液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

53頁 23000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+6張CAD圖紙【詳情如下】

任務(wù)書.doc

挖掘機(jī)裝配圖.dwg

活塞桿.dwg

液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文.doc

液壓挖掘機(jī)系統(tǒng)原理圖.dwg

液壓缸裝配圖.dwg

缸底.dwg

缸蓋.dwg

 摘要

液壓挖掘機(jī)主要用于城市等狹窄地區(qū)，代替人力勞動(dòng)，在世界工程機(jī)械市場(chǎng)，屬于銷量最大的工程機(jī)械產(chǎn)品之一?？紤]到小挖的工作空間小、作業(yè)地形復(fù)雜、方便操作、可控性要求高，就要求小挖具有良好的復(fù)合動(dòng)作、精簡(jiǎn)的液壓系統(tǒng)以及優(yōu)越的精細(xì)作業(yè)能力。博世力士樂公司開發(fā)的獨(dú)立流量分配系統(tǒng)(LUDV)為單回路系統(tǒng)，具有裝配費(fèi)用低、占用空間小、系統(tǒng)緊湊等特點(diǎn)，僅用1臺(tái)變量泵即滿足了所有作業(yè)功能要求，同時(shí)小挖復(fù)合動(dòng)作時(shí)各負(fù)載相近，LUDV系統(tǒng)引起的能量損失較少。

本文從整機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)入手，詳細(xì)地分析了該液壓系統(tǒng)各組成部分的工作原理，并以此為基礎(chǔ)，分析了挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的控制特性。本機(jī)所采用的液壓系統(tǒng)即為博世力士樂的LUDV控制系統(tǒng)。本文對(duì)挖掘機(jī)的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)負(fù)流量控制系統(tǒng)、正流量控制系統(tǒng)、LS控制系統(tǒng)與LUDV控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的比較，得出在流量供應(yīng)充足的情況下，LS系統(tǒng)與LUDV系統(tǒng)都具有良好的控制特性以及在流量供應(yīng)不能滿足需求時(shí)LUDV系統(tǒng)特有的優(yōu)點(diǎn)。

此外，作為控制系統(tǒng)的核心部分之一的多路閥液壓系統(tǒng)，對(duì)挖掘機(jī)的控制特性及節(jié)能起著至關(guān)重要的作用，本文分析了博世力士樂多路閥液壓系統(tǒng)的組成、工作原理及各個(gè)部分的作用，確定了多路閥的結(jié)構(gòu)。

通過分析國(guó)際知名品牌挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)，最后提出了一種挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方案。 

目錄

第一章 前言 1

1.1課題的來源及意義 1

1.2 挖掘機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1

1.3 課題內(nèi)容 2

第二章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析 3

2.1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求 3

2.2 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路分析 4

2.2.1 限壓回路 4

2.2.2 節(jié)流回路 5

2.2.3 再生回路 6

2.2.4 閉鎖回路 8

2.2.5 回轉(zhuǎn)液壓回路分析 8

2.2.6 行走液壓回路分析 13

第三章 挖掘機(jī)控制系統(tǒng)分析 16

3.1 挖掘機(jī)功率損失分析 16

3.2 液壓系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù) 17

3.2.1 負(fù)流量控制系統(tǒng) 17

3.2.2 正流量控制系統(tǒng) 19

3.2.3 LUDV負(fù)荷傳感系統(tǒng) 20

第四章 液壓挖掘機(jī)多路閥 30

4.1 多路閥液壓系統(tǒng)分析 30

4.2 力士樂M7多路閥 32

4.2.1 進(jìn)油聯(lián) 32

4.2.2 換向聯(lián) 33

4.2.3 回轉(zhuǎn)聯(lián) 34

4.3 力士樂SX14型多路閥 35

4.3.1 進(jìn)油聯(lián) 36

4.3.2 換向聯(lián) 37

4.3.3 尾聯(lián) 37

4.3.4 多路閥結(jié)構(gòu) 38

第五章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖及主要元件 39

5.1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 39

5.2 主要液壓元件 39

5.2.1 液壓泵 39

5.2.2 主控制閥 40

5.2.3 回轉(zhuǎn)和行走驅(qū)動(dòng) 40

第六章 總結(jié)與展望 41

6.1 完成的工作 41

6.2 挖掘機(jī)技術(shù)的發(fā)展展望 41

致  謝 42

參考文獻(xiàn) 45

第一章 引言

1.1課題的來源及意義

挖掘機(jī)是一種重要的土方工程機(jī)械，由工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置組成，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水力電力工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代軍事工程等機(jī)械化施工中。液壓挖掘機(jī)雖然能進(jìn)行大功率、高靈敏度的各種作業(yè)，但其能量的總利用率僅為２０％左右，因此液壓挖掘機(jī)的節(jié)能一直成為人們追求的目標(biāo)，對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率和工程質(zhì)量的提高以及體力勞動(dòng)的減輕有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)所有６５％至７Ｏ％的土方工作量是由挖掘機(jī)來完成的。近年來，液壓挖掘機(jī)的銷售量增長(zhǎng)迅速。液壓挖掘機(jī)在西部大開發(fā)建設(shè)中具有極為重要的作用，隨著西部各省市建設(shè)項(xiàng)目特別是基礎(chǔ)設(shè)施工程的不斷開工，液壓挖掘機(jī)的需求量將越來越大，這是一個(gè)長(zhǎng)期的、不斷發(fā)展的市場(chǎng)，須花更多的精力去開拓。

挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展順應(yīng)全球多樣化施工現(xiàn)場(chǎng)的需求，經(jīng)歷了三十多年的歷史演變過程，經(jīng)過不斷的改進(jìn)完善，在技術(shù)性能、作業(yè)功能、作業(yè)效率、安全、環(huán)保、節(jié)能和維護(hù)保養(yǎng)等方面有了大幅度的提高，形成了比較一致的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)規(guī)范?，F(xiàn)在，國(guó)外幾乎所有的挖掘機(jī)制造商都涵蓋了挖掘機(jī)的所有型號(hào)，具有性能優(yōu)越、多功能化的顯著特點(diǎn)。隨著挖掘機(jī)市場(chǎng)的慢慢興起，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)挖掘機(jī)的企業(yè)逐年增多，產(chǎn)量的不斷增加，挖掘機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)愈演愈烈。

1.2 挖掘機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

挖掘機(jī)的發(fā)展史可追溯到19世紀(jì)三四十年代。美國(guó)實(shí)施西部大開發(fā)工程催生了以蒸汽機(jī)作為動(dòng)力，模仿人體大臂、小臂和手腕構(gòu)造，能行走和扭腰的挖掘機(jī)。20世紀(jì)40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓鏟的懸掛式挖掘機(jī)，50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)，60年代，當(dāng)液壓傳動(dòng)技術(shù)成為成熟的傳動(dòng)技術(shù)時(shí)，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1968～1970年間液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的83%，目前已接近100%，所謂挖掘機(jī)在現(xiàn)代主要是指液壓挖掘機(jī)，液壓傳動(dòng)技術(shù)為挖掘機(jī)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

液壓傳動(dòng)是挖掘機(jī)的重要組成部分之一，目前常用的傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。所謂液壓傳動(dòng)是指在密閉的回路中，利用液體的壓力能來進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和分配的液體傳動(dòng)。在現(xiàn)代工業(yè)中液壓傳動(dòng)技術(shù)幾乎應(yīng)用于所有機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和控制，如操縱車輛轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，控制和驅(qū)動(dòng)飛機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、采礦機(jī)械、食品機(jī)械和醫(yī)療機(jī)械等。

我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，生產(chǎn)批量小，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，差距較大，不論在產(chǎn)品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務(wù)等方面，與國(guó)外相比均存在著相當(dāng)大的差距。國(guó)產(chǎn)液壓元件的技術(shù)水平、質(zhì)量水平和可靠性，特別是可靠性水平達(dá)不到液壓挖掘機(jī)配套的要求。從國(guó)外采購(gòu)配件的弊端已讓國(guó)內(nèi)小挖生產(chǎn)企業(yè)倍受煎熬，價(jià)格高。目前國(guó)產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)液壓元件基本上節(jié)范圍。通過功率控制的精確調(diào)節(jié)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)功率的最佳利用。當(dāng)所需流量較低時(shí)，液壓泵通過對(duì)負(fù)荷傳感器上的先導(dǎo)壓力和比例電磁閥進(jìn)行壓差設(shè)定來實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的操作性能，具有不同敏感性的各種操作模式均可實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)了精細(xì)控制。

5.2.2 主控制閥

主控制閥采用SX閉芯主控制閥。挖掘機(jī)的可控性是通過流量控制來實(shí)現(xiàn)，可保持工作特性最佳而與負(fù)載無關(guān)。系統(tǒng)具有防飽和功能，不管運(yùn)動(dòng)形式如何，操作者可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)必需的流量控制。四通中位閉式滑閥可以在每個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)定執(zhí)行元件的不同速度。SX主控制閥簡(jiǎn)單、緊湊，將流量輸入與輸出的控制、壓力調(diào)節(jié)、壓力補(bǔ)償、流量再生和臂零泄漏自鎖等集于一體，集成了所有必需的功能。

5.2.3 回轉(zhuǎn)和行走驅(qū)動(dòng)

回轉(zhuǎn)裝置由A10FD定量馬達(dá)及2級(jí)行星減速機(jī)構(gòu)成組成。它的特點(diǎn)是輸出殼體短且?guī)ё枘岬囊缌鏖y(防止由于壓力峰值帶來的液壓馬達(dá)、管路和閥的過載，開啟兩級(jí)溢流閥防止驅(qū)動(dòng)和加速工作時(shí)超載)、制動(dòng)釋放閥(開啟多片式駐車制動(dòng)器的釋放油壓)、防反彈閥(防止減速或停車時(shí)的反轉(zhuǎn))都安裝在馬達(dá)油口接板上，省去了一些管路連接，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。行走裝置采用A10VT的變量馬達(dá)與GFr7減速機(jī)構(gòu)。它具有以下特點(diǎn)：安裝逆向平衡閥輔助溢流閥、高強(qiáng)度軸承、多片式駐車制動(dòng)器；結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省了空間；運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)效率高、安裝單、換油方便、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低。

第六章 總結(jié)與展望

6.1 完成的工作

在大量收集相關(guān)資料，深入學(xué)習(xí)CAD等相關(guān)軟件的基礎(chǔ)上，采用了循序漸進(jìn)、分步解決的方法來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文完成的主要工作為：

（1） 分析了挖掘機(jī)常見液壓回路、液壓泵控制系統(tǒng)和多路閥液壓系統(tǒng)以及優(yōu)缺點(diǎn)。

（2） 確定了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)整體方案。

（3） 繪制了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)圖。

6.2 挖掘機(jī)技術(shù)的發(fā)展展望

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)正在逐步應(yīng)用于挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電液控制是挖掘機(jī)控制系統(tǒng)的方向。

如日本小松公司的康查士管理系統(tǒng)是利用IT技術(shù)為用戶體供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的管理系統(tǒng)。利用它可以通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)短信或手機(jī)上網(wǎng)即時(shí)查詢?cè)O(shè)備的各種信息，無論何時(shí)何地，只要一部可上網(wǎng)的手機(jī)就可方便的查詢車輛的作業(yè)情況。 

致  謝

經(jīng)過三個(gè)多月的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)得以圓滿結(jié)束。首先我要深深地感謝我的指導(dǎo)老師。老師知識(shí)淵博，為人師表，對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，無微不至，工作一絲不茍。尤其他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，讓我受到很大感觸。 

深深地感謝我整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間提供的良好的硬件設(shè)施的母校。對(duì)此再次表示深深的感謝!

最后，對(duì)在百忙中耐心審閱本文的所有專家表示衷心的感謝和敬意！ 

參考文獻(xiàn)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 書 第 1 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 液壓挖掘機(jī) 液壓系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 1． 液壓挖掘機(jī)的組成和工作循環(huán) 由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓油源，向工作裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓執(zhí)行元件提供壓力油。工作裝置由動(dòng)臂 1、斗桿 2 和鏟斗 3 組成，分別由液壓缸驅(qū)動(dòng) 。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作集中由多路換向閥操縱。它的工作循環(huán)是以鏟斗切削土石料、裝滿后提升，回轉(zhuǎn)至卸料位置，卸空后的鏟斗再回到挖掘位置，開始下一次作業(yè)。 2． 挖掘機(jī) 系統(tǒng)參數(shù)： 工作循環(huán)時(shí)間： 12~26s， 鏟斗容 量： 油源功率： 工作壓力： 14大流量： 25 L/ 第 2 頁 第 3 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 1． 設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 2． 設(shè)計(jì)液壓站 3． 設(shè)計(jì)油箱部件和液壓缸 4． 設(shè)計(jì)集成塊等零件 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）： 1． 液壓系統(tǒng)原理圖 1 張。 2． 液壓泵站總裝圖 1 張。 3． 油箱部件圖 1 張。 4． 液壓缸的全部零件圖和集成塊圖 1 張。 5． 設(shè)計(jì)用圖紙 1 套 6． 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 1 份 第 4 頁 主要參考文獻(xiàn)（資料）： 《液壓元件》 何存 興 編 華中工學(xué)院 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上、下冊(cè)） 化學(xué)工業(yè)出版社 《采煤機(jī)液壓傳動(dòng)測(cè)試》 煤炭工業(yè)出版社 《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》 路甬祥等 機(jī)械工業(yè)出版社 《液壓工程手冊(cè)》 雷天覺 機(jī)械工業(yè)出版社 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 指 導(dǎo) 教 師 簽 字 日期 教研室主任審查簽 字 日期 系主任批準(zhǔn)簽 字 日期 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 摘要 液壓挖掘機(jī)主要用于城市等狹窄地區(qū)，代替人力勞動(dòng)，在世界工程機(jī)械市場(chǎng)，屬于銷量最大的工程機(jī)械產(chǎn)品之一?？紤]到小挖的工作空間小、作業(yè)地形復(fù)雜、方便操作、可控性要求高，就要求小挖具有良好的復(fù)合動(dòng)作、精簡(jiǎn)的液壓系統(tǒng)以及優(yōu)越的精細(xì)作業(yè)能力。博世力士樂公司開 發(fā)的獨(dú)立流量分配系統(tǒng) (單回路系統(tǒng)，具有裝配費(fèi)用低、占用空間小、系統(tǒng)緊湊等特點(diǎn)，僅用 1 臺(tái)變量泵即滿足了所有作業(yè)功能要求，同時(shí)小挖復(fù)合動(dòng)作時(shí)各負(fù)載相近， 統(tǒng)引起的能量損失較少。 本文從整機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)入手，詳細(xì)地分析了該液壓系統(tǒng)各組成部分的工作原理，并以此為基礎(chǔ)，分析了挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的控制特性。本機(jī)所采用的液壓系統(tǒng)即為博世力士樂的 制系統(tǒng)。本文對(duì)挖掘機(jī)的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)負(fù)流量控制系統(tǒng)、正流量控制系統(tǒng)、 制系統(tǒng)與 制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的比較，得出在流量供應(yīng)充足的情 況下， 統(tǒng)與 統(tǒng)都具有良好的控制特性以及在流量供應(yīng)不能滿足需求時(shí) 統(tǒng)特有的優(yōu)點(diǎn)。 此外，作為控制系統(tǒng)的核心部分之一的多路閥液壓系統(tǒng)，對(duì)挖掘機(jī)的控制特性及節(jié)能起著至關(guān)重要的作用，本文分析了博世力士樂多路閥液壓系統(tǒng)的組成、工作原理及各個(gè)部分的作用，確定了多路閥的結(jié)構(gòu)。 通過分析國(guó)際知名品牌挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)，最后提出了一種挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)方案。 目錄 第一章 前言 .................................................................................................................. 1 題的來源及意義 ........................................................................................... 1 掘機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .......................................................................... 2 題內(nèi)容 .......................................................................................................... 3 第二章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析 ...................................................................................... 4 掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求 .................................................. 4 掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路分析 .................................................................. 5 壓回路 ................................................................................................ 6 流回路 ................................................................................................ 6 生回路 ................................................................................................ 7 鎖回路 ................................................................................................ 9 轉(zhuǎn)液壓回路分析 ................................................................................ 9 走液壓回路分析 .............................................................................. 15 第三章 挖掘機(jī)控制系統(tǒng)分析 .................................................................................... 18 掘機(jī)功率損失分析 .................................................................................... 18 壓系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù) ................................................................................ 19 流量控制系統(tǒng) .................................................................................. 20 流量控制系統(tǒng) .................................................................................. 22 荷傳感系統(tǒng) .......................................................................... 23 第四章 液壓挖掘機(jī)多路閥 ........................................................................................ 35 路閥液壓系統(tǒng)分析 .................................................................................... 35 士樂 路閥 ........................................................................................ 37 油聯(lián) .................................................................................................. 37 向聯(lián) .................................................................................................. 39 轉(zhuǎn)聯(lián) .................................................................................................. 40 士樂 多路閥 ................................................................................ 41 油聯(lián) .................................................................................................. 42 向聯(lián) .................................................................................................. 43 聯(lián) ...................................................................................................... 43 路閥結(jié)構(gòu) .......................................................................................... 44 第五章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖及主要元件 ............................................................ 45 掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 ................................................................................ 45 要液壓元件 ................................................................................................ 45 壓泵 .................................................................................................. 45 控制閥 .............................................................................................. 46 轉(zhuǎn)和行走驅(qū)動(dòng) .................................................................................. 46 第六章 總結(jié)與展望 .................................................................................................... 47 成的工作 .................................................................................................... 47 掘機(jī)技術(shù)的發(fā)展展望 ................................................................................ 47 致 謝 .......................................................................................................................... 48 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 49 1 第一章 引言 題的來源及意義 挖掘機(jī)是一種重要的土方工程機(jī)械， 由工作裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置組成，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、交通運(yùn)輸、水力電力工程、農(nóng)田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代軍事工程等機(jī)械化施工中。液壓挖掘機(jī)雖然能進(jìn)行大功率、高靈敏度的各種作業(yè)，但其能量的總利用率僅為２０％左右，因此液壓挖掘機(jī)的節(jié)能一直成為人們追求的目標(biāo)， 對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率和工程質(zhì)量的提高以及體力勞動(dòng)的減輕有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。全世界各種施工作業(yè)場(chǎng)所有６５％至７Ｏ％的土方工作量是由挖掘機(jī)來完成的。 近年來，液壓挖掘機(jī)的銷售量增長(zhǎng)迅速。液壓挖掘機(jī)在西部大開發(fā)建設(shè)中具有極為重要的作用，隨著西部各省市建設(shè)項(xiàng)目特別是基礎(chǔ)設(shè)施工程的不斷開工，液壓挖掘機(jī)的需求量將越來越大，這是一個(gè)長(zhǎng)期的、不斷發(fā)展的市場(chǎng)，須花更多的精力去開拓。 挖掘機(jī)的技術(shù)發(fā)展順應(yīng)全球多樣化施工現(xiàn)場(chǎng)的需求，經(jīng)歷了三十多年的歷史演變過程，經(jīng)過不斷的改進(jìn)完善，在技術(shù)性能、作業(yè)功能、作業(yè)效率、安全、環(huán)保、節(jié)能和維護(hù)保養(yǎng)等方面有了大幅度的提高，形成了比較一致的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)規(guī)范?，F(xiàn)在，國(guó)外幾乎所有的挖掘機(jī)制造商都涵蓋了挖掘機(jī)的所有型號(hào)，具有性能優(yōu)越、多功能化的顯著特點(diǎn)。隨著挖掘機(jī)市場(chǎng)的慢慢興起，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)挖掘機(jī)的企業(yè)逐年增多，產(chǎn)量的不斷增加，挖掘機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)愈演愈烈。 2 掘機(jī) 技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 挖掘機(jī)的發(fā)展史可追溯到 19世紀(jì)三四十年代。美國(guó)實(shí)施西部大開發(fā)工程催生了以蒸汽機(jī)作為動(dòng)力，模仿人體大臂、小臂和手腕構(gòu)造，能行走和扭腰的挖掘機(jī)。 20世紀(jì) 40年代有了在拖拉機(jī)上配裝液壓鏟的懸掛式挖掘機(jī)， 50 年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機(jī)和履帶式全液壓挖掘機(jī)， 60 年代，當(dāng)液壓傳動(dòng)技術(shù)成為成熟的傳動(dòng)技術(shù)時(shí)，液壓挖掘機(jī)進(jìn)入了推廣和蓬勃發(fā)展階段，各國(guó)挖掘機(jī)制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。 1968～ 1970 年間液壓挖掘機(jī)產(chǎn)量已占挖掘機(jī)總產(chǎn)量的 83%，目前已接近 100%，所謂挖掘機(jī)在現(xiàn)代主要是指液壓挖掘機(jī)，液壓傳動(dòng)技術(shù)為挖掘機(jī)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。 液壓傳動(dòng)是挖掘機(jī)的重要組成部分之一，目前常用的傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。所謂液壓傳動(dòng)是指在密閉的回路中，利用液體的壓力能來進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和分配的液體傳動(dòng)。在現(xiàn)代工業(yè)中液壓傳動(dòng)技術(shù)幾乎應(yīng)用于所有機(jī)械設(shè) 備的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和控制，如操縱車輛轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，控制和驅(qū)動(dòng)飛機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、采礦機(jī)械、食品機(jī)械和醫(yī)療機(jī)械等。 我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)起步較晚，生產(chǎn)批量小，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，差距較大，不論在產(chǎn)品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務(wù)等方面，與國(guó)外相比均存在著相當(dāng)大的差距。國(guó)產(chǎn)液壓元件的技術(shù)水平、質(zhì)量水平和可靠性，特別是可靠性水平達(dá)不到液壓挖掘機(jī)配套的要求。從國(guó)外采購(gòu)配件的弊端已讓國(guó)內(nèi)小挖生產(chǎn)企業(yè)倍受煎熬，價(jià)格高。目前國(guó)產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)液壓元件基本上全部依賴國(guó)外進(jìn)口，如變量柱塞泵、馬達(dá)和多路閥 等，為液壓挖掘機(jī)配套的全套 3 液壓系統(tǒng)從國(guó)外采購(gòu)成本約占整機(jī)的 30％，由于國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)出這類元件，就只能花高價(jià)買國(guó)外的產(chǎn)品。 因此，挖掘機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)高質(zhì)量、多功能、多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，加強(qiáng)基礎(chǔ)元件、部件的生產(chǎn)，尤其是提高液壓元件的質(zhì)量，以達(dá)到在滿足產(chǎn)品可靠性的前提下，降低產(chǎn)品成本，并提高產(chǎn)品的售后服務(wù)水平。 目前液壓技術(shù)的研究和發(fā)展發(fā)向主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）提高效率，降低能耗。 （ 2）提高技術(shù)性能和控制性能。 （ 3）發(fā)展集成、復(fù)合、化、輕量化元件。 （ 4）開展液壓系統(tǒng)自 動(dòng)控制技術(shù)方面的研究開發(fā)。 （ 5）加強(qiáng)以提高安全性和環(huán)境保護(hù)為目的的研究開發(fā)。 （ 6）提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性。 （ 7）標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化。 （ 8）開展液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和系統(tǒng)性能分析研究。 題內(nèi)容 本文第二章對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的常見回路進(jìn)行分析，包括限壓回路、節(jié)流回路、再生回路、閉鎖回路、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)，第三章對(duì)挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行，其中有負(fù)流量控制、正流量控制和 荷傳感控制，第四章分析多路閥的組成及功能，最終得出挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)圖。 4 第二章 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分析 掘機(jī)液壓系 統(tǒng)的基本組成及其基本要求 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)以油液為介質(zhì)、利用液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，然后通過液壓缸、馬達(dá)等執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的各種動(dòng)作。按照不同的功能可將挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)分為三個(gè)基本部分：工作裝置系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)。挖掘機(jī)的工作裝置主要由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及相應(yīng)的液壓缸組成，它包括動(dòng)臂、斗桿、鏟斗三個(gè)液壓回路。回轉(zhuǎn)裝置的功能是將工作裝置和上部轉(zhuǎn)臺(tái)向左或向右回轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行挖掘和卸料，完成該動(dòng)作的液壓元件是回轉(zhuǎn)馬達(dá)?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)工作時(shí)必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、啟動(dòng)和制動(dòng)無沖擊 、震動(dòng)及搖擺，與其它機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作時(shí)能合理分配去各機(jī)構(gòu)的流量。但設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)油路時(shí) ,在注重功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí) ,還必須考慮回轉(zhuǎn)油路的節(jié)能。行走裝置的作用是支撐挖掘機(jī)的整機(jī)質(zhì)量并完成行走任務(wù)，行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮直線行駛問題，即在挖掘機(jī)行走過程中，如果某一工作裝置動(dòng)作，不致于造成挖掘機(jī)發(fā)生行走偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象?，F(xiàn)在我所設(shè)計(jì)的是履帶式挖掘機(jī)，所用的液壓元件是行走馬達(dá)。 液壓挖掘機(jī)的動(dòng)作繁復(fù)，且具有多種機(jī)構(gòu)，如行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等，是一種具有多自由度的工程機(jī)械。這些主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)、換向，外負(fù)載變化很大，沖擊 和振動(dòng)多，因此挖掘機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出了很高的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)液壓挖掘機(jī)的工作特點(diǎn)，其液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足以下要求 ： （ 1）動(dòng)力性要求 所謂動(dòng)力性要求，就是在保證發(fā)動(dòng)機(jī)不過載的前提下，盡量充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率。尤其是當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，要求液壓系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的良好匹配，盡量提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。例如，當(dāng)外負(fù)載較小時(shí)，往往希望增大油泵的輸出流量，提高執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。 （ 2）操縱性要求 ①調(diào)速性要求 挖掘機(jī)對(duì)調(diào)速操縱控制性能的要求很高，設(shè)計(jì)時(shí)必須能使駕駛員按照操縱意圖方便地實(shí)現(xiàn)調(diào)速操縱控制，對(duì)各 個(gè)執(zhí)行元件的調(diào)速操縱要穩(wěn)定、可靠。挖掘機(jī)在工作過程中工作載荷變化大，各種不同的作業(yè)工況要求功率變化大，因此要求對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件的調(diào)速性要好。 5 ②復(fù)合操縱性要求 挖掘機(jī)在作業(yè)過程中需要各個(gè)執(zhí)行元件單獨(dú)動(dòng)作，但是在更多情況下要求各個(gè)執(zhí)行元件能夠相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的復(fù)合動(dòng)作，因此如何實(shí)現(xiàn)多執(zhí)行元件的復(fù)合動(dòng)作也是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)操縱性要求的一方面。當(dāng)多執(zhí)行元件共同動(dòng)作時(shí)，要求其相互間不干涉，能夠合理分配共同動(dòng)作時(shí)各個(gè)執(zhí)行元件的流量，實(shí)現(xiàn)理想的復(fù)合動(dòng)作。尤其對(duì)行走機(jī)構(gòu)來說，左、右行走馬達(dá)的復(fù)合動(dòng)作問題，即直線行駛性也是設(shè)計(jì) 中需要考慮的重要一方面。如果挖掘機(jī)在行使過程中由于液壓泵的油分流供應(yīng)，導(dǎo)致一側(cè)行走馬達(dá)速度降低，形成挖掘機(jī)意外跑偏，很容易發(fā)生事故。 另外，當(dāng)多執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)，各個(gè)操縱閥都在大開度下工作，往往會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)總流量需求超過油泵的最大供油流量，這樣高壓執(zhí)行元件就會(huì)因壓力油優(yōu)先供給低壓執(zhí)行元件而出現(xiàn)動(dòng)作速度降低，甚至不動(dòng)的現(xiàn)象。因此，如何協(xié)調(diào)多執(zhí)行元件復(fù)合動(dòng)作時(shí)的流量供應(yīng)問題也是挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的。 （ 3）節(jié)能性要求 挖掘機(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)，能量消耗大，要求液壓系統(tǒng)的效率高，就要降低各個(gè)執(zhí)行元件和管路的能耗 ，因此在挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中要充分考慮各種節(jié)能措施。當(dāng)對(duì)各個(gè)執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，系統(tǒng)所需流量大于油泵的輸出流量，此時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致一都分流量損失掉。系統(tǒng)要求此部分的能量損失盡量小；當(dāng)挖掘機(jī)處于空載不工作的狀態(tài)下，如何降低泵的輸出流量，降低空載回油的壓力，也是降低能耗的關(guān)鍵。 （ 4）安全性要求 挖掘機(jī)的工作條件惡劣，載荷變化和沖擊振動(dòng)大，對(duì)于其液壓系統(tǒng)要求有良好的過載保護(hù)措施，防止油泵過載和因外負(fù)載沖擊對(duì)各個(gè)液壓作用元件的損傷。 （ 5）其它性能要求 實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、組件化和通用化，降低挖掘機(jī)的制造成本；液壓挖 掘機(jī)作業(yè)條件惡劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性；由于挖掘機(jī)在城市建設(shè)施工中應(yīng)用越來越多，因此要不斷提高挖掘機(jī)的作業(yè)性能，降低振動(dòng)和噪聲，重視其作業(yè)中的環(huán)保性。 掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路分析 6 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中常見的基本回路有限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流回路、行走回路、再生回路、閉鎖回路等，下面對(duì)這些回路進(jìn)行分析。 壓回路 限壓回路用來限制壓力，使回路不超過某一調(diào)定值。限壓回路可以限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過載而損壞，通常用安全閥來實(shí)現(xiàn)，安全閥設(shè)置在主油泵出 油口附近；還可以根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力不超過某一定值，通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)在調(diào)定壓力下工作，多余的流量通過溢流閥流回油箱。 1、 234圖 限壓回路 液壓挖掘機(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油路上常成對(duì)地并聯(lián)限壓閥，限制液壓缸、液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過此限制壓力時(shí)限壓閥打開并卸載，保護(hù)了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥實(shí)際上起了卸荷閥的作用。限壓閥的調(diào)定壓力與液壓系統(tǒng)的壓力有關(guān)，且調(diào)定壓力愈高，閉鎖壓力愈大，對(duì)挖掘機(jī)作業(yè)愈有利，但過 高的調(diào)定壓力會(huì)影響液壓系統(tǒng)元件及管路的安全。 流回路 節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面改變流量而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，通常用于定量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，但是功率損失大、效率低、溫升大、系統(tǒng)易發(fā)熱及作業(yè)速度受負(fù)載變化的影大。根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，節(jié)流調(diào)速有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速。 2 4 7 12345圖 節(jié)流回路 圖 2． 2(a)為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥 3 安裝在高壓油路上，液壓泵 l 與節(jié)流閥串聯(lián)，節(jié)流閥之前 裝有溢流閥 2，壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥 4 進(jìn)入液壓缸 5 的無桿腔使活塞右移。負(fù)載增大時(shí)液壓缸無桿腔壓力增大，節(jié)流閥前后的壓力差減小，因此通過節(jié)流閥的流量減少，活塞移動(dòng)速度降低，一部分油液通過溢流閥流回油箱。反之，隨著負(fù)載減小，通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量增大，加快了活塞移動(dòng)速度，溢流量相應(yīng)地減少。這種節(jié)流方式由于節(jié)流后進(jìn)入執(zhí)行元件的油溫較高，油液粘度減小，增大滲漏的可能性，加以回油無阻尼，速度平穩(wěn)性較差，發(fā)熱量大，效率較低。圖 2． 2(b)為回油節(jié)流調(diào)速，節(jié)流閥安裝在低壓回路上，限制回油流量?；赜凸?jié)流后的油液雖然發(fā)熱 ，但進(jìn)入油箱，不會(huì)影響執(zhí)行元件的密封效果，而且回油有阻尼，速度比較穩(wěn)定。液壓挖掘機(jī)的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油回路上安裝單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。如圖 2． 2(c)所示，為了防止動(dòng)臂因自重降落速度太快而發(fā)生危險(xiǎn)，直立液壓缸無桿腔的油路上安裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥。 生回路 動(dòng)臂下降時(shí)，由于重力作用會(huì)使降落速度太快而發(fā)生危險(xiǎn)，動(dòng)臂缸上腔可能產(chǎn)生吸空，有的挖掘機(jī)在動(dòng)臂油缸下腔回路上裝有單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥，使動(dòng)臂下降速度受節(jié)流限制，但這將引起動(dòng)臂下降慢，影響作業(yè)效 率。目前挖掘機(jī)采用再生回路。如圖 a）所示，動(dòng)臂下降時(shí)，油泵的油經(jīng)單向閥通過動(dòng)臂操縱閥進(jìn)入動(dòng)臂油缸上腔，從動(dòng)臂油缸下腔排出的油需經(jīng)節(jié)流孔回油箱，提高了回油壓力，這樣當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速和泵的流量較低時(shí)，使得液壓油能通過 8 補(bǔ)油單向閥供給動(dòng)臂缸上腔，能防止動(dòng)臂在重力作用下迅速下降而使動(dòng)臂缸上腔產(chǎn)生吸空。 (a) (b) 123456789101圖 再生回路 圖 b）所示的動(dòng)臂液壓缸再生回路在目前挖掘機(jī)動(dòng)臂液壓缸液壓回路上增加了再生閥組、壓力傳感器和控制器。再生閥組由電控開關(guān)閥 8— 1、恒流量閥 8— 2和液阻 8— 3組成，分別連接到動(dòng)臂液壓缸的大小腔。壓力傳感器包括低壓傳感器和高壓傳感器?？刂破鹘邮崭邏号c低壓傳感器的壓力信號(hào)，并據(jù)此判斷當(dāng)前是空載下降階段還是帶載挖掘階段，進(jìn)而對(duì)再生閥組中的電控開關(guān) 閥 8—1的輸入電流進(jìn)行控制，這樣就控制了動(dòng)臂液壓缸是否再生和再生流量的大小。 控制器對(duì)輸入的壓力信號(hào)進(jìn)行邏輯計(jì)算并輸出一路開關(guān)電信號(hào)控制再生閥組中的開關(guān)閥 8一 對(duì)低壓傳感器和高壓傳感器，控制器分別預(yù)先設(shè)定一個(gè)壓力臨界值 H，當(dāng)?shù)蛪簜鞲衅鞯膲毫敵龈哂?制器判斷 9 動(dòng)臂液壓缸正在驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂下降 ;當(dāng)高壓傳感器的壓力輸出高于 制器判斷動(dòng)臂液壓缸的外負(fù)載已經(jīng)由負(fù)負(fù)載變?yōu)樨?fù)載。當(dāng)?shù)蛪簜鞲衅鞯膲毫敵龈哂?H 時(shí)，控制器輸出一路開關(guān)電信號(hào)控制再生閥組中的開關(guān)閥 8— 1的電磁鐵得電。電磁鐵克服彈簧力將閥芯 8— 1推至左位．動(dòng)臂液壓缸大小腔通過開關(guān)閥 8— 1和恒流量閥 8— 2連通，動(dòng)臂液壓缸成差動(dòng)連接，活塞在工作裝置重力負(fù)負(fù)載的作用下下降．實(shí)現(xiàn)了動(dòng)臂液壓缸大腔油液向小腔再生。當(dāng)?shù)蛪簜鞲衅鞯膲毫敵龅陀?磁鐵失電時(shí)，開關(guān)閥 8— 1 在彈簧作用下斷開，動(dòng)臂液壓缸大小腔斷開，液壓缸正常連接。恒流量閥芯 8— 2受節(jié)流孔 8— 3兩端壓力控制．當(dāng)動(dòng)臂液壓缸活塞下降加速時(shí)，通過節(jié)流孔 8— 3 的流量增加，其上下游壓力差增加，該壓力差推動(dòng)閥芯 8— 2向右運(yùn)動(dòng)，減小閥芯 8— 2的開度，進(jìn)而減小再生流量和動(dòng)臂液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，防止動(dòng)臂液壓缸在重力作用下超速下降。 鎖回路 如圖所示，該支持閥采用閥芯內(nèi)鉆孔型插裝和二位二通控制閥。在彈簧力作用下二位二閥于關(guān)閉位置，此時(shí)動(dòng)臂油缸下腔壓力油通過閥芯內(nèi)鉆孔通向插裝閥上端，將插裝閥壓緊在閥座上，阻止動(dòng)臂油缸下腔的油從 B 至 A，起閉鎖支撐作用。當(dāng)操縱動(dòng)臂下降時(shí)，在先導(dǎo)操縱油壓 用下二位二通閥處于相通位置，動(dòng)臂油缸下腔壓力油通過閥芯鉆孔油道經(jīng)二位二通閥回油，由于閥芯內(nèi)鉆孔油道節(jié)流孔的節(jié)流作用，使插裝閥上下腔產(chǎn)生壓差，在壓差作用下 克服彈簧力，將插裝閥打開，壓力油從 B 至 A。 圖 閉鎖回路 轉(zhuǎn)液壓回路分析 10 回轉(zhuǎn)液壓回路由緩沖回路和制動(dòng)回路兩部分組成。 （ 1）緩沖回路 挖掘機(jī)挖掘土料后轉(zhuǎn)向時(shí)由于挖掘機(jī)上部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，在啟動(dòng)、制動(dòng)和突然換向時(shí)會(huì)引起非常大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車。液壓沖擊會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，甚至不能工作，所以挖掘機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中設(shè)置緩沖回路就是利用緩沖閥使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過一定壓力時(shí)能夠泄流。圖 2． 5 為液壓挖掘機(jī)中比較普遍采用的幾種緩沖回路。圖 2． 5(a)中回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩個(gè)油路上各裝有動(dòng)作靈敏的緩沖閥 2、 3，正常情況下兩閥關(guān)閉。當(dāng)轉(zhuǎn)向馬達(dá)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，高壓油路 B 的壓力油經(jīng)緩沖閥 3 泄回油箱，低壓油路 A 則由補(bǔ)油回路經(jīng)單向閥 4 進(jìn)行補(bǔ)油，從而消除了液壓沖擊。緩沖閥的調(diào)定壓力取決于所需要的制動(dòng)力矩，通常低于系統(tǒng)最高工作壓力。該緩沖回路的特點(diǎn)是溢油和補(bǔ)油分別進(jìn)行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補(bǔ)油量較大。圖 2． 5(b)是高、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。當(dāng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)制動(dòng)、停止或反轉(zhuǎn)時(shí)，高壓腔的油經(jīng)過緩沖閥直接進(jìn)入低 壓腔，減小液壓沖擊。這種緩沖回路的補(bǔ)油量很少，背壓低，工作效率高。圖 2． 5(c)是回轉(zhuǎn)馬達(dá)油路之間并聯(lián)有成對(duì)的單向閥 4、 5 和 6、 7，回轉(zhuǎn)馬達(dá)制動(dòng)或換向時(shí)高壓腔的油經(jīng)過單向閥 5、緩沖閥2 流回油箱，低壓腔從油箱經(jīng)單向閥 6 獲得補(bǔ)油 。 由此可見，圖 b 的緩沖補(bǔ)油效果較好，能較好的起到緩沖的效果，減輕液壓沖擊，現(xiàn)采取這種回路作為回轉(zhuǎn)回路的緩沖回路。 12、 34、 5、 6、 7圖 緩沖回路 11 （ 2）制動(dòng)回路 采用機(jī)械制動(dòng)和液壓制動(dòng)結(jié)合的方式對(duì)回轉(zhuǎn)馬達(dá)進(jìn)行制動(dòng)。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn) 液壓制動(dòng)由回轉(zhuǎn)操縱閥控制，回轉(zhuǎn)操縱閥回中位回轉(zhuǎn)馬達(dá)開始制動(dòng) ,回轉(zhuǎn)制動(dòng)力矩由緩沖閥調(diào)定。但馬達(dá)液壓制動(dòng)不能長(zhǎng)久保持 ,為了在傾斜地防止重力回轉(zhuǎn)和因風(fēng)力等其它原因自行回轉(zhuǎn) ,使制動(dòng)長(zhǎng)久保持、可靠 ,還需設(shè)機(jī)械式制動(dòng)器。機(jī)械式制動(dòng)器一般是彈簧力上閘 ,液壓松閘，制動(dòng)型式采用常閉式制動(dòng)器。當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)停止供油時(shí)，制動(dòng)油缸的先導(dǎo)壓力油回油箱，回轉(zhuǎn)制動(dòng)器在彈簧的作用下制動(dòng)。一旦油泵向馬達(dá)供油，從梭閥引入的壓力油使得制動(dòng)閥動(dòng)作，先導(dǎo)壓力油進(jìn)入制動(dòng)油缸，壓縮彈簧，制動(dòng)解除。 為了防止機(jī)械制動(dòng)器彈簧上閘制動(dòng)過猛 ,減輕制動(dòng)時(shí)齒圈、齒輪之 間的沖擊 ,要求液壓馬達(dá)制動(dòng)以后機(jī)械制動(dòng)器才開始起作用。因此 ,要求彈簧上閘時(shí)制動(dòng)器油缸延遲回油 ,使機(jī)械制動(dòng)器延時(shí)結(jié)合。制動(dòng)器油缸延遲回油控制有三種方式： 1）液壓控制 回轉(zhuǎn)操縱桿回到中位 ,通過液壓延時(shí)器約經(jīng)過 4s 后 ,制動(dòng)油缸才在彈簧力作用下上閘制動(dòng)?；剞D(zhuǎn)操縱閥一般采用先導(dǎo)油壓力控制，回轉(zhuǎn)操縱閥回中位 ,先導(dǎo)壓力 失 ,制動(dòng)閥在彈簧作用下回位 ,制動(dòng)油缸回油，制動(dòng)器在彈簧力作用下制動(dòng)。制動(dòng)器油缸延遲回油有兩種形式①通過節(jié)流孔回油 ,起阻尼作用 ,如圖 a）所示②通過流量閥回油 ,使制動(dòng)器回油流量基本保持一恒定值 ,b）所示（ 用）。 圖 制動(dòng)器油缸延遲回油的形式 2）電控制 回轉(zhuǎn)制動(dòng)一般由電磁閥控制 ,通過電磁閥的轉(zhuǎn)換使制動(dòng)器上閘和松閘。圖 小松 挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)制動(dòng)定時(shí)原理圖。操縱回轉(zhuǎn)操縱閥，回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓力油作用于液壓開關(guān)，開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)電流流入回轉(zhuǎn)制動(dòng)電磁 12 閥，電磁閥左位工作，來自控制泵的壓力油通過電磁閥流入回轉(zhuǎn)制動(dòng)器的壓力腔，制動(dòng)解除?；剞D(zhuǎn)操縱閥回中位時(shí)，作用于液壓開關(guān)上的先導(dǎo)壓力消失，開關(guān)處于斷開位置。這樣，流入定時(shí)器內(nèi)的電流被切斷，由于定時(shí)器的存在回路中仍有電流 存在，經(jīng) 5s 后定時(shí)器內(nèi)的開關(guān)斷開，流入電磁閥的電流消失，制動(dòng)油缸在彈簧力作用下動(dòng)作，對(duì)回轉(zhuǎn)馬達(dá)制動(dòng)。 1234圖 回轉(zhuǎn)制動(dòng)定時(shí)系統(tǒng) 3）微機(jī)控制 小松系列挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)油路制動(dòng)定時(shí)采用微機(jī)控制 ,使控制更加精確。液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)停止時(shí)沖擊的大小 ,取決于回轉(zhuǎn)制動(dòng)力矩和回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相對(duì)關(guān)系，而制動(dòng)力矩由緩沖閥的調(diào)定壓力決定。若回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化大而緩沖閥調(diào)定壓力不變，則難以滿足制動(dòng)要求。因此，可使緩沖閥的調(diào)定壓力隨工作裝置姿態(tài)的變化來調(diào)整制動(dòng)力矩，使 制動(dòng)平穩(wěn)。 圖 a）是小松 挖掘機(jī)采用電控制器來控制緩沖閥的調(diào)定壓力的系統(tǒng)圖。工作裝置姿態(tài)變化信號(hào)輸人控制器 ,控制器輸出電信號(hào)來控制電液比例閥 ,從而調(diào)定緩沖閥的調(diào)定壓力。圖 b）表示回轉(zhuǎn)制動(dòng)力矩隨著回轉(zhuǎn)半徑變化的曲線。 13 圖 回轉(zhuǎn)制動(dòng)力可變系統(tǒng) 當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位產(chǎn)生液壓制動(dòng)作用 ,挖掘機(jī)上部回轉(zhuǎn)體的慣性動(dòng)能將轉(zhuǎn)換液壓位能 ,接著位能又轉(zhuǎn)換為動(dòng)能 ,使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運(yùn)動(dòng)來回振動(dòng) ,使回轉(zhuǎn)齒圈和油馬達(dá)小齒輪之間產(chǎn)生沖擊振動(dòng)和噪聲 ,同時(shí)鏟斗來回晃動(dòng) ,將使鏟斗中的土灑落 ,為此在挖掘 機(jī)回轉(zhuǎn)油路要裝設(shè)防反彈閥。防反彈閥系統(tǒng)符號(hào)圖如圖 反彈閥由電磁閥和控制滑閥來控制實(shí)現(xiàn)其是否起作用。當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱桿處于中位時(shí) ,電磁閥斷電 ,滑閥處于左位接通位置 ,防反彈閥起作用。當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱桿處于工作位置時(shí) ,電磁閥接通 ,在操縱壓力油作用下 ,滑閥處于右位斷開位置 ,防反彈閥不起作用。 圖 防反彈閥系統(tǒng)原理 （ 3）回轉(zhuǎn)裝置的節(jié)能 回轉(zhuǎn)裝置動(dòng)作過程中會(huì)有很大的能量損失，挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)質(zhì)量大，工作頻繁，用于回轉(zhuǎn)的能量最后幾乎全部變成熱能，使油壓系統(tǒng)溫度 14 升高，為了降低油溫進(jìn)行散熱，又將引起附加能量的消耗。 因此回轉(zhuǎn)裝置的節(jié)能具有相當(dāng)重要的意義。液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)過程中的能量損失有兩個(gè)方面的原因，其一 ,回轉(zhuǎn)馬達(dá)起動(dòng)時(shí) ,由于液壓泵輸出的流量大于馬達(dá)所需流量而產(chǎn)生的溢流損失；其二 ,制動(dòng)過程中 ,回轉(zhuǎn)的動(dòng)能由于未被吸收轉(zhuǎn)換成熱能而引起的能量損失。解決回轉(zhuǎn)能量損失主要有以下兩種途徑：①在回轉(zhuǎn)油路中加一蓄能器 ,起動(dòng)時(shí)液壓泵提供的多余流量可在蓄能器中儲(chǔ)存起來 ,制動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)馬達(dá)變?yōu)楸霉ぷ鳡顟B(tài) ,排出的油進(jìn)人蓄能器 ,從而實(shí)現(xiàn)能量回收。②回轉(zhuǎn)單泵系統(tǒng)和次級(jí)調(diào)節(jié)技術(shù) ,這種系統(tǒng)為定量泵和變量馬達(dá)組成的閉式回路 , 液壓泵作為液壓系統(tǒng)的初級(jí)，液壓 馬達(dá)則為次級(jí)。所謂“次級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)”即為液壓馬達(dá)變量系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)馬達(dá)起動(dòng)時(shí) ,為無溢流損失的無級(jí)加速過程 ,制動(dòng)時(shí)為動(dòng)力回收的無級(jí)減速過程 ,這就進(jìn)一步改善了回轉(zhuǎn)特性，減少了起、制動(dòng)時(shí)的能量損失。次級(jí)調(diào)節(jié)用于機(jī)械的回轉(zhuǎn)，除節(jié)省能量．減少系統(tǒng)發(fā)熱以外．操作過程中系統(tǒng)壓力變化平穩(wěn)，沒有沖擊現(xiàn)象，且停位比較準(zhǔn)確，便于操作。 小松公司的回轉(zhuǎn)節(jié)能液壓系統(tǒng) 次級(jí)調(diào)節(jié) ,其結(jié)構(gòu)如圖 示。功能是將上體回轉(zhuǎn)的動(dòng)能制動(dòng)時(shí)儲(chǔ)存于蓄能器中 ,在下次回轉(zhuǎn)時(shí)利用以達(dá)到節(jié)能目的?；剞D(zhuǎn)馬達(dá)入口處通過充油閥與蓄能器相連 ,充油閥由壓力閥和液控 單向閥組成。 1234567 89圖 小松節(jié)能液壓系統(tǒng) 15 由于這些節(jié)能系統(tǒng)過高的成本而使其應(yīng)用受到限制，目前在挖掘機(jī)上很少用。 最后得到回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)如圖 示。其中梭閥 4 分別接換向閥的兩端，當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓回路的操縱閥處在中位時(shí)，制動(dòng)閥在彈簧力作用下處于上位，回轉(zhuǎn)油缸對(duì)馬達(dá)進(jìn)行制動(dòng)；當(dāng)控制轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)，壓力油同時(shí)作用在梭閥上，進(jìn)而使制動(dòng)閥換向，解除制動(dòng)。 1234 圖 回轉(zhuǎn)液壓回路 走液壓回路分析 在行走裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一樣應(yīng)考慮緩沖、補(bǔ)油外，還應(yīng)具有限速裝置，以控制挖掘機(jī)下坡行走時(shí)超速發(fā)生溜波危險(xiǎn)。圖 博世力士樂挖掘機(jī)行走液壓系統(tǒng)圖。行走回路中設(shè)置了制動(dòng)油路，制動(dòng)油缸為常閉式制動(dòng)器。當(dāng)通過腳踏閥控制換向并使 A 口通壓力油，此時(shí)，壓力油一部分通過單向閥進(jìn)入行走馬達(dá)，另一支路油壓作用于三位三通的液控?fù)Q向閥 2 的左端，使閥芯右移，壓力油通過閥 2 后作用于制動(dòng)閥的右端使閥芯左移，通過制動(dòng)閥，將壓力油引入制動(dòng)液壓缸的上腔，從而解除 制動(dòng)。在此兩支路壓力油的作用下，行走馬達(dá)動(dòng)作。另外，壓力油作用于梭閥 5，將壓力油通向調(diào)速閥 8，為液壓馬達(dá)的變速作好準(zhǔn)備。變速閥 8 由先導(dǎo)壓力控制，先導(dǎo)壓力作用于 X 端，當(dāng)要求變速時(shí)，通過控制先導(dǎo)油源的電磁換向閥接通先導(dǎo)壓力，從而使變速閥換向，將通過梭閥的 5 的壓力油引入變量缸的大腔，調(diào)節(jié)行走馬達(dá)的排量，使行走馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)變速閥上沒有先導(dǎo)壓力作用時(shí)，行走馬達(dá)以較低速度運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)行走馬達(dá)超 16 速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)油供應(yīng)不足，控制油路壓力降低，平衡閥左移，回油通道關(guān)小或關(guān)閉，行走馬達(dá)減速或制動(dòng)，這樣便保證了挖掘機(jī)下坡運(yùn)行時(shí)的安全 。當(dāng)要求轉(zhuǎn)向時(shí)，單獨(dú)操作左行走操縱桿，右行走壓力補(bǔ)償閥被關(guān)閉；單獨(dú)操作右行走操縱桿，左行走壓力補(bǔ)償閥被關(guān)閉。因此，可實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)向操縱。前面提到挖掘機(jī)的直線行走問題很重要，當(dāng)挖掘機(jī)需要直線行走時(shí)，把左行走壓力補(bǔ)償閥與右行走壓力補(bǔ)償閥連通，使左右壓力補(bǔ)償閥受力相等，如果左右滑閥的操作量相等，則通過左右行走滑閥的流量相等，保證挖掘機(jī)實(shí)現(xiàn)直線行走。因用于行走馬達(dá)的換向閥中位機(jī)能為 Y 型，所以在中位時(shí)， A、 B 兩口相通，當(dāng)因外界原因突然制動(dòng)時(shí)，此時(shí) A、 B 兩口均約為回油的低壓，那么作用于閥 3 與閥 2 兩端的壓差為零，制動(dòng)活 塞在彈簧力的作用下動(dòng)作制動(dòng)，馬達(dá)的高、低壓油路通過閥 4 的緩沖作用，從而減輕對(duì)行走裝置的沖擊，保護(hù)元件。 123456 78圖 力士樂行走液壓回路 17 小松 液壓挖掘機(jī)的行走控制回路如圖 示。它的控制原理跟上圖基本相同。 圖 小松 挖掘機(jī)行走液壓回路圖 18 第三章 挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)分析 掘機(jī)功率損失分析 挖掘機(jī)工作時(shí)，若多路閥開度較大，系統(tǒng)沒有過載，在不 計(jì)沿程阻力的條件下，挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的最高效率可達(dá) 95％以上。但由于挖掘機(jī)負(fù)載變化較大，操作狀況也千差萬別，因此，液壓系統(tǒng)的效率變化也非常大。挖掘機(jī)的功率損失主要有以下幾種： 1．節(jié)流損失。液壓挖掘機(jī)多采用六通型多路閥作為換向和流量控制元件，在對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，大量的液壓油以旁路節(jié)流的形式回油箱，從而造成液壓系統(tǒng)的功率損失。如圖 示，閥口上的功率損失主要包括旁路空流損失和旁路節(jié)流損失。當(dāng)閥心處于中位時(shí) , A、 B 口關(guān)閉 , O 口全開 ,全部液壓油通過O 口卸荷回油箱。由于存在回油背壓 (約為 2~3因此造成旁路空流損失。對(duì)工作裝置進(jìn)行操縱時(shí) ,多路閥 A、 B 口逐漸打開 , O 口逐漸關(guān)閉 ,需要利用 O 口的旁路節(jié)流作用使系統(tǒng)壓力升高 ,以克服負(fù)載壓力 ,從而造成功率損失。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過負(fù)載壓力后 ,單向閥打開 ,液壓油開始流入工作油缸 ,通過改變 A、 O 口的通流面積比來實(shí)現(xiàn)液壓缸的速度調(diào)節(jié)。直到 O 口全部關(guān)閉 ,旁路節(jié)流損失才會(huì)消失 ,在無溢流的情況下液壓系統(tǒng)保持較高的效率。 圖 六通閥變量液壓系統(tǒng)等效圖 2．溢流損失。隨著負(fù)載壓力的增加 ,泵輸出壓力也逐漸增加 ,當(dāng)超出安全閥設(shè)定壓力時(shí) ,系統(tǒng)開始溢流。當(dāng)工作裝置因負(fù)載 過大而停止動(dòng)作時(shí) ,如果不采取措施 ,液壓泵輸出的全部流量都通過溢流閥回油箱 ,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率都消耗在溢流閥上變成熱能 ,導(dǎo)致油溫升高。除過載產(chǎn)生的溢流損失外 ,系統(tǒng)中還存在其他形式的溢流損失。例如在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)馬達(dá)中 ,通常都設(shè)置緩沖閥 ,一方面在啟動(dòng)時(shí)限制回轉(zhuǎn)壓力 ,另一方面在制動(dòng)時(shí)起耗能作用并對(duì)馬達(dá)起到補(bǔ)油作用；回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí) , 19 由于挖掘機(jī)上車巨大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,回轉(zhuǎn)馬達(dá)不能完全吸收泵輸出的流量 ,多余流量只能通過緩沖閥溢流回油箱 ,造成功率損失。制動(dòng)時(shí) ,回轉(zhuǎn)多路閥關(guān)閉 ,但因上車巨大的的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,使回轉(zhuǎn)馬達(dá)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) (相當(dāng)于液壓 泵 ),排出的液壓油經(jīng)緩沖閥到回轉(zhuǎn)馬達(dá)的另一邊 ,因此平衡閥起到溢流閥的作用 , 將上車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液壓系統(tǒng)的熱量而耗散。 3．沿程功率損失。液壓系統(tǒng)的沿程壓力損失所造成的功率損失也是不可小視的。在泵出口處測(cè)得的空流壓力 (大約有 2~3有很大一部分是沿程壓力損失。解決的辦法是盡量采用大通徑液壓管路 ,同時(shí)合理布置液壓管 ,采用阻力小的管接頭。 4．動(dòng)臂下降過程中的勢(shì)能損失和節(jié)流損失。動(dòng)臂在舉升過程中將液壓能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能，在下降時(shí)為防止動(dòng)臂下降過快，通常在動(dòng)臂油路上裝有單向節(jié)流閥， ,在動(dòng)臂下降時(shí)起阻尼作用 ,從而將 勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能。同樣 ,斗桿在作類似的操作時(shí) ,也有勢(shì)能損失的問題。 5．發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)功率匹配不好而引起的損失。由于挖掘機(jī)工作負(fù)載的多變性，發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)經(jīng)常偏離經(jīng)濟(jì)工作點(diǎn)，處在耗油率較高的區(qū)域，未充分利用燃油能量，造成浪費(fèi)。 壓系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù) 日本日立公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)是電控模式的典型代表。它采用泵閥控制 (發(fā)動(dòng)機(jī)控制 ( 個(gè)微處理控制器。采用高速開關(guān)電磁閥、負(fù)載傳感控制閥、可變壓力補(bǔ)償閥、比例電磁閥、壓差傳感器等技術(shù)，將負(fù)載、速度及工況等信號(hào)傳遞到微處理器，處理后的指令通過控制器輸給 各控制電機(jī)、電磁閥等，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵和閥進(jìn)行精確控制，使挖掘機(jī)的動(dòng)作、速度等與工況、負(fù)載相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)全部動(dòng)作的精確控制及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與負(fù)載需求的匹配，能量損失大為減由于采用了全電腦控制，自動(dòng)化程度和效率更高，但發(fā)生故障時(shí)，尤其是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)較難排除。 日本小松公司生產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)是電液聯(lián)合控制模式的典型代表。其參數(shù)的采集 (信號(hào)輸人 )和控制 (信號(hào)輸出 )是由微機(jī)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)共同完成的。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、轉(zhuǎn)速、主泵功率的設(shè)定 (與發(fā)動(dòng)機(jī)功率相匹配 )均由微機(jī)系統(tǒng)來控制。主泵的排量由液壓系統(tǒng)來控制。 微機(jī)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)各自獨(dú)立，一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故 20 障不影響另一個(gè)系統(tǒng)的工作。如當(dāng)電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，將動(dòng)力裝置設(shè)置在某一擋位，挖掘機(jī)仍正常工作。此外，該系統(tǒng)還配有自診斷功能，對(duì)整機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行瞬時(shí)檢測(cè)，為故障診斷提供了方便。 目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)上采用的典型液壓控制模式有負(fù)流量控制、正流量控制和 荷傳感系統(tǒng) 3 種。 流量控制系統(tǒng) （ 1）負(fù)流量控制 負(fù)流量控制模式是指主泵排量與控制壓力成反比，各個(gè)換向閥都采用開芯結(jié)構(gòu)，液壓油在經(jīng)過換向閥回油箱前增加一個(gè)節(jié)流閥，根據(jù)節(jié)流閥前的壓力大小來調(diào)節(jié) 主泵排量。這種系統(tǒng)有助于消除六通多路閥中產(chǎn)生的空流損失和節(jié)流損失，由日本小松 (司在 20 世紀(jì) 80 年代初期首先推出，用于其著名的 列挖掘機(jī)上，稱為 統(tǒng)。 當(dāng)所有換向閥閥芯處于中位時(shí)，泵輸出的液壓油直接通油箱，控制油路的壓力升高，最后調(diào)節(jié)主泵排量減小?？刂葡葘?dǎo)壓力，使油缸的換向閥閥芯移動(dòng)，這時(shí)通向油缸的閥芯開口逐漸增大，通向油箱的閥芯開口逐漸減小，當(dāng)閥芯移動(dòng)到一定位置時(shí)中位最終關(guān)閉，這一過程中控制油路壓力逐漸下降，主泵 排量逐漸增大。執(zhí)行元件動(dòng)作的快慢，由操作人員操縱先導(dǎo)滑閥決定，先導(dǎo)滑閥的控制壓力決定換向閥開度，換向閥開度決定了回油量的大小，進(jìn)而控制泵排量。負(fù)流量控制系統(tǒng)的原理如圖 示 (實(shí)際上有多個(gè)液壓缸和馬達(dá)，但其工作原理跟 2 個(gè)工作裝置相同 )。 21 圖 負(fù)流量控制系統(tǒng)原理圖 在傳統(tǒng)的負(fù)流量控制挖掘機(jī)上 ,負(fù)流量控制功能通常用負(fù)流量控制泵實(shí)現(xiàn)。如圖 示 , 為先導(dǎo)壓力油入口 ,來自于六通閥的中位回油流量檢測(cè)裝置。將流量檢測(cè)節(jié)流口前的壓力直接連到負(fù)流量先導(dǎo)控制口 負(fù)流量控制閥的作用下實(shí)現(xiàn)泵排量隨先 導(dǎo)壓力的增加而減小。當(dāng)先導(dǎo)壓力油壓力較小時(shí)，負(fù)流量控制閥位于右位，液壓泵控制油缸在彈簧力作用下經(jīng)功率限制閥、壓力切斷閥、負(fù)流量控制閥回油箱，液壓泵排量較大；先導(dǎo)壓力油壓力較大時(shí)，負(fù)流量控制閥右移，從液壓泵出來的油由單向閥經(jīng)負(fù)流量控制閥左位、壓力切斷閥、功率限制閥進(jìn)入液壓泵控制油缸大腔，并克服彈簧力使閥芯左移，從而降低泵的排量。 壓力切斷閥的功能是使泵在接近系統(tǒng)溢流壓力時(shí)，能進(jìn)一步將排量降低，將系統(tǒng)壓力維持在所謂的切斷壓力 (稍低于溢流壓力 )，避免溢流損失。壓力切斷實(shí)際上是一種恒壓控制，在系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定的切斷壓力 時(shí)，對(duì)泵排量進(jìn)行控制，使泵輸出壓力維持在這一設(shè)定值；當(dāng)系統(tǒng)所有工作油路都關(guān)閉時(shí)，泵排量在壓力切斷閥控制下趨于零，在保持設(shè)定的壓力切斷值的同時(shí)只輸出維持系統(tǒng)泄漏的流量，從而消除溢流損失。 其不足之處在于多路閥調(diào)速范圍有限 ,受負(fù)載影響較大。一旦閥心越過調(diào)速區(qū) ,負(fù)流量控制功能就失去作用 ,使切換過程中系統(tǒng)流量變化較大。 123圖 負(fù)流量控制泵原理 22 負(fù)流量系統(tǒng)中，手柄偏角改變導(dǎo)致先導(dǎo)壓力改變，先導(dǎo)壓力改變導(dǎo)致主閥位移改變，主閥位移改變導(dǎo)致主閥到油箱的流量改變，主 閥到油箱的流量改變導(dǎo)致負(fù)壓改變，負(fù)壓改變導(dǎo)致主泵排量和流量改變，主泵排量和流量的改變要適應(yīng)先導(dǎo)壓力的改變?cè)斐蓤?zhí)行元件的流量需求改變，所以，這種控制方式存在較嚴(yán)重的滯后，較長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間也降低了系統(tǒng)流量匹配精度?？梢?，負(fù)流量系統(tǒng)雖然在功率利用上取得了較好的效果，但其響應(yīng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性有待提高。 流量控制系統(tǒng) 正流量控制模式是指主泵排量與控制壓力成正比?？刂茐毫θ∽該Q向閥兩邊先導(dǎo)壓力差，控制手柄在中位時(shí)，執(zhí)行元件不工作，控制壓力為零，主泵的斜盤角度很小，排量很低；當(dāng)操作手柄動(dòng)作時(shí)，換向閥的閥芯向一 端移動(dòng)，開口面積增大，系統(tǒng)的先導(dǎo)壓力由小變大，控制壓力作用于主泵的變量機(jī)構(gòu)，主泵排量增大，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度變快。正流量控制模式是在控制回路中建立起與操作手柄偏轉(zhuǎn)量成正比例的壓力來控制換向閥閥芯的位移和泵的排量，這種控制模式的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，實(shí)現(xiàn)了主泵按照?qǐng)?zhí)行元件實(shí)際需要 (速度快慢 )調(diào)節(jié)排量，不需溢流。利用此系統(tǒng)可以有效地消除操縱手柄處于中位時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生的空流損失。當(dāng)手柄處在中位時(shí)，先導(dǎo)操縱信號(hào)壓力為零，泵排量也為零，沒有空流損失；當(dāng)手柄開始操作時(shí)，先導(dǎo)壓力開始上升，控制泵排量增加，因此系統(tǒng)只輸出與先導(dǎo)操縱壓 力相適應(yīng)的流量，大大減少了中位回油損失。正流量控制原理如圖 示(實(shí)際上有多個(gè)液壓缸和液壓馬達(dá)，但其工作原理跟 1 個(gè)工作裝置相同 )。 正流量控制系統(tǒng)不采用負(fù)流量系統(tǒng)中對(duì)主泵排量的控制方式，而是直接采用手柄的先導(dǎo)壓力控制主泵排量，這樣，手柄的先導(dǎo)壓力同時(shí)并聯(lián)控制系統(tǒng)流量的供給元件和需求元件，這樣就克服了負(fù)流量系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)過多、響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)的問題。如果合理配置主閥對(duì)先導(dǎo)壓力的響應(yīng)時(shí)間主泵對(duì)先導(dǎo)壓力的響應(yīng)時(shí)間，從理論上可以實(shí)現(xiàn)主泵流量供給對(duì)主閥流量需求的無延時(shí)的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)流量的“所得即所需”?？梢?，正流量 系統(tǒng)不但功率損失小，還具有響應(yīng)快速、流量匹配精度高等優(yōu)點(diǎn)。 23 圖 正流量控制原理圖 實(shí)現(xiàn)正流量控制的液壓泵被稱為正流量控制泵，其原理見圖 中的 施加一先導(dǎo)壓力后，泵排量在正流量控制閥的作用下保持在一定位置，排量與先導(dǎo)壓力成正比。 圖 正流量控制泵原理 荷傳感系統(tǒng) 負(fù)荷傳感系統(tǒng)中的壓力補(bǔ)償可分為閥前補(bǔ)償和閥后補(bǔ)償。 24 a） 統(tǒng) b） 統(tǒng) 123456調(diào)節(jié)器 圖 系統(tǒng)原理圖 普通的負(fù)荷傳感系統(tǒng)如圖 a）采用閥前壓力補(bǔ)償?shù)霓k法。壓力補(bǔ)償閥比較多路閥節(jié)流口前后的壓力并保持節(jié)流壓降Δ p 恒定，系統(tǒng)最高執(zhí)行元件壓力通過梭閥轉(zhuǎn)遞到油泵的 ，調(diào)節(jié)油泵排量使之與執(zhí)行元件的需求相適應(yīng)。負(fù)荷傳感系統(tǒng)具有良好的執(zhí)行起動(dòng)性能和操縱性能，與負(fù)載的大小無關(guān)。 其控制原理如圖 示。變量泵的變量機(jī)構(gòu)根據(jù)來自 的負(fù)荷壓力可自動(dòng)地對(duì)泵的斜盤擺角進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制泵的流量始終等于執(zhí)行元件所需流量。當(dāng)負(fù)荷 壓力升高時(shí)，泵的擺角自動(dòng)調(diào)小，從而減小泵的流量，反之，則泵的擺角增大，增大泵的流量。 25 圖 泵控負(fù)荷傳感控制系統(tǒng) 普通 統(tǒng)的缺點(diǎn)是：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生飽和即執(zhí)行元件的流量需求大于油泵供油量時(shí)不再具有流量分配功能，這時(shí)油泵的油根據(jù)負(fù)截大小，流向壓力最低的執(zhí)行元件，具有高負(fù)載壓力的執(zhí)行元件將降低工作速度，直至停止運(yùn)動(dòng)，這顯然不能滿足液壓挖掘機(jī)的工作要求。 is