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1、摊铺机的液压系统及控制 柳工技术研究院 初长祥 液压和电控基础知识液压和电控基础知识 参见“挖掘机的液压系统及控制” 牵引型与非牵引型机械牵引型与非牵引型机械 牵引型机械：牵引型机械：机械或执行元件的速度可以 随着负载的变化而变化。追求的目标是功 率的最大利用。 非牵引型机械：非牵引型机械：机械或执行元件的速度不 随负载变化。追求的目标是速度的恒定。 牵引型机械：牵引型机械：装载机，挖掘机，平地机 非牵引型机械：非牵引型机械：摊铺机、压路机 装载机的一般工况：变油门工作，柴油机同 时带动液力变矩器和液压系统的各个泵。液 力变矩器具有随着载荷的变化，涡轮的输出 扭矩与转速成反比变化的功能。因此，
2、要正 确地匹配行走传动和工作液压系统的功率分 配，追求发动机功率的充分利用。 液力机械传动 机器的工况机器的工况 工况由谁确定的：机器作业效果的需要与机械 设备的功率利用相结合。 机器的工况机器的工况 液压挖掘机的一般工况：定油门工作，液压 全功率控制系统使执行元件的速度与载荷的 变化成反比，追求发动机功率的充分利用， 同时力求使液压元件工作在高效区。 静液传动 摊铺机和压路机的一般工况：定油门工作，工 况要求机器的液压系统执行元件的速度不随负 载变化。因此柴油机必须有充足的功率储备， 以适应负载的剧烈变化，这是以牺牲柴油机的 功率利用率为代价的。 电液伺服控制和电液比例控制的基本 原理 闭式
3、回路的容积调速 开式变量系统的负荷传感控制 定量系统的节流调速 CLG512摊铺机的液压系统及控制 在本课程中您将了解在本课程中您将了解 摊铺机的作业特点摊铺机的作业特点 定油门工作，一般定在最大油门处。 为保证施工质量，必须保证机械的作业性能 。 液压系统具有非牵引型作业机械的特点，即 无论负载如何变化，执行元件都应该具有良 好的调速特性，各动作具有良好的协调性。 柴油机必须有充足的功率储备，以适应负载 的剧烈变化，这是以牺牲柴油机的功率利用 率为代价的。 液压系统 节流调速回路节流调速回路阀控回路阀控回路 动力部分：定量泵。 控制部分：压力控制阀、流量控制阀、 方向控制阀等。 执行元件：液
4、压缸、液压马达。 通过改变流量控制阀的通流面积来控制 和调节进入或流出执行元件的流量，从 而改变执行元件的运动速度。 容积调速回路容积调速回路泵控回路泵控回路 这种性质的回路又可以分为闭式回路和开式 回路。 动力部分：变量泵。 控制部分：压力控制阀、流量控制阀、方向 控制阀等集成在变量泵组件里。 执行元件：液压缸、液压马达。 通过改变变量泵斜盘的角度来控制和调节进 入执行元件的流量，在一定范围内泵输出的 流量始终与负载流量相适应，无溢流损失。 闭式液压系统闭式液压系统 容积调速回路容积调速回路 闭式系统的实例闭式系统的实例 闭式系统的原理图闭式系统的原理图 容积调速回路的核心容积调速回路的核心
5、泵的变量泵的变量 对泵变量机构的要求：对泵变量机构的要求： 有足够的调节力矩，调节摆角要达到所需要 的范围。 应使变量机构的输入和输出尽量呈线性关系 。 变量机构在工作中必须稳定，并具有自锁能 力。 变量机构应有比较高的灵敏度和精确度。 SAUER 90SAUER 90系列系列 电液伺服阀控制变量电液伺服阀控制变量 电电 液液 伺伺 服服 阀阀 控控 制制 变变 量量 电气电气机械转换器机械转换器力矩马达力矩马达 力矩马达力矩马达1 1 力矩马达力矩马达2 2 喷嘴挡板式前置放大级喷嘴挡板式前置放大级 节流原理：利用喷嘴与挡板之间形成的环形面积的变化来改变主油路的压力（单 喷嘴）或者两条油路的
6、压差（双喷嘴）。 单喷嘴挡板阀：输入（或改变）电流（大小）衔铁逆时针偏转（带动挡板） 减小上边一侧喷嘴的节流面积使这一侧通过喷嘴的流量减小固定节流孔的 压差P减小差动缸大腔端压力升高活塞向上运动。 双喷嘴挡板阀：输入（或改变）电流（大小）挡板逆时针偏转减小上边一侧 喷嘴的节流面积使这一侧通过喷嘴的流量减小固定节流孔的压差P1减小双 作用缸上腔压力升高活塞向下运动。注意：减小上边一侧喷嘴的节流面积的同 时，下边一侧节流面积增大，即P2增大，双作用缸下腔压力减小。这个结果使双 喷嘴挡板阀的压力灵敏度提高了一倍。 喷嘴挡板式前置放大级喷嘴挡板式前置放大级 喷嘴挡板阀的特点喷嘴挡板阀的特点 J结构简单
7、，制造容易，价格低。 J压力流量特性曲线的线性度比较好。 J对油液污染不太敏感，工作可靠。 J动态响应速度高，灵敏度高。 L有泄露损失，流量增益小。 滑阀式功率放大级滑阀式功率放大级 当阀杆处于中位时，伺服缸两侧处于闭锁状态，斜盘被固定不动。 弹簧对中，位置反馈 电控变量伺服控制系统组成 机构运动简图机构运动简图 单从本图看，该机构 此时没有自由度，请 结合左图分析。 滑阀式功率放大级工作过程滑阀式功率放大级工作过程1 1 右侧油压高P 排量控制阀杆左移（此时斜盘暂时不动）压缩回位弹 簧（与P 产生的液压力相平衡）油道P-S2通伺服缸进油 伺服柱塞带动斜盘偏转通过固定在斜盘上的连杆反馈机构带动
8、排量控 制阀杆右移回中位 滑阀式功率放大级工作过程滑阀式功率放大级工作过程2 2 问题思考问题思考 此时的电液伺服阀一直在供电吗？ 泵如何继续变量？如何变大，如何变小？ 如何让泵斜盘回到零位？ 滑阀式功率放大级工作过程滑阀式功率放大级工作过程3 3 柴柴 油油 机机 突突 然然 熄熄 火火 萨奥闭式回路萨奥闭式回路 90系列回路 51系列回路 力反馈式喷嘴挡板伺服阀力反馈式喷嘴挡板伺服阀 认识另外一种喷嘴挡板伺服阀认识另外一种喷嘴挡板伺服阀 1.力矩马达得电带动挡板逆时针偏转 ，右喷嘴节流面积减小，左喷嘴节 流面积增大，于是阀杆右侧压力升 高（即产生压差），阀杆向左移动 ，打开通道P- a，而
9、另一侧通道b通 低压腔。在阀杆左移的同时带动挡 板上的反馈弹簧（机械反馈）向左 移动，逐步消除由于挡板逆时针偏 转带来的节流面积的变化（负反馈 ），阀杆不断改变位置，直到反馈 弹簧的扭矩与力矩马达的电磁转矩 平衡，阀杆停止运动，喷嘴挡板系 统的压差变为零。 2.结果：力矩马达每得到一个电流值 ，阀就会得到一个开口量，系统就 会一个压力和流量的输出。 3.注意到，位移和负反馈都是在阀内 部完成的。 电液伺服阀的控制性能电液伺服阀的控制性能 电磁换向阀的两级变量控制电磁换向阀的两级变量控制 如果将电液伺服阀换成电磁 换向阀可以实现电控两级变 量。例如压路机的振动系统 只有大振和小振两种工况， 则可
10、以选择这种控制方式， 成本降低。 这种情况下还可以利用进回 油路上的节流阀调速来控制 进入伺服柱塞缸的流量，从 而控制泵斜盘角度变化的时 间，即控制泵排量的变化时 间来适应所需的工况要求。 液动液动 排量控制阀排量控制阀 排量限制器排量限制器限制泵最大排量限制泵最大排量 泵的泵的手动排量控制手动排量控制 手动排量控制阀手动排量控制阀 当阀杆处于中位时，伺服缸两侧处于闭锁状态，斜盘被固定不动。 机构运动简图机构运动简图 如果需要将 手柄随意致 于任何位置 ，必须在操 纵机构中设 置摩擦自锁 装置。一般 ，如果采用 软轴操纵方 式，那么软 轴推拉时的 摩擦力可以 起到摩擦自 锁的作用。 注意与电控
11、变量 方式上机构自由 度的不同。 泵泵 的的 压压 力力 切切 断断 控控 制制 萨奥 泄压式：泄压式： 1.正常工作时，压力过载阀切断补油泵到油箱的通道； 2.系统压力高于设定值时，高压油通过梭阀推动压力过载 阀，打开补油泵到油箱的通道，使补油泵的一部分油回 油箱，减小到排量控制阀的压力，从而减小泵的排量。 泵泵 的的 压压 力力 切切 断断 控控 制制 萨奥 减压式：减压式： 1.正常工作时，压力过载阀打开补油泵到排量控制阀的通道； 2.系统压力高于设定值时，高压油通过梭阀推动压力过载阀， 把补油泵到排量控制阀的通道关小，也就降低了到排量控制 阀的压力，从而减小泵的排量。 泵泵 的的 压压
12、 力力 切切 断断 控控 制制 萨奥 高压油路切断式：高压油路切断式： 1.正常工作时，一级先导压力没有压力油过来； 2.系统压力高于设定值时，一级先导压力来高压油，一路通过单向 阀进入补油通道，另一路直接引入变量缸减小泵的排量（注意补 油路的溢流阀限制了进入变量缸的压力） 。 在泄压式和减压式压力切断方式下在泄压式和减压式压力切断方式下 斜盘是如何偏转的？斜盘是如何偏转的？ 斜盘在回位弹簧和泵高压端工作柱塞的内力 作用下共同克服伺服柱塞的支持力而向泵排 量减小的方向转动 。实际上就是使斜盘解除 自锁状态。 萨萨 澳澳 2020 系系 列列 LINDELINDE REXROTHREXROTH
13、电液比例阀控制变量电液比例阀控制变量 组成：比例电磁铁（电-机械比例转换 装置）液压阀 变量泵排量控制采用电比例减压阀： 比例电磁铁减压阀 电液比例阀电液比例阀 由电子放大器驱动并且一起配套供应。它与 一般的通断型电磁铁的主要区别在于普通电 磁铁是变气隙的，比例电磁铁的气隙在一定 范围内恒定，保证了电磁引力恒定，而且不 同的电流可以对应不同的引力。 作用：把输入的电信号转换成一定的位移， 此位移可以压紧或放松一个弹簧，或者移动 一个阀杆。转换到电流与压力的关系，就是 不同的电流对应不同的输出压力。 比例电磁铁的特性比例电磁铁的特性 能实现自动连续控制、远程控制和程序控制 。 把电的快速性、灵活
14、性与液压传动力量大的 优点结合起来，能连续地、按比例地控制液 压系统执行元件的力、速度和方向。 技术上容易掌握，工作可靠，价格相对较低 。 对于位置控制或需要提高系统性能时可以用 于负反馈的闭式系统。 电液比例阀的特点电液比例阀的特点 电比例减压阀电比例减压阀 1减压阀杆 2比例电磁铁 3弹簧 P控制压力油 T油箱 A变量泵前级伺服缸 电电 比比 例例 减减 压压 阀阀 原原 理理 泵泵 的的 电电 比比 例例 控控 制制 变量原理变量原理 变量动作顺序： 1. 2.伺服滑阀的机械负 反馈动作是如何实 现的？ 伺服变量伺服变量 和反馈和反馈 （中位）（中位） 当阀杆处于中位时，伺服 缸两侧处于
15、闭锁状态，斜 盘被固定不动。 前级伺服缸前级伺服缸 右侧进油右侧进油 斜盘偏转斜盘偏转 同时滑阀同时滑阀 机械式机械式 负反馈回位负反馈回位 伺服滑阀伺服滑阀 完全反馈复位完全反馈复位 泵的控制电流与排量的关系泵的控制电流与排量的关系 液压先导控制液压先导控制 泵泵 的的 手手 动动 伺伺 服服 控控 制制 手动伺服控制原理图手动伺服控制原理图 反馈原理反馈原理 如果需要将手柄随意 致于任何位置，必须 在操纵机构中设置摩 擦自锁装置。 控控 制制 及及 伺伺 服服 反反 馈馈 HPVHPV闭式泵可选控制模式闭式泵可选控制模式 变量泵的电控排量控制路线变量泵的电控排量控制路线 液压马达和减速机液
16、压马达和减速机执行元件执行元件 高速方案：高速马达+多级行星式减速机。集成化程 度很高，容易实现各种无级和有级变量控制，可以 实现液控、电控、比例控制以及高压自动变量等多 种控制。常见的有斜盘马达，斜（弯）轴马达。 低速方案：低速大扭矩马达，不用减速机。只能实 现有级变量控制，一般有双排马达油路串并联、变 柱塞数、变作用数等变量方式。常见的有摆线马达 、曲轴连杆马达、静平衡马达和内曲线马达。 中速方案：中速马达+一级行星减速，中速马达是采 用大直径滚动轴承的径向柱塞马达。 齿轮马达的工作原理齿轮马达的工作原理 齿1、2、3和1、2、3 组成齿轮马达的进油 腔。由于啮合点半径x 和y永远小于齿顶圆半 径，因而在齿1和2的 齿面上
