第五章 典型液压系统分析

1、 第五章 典型液压系统分析 典型液压系统分析1、进行对象工况分析，总结实现方法与手段；、进行对象工况分析，总结实现方法与手段； （要求、工作、动作循环）（要求、工作、动作循环）2 2、分析系统中各元件的类型和作用，找出他们、分析系统中各元件的类型和作用，找出他们之间的联系之间的联系( (基本回路）基本回路）。 （泵（泵 执行元件执行元件控制阀控制阀辅助元件）辅助元件）3 3、分析系统工作原理与控制调节策略、分析系统工作原理与控制调节策略4 4、总结系统性能特性。、总结系统性能特性。 （对复杂系统，将元件、油路分别进行）（对复杂系统，将元件、油路分别进行）液压系统图分析方法液压系统图分析方法 典

2、型工业液压系统分析典型工业液压系统分析n组合机床液压系统组合机床液压系统n大吨位油压机液压系统大吨位油压机液压系统 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统基本回路组成基本回路组成n卸荷回路卸荷回路n容积节流调速回路容积节流调速回路n换向回路换向回路电液换向回路电液换向回路n快速运动回路快速运动回路差动回路差动回路n速度换接回路速度换接回路n背压回路背压回路n顺序动作回路顺序动作回路 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统 性能分析性能分析n采用出口背压阀，低速运动平稳性高。采用出口背压阀，低速运动平稳性高。n采用调速阀调速，速度采用调速阀调速，速度- -负载特性好。负载特性

3、好。n采用差动连接以及变量泵，能源利用合理，减少采用差动连接以及变量泵，能源利用合理，减少动力消耗。动力消耗。n利用压力继电器控制电磁换向阀，控制动作顺序。利用压力继电器控制电磁换向阀，控制动作顺序。n电液换向阀通流能力强。电液换向阀通流能力强。 组合机床动力滑台液压系统组合机床动力滑台液压系统 组合机床液压系统组合机床液压系统组合机床液压系统原理图组合机床液压系统原理图 工作原理工作原理动作循环：动作循环：基本回路组成基本回路组成n调压回路调压回路 n卸荷回路卸荷回路n减压回路减压回路n保压回路保压回路n顺序动作回路顺序动作回路n换向回路换向回路n快速运动回路快速运动回路n速度换接回路速度换

4、接回路 组合机床液压系统组合机床液压系统 性能分析性能分析n采用出口节流调速，运动平稳性高。采用出口节流调速，运动平稳性高。n采用调速阀调速，速度采用调速阀调速，速度- -负载特性好。负载特性好。n采用两位两通电磁阀控制溢流阀卸荷，减少动力消耗。采用两位两通电磁阀控制溢流阀卸荷，减少动力消耗。n利用压力继电器控制电磁换向阀，控制两缸动作顺序，利用压力继电器控制电磁换向阀，控制两缸动作顺序，确保先夹紧后加工。确保先夹紧后加工。n利用单向阀和蓄能器保压，保证夹紧动作可靠。利用单向阀和蓄能器保压，保证夹紧动作可靠。 组合机床液压系统组合机床液压系统大吨位油压机液压系统 典型工程机械液压系统分析典型工

5、程机械液压系统分析 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 132挖掘机工况概述挖掘机工况概述 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 n挖掘工况通常以斗杆和铲斗液压缸2、3的伸缩、驱动斗杆和铲斗转动来进行挖掘。有时还要以动臂液压缸1的伸缩驱动臂转动来配合，以保证铲斗按特定的轨迹运动。 n满斗回转工况挖掘结束，动臂液压缸1伸出使动臂提升。同时回转液压马达（图中未示出）旋转，驱动转台回转到卸土处进行卸土。 n卸载工况回转到卸土处，回转停止。通过动臂和斗杆液压缸1、2的配合动作，使斗对准卸土位置。缩回铲斗液压缸3，使铲斗向上翻转卸土。 n返回工况卸载结束，转台反转

6、，配以动臂和斗杆复合动作，把空斗返回到新的挖掘位置，开始第二个工作循环。n结论：执行元件多，复合动作频繁。 nYW-100挖掘机液压系统 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 A左5右5左6右62312151417161717420192122221877911131088388888812液压系统的主要特点 双速行驶 限速措施 合流 冷却油路 单独的泄油回路 补油油路 定量系统，效率较低、发热量大 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 323117P1P222121P318B415A1B2A3132627B3C2B1C37回转斗杆12302033C4A2B3A35A3B4A1B1B3C3C2

7、B2B4B3B2B13315C4C3C2C14A2A4C1C4A4A3A2A161614C1323224282925A4A1右行走左行走8动臂10919B1铲斗11YW180YW180挖掘机挖掘机液压系统液压系统 n双泵双回路 n变量泵分功率调节 n减压阀式先导操纵 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 挖掘机液压系统分析小结挖掘机液压系统分析小结 n双泵定量系统与双泵变量系统 n回转机构液压驱动 n高速方案与低速方案 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 双泵定量系统与双泵变量系统 双泵定量系统n系统中每台液压泵的功率一般为发动机有效功率的1/2。定量泵的功率利用一般在5460之间 ,当发动

8、机的转速不变时，双泵定量系统中各执行元件原则上只有一种速度。当只需要进行单独动作时，为了提高功率利用，可以采用合流供油，工作速度则可增加一倍。n结构简单、制造容易、成本低，工作可靠；n由于液压泵很少在满载荷下工作，故使用寿命长； n执行元件的速度受外载荷变化的影响小，工作装置的运动轨迹易于控制，挖掘质量较好。当要求挖掘轨迹有规则的形状时，这一点是很重要的；n发动机的功率得不到充分利用 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 n执行元件分组是否合理，对于提高功率的利用十分重要 n双泵变量系统的功率利用要比双泵定量系统高。双泵变量系统按其对发动机功率利用情况的不同，可分为分功率变量系统和总功率变量系

9、统。总功率变量系统要优于分功率变量系统 n为了改善功率利用率和加快工作速度，在进行单个动作时，分功率变量系统可采用合流供油 双泵变量系统双泵变量系统 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 回转机构液压驱动回转机构液压驱动 n在挖掘机的工作循环中。回转过程约占总工作循环时间的5070，能量消耗约占2540。要提高生产率，减少回转时间提高生产率，减少回转时间是重要的一环。因此，应尽量增加启动、制动力矩和角加速度，并减少回转过程中的能量损耗。角加速度的增加受发动机或液压泵及系统所提供的最大扭矩和行走部分与土壤的附着力矩的限制。n回转时的动载荷不可太大，因此转台的回转加速时间又不可太短，这主要取决于缓

10、冲制动阀或换向阀的性能。n转台回转时，惯性载荷是主要载荷惯性载荷是主要载荷。在工作过程中，其它载荷如风载荷、摩擦载荷等一般可忽略不计。回转角度为90，一般不超过120。因此，起动和制动时间在整个回转过程中占的比例较大，而动力则主要消耗在起动过程动力则主要消耗在起动过程中。 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 驱动形式：按液压泵和制动方式的不同a）定量泵供油、机械制动。 b）定量泵供油、液压制动。 c）分功率变量泵供油、机械制动 d）变量泵供油、液压制动。 e）总功率调节泵供油、机械制动。 f）总功率调节泵供油、液压制动。 bdfe 高速方案与低速方案高速方案与低速方案 高速方案高速方案n高速

11、方案系采用高速液压马达高速液压马达，通过减速器驱动回转机构或行走机构n高速液压马达的结构和系统中所采用的液压泵相同，提高了元件的通用性。 n高速马达的转速一般在850转/分以上，在制动时，因液压马达惯性回转对转台或履带的滑移影响小，即滑移性能好滑移性能好。n对液压马达配置的减速机，可以采用机械式制动机械式制动。 n高速马达回油背压小，而且结构尺寸小，减速机又可安装在履带架中，因此整机的通过性能较好。n高速马达的结构较复杂。 n减速机上一般采用大传动比的摆线针轮减速机，制造工艺比较复杂。 n高速马达加上减速机要在重量上、体积方面都比较大。 n因转速高故转动惯量也大。 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机

12、液压系统 低速方案低速方案n低速方案系采用低速大扭矩液压马达直接驱动回转机构或行走机构 n当传递的功率相同时，在体积、重量方面都要比高速马达配减速机小。 n回转时，转动惯性小、工作可靠。 n低速马达的结构要比高速马达简单。 n低速马达的滑移性能差，背压大。n采用配流轴的低速马达泄漏大 单斗挖掘机液压系统单斗挖掘机液压系统 轮式装载机液压系统轮式装载机液压系统轮式装载机的工作特点及其对液压系统的要求轮式装载机的工作特点及其对液压系统的要求 n对松散堆积物料可进行装、运、卸作业n对岩石、硬土进行轻度铲掘作业n进行清理、刮平场地及牵引作业。n如果换装相应的工作装置后，还可以完成推土、挖土、松土、起重

13、以及装载棒料等工作。n在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。 轮式装载机液压系统轮式装载机液压系统n轮式装载机一般由车架，动力传动系统、行走机构、工作装置、转向系统、液压系统和操纵系统组成。 n轮式装载机的工作装置及转向系统采用液压传动，而行走系统则采用机械传动。 n工作装置是由动臂、铲斗、杠杆系统、动臂液压缸和铲斗液压缸等组成。 轮式装载机液压系统轮式装载机液压系统 轮式装载机液压系统轮式装载机液压系统15248671312910铲斗液压缸11314动臂液压缸1-转向泵；2-辅助泵；3-工作泵；4-双泵单路稳流阀；5-溢流阀

14、；6-转向阀；7-锁紧阀；8-转向液压缸；9-储气罐；10-电磁气阀；11-卸荷阀；12-单向节流阀；13-液控多路换向阀；14-换向阀式先导控制阀 nZL90装载机液压系统n发动机驱动。n泵源采用三个齿轮泵的开式多泵定量液压系统n包括工作装置和转向两个液压回路。 n采用换向阀式先导控制阀 n工作泵出口处设置卸荷阀，达到轻载低压大流量，重载高压小流量的目的，能够更合理的使用发动机的功率。 轮式装载机液压系统轮式装载机液压系统装载机转向与工作回路之间有下列的相互关系：（1）在一个正常的作业循环中，工作装置的高负荷和转向回路的高负荷通常不是同时发生的。（2）发动机在高转速时，工作装置输出大的功率。

15、即工作装置的高负荷发生在发动机高转速范围内。（3）发动机在所有转速范围内，要满足转向机构输出大的功率。即转向系统的高负荷发生在发动机的整个转速范围内。（4）发动机在高转速时，同时需要大的牵引力和大的工作装置输出功率。即高的牵引力和高的工作装置负荷是在发动机最大的转速下同时发生的。 轮式装载机液压系统轮式装载机液压系统 轮式装载机液压系统分析小结轮式装载机液压系统分析小结 n轮式装载机液压系统的特点是采用组合油路。系统的形式一般为多泵定量开式系统。它的好处是可将成本低、体积小、工作可靠，对油液的污染不敏感的齿轮泵应用于各类型的装载机上。系统的工作压力国产机型一般为1618MPa，进口机型为212

16、5MPa。n各种类型装载机的工作装置回路均采用顺序单动的连接方式，以保证铲斗可优先动作。中小型装载机采用手动换向阀直接操纵，大型装载机一般均采用手动先导式的换向阀。n由于轮式装载机都是铰接式车身结构，而且转向频繁，因此都采用组合式转向系统，一般的大中型装载机均采用三泵组合油路，超大型装载机则采用多泵组合油路。 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统机构组成机构组成支腿：架起整车，不使载荷压在轮胎上。支腿：架起整车，不使载荷压在轮胎上。起升机构：使重物升降。起升机构：使重物升降。伸缩机构：改变吊臂的长度。伸缩机构：改变吊臂

17、的长度。变幅机构：改变吊臂的倾角。变幅机构：改变吊臂的倾角。回转机构：使吊臂回转。回转机构：使吊臂回转。 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统（二）工作原理（二）工作原理汽车起重机液压系统图汽车起重机液压系统图 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统基本回路组成基本回路组成n调压回路n换向回路n锁紧回路n卸荷回路n平衡回路n制动回路n调速回路 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 性能分析性能分析u调压回路：用溢流阀限定系统最高压力。调压回路：用溢流阀限定系统最高压力。u调速回路：手动调节换向阀的开度大小，方便灵活，劳动调速回路：手动调节换向阀的开度大小，方便灵活，劳动强度较大。强度较大。u锁紧

18、回路：采用液压锁将支腿锁定在一定位置上，工作可锁紧回路：采用液压锁将支腿锁定在一定位置上，工作可靠，时间长。靠，时间长。u平衡回路：采用单向外控平衡阀，防止作业中重物因自重平衡回路：采用单向外控平衡阀，防止作业中重物因自重而下降。而下降。u卸荷回路：采用卸荷回路：采用M M型中位机能换向阀。使工作机构暂时停型中位机能换向阀。使工作机构暂时停止工作时泵卸荷，减少动力消耗。止工作时泵卸荷，减少动力消耗。u制动回路：单作用制动缸制动回路：单作用制动缸+ +单向节流阀，制动快，松开慢，单向节流阀，制动快，松开慢，确保安全确保安全。 汽车起重机液压系统汽车起重机液压系统 沥青摊铺机液压系统分析沥青摊铺机

19、液压系统分析沥青混凝土摊铺机是沥青路面专用施工机械，它的作沥青混凝土摊铺机是沥青路面专用施工机械，它的作用是将拌制好的沥青混凝土材料均匀地摊铺在路面底用是将拌制好的沥青混凝土材料均匀地摊铺在路面底基层或基层上，构成沥青混凝土基层或沥青混凝土面基层或基层上，构成沥青混凝土基层或沥青混凝土面层。形成有一定密实度的、平整的路面，是路面施工层。形成有一定密实度的、平整的路面，是路面施工机械中最重要的一种机型。机械中最重要的一种机型。n沥青摊铺机的基本结构沥青摊铺机的基本结构 发动机、行走机构、输料机构（包括刮板输送器和螺旋分料器）、夯实机构（包括熨平板、振捣梁）、自动调平机构、辅助机构（包括加宽、调拱）等几个部分。 n液压系统液压系统u行走系统 u输料系统 u自动调平系统 u熨平（夯实）系统 u辅助液压系统 沥青摊铺机液压系统分析沥青摊铺机液压系统分析24371568910111213141716182019151222333333367 沥青摊铺机液压系统分析沥青摊铺机液压系统分析系统简图系统简图接右输料补油泵行走马达变速阀驻车制动阀右行走泵履带张紧履带张紧左行走泵左履带驱动右履带驱动行行走走液液压压系系统统 沥青摊铺机液压系