液压传动控制第3章

1、液压传动及控制液压传动及控制 工程学院工程学院 米伯林米伯林一、液压随动系统在工程机械中的应用 由于自行式工程机械的发展，促使随动转向机构的产生，所谓随动转向，就是利用液压能操纵行驶方向的随动机构。 转向的任务：提高转向性能，减轻驾驶员强度 根据转向器、控制阀和缸的布置不同，三种方案： 1、整体式：助力缸、控制阀和转向器安装总成里。 2、连杆式：控制阀和助力缸组成 一体，与转向器分开安装。 3、分置式：转向器、控制阀和助力缸分开安装 一、滑阀式液压随动机构 （一）主离合器、转向离合器的液压助力机构 在大中型履带推土机上用液压助力操纵主离合器和转向离合器是很普遍的。由阀杆4、阀套（活塞）5和液压

2、缸体6组成原理：右拉阀杆，弹簧压缩，关闭B和D孔，高压油进入活塞左端的P面，右端与回油通，活塞在左端高压下向右跟随阀杆运动。活塞带动摇臂2绕轴1转动，带动拨叉拨动离合座，使离合器结合，结合后阀杆停止，B、D孔又立即开启，阀杆4复中位，活塞两端压力平衡，活塞位置保持不动。右拉杆4，关闭A、C孔。（二）轮式车辆上采用的连杆式助力器这种助力器在刚性车架的轮式工程机械中应用广泛，缸筒2是可移动的，杆3铰接机架上，阀体4与缸筒2做成一体，通过连杆与梯形转向板连接，中位时，进、出缸两腔均与箱通，阀体与阀芯相对不动。结构：缸体2与阀体4连成一体，球头销5通过连杆与转向梯形相连，活塞3固定在机架上，从方向盘来

3、的拉杆用球头销6固定在可移动套筒内，随动阀阀芯1用弹簧8和螺母9固定在杆10上杆10与套筒7相连，并靠弹簧11定位，可转动螺母9调整芯位置与阀套12对准，B孔与缸左腔相连，A孔经管子与缸右腔相连，转方向盘时，筒7移动，带动阀芯1，使缸相应腔进、回油，缸体同阀体4与阀芯同向移动，完成转向。助力器工作过程助力器工作过程：芯右移，P压力油经A孔至缸右腔，左腔经B及O回油箱，缸体连同阀体右移，起到阀体跟上阀芯，直到中图套位置跟踪平衡停止，随动即停止。阀芯左移，与右移相反，如右图。二、转阀式液压转向机构又称之为摆线转阀式全液压转向装置组成：由转向阀与计量马达组成的转向器、转向缸组成，该装置取消了方向盘和

4、转向轮之间的机械连接，只有油管连接，盘和阀芯相连，缸与转轮相连。操纵轻便灵活、结构紧凑，易于安装布置，熄火时仍能保证转向性能。（一）结构与液压系统结构：泵、缸、转向器（阀6和马达5）、安全阀2、双向缓冲阀7和单向阀3、4组成转向机构液压系统图左转原理：右转原理：转向器结构图四个油口：泵A、B油箱、C、D与转向缸两腔相连内部结构定子有7个齿，转子有六个齿，转子以偏心距为半径，绕定子中心转动，转子围绕定子中心转动，转子围绕定子转动称公转公转，同时还以反方向绕自己轴线旋转称自转自转，转子自转一周的同时绕定子公转六周，即转子的转子自转一周的同时绕定子公转六周，即转子的公转是其自转转速的六倍，公转是其自

5、转转速的六倍，转子转动时将形成七 个封闭容积，转子公转一周从七个齿槽空间排出油，转子自转一周，油从6742个密闭齿槽中挤出，因此这种马达单位体积排量大。阀套和阀芯结构工作原理：中位时，缸和马达两腔处于封闭状态，转向轮不转。右转向时：方向盘顺时针旋转左转向时：方向盘逆时针旋转 熄火转向（即手动转向）二、汽车起重机液压系统QY3型汽车起重机液压系统按国家标准设计和制造的有3吨、5吨、8吨16吨、65吨等多种规格，讫该起重机是最小的，额定起重量为3吨，最大起重高度为14.7米，底盘采用上海SH130型2吨汽车底盘，并进行了加固。起升、制动、回转、变幅、伸臂和支腿等工作机构则全部采用液压传动。液压系统

6、为串联开式系统，由两独立泵供油小泵型号：CBF10CFL压力为14兆帕流量10升/分分管回转机构。大泵型号：25MCY柱塞泵压力为28兆帕流量25升/分分管起；起升、制动、回转、变幅、伸臂和支腿等机构。液压系统图主要回路1、支腿回路换向阀3至B位，再旋转阀8，四支腿同时支撑和单独调平，如阀3移至A位，再旋阀8可使四支腿同时收起和单独收起，为防止软腿，油路中均设有双向液压锁。2、起升油路采用低速大扭矩马达，阀4处于A位时，通过中心回转接头和平衡阀卷筒正转，背压阀使马达具有0.51兆帕压力以防滚轮脱离马达内曲线滚道，缓冲阀是防止油路过载和产生负压。3、制动回路采用常闭式制动器，平时制动，卷筒需要旋

7、转时松开，注意阀4中位时刹紧，工作位时松开。4、伸缩回路阀5左右位时，油通过回转接头21进入缸10外伸或缩回，大腔回路设置平衡阀。5、变幅回路最后回路是变幅，缸11的工作回路，系统压力不満载情况串联油路均可同时工作，如起升和变幅同时工作，提高效率，某些吊装工况要求复合动作。6、回转回路回转机构采用了和起升机构相同的内曲线大扭矩马达，因回转所需流量和压力比起起升马达9以及其它元件来说小得多，因此专门由小泵供油。QY40型汽车起重机液压系统最大起重量为40吨，适用安装及卸货除行走外，起升、回转、变幅、臂架伸缩及支腿均采用液压传动系统为开式双泵双回路串联系统，A、B两泵相同，构成两个回路，A驱动起升

8、、B将向回转、臂架伸缩和变幅油路供油，为充分利用泵的功率和扩大调速范围，双泵可合流向起升回路供油。系统分析1、支腿回路B泵供油，阀组1中的转换阀11图示位泵向支腿供油，压力阀5控制，属大型H型支腿，垂直缸8由阀13和转阀6共同控制，收腿时转阀6处于全通，阀13处左位。油推开单向阀46入缸下腔；阀13处右位，转阀6处于全通，油向上腔供油2、回转机构由低大内曲线NJM28马达11驱动。阀21操纵，图示9阀两端通油箱阀处中位，此时马达制动，泵B卸荷；阀21处右位，泵B油经11、21，使阀9处右位油进马达，21左位时反向流入马达。回转动载荷较大，油路中设有两方向相反的缓冲阀形成制动和补油。制动压力为2

9、兆帕，阀9作用是使缓冲阀制动时压力低，启动时压力高，保证起动力矩，脚踏机械制动器起主要制动作用。3、伸缩机构共有四节臂架，其中三节为活动臂，分别由三个单级双作用液压缸推动伸缩，臂架是按一、二、三顺序伸出，而按三、二、一缩回，为便于理解先以两节活动臂为例介绍其结构原理。第一节杆固定在基本臂后端，筒后端与一节动臂相连，动臂由筒带动伸缩。二节动臂缸筒后端与一节动臂后端连接，杆与第二节活动臂前端连接。顺序伸缩是由行程顺序阀3控制原理：5处右位，油A口进缸1杆中间通道，导向杆在油作用下被推到左端极限使芯C靠左端，关闭有E、F腔，摆块7使芯D右移，关闭G、H腔，打开H、L腔，油管8的油进入阀芯D的H、LE

10、腔，入缸1活塞左腔，缸筒向左移动。右腔油入杆外侧经B穿过阀回油箱。筒移动同时，杆中间通道油管也随之移动，筒到达终点前管8右端台肩先被活塞挡住，筒仍可移动一小段距离，直到管左端肩与阀体S面接触止。芯C在弹簧力向右移动，F与E腔接通。中间油道压力油经H腔入F腔、E腔，再经芯D的G腔入二节缸2的右端推杆向左移动。阀芯D左端的行程档块6离开芯D的端部，D在弹簧作用下向左关闭L、H通道，打开H、G通道，中间通道压力油直接从H腔经G腔入缸2的右腔，左腔排油入缸1右腔经杆外侧通道、B口及阀回油箱。阀5处位，B口入外侧经缸1右腔，此时缸1不动，塞右移，二节臂缩回，终点时，油不再流入缸2而入缸1右腔推缸筒右移带

11、动一节臂缩回，到终点时中间通道油管左端肩将芯C向左推动到图示位置，上述是这种顺序伸缩机构一个工作循环过程QY40型起重机伸缩机构液压原理图 阀右位，油经a、18上位入大腔，筒移动，小腔油经杆外侧道，由b口回油箱，终点时，17上位工作与接通，油从c口经20上位进入缸15大腔筒外伸，小腔油从d口进缸16小腔，进入杆外侧通道，由b口回油箱，缸15筒向上移动，18移动下位工作，将16中间通道与缸15中间道完全接通，15至终点时，油从三节臂缸e口进入大腔，杆外伸，小腔油通过二节、一节动臂小腔和杆外侧通道至阀回油箱，动作与一节动臂顺序阀相同。注意：外伸是一、二、三，回相反。阀处左位工作，油从b口进杆外侧道

12、入小腔，因阀芯18处下位，缸并不缩回，缸16大腔油无法排出，只能小腔排出，进15d口经杆外侧入小腔，缸同样不能缩回，油直接入14小腔塞带三节动臂缩回，大腔油从e口流出，经缸15上面的顺序阀入中间通道从c口流出，再从16上面顺序阀经a口流出,通过平衡阀中的顺序阀至换阀回箱，当三节臂至终点时，挡块将芯20压下使上位工作，如图837状态，接通15回油，15大腔油经20上位从c口流出，通过18下位，入16中间通道从a口流出。同理，二节动臂至终点压下阀芯18接通缸16回油，一节动臂开始缩回，至终点阀芯17由中间通道油管台肩推动向上移动处于837所示状态，为这是缩回过程。4、变幅机构活塞杆直径较大，为使小

13、腔压力不至过高，溢阀24压力调为7兆帕，要求要带载变幅，为避免臂架下降过快发生事故，并可准确稳定停留在某一位置，回路中采用平衡回路。5、起升机构包括主、副巻扬两套装置。主副巻筒支承在同一根传动轴上，但并不和这根轴固定联接，而是通过两套常开式离合器分别和传动轴联系起来，该轴由马达26通过减速器装置驱动，打开制动器，合上离合器，马达才能带动巻筒转动，若打开制动器，不合离合器，两巻筒在支承轴上自由转动，重物可按自由落体下落该机有四种调速方法，泵A，B均可供油，改变发动机转速，可改变泵流量，加上重物的自由落体下降，可得到较大的调速范围。主要元件和油路的作用：阀44遥控溢阀43,43控泵B向起升油路供油

14、时压力与泵A压力相同（21兆帕）此时44通电处右位。截止远控油路，图示为泵B卸荷。液控阀41控制泵A向蓄器36充压，蓄器压力低于12兆帕阀41处图示位置，A向蓄器充油，当压力升到调定值时，阀处左位，切断泵A向蓄器供油。42防蓄器油倒流。液控阀40控制顺序阀39，A向蓄器充油在蓄器低于规定7兆帕时阀39断泵A向起升油路供油，这时阀处图示态，顺序阀远控口与回油相通，主油路不通，泵A继续向蓄器充油，达到规定值时，40换接左位，顺阀控口与与蓄器压力油路接通，泵A与起升油路接通，可向马达26供油。单向阀48：起升不需两泵合流时，泵B卸荷防泵A压力油与回油路相通。单向阀25：回油向马达26补油，远控溢阀2

15、8：马达26的行程限制器，重物起升至极限，电阀29通电，28的远控口与回油路接通，卸荷停止起升。27平衡阀限制下速度，或使重物停在空中。压力继电器38：蓄器压力低于规定值时，发出信号提醒司机开动泵向蓄器充油。蓄器36：向离合器和制动器供油液控阀35：控制制动器缸进油通路。换向阀34：控制巻筒制动器和离合器进回油路。主回路：主回路：24左右位重物升降，电阀处图示位，溢43卸荷泵B，泵A独供，44通电右位工作，切断泵B卸荷踽路，泵AB合流供马达26，高速转动。控制油路：控制油路：指控制两个巻筒上的制动器与离合器开闭动作的油路。常闭式制动器靠弹簧紧闸，离合器是常开式的，离合器缸进油时才能结合，两器缸

16、由蓄器36供油产生推力，工作过程中即使泵发生故障，离合器仍能结合。两套制动器与两套离合器分别控制主、副巻筒，可同时或分别转动，离缸31由蓄器推动，把巻筒与轴结合，制动器缸30在蓄器压力下使制动器松闸，当蓄器不向制动器缸30供压力油时，可操纵脚踏泵32使其向制动缸30供油使制动器松闸。制动器与离合器的配合动作：制动器与离合器的配合动作：1、图示状态，31和30两缸均与回油相通，制动器闸紧，离合器脱离，巻筒不转，踏泵32，则制动缸30松闸，巻筒重物作用自由转动，实现快速下降，且可控制制动力大小，若换阀34右位，蓄器油可进入缸31的大腔，杆外伸，离合器结合，制动器缸30仍回油，制动器仍处于闸紧。2、

17、换阀24离开中位，马达26工作，液控阀35处右位，蓄器油进入两阀34，离合器脱开，制动器闸紧马达26空转，巻筒仍不动。这时若踏泵32，重物仍可自由下降。若24处右位，两缸同时与压力油通，离合器结合，制动器松闸，马达驱动转筒转动，重物按一定速度升降，由于泵32前单向阀阻尼，制动器松闸比离合器结合滞后一点。避免短时失去控制而使重物下滑，制动中缸30中的油可迅速单向阀排出，制动器可迅速 上闸。脚踏泵脚踏泵3232结构原理：结构原理：由活塞2、缸体3和小阀芯4组成。阀34处于右位，马达26工作，蓄器压油从B孔进入左腔， 经塞上D孔和E孔通过小阀芯4上的小孔流入缸右腔，再从C孔进入制动缸30使松闸。当换

18、阀34处于左位工作时，制缸与回油通，缸 的油在弹簧力作用下，从C孔进踏泵右腔经小阀芯上的小孔和活塞上的E孔和D孔流进左腔，由B孔通过单向节流阀33回油箱。踏泵时顶杆1推动活塞2右移，阀芯4离开定位螺栓7阀芯4在弹簧5作用下关闭E孔，右腔回油通路被切断，活塞的右移使右腔油压力将制动器松闸，随着压力大小不同，可调整制动力矩，控制重物的下降速度，直至重物可自由下降，不踏泵时，塞2在弹簧6作用左移至极限，小阀芯4由定位螺栓7的阻挡而脱开E孔，恢复图示状态。三、全液压挖掘机液压系统 总体结构包括：动力装置、回转机构、操纵机构、传动系统、行走机构、和辅助设备等。常用的全回转式挖掘机的动力装置、传动系统的主

19、要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上上部转台部转台，因此又可将该挖掘机概括成工作装置、上部转台和行走机构等三部分。单斗液压挖掘机由工作装置、回转机构、和行走机构三大部分组成，以反铲为例：每一工作循环的主要动作包括挖掘、満斗提升及回转、卸载和返回。有时为调整或转移挖掘地点，还要作整机行走，由此可见，单斗液压挖掘机的执行元件较多，复合动作频繁。液压挖掘机挖掘机液压系统的结构及组成YW40挖掘机液压系统主要性能参数：反铲斗容量为0.4立方米液压泵型式：阀式配流径向柱塞泵双排直立式液压系统工作压力：21兆帕额定流量：255升/分液压马达型式：靜力平衡液压马达回转速度：

20、6.4转/分行走速度：1.7公里/小时系统特点：挖掘机采用双泵双回路定量系统，每个回路采用并联供油，泵输出的压力油除了供回转马达、斗杆缸外，还经中央回转接头6供右行走马达4。泵供动臂缸、铲斗缸及经回转接头供左行走马达1。DY4-55型液压挖掘装载机液压系统系统采用单泵单回路定量串并联系统工作压力：14兆帕流量：96升/分限压阀17.5兆帕由于压力不高，采用了并联回路，各执行元件不受顺序限制而动作，当所有换阀处中位时，压力油经各个阀及散热器13和滤油器14返回油箱。原理：如扳动阀组3中5手柄，油进入缸工作腔，回油经此阀回流，若搬动提升臂6柄的，则提升工作，反铲作业时，阀组3应处中位，这时，搬动阀

21、组4的支腿油缸7、12换阀，使支腿着地由于阀组3、4分别操纵装载斗和反铲斗，前者不在中位时切断了回油路，所以两者不能同时工作。注意：为保护系统，斗杆缸大腔油路上装有21兆帕、回转马达9两腔油路上设有8兆帕的缓冲阀。液压挖掘装载机液压系统原理图YW-100液压挖掘机主要性能参数反铲斗容量：1.0立方米液压泵型号：阀式配流径向柱塞泵265ZB6464I最高工作压力：32MPa额定流量（1600转/分时）2100升/分马达型式：内曲线多作用低速大扭矩马达回转马达型号：ZM2000单排排量：2升转行走液压马达型号：2ZMS4000双排行走速度：快速3.4公里/小时慢速1.7公里/小时系统特点：采用双泵

22、双回路定量系统液压系统图系统由两个独立回路组成：分为AB两泵，八联多路阀分为两组，每组四联阀为串联A油进入1组（带合流阀）驱动回转马达、铲斗缸、辅助缸、并经中央接头驱动右行走马达7，这组元件不工作时泵A输出的压力油经合流阀进入2组，以加快动臂或斗杆的工作速度，泵B油进入二组多路阀，驱动动臂缸、斗杆缸，经中央接头驱动左行走马达8 和推土缸6。两组多阀采用串联回路，回油路并联，油经两组多阀中的限速阀5回油箱，限速阀液控口作用着由梭阀提供的两泵最大压力，下坡行走超速时泵出口压力降低，限速阀5自动对回油进行节流，防止溜坡现象，保证安全为防止缸自重超速，回路中设有单向节流阀，两组多阀进油路各设有安全阀，

23、限制最大压力，各执行元件分支油路中设过载阀，吸收冲击，单向阀防止油倒流。左右行走马达：内部设补油阀、双速电磁阀9，图示内部两排核定柱塞串联高速、通电并联低速驱动力加大。低压油路：1、排灌油路：背压油路中低油，节流降压后供给马达壳体，保持一定循环量，及时冲洗磨损产物。同时油温较高，可对马达预热2、泄漏油路：阀、马达的泄漏回油用油管集中通过五通接头和滤油器回油箱3、补油油路：回油经背压阀，产生0.81.0兆帕的补油压力， 以便马达制动或超速时，油可经补油阀内部补油，以防马达内部柱塞滾轮脱离导轨表面该系统采用定量泵，效率低发热大，为防过大升温，回油路 中设置强制风冷式散热器，油温控制在80度以下。

24、WY60型履带式单斗液压挖掘机 主要性能参数： 反铲斗容量：0。6立方米 泵型号：2ZB725双联轴向柱塞泵 系统工作压力：25兆帕最大流量为2125升/分 泵排量：2106.5毫升/分 马达型号：内曲线多作用径向柱塞式 马达转速：6.3转/分 马达排量：1.79升/转 系统特点：为双泵双回路总功率变量系统，由一对双联轴向柱塞泵、双向对流油路的三位六通液控多阀、缸、回转和行走马达等元件组成，采用斜轴式轴泵，以液压方式相互联系两恒功率调节器，保证两泵摆角相同，油路以互锁及并联方式组成，能实现两个动作复合。发动机1驱动柱泵2、3和齿泵4，2、3泵起始压力10兆帕，全功率调节机构，根据系统压力进行变量，泵输出压力分两路进入由8个三位六通阀组成的双向对流式阀组10，形成顺序单动和并联结合的主油路。先导阀操纵系统自成独立油路，由齿泵供油，压力为2.5兆帕。空载时油液经阀组10，散器9滤器7回箱，压力超25兆帕油经安全阀回油箱。3个缸都能实现阀外自动合流，斗杆缸20的大小腔均可双泵合流，而臂缸19和铲斗缸21只有大腔合流进油，合流过程由两位阀11自动调节，缸和换阀之间装有30兆帕的限压补油阀，保证闭锁压力，以及出现负压时补油，