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1、第3章工程机械液压传动系统基本型式3. 1基本【川路3.1.1压力控制回路用压力阀在油路中凋节系统的压力.以满足执行机构对压力的餐求。E调压冋路图Ml为单级调压回路。 3.2 级调压冋路。2.减乐冋路Cffi3.3）圏;L1单簸说冷冋路1.2. 3-谥流隅4换向阀3.3减压凹路在单泵液压系统中，为获得几种不同的调定压力时，可用调压回路。3增乐回路（图 3，4） 其作用是使系统的局部汕路或某个执行元件获得比液压泵工作压力高得多的压力，或用于气液传动，利 用压缩空气（压力一般为0. 60. 8HPa）来获得高压。凡具有负载人、行程小和作业时间短等丁作特点的执行 机构均可采用增压回路。4.卸荷回路
2、回路中液压泵以最小输山功率运转，液压泵输出的油液以最低压力流回油箱，或以最小流量（补偿系统泄漏 所需之流量）输出压力油。其作用是减少动力，降低系统发热。常见的卸荷回路有以几种方式：1）图3, 5为采用Id型（或U、K型）滑阀机能来实现液压泵卸荷的回路。2）图 3. 6 是用溢流阀卸荷的回路。3）图3. 7为复合泵卸荷的回路。当工作负载小时，泵2输山的油经单向阀与泵1合流，实现轻载快速运 动。当工作负载增大，系统压力超过卸荷阀4调定压力时，卸荷阀4打开，使泵2卸荷，液压泵1单独向系统 供油，实现重载慢速运动。第 114 页 rLJffl 3.-6川凌说阀卸荷回踣4）图38 是采用限压式变量泵的卸
3、荷回路。该泵可按实际工况需要，调定最大供油压力，而执行机构运行速度 缓慢，所需流量极小，因此泵虽然在高乐下工作，但由于压力反馈作用，输山流量极小，故基本上是处于卸荷状 态。312 速度控制回路 工程机械一般都要求调速，而液压系统能在原动机转速不变的情况下，方便地实现大范围的无级调速。 调速方法可分为三大类：节流调速、容积调速、容积节流调速。前两种在工程机械上应用较多。1节流调速按节流元件安装位置的不同，节流调速回路可分为三种：进油路节流调速、回油路节第 4 章 工程机械液压传动系统设计与实践41 液压传动系统的设计对一台工程机械设备的传动方式，究竞选用机械传动、电力传动还是液压传动，要根据工程
4、机械设备工作 要求经过充分的分析、比较来确定。有时种传动方式不能满足设备的工作要求或者机构兄得过于复杂，贝y叫将 两种传动方式结合起来使用。当决定采用液压传动的方式之后，液压系统的设计任务才被确定下来。这时必须明 确：1）设备总体布置及工艺要求，液压执行元件的位置及空间尺寸的限制。2）设备的工作循环，液压执行元件的运动方式（移动、转动或摆动）及其工作范围。3）液压执行元件的运动速度及其变化范围。4）液压执行元件的负载及变化范围。5）各液压执行元件动作之间的顺序、转换和互锁要求。6）丁作性能如工作平稳性、可靠性、转换精度、停留时间等方面的要求。 对于液压系统小工作循环较复杂的单个液压执行元件或相
5、互动作关系复杂的多个液压执行元件来说，应绘出其完整的动作周期表，以使设汁要求一目了然，便于进行工作。液压系统设计是工程机械设备设计的一部分，它与设备设计是紧密联系的，必须同进行。一般把设计步骤 归结为如下儿点：1）明确液压系统的设计要求；2）初步确定液压系统的性能和参数；3）拟定液压系统方案图：4）计算和选择液压元件；5）估算液压系统性能：6）绘制液压传动装置系统图：7）设计液压传动装置。411 工况分析工况分析指分析下程机械设备工作过程的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率变化规律的分析或这 些参数最大值的确定。工况分析的关键是分析负载性质和编制负载图。作往复直线运动的工程液压缸的负载由
6、6 部分组成，它们是工作阻力、摩擦阻力、惯性阻力、重力、密封 阻力和背压阻力，前 4 项为外负载，后 2 项为内负载。1丁作阻力斤 工作阻力是指沿液压缸方向上的力。此阻力可正可负：凡作用方向与液压缸（或活塞）运动方向相反者为正， 相同者为负。工作阻力有基本上恒定不变的、有周期性变化的，需根据具体情况分析决定。 占是液压缸负载中 最主要的部分。2.摩擦阻力f 摩擦阻力是指工程机械设备工作时工作台导轨处的摩擦力或被液压缸拖动部件与静止第 131 页本体上阿的摩擦儿它打导轨形状、放豊惰况且及运动状态召关，其大小关键在于确宦摩 擦系数具体计算公式及摩擦系数的大小可以查有关书無和手册匚:仁惯性阻力E慣性
7、阻力呈指工作部件祥起射和制劲过程申的顶性如町按牛顿第二定律求出：0-1)式中结一車力加珠度；A L起动或制胡时间。惯性阻力也是可正可负的彳分析时需要注意4,重力占惯性阻力也是可正可负的，分析时需要注意。4重力 J 垂直放置和倾斜放置的工作部件，它的重量本身也成为一种负载。向上移动时为正负载，向下移动时为负 负载。5.密封阻力F 这是指装有密封装置的零件在相对移动中产生的密封摩擦力，其值与密封装置的类型、材料、液压缸制造 质量和油液工作压力有关。详细计算比较繁琐，可将它计入液压缸的机械效率中。6背压阻力 F 这是液压缸回油路上的阻力。在系统方案、结构尚未确定以前它是无法计算的，只能先按经验数据选
8、取一 个数值暂供分析时使用，确切数值留待后面解决。液压缸在动作循环中各个阶段的负载确定以后，清楚地表达起动、加速、恒速、制动等每一阶段的负载大 小，可以画山负载图。往往横坐标取时间或液压缸位移，纵坐标取力。412 液压元件主要参数的计算与选择1液压泵的选择计算(1)工作压力的确定 液压泵的工作压力等于系统的压力损失和执行元件工作压力之和，即pff =pv +EAp4一6式中母一一泵丁件压力；Pc执行兀件工作压力，系统工作压力损失，包括直管中沿程阻力损失和弯件、各种、管接头处的 局部阻力损失背路系统的压力损失，需待选好液压元件及画出管路布竇图后才能进行计算*初步计 算时*可粗略选取。对管路复杂、
9、高压大流显系统取L= (1015) X 10：?ao(2)泵流量的确定 当液压系统丁一柞循环中只仃一亍执行元件工作时，为了保证最大 工作速度和考虑到系统的泄漏，液压泵的流呈应大于执行元件最大速度时所需的流童；当 工作循环中有几个执行元件同时工作时，液压泵的流量应大于复合动作时所需的垠大流量, 并考虑到系统的泄漏当总流量波动范围不大时泵流呈可按下式选取:第5章典型工程机械液压传动系统分析51 挖掘机液压传动系统挖掘机是日前国内外工程建设施工的一种主要工程机械机型，据统计，我国 70以上的土石方开挖离不开此类设备，包括有各种类型与功能的 挖掘机。一般来说，单斗挖掘机不仅进行土石方的挖掘工作，而且可
10、通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、破碎钻孔等多种作 业。单斗液压挖掘机主要由工作装置、回转机构、行走机构和液压传动控制系统四人部分组成。工作装置包括动臂、斗杆以及根据施工需要而可以更 换的各种换装设备，如正铲、反铲、破碎锤、装载斗及抓斗等。511 EX400 型液压挖掘机液压系统分析图 5 1 是日本日立公司生产的 EX400 型全液压挖掘机液压传动系统丁作原理图。动力装置是一台四冲程六缸水冷带涡轮增压器的 206kW 额 定功率的柴油发动机。挖掘机铲斗容量为1. 82mM，整机工作装置包括动臂、斗杆、铲斗、回转及行走机构等组成。囚此，整车的液压传动系统 U1是由各工作装置
11、的液压控制系统所组成。整机液压系统属多泵变量系统。泵组22中含三台液压泵，前后泵为主泉，是恒功率斜轴式轴向柱塞泵, 主要用于向各工作装置回路供压力油；中间的是台辅助性齿轮泵，主要用于向各工作袋置提供操作控制用液压油、下面分别就各工作装置液压回路介 绍如下1 .主泵液压调节回路由两台主泵供油的两组多路换向阀出口油路端各设有一个固定节流阀P、G,它的作用是可以调节液压泵在空载时的流量，使之流量减小。当各 换向阀处中位不工作时，由于节流阀节流作用，阀前压力增大：此增大的压力油反馈进入变量泵控制调节缸内，推动调节缸移动，使斜轴泵倾斜角变 小，从而减少了该泵的输出流量。只有当多路阀内任一换向阀工作时，节
12、流阀前后压差增加不大，不影响或不改变泵斜轴斜倾角，从而使泵输出流量 增加，以满足挖掘机各丁况的速度要求。2. 动臂液压回路动臂的动作由换向阀26、 46联合供油，液动换向阀的控制由手动减压阀遥控操纵阀30控制，其控制油山辅助泵（齿轮泵）供给、当阀30向左 操纵时，从辅助泵来的操纵压力油经单向阀32到达阀30及阀26的左端、阀46的右端，使阀26左位工作，阀46右位工作。从前泵来的液压油 经换向阀46到达A点，从后泵来的压力油经换向阀26到达B点，井同流入动臂的无杆腔，使动臂举升，有杆腔的油分别经阀26、46回油箱。同 理，当阀 30 向右操纵时，动臂下降。动臂举升设定压力由过载阀17保证，设定
13、压力为32MPa；动臂下降没定压力由过载阀16保证，为30MPa。3. 斗杆液压回路第146页IMTa-HJ4.-J1 fi坤IIJ 订一图“ b：X400型全液用挖掘机液压索统.T作感蹬一平衡阀 2 一二位三通液动阀 3 一二位三通电磁阀 4、36一过载阀 5 一斜轴液压马达制动缸 6一斜轴液压马达转角控制缸 7一高压主安全阀 S 一低压主安全阀9、11、12、26、44、45、46 一三位八通液控换向阀Io 液压开关液动阀13、17、18、23、24、25 一过载补油阀14 一铲 斗液压缸15、 19、 28、 30、 31一减压阀式远控操纵阀 16一动臂液压缸20一油温冷却器21一背压阀
14、 22一泵组（前泵、后泵、辅助泵） 27一 三位九通液控换向阀 29一斗杆缸32、 47一单向阀 33一溢流阀 34一蓄能器35、 38-11位三通液控换向阀 37一回转液压马达39一制动液 压缸 40 一斜轴式液压行走马达4I 一速度调节阀42 一电液阀43 一液控三位十通换向阀4s、49 一梭阀第 6 章工程机械液压传动系统故障诊断方法6. 1工程杉L械液压传动系统故障原因分析现代工程机械多为行走作业式机械，为了以简单的结构实现在任意方向上的各种不同形式的运动，除了设置必要的机械传动机构和电气装置之 外，普遍采用液压传动，保证机械具有更好的机动性和工作可靠性，是工程机械中不可少的种重要传动
15、手段。面以液压传动系统为分析对象，对工 程机械液压系统常见故障原因进行剖析。6. 1.1 对工程机械液压系统的要求 工程机械多在室外工作，作业环境较为恶劣，如挖掘机、铲运机、起重机、装载机、推十机等机械设备的推、拉、举、吊、运等作业，经常处 于泥土砂尘之中，风霜雪雨之下，严寒酷暑之中，潮湿腐蚀环境之间。丁作载荷往往是多变并伴有振动，工作速度经常处于瞬态转换兼有惯性冲击。 因而对工程机械液压系统应有与固定式作业机械、室内工作机械的液压系统不同的要求：1）工程机械液压系统应具有良好的环境适应性和可靠的封闭性。2）工程机械液压系统经常处在倾斜、颠簸情况下工作，因此系统应具有更高的工作可靠性：对各种多变载荷和多变速度的作用，系统应具有灵 敏的实时应变的能力。3）液压系统应具有更好的机动性，使系统封闭而又能做各种变动。如元件间的柔性联结，活动联结，万向联结等装置。6. 1. 2 工程机械液压系统常见故障1）液压系统表现无力和力不足。 如执行机构不足以克服外界载荷，系统建立不起压力，执行机构无动作；需要同时联动的机构，不能联动。执行机构这种推不动、举不起、拉不走的现象，严重影响工程
