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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,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：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：装载机，挖掘机，平地机 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，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,工
2、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,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,摊铺机的作业特点,定油门
3、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
4、：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,容积调速回路,闭式系统的实例,闭式系统的原理图,容积调速回路的核心泵的变量,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 90系列,电液伺服阀控制变量,电液伺服阀控制变量,电气机械转换器力矩马达,力矩马达1,力矩马达2,
5、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
6、度提高了一倍。,喷嘴挡板式前置放大级,喷嘴挡板阀的特点,结构简单，制造容易，价格低。 压力流量特性曲线的线性度比较好。 对油液污染不太敏感，工作可靠。 动态响应速度高，灵敏度高。 有泄露损失，流量增益小。,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,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排量控
7、制阀杆右移回中位,滑阀式功率放大级工作过程2,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3,柴油机突然熄火,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,认识另外一种喷嘴挡板伺服阀,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
8、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。 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。 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 排量控制阀,排量限制器限制泵最大排量,泵的手动排量控制,手动排量控制
9、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,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。,注意与电控变量方式上机构自由度的不同。,泵的压力切断控制,萨奥,泄压式： 正常工作时，压力过载阀切断补油泵到油箱的通道； 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。,泵的压力切断控制,萨奥,减压式： 正常工作时，压力过载阀打开补油泵到排量控制阀的通道； 系统压力高于设定值时，高
10、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。,泵的压力切断控制,萨奥,高压油路切断式： 正常工作时，一级先导压力没有压力油过来； 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 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。,萨澳 20系列,LINDE REXROTH,电液比例阀控制变量,组成：比
11、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,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,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。
12、 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,电比例减压阀原理,泵的电比例控制,变量原理,变量动作顺序： 伺服滑阀的机械负反馈动作是如何实现的？,伺服变量 和反馈 （中位）,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。,前级伺服缸 右侧进油,斜盘偏转 同时滑阀 机械式 负反馈回位,伺服滑阀 完全反馈复位,泵的控制电流与排量的关系,液压先导控制,泵的手动伺服控制,手动伺服控制原理图,反馈原理,如果需要将手柄随意致于任何
13、位置，必须在操纵机构中设置摩擦自锁装置。,控制及伺服反馈,HPV闭式泵可选控制模式,变量泵的电控排量控制路线,液压马达和减速机执行元件,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1、2、3
14、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的齿面上产生不平衡的液体压力，从而对旋转轴线产生扭矩，马达旋转。,斜盘马达的工作原理,高速马达,注意：只有当负载存在时，进入马达的油才能建立起压力并产生扭矩去克服负载。,斜盘马达的结构,斜（弯）轴泵和马达的工作原理,高速马达,弯轴马达的结构,曲轴连杆马达的工作原理,低速马达,曲轴连杆马达的变速原理,低速马达,静平衡马达的工作原理,低速马达,别名：五星轮马达。 原理：柱塞上部高压油形成的“高压液柱”代替曲轴连杆马达中的连杆作用。 结构特点：柱塞下表面与五星轮之间有压力环，它不通过金属直接接触传力，而是通过“高
15、压液柱”传力。压力环只起密封作用。 运动特性：柱塞作往复运动；五星轮作平面运动；输出轴作旋转运动；柱塞下表面与五星轮之间作相对滑移运动。,马达的静平衡原理,低速马达,内曲线马达的工作原理,低速马达,中速大扭矩马达,兼有径向柱塞马达的低转速和轴向柱塞马达的高转速性能。称为高速径向柱塞马达或者中速大扭矩马达。 在径向柱塞马达的基础上采取了一些适应高速的结构：如摆动缸体、中空柱塞、大直径滚动轴承、柱塞夹持环、浮动式端面配流器等。,意大利SAI马达,摆线马达的 工作原理,中速马达,外齿圈固定不动为定子。摆线转子在啮合过程中一方面绕自身轴线O1自转，另一方面绕定子轴线O高速反向公转。公转一周，每个齿间密
16、封的工作容积各完成一次进油和排油，同时摆线转子自转一个齿。 当摆线转子齿数为6，定子齿数为7时，转子需要绕定子轴线公转6圈，才能使自身转动一圈，速比为6。,摆线马达的机构转化,马达的控制,定量马达 电控无级变量 液控无级变量 高压自动变量 电控两级变量 液控两级变量 ,定量马达带冲洗阀,中位,A口进油,变量马达,变量马达的斜盘初始位置都是设定在最大排量。即最初变量时从最大开始，这非常符合机器的作业工况：机器刚开始起步时的力矩大而速度低，同时系统功率利用也比较好。 按变量方式分： 无级变量比例伺服控制（有反馈） 两级变量开关控制（无反馈） 按控制方式分：液控变量和电控变量 按变量油源分：外部供油、内部供油（冲洗回路或高压回路）,电控无级变量马达,马达变量原理,锻炼分析问题的能力,马达排量减小,马达排量增大,液控无级变量马达,马达变量原理,电控两级变量,电磁阀Y得电或者失电，得到马达的最小或者最大两个排量。 变量控制油压来自马达的冲洗油路。,两级变
