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1、叉车液压系统,开发出新技术研究所 余建福,课程主要内容,叉车液压传动系统的原理及组成 系统回路分析 主要组成元件介绍 三大油缸 泵、阀、转向器 辅助元件 系统的维护与保养及故障分析,液压传动是利用工作液体传递能量的传动机构。叉车的液压传动是通过油液把运动传给工作油缸（起升油缸、倾斜油缸和转向油缸），以达到装卸货物的目的。所以液压传动装置是叉车的重要组成部分之一。 液压传动借助于承载密闭容积内的液体的压力能来传递能量或动力。液体虽然没有一定的几何形状，却有几乎不变的容积，因而当它被容纳于密闭的容器之中时，就可以将压力由一处传递到另一处。当高压液体在几何容器内被迫移动时，就能传递机械能。,叉车液压
2、传动系统的原理及组成,叉车液压传动系统的原理,叉车液压传动系统的原理图,叉车液压系统的组成 1）动力机构：油泵，用以将机械能传给液体，造成液体的压力能。 2）执行机构：包括油缸或油马达，它们把液体的压力能转换为机械能，输出到工作装置上去。 3）操纵机构：又称控制调节装置。通过它们来控制和调节液流的压力、流量（速度）及方向，以满足叉车工作性能的要求，并实现各种不同的工作循环。该部分包括多路阀、分流阀和安全阀等部件。 4）辅助装置：包括油箱、油管、管接头、滤油器等。 5）传动介质：传递能量的流体，即液压油。,系统回路分析,油泵回路 所谓油泵回路是解决油路中起升、倾斜、转向各油缸是采用单泵、双泵或是
3、三泵供油的问题。在大吨位的叉车上由于各油缸所需流量很大，多用两个油泵分别供油。即用一个大油泵供给起升和倾斜油缸；小油泵供给转向油缸。这样两个油泵单独工作，可以互不干扰。但是在某些叉车上也有采用单泵供油，这样液压系统结构比较简单，整车容易布置，维修方便，同时也比较经济，所以在叉车上采用较为普遍。采用单泵供有的液压系统，为保证转向油缸的用油，在泵的压油油路上需装设分流阀。分流阀的任务是将油泵的流量按比例的分流，一路去转向油缸，另一路去起升油缸和倾斜油缸。采用分流阀的油泵油路的液压系统原理图如下。,采用分流阀的油泵回路,负载回路 负载回路包括起升油缸和倾斜油缸的油路。起升和倾斜油缸的动作顺序可用分配
4、阀控制。分配阀在结构上可以实现几种不同的油路。,串联油路 串联油路指的是当两个分配阀同时操纵时，其中一油缸的回油为另一油缸的进油。如图所示倾斜油缸的回油为起升油缸的进油。 这种油路的特点，不满载起升负载时，可与倾斜油缸同时动作。若要求满载同时动作，则P=P1+P2，这样对油泵的压力要求更高，故不甚合理。在叉车上很少用。,油缸的串联油路,并联油路 并联油路指的是由分流阀来的油不论何时都可以同时进入两个分配阀和起升与倾斜两个油缸。这种油路特点，显然是P=P1=P2.若起升油缸与倾斜油缸内液压相等时，则两缸可同时动作，否则在P1P2都不能同时动作，如仍要同时动作，必须在负荷小的那个分配阀上进行节流控
5、制。目前在许多叉车上都采用这种并联油路。,油缸的并联油路,卸载回路 当油缸不工作时，要使油泵处于无负荷的运转状态，也就是要求卸荷。如不进行卸荷，则油缸停止工作时，油泵打出的将会通过安全阀会油箱，因安全阀开启压力很高，所以油泵仍在满载工作状态。这样，不仅造成功率浪费，而且会使液体过热，引起油质劣化，效率降低。另外，还要加速泵的磨损，使寿命降低。卸荷方法很多，但是在叉车上多采用分配阀的卸载回路。上述的负载回路各图中均表示油缸不工作时，油泵排出的油是通过分配阀处于中间位置时无负荷地流回油箱。 安全回路 叉车液压系统中可能由于超载工作或油缸到达终点油路仍未切断，以及油管堵塞等引起压力突然升高，从而引起
6、油管接头，特别是油泵等液压件损坏，增加漏损。因此，系统中必须设安全保护装置，常用的就是安全阀。安全阀一般设置在油泵的出口。若采用共泵分流阀时，应将安全阀设置在分流阀之后，这样可以不影响分流阀的分流效果。如图2-1所示，安全阀A限制工作油缸油路的压力，安全阀B限制转向油路的压力。安全阀的最大调定压力应高于系统工作压力的20左右，但不得超过油泵所允许的最高压力。,限速回路 当起升油缸活塞满载下降时，可能出现下降速度过快，从而产生液压冲击，造成振动，致使管路或元件损坏，影响全车的稳定性。另外当满载倾斜时（前倾），由于重力帮助活塞杆推出，可能使油缸另一腔来不及供油，出现真空的现象。因此，液压系统应当采
7、取速度限制措施。 起升油缸下降速度的限制 对于起升油缸下降限速方法主要有两种，一种是节流限速，它包括利用分配阀节流（主要靠操作认真熟练，当起升油缸活塞下降时，该油缸分配阀的滑阀不要推到极端位置，利用滑阀凸肩节流）和单向节流阀节流。另一种是采用流量调节阀限制。,倾斜油缸前倾速度的限制 对于倾斜油缸的前倾限速方法主要有两种，一种是靠分配阀节流，另一种是利用单向节流阀限速。 防回跌回路 在分配阀进油的阀体内或在进入分配阀的高压管路上一般装有单向阀,它的作用是当分配阀滑阀自中立位置向两端移动时,要经过一个油泵,油缸和油箱互通的过渡位置,在此瞬时,油缸活塞会因重力作用而自动下降,将油缸中的油压出通过分配
8、阀滑阀的过渡位置回到油箱.因此,当缓慢移动分配阀滑阀时,会出现油缸先下降后上升的现象,即所谓的回跌现象.这样对泵将产生冲击,为避免这种现象,阻止液体倒流,装设了防回跌单向阀.另外,装了单向阀,当起升重载时油泵至分配阀一段高压管如突然破裂损坏,可以避免货叉下滑.,液压系统图,液压系统主要元件介绍,系统设计主要参数,发动机额定转速 2400 r/min 发动机额定功率 45 kW 额定起重量 3000 kg 滑架重量 153 kg 货叉重量 145 kg 内门架重量 155kg 起升高度 3000 mm 倾斜油缸行程 167 mm 转向油缸行程 2100 mm 空载起升速度 420 mm/s 满载
9、起升速度 380 mm/s 前倾速度 100 mm/s 门架倾角（前倾/后倾） 6/12,起升油缸,液压系统的参数设计包括下列各项内容：首先为满足已定的载荷和运动速度，确定工作油缸的直径和输油量；计算管路系统液体压力损失及容积损失；确定油泵的主要参数，液压系统原动机功率的计算；管路通径、油箱容量和过滤能力的计算等等。除此以外在必要时还应对工作部件进行校验。,起升油缸结构简图,1防尘圈; 2U型密封圈; 3管接头; 4O型密封圈; 5缸盖; 6衬套; 7钢背轴承;8缸筒; 9活塞杆; 10活塞；11钢丝挡圈; 12支承环; 13挡片; 14U型密封圈;15管路防暴阀；16缸底; 17销；18螺塞
10、；19塞子; 20螺钉；,倾斜油缸的设计,倾斜油缸的作用是使门架前倾后仰，为了实现这个动作需采用双向作用活塞式的液压油缸，计算任务在于确定油缸直径和流量的校核。这首先要求确定倾斜油缸所受的载荷，受力简图如下图所示：,倾斜油缸受力简图,1加油嘴; 2耳环; 3挡圈; 4关节轴承; 5螺栓; 6螺母; 7垫圈; 8防尘圈; 9挡圈; 10导向套；11挡圈; 12挡片; 13U型密封圈; 14O型密封圈; 15钢背轴承；16活塞体; 17缸筒体；18U型密封圈；19支承环; 20缸底； 21钢背轴承,转向油缸设计,1活塞体; 2防尘圈; 3挡圈; 4挡环; 5挡片; 6U型密封圈; 7导向套; 8O
11、型密封; 9钢背轴承; 10支承环；11O型密封圈; 12缸体;,转向器 组成原理 选择计算,13t叉车采用的是BZZ型摆线转阀式全液压转向器，它为开式无路感全液压转向装置。它根据方向盘转动的角度计量地将分流阀输来的压力油输送给转向油缸而实现转向。当发动机熄火时，油泵不供油，事故阀起作用，可实现人力转向。转向器由三个部分组成：行星针齿摆线泵、控制阀、阀体。 行星针齿摆线泵由转子（件7）和定子（件8）组成，定子相当于7个圆弧针齿齿形的固定内齿轮。定子与一个有着6个短幅外摆线等距离曲线齿廓的转子啮合。定子中心与转子中心之间有一偏心距。 控制阀包括阀芯（件3）和阀套（件9），阀芯通过销轴和联动轴（件
12、4）与转子相连。阀芯与方向盘、转向轴联成一体。在阀套上开有多排油孔，在阀芯上也开有油孔和油槽，当方向盘不转动时，回位弹簧片（件5）使阀套居于中间位置。配油盘起着向摆线泵输配油的作用。在阀体中的高压进油道和低压回油道之间装有单向阀，转向器正常工作时，单向阀关闭。当发动机熄火，油泵停止供油，摆线泵作手泵使用时，单向阀开启，供摆线泵吸油用,1. 限位柱 2. 阀体 3. 阀芯 4. 联动轴 5. 弹簧片 6. 连接块 7. 转子 8. 定子 9. 阀套,剖视图,中位,左转,右转,齿轮油泵 组成原理 选择计算,齿轮泵中的封闭空间是两个齿轮与壳体所形成两个封闭空间，如图中标记字母m和n的空间。当齿轮泵的
13、齿轮按图示方向转动时，字母m所表示的空间（轮齿脱开啮合处）的体积从小变大，从而形成部分真空，油液便被吸入，而字母n所表示的空间（齿轮进入啮合处）的体积从大变小，而将油液压入压力油路中去。即m是吸油腔，n是压油腔，它们由两个齿轮的啮合点隔开。 油泵将发动机的机械能转变为液压能，所以油泵是叉车液压系统的动力机构。,多路换向阀与分流阀,叉车使用的多路阀是结合叉车的使用特点而开发的一种专用液压阀。一般叉车液压系统执行机构主要由两个并联的倾斜油缸（带动门架）和两个单作用起升油缸（带动货叉）和转向油缸等组成。要求系统能够实现货叉的起升下降和门架的前后倾以及车体的转向等功能。由于叉车的空间所限，一个多路换向
14、阀必须全部完成这些动作。所以叉车使用的多路阀设计成两个或两个以上片式换向阀为主体的组合结构，以满足叉车不同功能的要求。常用的二片式多路阀（如图1-5）由四片阀体、2个滑阀、一个安全溢流阀和一个分流阀组成。四片阀体由三个双头螺栓和螺母将其合装在一起，倾斜滑阀装有倾斜自锁阀。,（1）滑阀的操作（以倾斜滑阀为例） （a）中立位置 此时从油泵排出的高压油通过中立位置返回油箱。,（b）推动滑阀 此时关闭中间通道，从进油口来的油打开单向阀流向油缸接口B，从油缸接口A来的油通过低压通道流向油箱 ，借助于回位弹簧，可使滑阀回到中立位置。,（c）拉出滑阀 此时关闭中立位置，从进油口来的油打开单向阀，并流向油缸接
15、口A，从油缸接口B来的油通过低压通道流向油箱，借助于回位弹簧，可使滑阀回到中立位置。,主安全溢流阀由主阀A和先导阀B两部分组成，当多路阀进行换向时，C腔与工作机构（如起升缸、倾斜缸）的高压油相通，压力油通过固定节流孔D、E，作用于先导阀B，当系统压力大于系统调定压力时，先导阀B打开，使F腔压力降低，整个主阀阀芯A向右移动，使压力油直通低压通道G，使C腔卸荷以保证系统压力的稳定，调节螺钉H可用来调整系统的稳定压力值。 分流安全阀结构较简单，为直动式溢流，利用液体压力直接与弹簧力相平衡的原理得到转向系统的稳定压力值。当操作转向盘时，油腔M与高压油路相通，当系统压力大于弹簧压力时，阀芯N右移，压力油由T腔通低压油路，使M腔卸荷，以保证转向系统压力的稳定，调节螺钉K可用来调整系统的稳定压力值。 L阀为平衡滑阀，通过流量和压力的不断变化，使滑阀L向左右移动来改变R、S两处的开度，保证去工作腔Q和出口PS去全液压转向器的流量自动平衡，按比例稳定分流；a、b、c为固定节流孔。,（2）主安全溢流阀和分流安
