柳工挖掘机的液压系统及控制培训课件

挖掘机的液压系统及控制柳工国内营销事业部培训中心帕斯卡原理——液体不可压缩处于密闭容器内的液体对施加于它外表的压力向各个方向等值传递。速度的传递按“容积变化相等〞的原那么。液体的压力由外载荷建立。认为泵一出油就有压力是错误的。能量守恒。重物充满油面积小面积大力＝压力×面积速度＝流量÷面积功率＝速度×力液压系统原理图常用线型和符号粗实线：主管路和主油道。虚线：控制管路和控制油道。双点划线：部件组成，它一般是封闭的。油路接通与否：有3种方式表达。⑴圆点与交叉；⑵交叉与小圆弧；⑶圆点与小圆弧符号：

P——泵压力油

A、B——油缸或马达的工作油口

O、T、Dr——油箱液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号液压系统原理图常用线型和符号由液压元件组合而成的特种阀由液压元件组合而成的特种阀液压系统的根本组成动力元件：将机械能转换为液体压力能。执行元件：将液体压力能转换为机械能。例如油缸、油马达等。控制元件：各种阀。大致有压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。辅助元件：油箱、过滤器、管路、接头、密封、冷却器、蓄能器等等。液压泵——齿轮泵吸油：封闭的容积总是处于不断增大的状态排油：封闭的容积总是处于不断减小的状态液压泵与液压马达原理上是可逆的，但结构略有不同。液压泵——轴向柱塞泵压力P〔单位Mpa，兆帕〕泵的输出压力由负载决定。负载↑压力↑，负载↓压力↓。平安阀限制最高压力。排量q〔单位ml/r，毫升/转〕泵每转一周所排出的液压油的体积。排量不可变的泵叫定量泵；排量可变的泵叫变量泵。液压泵的根本性能参数流量Q〔单位L/min，升/分钟〕单位时间内输出液压油的体积。Q=q×n〔不考虑单位转换系数，下同〕其中n是泵的转速，单位rpm，转/分钟泵的功率N〔单位Kw，千瓦〕N=P×Q液压泵的根本性能参数排量q〔单位ml/r，毫升/转〕液压马达每转一周所排出液体的体积。排量不可变的叫定量马达，排量可变的叫变量马达。输出扭矩M〔单位NM，牛米〕M=△P×q×η其中△P为马达进出口压力差，η为马达的机械效率。输出转速n〔单位rpm，转/分钟〕n=Q×η/q其中η为马达的容积效率。液压马达的根本性能参数差动原理差动阀杆差动油缸双作用油缸S1S2F弹簧PP阀杆受力平衡方程：P×S1＝P×S2＋F弹簧P×〔S1－S2〕＝F弹簧液压控制阀流量控制阀压力控制阀方向控制阀流量控制阀主要控制流过管路的流量，通过对流量的控制还可以对回路的压力产生一定影响。注意节流会产生损失。节流阀〔阻尼孔〕节流阀P前使液压油通过小孔、缝隙、窄槽等结构元素后流量减小并产生压力降△P〔阻尼〕。注意流动的液压油才具有上述性质。如果液压油是静止状态，那么根据连通器原理，前后的压力是相等的。P后△P=P前－P后压力控制阀平安阀——限制系统最高压力，保护系统元件不被高压损坏。直动式：中低压系统先导式：高压系统过载阀：限制封闭管路最高压力。减压阀——一个泵同时供给两个以上压力不同的回路。直动式：中低压系统先导式：高压系统直动式平安阀弹簧比较硬先导式平安阀液压油通过节流孔时，在节流孔的前后产生压力差△P△P=P－P′弹簧很软弹簧比较硬直动式减压阀液压油通过缝隙产生压力降△PPC

=PA－△P保持出口压力稳定的措施方向控制阀主要控制方向，还可以利用阀的开度适度控制回路的流量和压力。单向阀：只允许液压油单方向通过。选择阀：根据回路中压力的上下自动选择液压油通过的方向。截止阀：一个位置封闭，另一个位置通过。液压控制换向〔液压先导控制〕电磁阀控制换向二通插装阀单向阀选择阀〔梭阀〕A1A2换向阀PATPAT液控换向阀先导泵来油先导泵回油回位弹簧电磁阀二通插装阀方向控制回路液压蓄能器膜片充满氮气原理：气体被压缩后储存能量。作用：吸收液压振动和冲击并且可以作为应急能源使用。液压系统的伺服控制液压泵控制阀液压缸输入输出误差反响是一个位置跟踪装置，液压缸缸体位置始终跟随阀杆。所以伺服控制系统又叫随动系统、跟踪系统。是一个力的放大装置。移动阀杆的力很小，液压缸的推力却可以很大。必须有外部能源〔液压泵〕。工作特点系统工作时阀杆必须先有一定的开口度，就是说缸体的移动必须落后于阀杆，或者说输出始终落后于输入，这个称为系统的误差。没有误差就没有动作，而动作又力图消除误差。伺服控制系统就是这样由不平衡〔有误差〕到平衡〔消除误差〕，再由平衡到不平衡地连续工作。工作特点阀杆不仅起到控制液压缸的流量、压力和方向的作用，而且还起到将系统的输出和输入信号加以比较以定出它们之间误差的测量元件的作用，这种作用成为反响。使输入与输出的误差增大是正反响；使输入与输出的误差减小以致消除是负反响。反响是伺服控制系统的根本特征。这个例子的反响是机械连接、闭式负反响系统。反响可以是机械、电气、液压、气动或它们的组合。工作特点液压伺服控制系统的应用例如PO阀杆控制方式：手控、液控、电控或者它们的组合泵调节器挖掘机液压系统的主要部件挖掘机的液压系统轴向柱塞变量双泵轴向柱塞变量双泵液压柱塞泵和柱塞马达的变量变量泵变量马达液压恒功率

控制〔单台泵〕泵调节器系统压力与弹簧力成正比，与系统流量成反比。起调压力p0＝弹簧预紧力÷油压作用面积液压恒功率控制〔单台泵〕在这里，可以任意增加阀杆的控制：液控、电控或者它们之间的组合，拓展恒功率变量泵的控制功能。负反响当泵的转速发生变化时，泵的恒功率曲线也发生变化。PQ泵的恒功率曲线功率大功率小液压恒功率控制〔单台泵〕泵调节器是一种液压伺服控制机构，它至少要有两根弹簧，构成两条直线段，在压力-流量图上形成近似的恒功率曲线。调节弹簧的预紧力可以调节泵的起始压力调定点压力p0〔简称起调压力〕，调节起调压力就可以调节泵的功率。起调压力高，泵的功率大；起调压力低，泵的功率小。因此恒功率变量又叫做压力补偿变量。只有当系统压力大于泵的起调压力时才能进入恒功率调节区段，发动机的功率才能得到充分利用。压力与流量的变化为：压力升高，流量减小；压力降低，流量增大。维持：流量×压力=功率不变。当泵的转速发生变化时，泵的流量〔功率〕也变化。液压恒功率控制要点P=P1＋P2液压交叉控制两个小活塞的面积相等液压全功率控制

〔两台泵液压交叉控制〕具有单泵恒功率调节的特点。两台泵相同，泵调节器也完全一样，两台泵输出的流量相等，即Q1=Q2；但是压力可以不同，即P1≠P2，那么两台泵的输出功率也就不同。有时一台泵功率很大，而另一台泵功率很小。两台泵的功率总和始终保持恒定，不超过发动机的额定功率。全功率变量不是根据P1和P2的单数值，而是根据两台泵的工作压力之和P=P1＋P2来进行流量调节，只有当P=P1＋P2≥2×p0时进入全功率调节区域，才能充分利用发动机的功率。液压全功率控制泵的负流量控制换向阀中位回油道上有节流孔，油通过这个节流孔产生压差。将节流孔前的压力引到泵变量机构来控制泵的排量。泵的负流量控制P1泵调节器结构原理负流量控制总功率控制〔液压交叉控制〕泵调节器结构原理〔KAWASAKI〕液压交叉压力阀杆负反响连接伺服油缸导杆摇杆大圆孔与壳体固定铰接点伺服阀杆圆柱销支点滑块阀杆到位后固定不动伺服油缸的移动而带动导杆调节器杠杆机构原理图伺服阀杆伺服油缸反响连杆驱动连杆负流量控制阀杆液压交叉阀杆驱动连杆伺服阀杆液压交叉控阀杆负流量控制阀杆反响连杆伺服油缸主控阀液控多路阀换向回路斗杆缸大腔斗杆缸小腔功能：并联回路；单方向限制通过阀杆的流量，形成优先功能；回油再生。控制泵来油主泵来油液控换向控制泵来油BTP主泵来油主阀杆先导回油回位弹簧A单向阀主控制阀直线行走：挖掘机在直线行走过程中，无论司机操纵回转和工作装置的任何一个动作，直线行走阀杆都会保持挖掘机的直线行走，或者说保持进入两个行走马达的相对流量不改变。根本原理：扣除其他动作需要的流量后，将两个泵的出油经过直线行走阀杆集合再重新分配给两个行走马达。主控阀的独特功能直线行走控制回路主控阀的独特功能优先〔相对于斗杆〕回转优先：当同时操作回转和斗杆时，回转马达进油多一些，斗杆缸进油少一些；动臂优先：当同时操作动臂和斗杆时，动臂缸进油多一些，斗杆缸进油少一些；为什么要用优先功能？是为了使挖掘机的组合动作更加协调，作业效率更高。为什么一般相对于斗杆优先？因为斗杆缸是两泵合流，进入斗杆缸的流量很大，也就是说斗杆缸的运动速度相对其他部件来比较快。主控阀的独特功能中位锁定：当需要挖掘机很长时间定位不动〔例如吊装焊接管道时〕，因为圆柱形阀杆总会有少量泄漏，单靠主阀中位闭锁〔当油缸无内泄时〕是不可靠的。所以必须在主阀与油缸之间再设置一个液压锁定阀，依靠这个阀来保证动臂缸和斗杆缸长时间定位。无控制油压AB单向阀A→B，通；B→A单向锁定，不通。二通插装阀单向锁定锁定回路——二通插装阀控制泵来油BA作用：1.防止换向时发生的点头现象；2.保持长时间油缸不泄露。应用位置：1.动臂大腔；2.斗杆小腔。B→A解锁×通道被阀杆遮断有控制油压该腔内的油被引回油箱AB主控阀的独特功能回油再生〔简称再生〕：分动臂缸回油再生、斗杆缸回油再生和铲斗缸回油再生。再生的作用：加快这些油缸的运动速度，提高生产率。再生的原理：在这些油缸的大腔进油时，如果大腔进油过快造成泵供油不及，小腔的油可以通过单向阀直接补给大腔。主平安阀〔先导式〕PT导阀调压弹簧主阀弹簧主阀节流孔主平安阀开启状态PT导阀翻开主阀弹簧主阀节流孔油口溢流阀作用：1.油缸或马达的中位保护；2.泵供油来不及的时候补油。应用位置：所有油缸〔马达有自己特殊的过载保护回路〕。油口溢流阀AT导阀调压弹簧节流孔〔可变阻尼〕主阀阀套滑阀油口溢流阀开启状态可以向右滑动，抵住导阀锥部，变阻尼。AT单向阀开启状态阀套TA节流孔先导阀挖掘机的操纵动臂下降、提升铲斗挖掘、卸料转台顺、逆时针回转斗杆放出，挖掘辅助功能按钮喇叭手先导控制回路减压阀式先导阀带梭阀控制多条油路减压阀式

手控先导控制阀TAB先导泵来油先导泵来油封闭开口阀杆开口封闭回位弹簧调压弹簧T弹簧座传力杆弹簧推杆压盘节流孔面积b小面积a大KAWASAKI阀杆受力平衡方程为PA×〔a－b)＝调压弹簧力因为阀在工作过程中的开口量变化很小，所以调压弹簧力的变化也很小，根据阀杆受力平衡方程知道，PA的变化也很小。从阀的工作过程看，出口压力PA升高时阀杆向上移动，减小开口量，使出口压力PA降低，保持PA不变。反之出口压力PA降低时弹簧力使阀杆向下移动，增大开口量，使出口压力PA升高，保持PA不变。节流孔的作用是改善阀的操作性能，使阀的工作更加稳定。例如，可以减小外界振动对阀操作的影响。保持出口压力稳定的措施脚先导控制回路减压阀式先导阀带液压阻尼器，防行走振动。液压阻尼器PT减压阀式脚控先导控制阀阻尼孔先导来油ABT钢球弹簧腔弹簧弹簧推杆阻尼活塞液压阻尼器的功能行走先导阀液压减振：该阀内设置有液压阻尼装置。当操纵机子前进或后退并遇到路面凹凸不平时容易造成机子振动，这势必会影响司机的操作，司机不能很好地操作又会使机子更加振动严重，形成一个恶性循环。没有设置这种装置的行走先导阀，操纵性是比较差的，司机往往只好停下机子来消除机子的振动。回转马达及减速机回转马达控制回路中位制动延时阀回转防反转阀过载保护回转制动补油阀回转马达背压回路当马达或者油泵供油来不及的时候会造成吸空，必须补油。这时回油箱的油路必须有一定的压力，这个压力称为背压。1、平安阀的作用是保护油散。2、一般情况下两个阀全开。背压阀MPa平安阀MPa回转平安阀〔关闭状态〕T节流孔面积A1面积A2差动阀杆缓冲阀面积A3面积A4面积A3＝环形面积＋A2；面积A4＝环形面积；A1＞A2；A4＞A3该状态：差动阀杆P1×〔A1－A2〕＝F缓冲阀P1×〔A4－A3〕＝F弹簧力FP1T当P1压力逐渐升高时，缓冲阀左移，A3腔的油被迫从节流孔中挤出来，压力逐渐上升。阀杆右移翻开开启并逐渐升压状态弹簧力F增大P1升高全开启状态缓冲阀移动到最左端后，压力上升至设定值。该状态：差动阀杆P2×〔A1－A2〕＝F＋ΔF缓冲阀P2×〔A4－A3〕＝F＋ΔF整个过程看出，正常回转时，该阀也有一个短暂的翻开过程，但是马上就关闭了。起到了启动平稳，制动时吸收压力脉冲的作用。P2F＋ΔF时间压力回转马达防反转功能回转防反转回转制动是靠液压制动，制动力矩的大小与回转马达的过载阀调定压力成正比。没有安装防反转阀时，负载力矩大于制动力矩时，只能靠两个过载阀反复溢流。安装防反转阀后，利用该阀内部的小孔节流作用，使阀内封闭马达工作口的两根阀杆产生速度差而导通马达的两个工作口，将处于高压端工作口的油泄到低压端。因此回转反转〔来回摇晃〕只有一次。防反转阀中位上阀下阀滑阀弹簧节流孔油道油道油道上下阀接触的距离很短上阀作用面积小下阀作用面积大马达初始启动旋转下阀向上顶起初始启动时压力比较高防反转阀防反转阀马达正常旋转滑阀底部有油压作用向上推钢球被顶上去这腔有油压系统低于最高启动压力后，上下阀被弹簧一起推下来节流的原因使下阀下降快，上阀下降慢。从初始启动到正常运转会有少量泄漏。大量的进油使这个过程很短，人感觉不到。防反转阀制动高压低压惯性这腔有油压滑阀底部有油压作用向上推钢球被顶上去高压时下阀被顶上去防反转阀卸压互通回转将停止时压力降低无阻尼下降回位的快有阻尼下降回位的慢阻尼孔两阀杆分开而导通油道阀杆移动与左面同样道理钢球一直被油压顶在上面卸压互通反转卸压惯性反转高压低压油压将钢球顶到上端油压将钢球压到下端防反转阀时间压力没有防反转阀有防反转阀防反转阀使用效果回转制动延时功能回转刹车功能：回转刹车与操纵杆联动，全部工作装置操纵杆处于中立位置时，延迟8秒钟左右自动启动回转刹车。先导泵来油回转先导信号制动油缸油箱行走马达及减速机行走马达设制动后左边产生高压，先a后b：一级平安阀aMPa；二级平安阀bMPa。如果制动后右边产生高压，那么一级平安阀为b；二级平安阀为a。ba变量油缸变量油缸制动器解除制动来油输出轴主泵来油回油行走马达行走马达控制阀节流孔假设马达A口进油。行走时翻开单向阀327进入马达右腔。同时通过节流孔进入阀杆329使其左移，翻开行走制动器油路，使行走制动器松开。这个动作还翻开了马达B口的回油路。同时还通过右面平安阀f1的中间节流孔进入缓冲活塞腔，将缓冲活塞381推到左侧。此时平安阀f1有一个短暂的开启动作。f1帝人制机行走马达控制阀如果下坡时马达超速，泵供油不及使A口压力降低，阀杆329在弹簧力作用下向右移动，关小马达的回油通道，从而限制马达的转速。所以阀杆329叫平衡阀。阀杆右移行走马达控制阀节流孔A口不供油时马达停止转动。而机器惯性影响使马达继续旋转，马达的功能转换为泵。主阀杆的封闭致使B口压力升高，压力油通过左平安阀f中间的节流孔进入缓冲腔，推动缓冲活塞391右移，同时平安阀f翻开向A腔补油，消除B口脉冲压力的同时防止马达A口吸空。缓冲活塞是阶梯结构，压力油作用面积是逐步增大的，可以进一步起到缓冲作用。缓冲活塞移动到最右端后，B腔压力上升，左平安阀f完全关闭。压力进一步升高时，B腔压力作用在右平安阀f1上，平安阀f1限制了马达的最高压力。这个压力就是最大制动压力。f1左平安阀fa→b，MPa帝人制机重要提示：马达停止转动时A口变为吸油腔，压力最低