執(zhí)行元件供油方式復(fù)合系統(tǒng)順序單動(dòng)系統(tǒng)9.2.1液壓泵的主要性能參數(shù)及液壓系統(tǒng)分類(lèi)第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)9.2.2定量系統(tǒng)

定量系統(tǒng)的流量不變，即流量不隨外載荷而變化，通常依靠節(jié)流來(lái)調(diào)節(jié)速度。定量系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率是根據(jù)最大外負(fù)荷和相應(yīng)的作業(yè)速度確定的，即系統(tǒng)功率是按照系統(tǒng)所需最大壓力和相應(yīng)的流量確定的。由于系統(tǒng)并不總是在最大外負(fù)荷下工作，一般情況下，其平均負(fù)荷只是最大負(fù)荷的60%，所以，定量系統(tǒng)難以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。由于依靠節(jié)流來(lái)調(diào)節(jié)速度，所以，定量系統(tǒng)的功率損失主要來(lái)自于節(jié)流損失。定量系統(tǒng)型式單泵定量系統(tǒng)雙泵定量系統(tǒng)定量系統(tǒng)排量一定，依靠節(jié)流調(diào)速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，功率利用低，在挖掘機(jī)機(jī)上已很少采用。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)9.2.3變量系統(tǒng)（a）恒功率變量系統(tǒng)

當(dāng)變量泵的輸入轉(zhuǎn)速相對(duì)不變時(shí)（額定轉(zhuǎn)速下），變量泵的輸出流量可隨外負(fù)荷變化，能根據(jù)外負(fù)荷的大小自動(dòng)改變油泵的輸出流量，從而維持相對(duì)穩(wěn)定的輸出功率。

變量泵的優(yōu)點(diǎn)是在其調(diào)節(jié)范圍內(nèi)能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，但其結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，成本高。由于輸出流量與出口壓力的這種反比關(guān)系，使系統(tǒng)運(yùn)行在恒功率狀態(tài)，從而充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，避免了功率浪費(fèi)并節(jié)約了能源。恒功率變量的特點(diǎn)是根據(jù)變量泵出口壓力調(diào)節(jié)輸出流量，使油泵輸出流量與出口壓力的乘積即輸出功率近似保持恒定。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)（b）分功率變量系統(tǒng)按照兩個(gè)回路的變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有無(wú)關(guān)連，將變量系統(tǒng)分為分功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)兩種。

分功率變量系統(tǒng)的每臺(tái)油泵各有一個(gè)功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，油泵的流量變化只受自身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無(wú)關(guān)，即兩個(gè)回路的油泵各自獨(dú)立地進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)變量，兩臺(tái)油泵各自擁有一半發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。對(duì)分功率變量系統(tǒng)，只有當(dāng)兩條回路的壓力都處在變量范圍之內(nèi)時(shí)才能利用發(fā)動(dòng)機(jī)的全部功率。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)（c）全功率變量系統(tǒng)

全功率變量系統(tǒng)中的兩個(gè)油泵由一個(gè)總功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，使兩個(gè)油泵的擺角始終相同，同步變量、流量相等。決定流量變化的是系統(tǒng)的總壓力，即只要兩條回路的總壓力之和在變量范圍內(nèi)，就能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，但每臺(tái)泵的輸出功率與各自的壓力成正比。其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有機(jī)械聯(lián)動(dòng)式和液壓聯(lián)動(dòng)式兩種形式。由于全功率變量系統(tǒng)兩臺(tái)油泵的流量相等，所以對(duì)于兩臺(tái)液壓泵獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作和直線(xiàn)行走。但應(yīng)當(dāng)避免一臺(tái)負(fù)荷太大、而另一臺(tái)空載的情況。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)（d）定量系統(tǒng)、分功率變量系統(tǒng)和全功率變量系統(tǒng)的比較變量系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一般是根據(jù)挖掘機(jī)工作中需要克服的平均外負(fù)荷及其對(duì)應(yīng)的作業(yè)速度來(lái)確定。定量系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率按最大外負(fù)荷確定，而變量系統(tǒng)則按平均外負(fù)荷確定。定量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流量穩(wěn)定，因此所驅(qū)動(dòng)元件的動(dòng)作速度穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)軌跡易于控制。分功率變量系統(tǒng)的功率利用較好，但由于需要單獨(dú)調(diào)整各回路的流量，各部件的動(dòng)作配合比較困難，尤其在行走時(shí)，司機(jī)必須經(jīng)常手控調(diào)速以保證兩條履帶按照駕駛員的意圖運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直駛和轉(zhuǎn)向。全功率變量系統(tǒng)的功率利用好，系統(tǒng)發(fā)熱小，由于兩臺(tái)泵的流量始終相同，易于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直駛運(yùn)動(dòng)及協(xié)調(diào)的復(fù)合動(dòng)作。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)（e）恒壓控制的變量系統(tǒng)--壓力切斷控制系統(tǒng)重要思想：當(dāng)外負(fù)荷增大到使回路壓力達(dá)到系統(tǒng)安全閥的設(shè)定壓力時(shí)，為了減少溢流損失，通過(guò)壓力截流閥大幅度減小工作油泵的排量，使其輸出降到最小即系統(tǒng)幾乎無(wú)溢流、無(wú)能量損失，而僅提供補(bǔ)充內(nèi)部泄露的油液。在大大減小了功率損失的同時(shí)，又能維持系統(tǒng)具有較高的壓力以克服外負(fù)荷。

在恒壓變量系統(tǒng)中，只要順序閥工作，就可以保證主回路的壓力基本穩(wěn)定，且基本沒(méi)有溢流損失，但當(dāng)外負(fù)荷極大導(dǎo)致執(zhí)行元件不能運(yùn)動(dòng)時(shí)，恒壓調(diào)節(jié)只能使油泵擺角轉(zhuǎn)至最小，流量降至最低，而不能降至零，因而液壓系統(tǒng)仍存在少量溢流，因此，為了保證系統(tǒng)安全，在主回路中設(shè)置了安全溢流閥6，使其調(diào)定壓力略高于順序閥5的壓力。

恒壓控制變量系統(tǒng)1—變量泵；2—調(diào)節(jié)器彈簧；3—調(diào)節(jié)器；4—節(jié)流閥；5—順序閥；6—安全閥當(dāng)順序閥6工作時(shí)，利用其與節(jié)流閥4之間形成的壓差來(lái)控制主泵的擺角和排量。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)（f）恒功率和恒壓組合調(diào)節(jié)的變量系統(tǒng)將恒功率調(diào)節(jié)與恒壓調(diào)節(jié)方式組合起來(lái)就構(gòu)成恒功率與恒壓組合的變量系統(tǒng)。當(dāng)p0<p1+p2<pm時(shí)，實(shí)現(xiàn)全功率調(diào)節(jié)。當(dāng)任一回路超負(fù)荷時(shí)，高壓油打開(kāi)順序閥7或8進(jìn)入調(diào)節(jié)油缸5或6，進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)，使油泵供油量和執(zhí)行元件的需油量達(dá)到平衡，基本消除了溢流損失。利用恒功率和恒壓組合調(diào)節(jié)的變量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)（P0<P<Pm)的恒功率調(diào)節(jié)和超過(guò)一定范圍（Pm<P<Pmax)的恒壓調(diào)節(jié)。1、2—變量泵；3、4—調(diào)節(jié)器；5、6—恒壓調(diào)節(jié)油缸；7、8—順序閥；9、10—節(jié)流閥。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)9.2.4開(kāi)式與閉式系統(tǒng)開(kāi)式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，

將其泵出的壓力油經(jīng)各種控制閥后供給執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過(guò)換向閥回到油箱。閉式系統(tǒng)的液壓泵出油口直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油口相連，其進(jìn)油口直接與執(zhí)行元件的回油口相連，油液在液壓泵與執(zhí)行元件之間進(jìn)行封閉循環(huán)。采用回轉(zhuǎn)獨(dú)立閉式回路可使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與工作裝置或行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不發(fā)生關(guān)系，在復(fù)合動(dòng)作時(shí)便于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)優(yōu)先，從而縮短了回轉(zhuǎn)時(shí)間、提高了作業(yè)效率；可回收轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能即實(shí)現(xiàn)能量的再生利用，從而降低了能耗；

結(jié)構(gòu)緊湊，

油液與空氣接觸機(jī)會(huì)少，空氣不易滲入系統(tǒng)，

因而傳動(dòng)較平穩(wěn)?；剞D(zhuǎn)閉式系統(tǒng)1—發(fā)動(dòng)機(jī)；2—補(bǔ)油液壓泵；3—變量液壓泵；4、6—溢流閥；5、8—單向閥；7—回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；9—安全閥。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.2液壓系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)9.2.5單泵與多泵系統(tǒng)單泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

成本低，不適合于具有多個(gè)執(zhí)行元件且各元件的負(fù)載壓差較大的系統(tǒng)。采用多泵系統(tǒng)通過(guò)把各執(zhí)行元件分組的方式可以解決這種問(wèn)題，同時(shí)還可保證有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，但多泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。串聯(lián)系統(tǒng)中，一臺(tái)液壓泵依次向一組執(zhí)行元件供油，

上一個(gè)執(zhí)行元件的回油為下一個(gè)執(zhí)行元件的進(jìn)油。并聯(lián)系統(tǒng)中，

一臺(tái)液壓泵可以同時(shí)向一組執(zhí)行元件供油，

各執(zhí)行元件的工作壓力（進(jìn)口壓力）相等，都等于工作油泵的出口壓力，但獲得的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。順序單動(dòng)回路，油泵單獨(dú)向每一個(gè)執(zhí)行元件供油，當(dāng)前一執(zhí)行元件工作時(shí)，其后的油路便被切斷，因而每個(gè)執(zhí)行元件可以獲得油泵最大的流量和壓力來(lái)工作。9.2.6串聯(lián)與并聯(lián)系統(tǒng)a）

串聯(lián)回路b）

并聯(lián)回路c）順序單動(dòng)回路第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.1限壓回路限壓回路用來(lái)限制系統(tǒng)壓力或?qū)⑾到y(tǒng)某一部分的壓力控制在一定的范圍內(nèi)，以保護(hù)系統(tǒng)和元件不受損壞。常見(jiàn)的限壓閥有溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。

液壓挖掘機(jī)通常在主泵出口設(shè)置限壓閥（安全閥）以限制系統(tǒng)的最高壓力。此外，還在某些元件的進(jìn)出油口設(shè)置限壓閥以限制其閉鎖壓力。

一般情況下，高壓系統(tǒng)閉鎖限壓閥的調(diào)定壓力不超過(guò)系統(tǒng)壓力的25%，中高壓系統(tǒng)閉鎖限壓閥的調(diào)定壓力可以調(diào)高到25%以上。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.2卸荷回路

卸荷回路是在挖掘機(jī)不工作時(shí)，使液壓泵盡可能以最低功率消耗進(jìn)行空轉(zhuǎn)而不是溢流回油，以減少功率損失。換向閥中位卸荷：功率損失小，換向沖擊大，操作穩(wěn)定性差，適合低壓小流量系統(tǒng)。穿越換向閥卸荷：操作平穩(wěn)、工作可靠，常用于中高壓和高壓并聯(lián)系統(tǒng)。常見(jiàn)的卸荷回路有換向閥中位卸荷和穿越換向閥卸荷兩種方式。換向閥中位卸荷穿越換向閥卸荷第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.3調(diào)速和限速回路節(jié)流調(diào)速的目的是通過(guò)改變油液的通流面積調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行元件的流量，從而改變執(zhí)行元件的動(dòng)作速度，該調(diào)速方式常用于定量系統(tǒng)。節(jié)流限速的目的是為了限制某些工作裝置的速度過(guò)快而發(fā)生事故，其原理與節(jié)流調(diào)速相同。該方式常用于防止動(dòng)臂、斗桿快速下降的回路上。常見(jiàn)的調(diào)速方式有回油節(jié)流調(diào)速和進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，進(jìn)油回油節(jié)流調(diào)速比進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的熱平衡效果好，調(diào)速性能也比較穩(wěn)定。a)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速b)回油節(jié)流調(diào)速工作裝置的單向節(jié)流限速回路第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.4行走限速補(bǔ)油回路節(jié)流限速的目的是為了限制某些工作裝置的速度過(guò)快而發(fā)生事故，其原理與節(jié)流調(diào)速相同。該方式常用于防止動(dòng)臂、斗桿快速下降的回路上。1—換向閥；5—行走馬達(dá)；2、6、7、10—單向閥；3、4—壓力閥；8、9—安全閥。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.5回轉(zhuǎn)緩沖補(bǔ)油回路在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回路上設(shè)置緩沖補(bǔ)油裝置的目的是消除制動(dòng)時(shí)給回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)沖擊并避免馬達(dá)的吸空現(xiàn)象。一般情況下，緩沖限壓閥同時(shí)也起到了對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)作用，其調(diào)定壓力取決于上部轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)力矩；另一方面，為了滿(mǎn)足回轉(zhuǎn)平臺(tái)的準(zhǔn)確制動(dòng)要求，一般在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上還需設(shè)置機(jī)械制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)機(jī)械與液壓的聯(lián)合制動(dòng)。1112223334455566677789a)b)c)第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.3液壓挖掘機(jī)的基本回路9.3.6支腿順序動(dòng)作及鎖緊回路順序回路的目的是使輪式挖掘機(jī)前后支腿的收放按一定順序進(jìn)行（先伸出的后縮回、后伸出的先縮回），以保證機(jī)器的穩(wěn)定性。鎖緊回路的目的保證挖掘機(jī)工作過(guò)程中不發(fā)生支腿軟縮和竄動(dòng)現(xiàn)象。為了防止誤動(dòng)，在順序回路中，順序閥的調(diào)定壓力應(yīng)該高于前一動(dòng)作的最高調(diào)定壓力。支腿順序回路和鎖緊回路1—換向閥；2、4—順序閥；3、5—單向閥；6、7—液壓鎖；8、9—支腿油缸。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.4執(zhí)行元件的輔助控制回路9.4.1行走自動(dòng)二速系統(tǒng)在雙泵雙回路系統(tǒng)中，液壓挖掘機(jī)的行走馬達(dá)通常被設(shè)置在不同的回路中，由兩臺(tái)泵獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，以便于提高轉(zhuǎn)向時(shí)的靈活性，通過(guò)踩動(dòng)行駛踏板或扳動(dòng)行駛手柄可調(diào)節(jié)行駛速度。履帶式挖掘機(jī)的行駛速度一般設(shè)置高速和低速兩個(gè)檔位，這可通過(guò)操縱行駛速度控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)行駛速度控制開(kāi)關(guān)調(diào)到低速檔時(shí)，如遇到下坡或行駛阻力減小情況，行走回路的壓力會(huì)減小，

使控制選擇閥閥芯右移，

先導(dǎo)油液又可供向行走馬達(dá)伺服油缸，行走馬達(dá)自動(dòng)地又回到高速位置上，使挖掘機(jī)高速行走。行走二速系統(tǒng)1—先導(dǎo)油泵；2—行走二速電磁閥閥；3—行走速度轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；4—行走馬達(dá)；5—行走馬達(dá)伺服油缸；6—控制選擇閥第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.4執(zhí)行元件的輔助控制回路9.4.2行走直駛控制系統(tǒng)左右行走馬達(dá)的供油存在差異，導(dǎo)致左、右行走馬達(dá)轉(zhuǎn)速的不同而引起不應(yīng)有的轉(zhuǎn)向。直駛行走系統(tǒng)保證了行駛過(guò)程中存在其它回路工作時(shí)機(jī)器的直線(xiàn)行駛。直駛控制回路原理當(dāng)先導(dǎo)控制油通向直駛控制閥并推動(dòng)其閥芯左移時(shí)，兩臺(tái)工作油泵向左、右行走回路供油以平行驅(qū)動(dòng)這兩臺(tái)馬達(dá)。但回轉(zhuǎn)回路和工作裝置回路只接受其中一臺(tái)泵的部分供油，因此，在機(jī)器行駛過(guò)程中，回轉(zhuǎn)和工作裝置不能要求大量的供油，它們的工作速度必須足夠低以保證機(jī)器的穩(wěn)定工作。余下的油液被左、右行走回路所共享。在行走過(guò)程中，直駛控制閥保持即使存在回轉(zhuǎn)動(dòng)作或工作裝置的動(dòng)作也能直駛。直駛還改善了管道控制或木材放置工作。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.4執(zhí)行元件的輔助控制回路9.4.3轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)搖晃防止回路轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)搖晃防止機(jī)構(gòu)是挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)停止后消除其搖晃的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，反轉(zhuǎn)防止閥兩側(cè)受卸荷壓力作用，彈簧壓縮。由于左、右壓力相等，反轉(zhuǎn)防止閥不能換向?；剞D(zhuǎn)馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后原出油口側(cè)壓力比進(jìn)油口壓力高，對(duì)回轉(zhuǎn)馬達(dá)產(chǎn)生反力作用，回轉(zhuǎn)馬達(dá)搖晃，此時(shí)原進(jìn)油口壓力比出油口高，對(duì)反轉(zhuǎn)防止閥產(chǎn)生壓力。

因閥中有節(jié)流孔，產(chǎn)生時(shí)間滯后，滑閥移動(dòng)，使馬達(dá)進(jìn)油口與出油口聯(lián)通、

兩腔達(dá)到壓力相等，

因此轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)搖晃僅一次?；剞D(zhuǎn)防回?cái)[回路1、3—防回?cái)[閥；2、10—節(jié)流閥；4、5—過(guò)載閥；6、9—補(bǔ)油單向閥；7—制動(dòng)油缸；8—回轉(zhuǎn)馬達(dá)。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.4執(zhí)行元件的輔助控制回路9.4.4工作裝置控制系統(tǒng)動(dòng)臂再生回路的作用是：在動(dòng)臂下降過(guò)程中，使得動(dòng)臂油缸大腔的回油補(bǔ)償?shù)絼?dòng)臂油缸的活塞桿腔。由于動(dòng)臂再生閥的作用，使得動(dòng)臂下降時(shí)可充分利用其自重產(chǎn)生的油壓，返回到動(dòng)臂油缸有桿腔，一方面可加快動(dòng)臂的下降速度，另一方面，由于節(jié)流孔的作用，也不至于使動(dòng)臂的下降速度過(guò)快。1.動(dòng)臂下降再生閥動(dòng)臂保持閥作用是防止動(dòng)臂因自重自然下降，它被安裝在動(dòng)臂液壓缸缸底和動(dòng)臂控制閥之間，當(dāng)動(dòng)臂操縱桿回到中位時(shí)，動(dòng)臂保持閥會(huì)防止動(dòng)臂自然下落，使動(dòng)臂得以保持在原位。2.挖掘機(jī)動(dòng)臂保持閥3.斗桿卷入再生回路斗桿收進(jìn)回路上設(shè)有再生回路，下降時(shí)可以充分利用自重產(chǎn)生的油壓，返回到斗桿無(wú)桿腔，以加快下降速度。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)）等所構(gòu)成的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制。按控制功能，分為位置控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)；按控制元件，分為發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、液壓泵控制系統(tǒng)、換向閥控制系統(tǒng)、執(zhí)行元件控制系統(tǒng)和整機(jī)控制系統(tǒng)等。壓挖掘機(jī)操縱系統(tǒng)應(yīng)具備基本要求為：作業(yè)操縱系統(tǒng)要集中布置在駕駛室內(nèi)，并符合人機(jī)工程學(xué)的要求；作業(yè)操縱時(shí)的啟動(dòng)和制動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，

易于控制其速度和力量；操縱簡(jiǎn)單、

輕便和直觀(guān)，并易于實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作；

操縱機(jī)構(gòu)的杠桿變形要小，機(jī)構(gòu)組成的間隙和空行程要?。徊倏v手柄和腳踏板的數(shù)目量少，最好可以手腳聯(lián)動(dòng)，便于操作人員做復(fù)合操作；駕駛室應(yīng)有良好的視野，應(yīng)保證在-40~50°的范圍內(nèi)操作性能正常；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及主要零部件的運(yùn)行狀態(tài)要有必要的反饋信息顯示儀表。9.5.1先導(dǎo)型控制系統(tǒng)第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.1先導(dǎo)型控制系統(tǒng)1.機(jī)液先導(dǎo)操縱系統(tǒng)手柄及踏板位置及操作示意圖b)減壓式先導(dǎo)操縱回路

先導(dǎo)型控制回路是用先導(dǎo)閥控制先導(dǎo)油液，再用先導(dǎo)油液控制換向閥的主閥芯，它又分為機(jī)液先導(dǎo)型和電液先導(dǎo)型兩類(lèi)。對(duì)于液壓先導(dǎo)型，由于先導(dǎo)操作所需油壓較低，一般用專(zhuān)門(mén)的油泵提供控制油，且一般不超過(guò)3MPa，司機(jī)的操作力一般也小于30N。

c)先導(dǎo)手柄結(jié)構(gòu)剖視輪式挖掘機(jī)駕駛室履帶式挖掘機(jī)駕駛室第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.1先導(dǎo)型控制系統(tǒng)2.電液先導(dǎo)型操縱系統(tǒng)電液先導(dǎo)型控制系統(tǒng)及信號(hào)流程圖電液先導(dǎo)型操縱回路其核心部件電液伺服閥，它是一種變電氣信號(hào)為液壓信號(hào)以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力與流量控制的轉(zhuǎn)換裝置，即由比例式或數(shù)字式電機(jī)轉(zhuǎn)換器操縱先導(dǎo)閥，再由先導(dǎo)油液控制主換向閥動(dòng)作。電液先導(dǎo)控制具有控制靈活、準(zhǔn)確、精度高、反應(yīng)靈敏、輸出功率大的控制系統(tǒng)，且適合于計(jì)算機(jī)集中控制和自動(dòng)化，是未來(lái)的發(fā)展方向。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.2負(fù)流量控制系統(tǒng)

負(fù)流量控制系統(tǒng)1—主泵；2—變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；3—節(jié)流閥；4—溢流閥；5—液壓缸；6—主控制閥組；7—油箱；8—主安全閥。泵變量機(jī)構(gòu)2的控制壓力為節(jié)流閥3的閥前壓力，因此，變量泵的排量由節(jié)流閥3的閥前壓力調(diào)定。通過(guò)節(jié)流閥3的流量越大，則節(jié)流閥前先導(dǎo)壓力（泵變量機(jī)構(gòu)控制壓力）越大，泵的排量越小，即先導(dǎo)壓力與泵排量成反比關(guān)系，故稱(chēng)為負(fù)流量控制。由于采用了這種控制系統(tǒng)，使得從主控制閥中位回到油箱而浪費(fèi)的流量得到了有效控制，并可將其限制在盡可能小的范圍內(nèi)，從而大大降低了液壓系統(tǒng)的能耗。該控制系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)外多家大型企業(yè)的挖掘機(jī)上得到了應(yīng)用。

第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.4負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)負(fù)荷傳感控制的基本原理：如?p恒定，則通過(guò)節(jié)流孔的面積不受負(fù)荷的變化。閥控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是節(jié)流式控制系統(tǒng)，其滑閥的微調(diào)性能和復(fù)合操作性能差。采用負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)，其控制閥不論是中位開(kāi)式方式還是中位閉式方式，都附帶有壓力補(bǔ)償閥，使進(jìn)入執(zhí)行元件的油液流量不受負(fù)載的影響，在保證復(fù)合動(dòng)作的同時(shí)，又使各執(zhí)行元件互不干涉，結(jié)合油泵控制系統(tǒng)，又不會(huì)浪費(fèi)功率。1.負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)的工作原理按伯努利方程，通過(guò)節(jié)流孔的流量公式為：設(shè)則——流量系數(shù)——通流面積——節(jié)流孔前后壓差——流體密度第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.4負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)部分負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)a)中位開(kāi)式b)中位閉式

壓力補(bǔ)償閥的主要任務(wù)就是維持恒定的壓差定量泵和負(fù)荷傳感控制閥組成的系統(tǒng)沒(méi)有節(jié)省能源，因?yàn)楸盟敵龅牧髁砍^(guò)執(zhí)行元件所需要的流量時(shí)，多余的油液經(jīng)壓力補(bǔ)償閥流回油箱（為保持壓差恒定）變?yōu)闊崮?。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.4負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)（負(fù)載敏感系統(tǒng)）2.完全負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)完全負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)不僅解決了滑閥的微調(diào)性能和復(fù)合操作性能，還解決了節(jié)省能源問(wèn)題，只有完全負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)才能解決節(jié)省能源問(wèn)題。完全負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)由負(fù)荷傳感控制閥和負(fù)荷傳感控制變量泵組成。完全負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)可以將主泵的輸出流量始終等于執(zhí)行元件需要的流量，系統(tǒng)基本無(wú)溢流損失，從而解決了節(jié)能問(wèn)題。主泵的出口壓力略高于負(fù)荷壓力，其壓差僅在2MPa以?xún)?nèi)，即只有一小部分能量損失。第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.5液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)9.5.4負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)3.帶次級(jí)壓力補(bǔ)償閥的負(fù)荷傳感系統(tǒng)a)降低了能耗：泵的流量幾乎全部用于負(fù)載上，泵的壓力僅比負(fù)荷壓力大1-3MPa。b）提高了流量控制精度：使執(zhí)行元件的動(dòng)作速度不受負(fù)荷壓力變化的影響。c）保證了復(fù)合動(dòng)作的協(xié)調(diào)性：幾個(gè)執(zhí)行元件可以同步運(yùn)動(dòng)，互不干擾。與傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)比較，負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：LUDV型負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)基本型負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)可由一臺(tái)變量泵為工作裝置、行走裝置和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力，通過(guò)梭閥的作用，最高負(fù)載壓力不但被傳感到變量泵上，同時(shí)也被傳感到各個(gè)執(zhí)行元件的壓力補(bǔ)償閥上，使執(zhí)行元件的節(jié)流孔壓差始終保持相等，所有執(zhí)行元件都能按照駕駛員的操作意圖獨(dú)立平穩(wěn)地工作，而與負(fù)荷和泵流量大小無(wú)關(guān)，從而保證了各執(zhí)行元件動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。力士樂(lè)LUDV負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.6液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能分析9.6.1明確設(shè)計(jì)要求、分析工況特征挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)主參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算及液壓元件的選擇、系統(tǒng)性能校核及系統(tǒng)輔助元件的選擇。根據(jù)主機(jī)要求系統(tǒng)應(yīng)具備的各項(xiàng)功能確定系統(tǒng)壓力、最大流量、主要液壓元件并對(duì)系統(tǒng)損失及效率分析、熱平衡計(jì)算。液壓挖掘機(jī)主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的基本要求首先是滿(mǎn)足負(fù)載的變化規(guī)律，明確挖掘過(guò)程中挖掘力的要求、動(dòng)臂舉升過(guò)程中對(duì)舉升力矩和速度的要求、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)力矩及轉(zhuǎn)速要求、整機(jī)行走（直駛和轉(zhuǎn)向）時(shí)對(duì)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速的要求等。從分析作業(yè)過(guò)程中各執(zhí)行元件的最大負(fù)荷及最大功率著手：液壓泵的負(fù)載規(guī)律；液壓油缸的負(fù)載規(guī)律；液壓馬達(dá)的負(fù)載規(guī)律。液壓挖掘機(jī)油泵負(fù)荷圖a）泵1壓力變化

b）泵2壓力變化第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)

反鏟液壓挖掘機(jī)9.6液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能分析9.6.2確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)9.6.3液壓系統(tǒng)方案的擬定9.6.4系統(tǒng)初步計(jì)算及液壓元件的選擇系統(tǒng)方案的擬定包括確定主回路的結(jié)構(gòu)型式、主要元件的類(lèi)型、控制方式等。其中主回路的結(jié)構(gòu)型式包括主回路油液循環(huán)方式，基本回路結(jié)構(gòu)型式、調(diào)速方式等項(xiàng)，其基本方法是根據(jù)主機(jī)工作特點(diǎn)、負(fù)荷情況及執(zhí)行元件的工作速度等并參考同類(lèi)機(jī)型確定。液壓系統(tǒng)的壓力、流量及功率是液壓系統(tǒng)的主參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般是首先選定系統(tǒng)壓力，然后根據(jù)執(zhí)行那個(gè)元件的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)確定流量，二者確定后，系統(tǒng)功率也就確定了。1.液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與及其選擇2.液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)計(jì)算與及其選擇3.液壓泵的主要參數(shù)的確定及選擇4.發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇5.閥類(lèi)元件的選擇6.管路和管接頭的選擇7.油箱的設(shè)計(jì)8.濾油器的選擇9.其它輔助元件的擇第九章挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)