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挖掘機液壓工作原理

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挖掘機液壓工作原理

發布日期:2015-11-04 00:00 來源:http://www。jugongyeya。com 點擊:

    挖掘機工作原理     

挖掘機的工作原理 液壓挖掘機主要由發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系 統由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統包括監控盤、 發動機控制系統、泵控制系統、各類傳感器、電磁閥等。 液壓挖掘機一般由工作裝置、 回轉裝置和行走裝置三大部分組成。 根據其構造和用途可以區 分為:履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉、非全回轉、通用型、專用型、 鉸接式、伸縮臂式等多種類型。 工作裝置是直接完成挖掘任務的裝置。 它由動臂、 斗桿、 鏟斗等三部分鉸接而成。 動臂起落、 斗桿伸縮和鏟斗轉動都用往復式雙作用液壓缸控制。 為了適應各種不同施工作業的需要, 液 壓挖掘機可以配裝多種工作裝置,如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種 作業機具。 回轉與行走裝置是液壓挖掘機的機體, 轉臺上部設有動力裝置和傳動系統。 發動機是液壓挖 掘機的動力源,大多采用柴油要在方便的場地, 也可改用電動機。 液壓傳動系統通過液壓泵將發動機的動力傳遞給液壓馬達、 液壓缸等執行元件, 推動工作裝 置動作,從而完成各種作業。 挖掘機液壓系統是怎么工作的? 挖掘機液壓系統是怎么工作的 挖掘機有三個部分的液壓缸分別是動臂,斗桿,鏟斗。有三個液壓馬達,左右行走和一個回 轉。這些都由換向閥控制供油。油液從液壓泵出來經換向閥分配到以上各執行元件。挖掘機 的換向閥大多是液控的就是用一股壓力較小的油推動換向閥的閥芯。 一般中型挖掘機用的是 三聯泵,兩個大泵提供工作所需要的壓力,一個小齒輪泵給控制油路供油。控制油通過手柄 下邊的控制閥調節主油路換向閥閥芯的位置從而實現動臂斗桿和鏟斗油缸的伸縮。 以及液壓 馬達的轉與停以及轉動方向。 主油路設溢流閥, 壓力超過限定值就會打開, 油液直接回油箱。 所以系統壓力始終保持在一定范圍內。 同樣道理在各油缸的支路也設溢流閥, 實現二次調定 壓力。 不光是挖掘機, 任何液壓系統工作原理都是 油箱中油液-泵-控制元件-執行元件-油箱。 液控比例閥換向閥的作用和液控比例閥換向閥串聯的先導閥是什么作用 傳統換向閥的進出油口控制通過一根閥芯來進行, 兩油口聽開口對應關系早在閥芯設計加工 時已確定, 在使用過程中不可能修改, 從而使得通過兩油口的流量或壓力不能進行獨立控制, 互不影響。 隨著微處理控制器、傳感器元件成本的下降,控制技術的不斷完善,使得雙閥芯控制技術 在工程機械領域得以應用。英國 Utronics 公司利用自己的技術及專利優勢研制出雙閥芯多 路換向閥,已廣泛應用于 JCB、Deere、DAWOO、CASE 等公司的挖掘機、*車、裝載機 及挖掘裝載機等產品上。 為適應中國工程機械產品對液壓系統功能要求。 穩定性以及自動化 控制程度的不斷提高,             Utronics 公司產品適時進入中國市場,現已初步完成廈工(5t)裝載 機、詹陽(8t)挖掘機樣機調試并進入試驗階段。 1、傳統單閥芯換向閥的缺陷 傳統的單閥芯換向閥所組成的液壓系統難以合理解決好以下功能和控制之間存在的矛盾: (1)液壓系統設計時為提高系統穩定性,減少負載變化對速度的影響,要么犧牲部分我們 想實現的功能,要么增加額外的液壓元件,如調速閥、壓力控制閥等,通過增加阻尼,提高 系統速度剛度來提高系統的穩定性。但是這樣元件的增加又會降低效率,浪費能源;還會使 得整個系統的可*性降低、增加成本。 (2)由于換向結構的特殊性,使得用戶在實現某一功能時必須購買相應的液壓元件,再加 上工程機械廠家會根據不同最終用戶要求設計出相應的功能,這樣會造成生產廠家采購同 類、多規格的液壓控制元件來滿足不同功能要求的需要,不利于產品通用化及產品管理,同 時會大大提高產品成本。  (3)由于執行機構進出液壓油通過一根閥芯進行控制,單獨控    制執行機構兩側壓力是不可 能的。因此,出油側背壓作用于執行機構運動的反方向,隨著出油側背壓升高,為保質執行 機構的運動,必須提高進油側壓力。這樣會使得液壓系統消耗的功能增加,效率低,發熱增 加。 采用雙閥芯技術的液壓系統, 由于執行機構進出油側閥口閥芯位置及控制方式各自獨立, 互 不影響, 這樣通過對兩閥芯控制方式的不同組合, 利用軟件編程能很好解決傳統單閥系統不 能解決的問題,同時還可以輕易實現傳統液壓系統中難以實現的功能。 2、雙閥芯換向閥的兩種基本控制策略 由于雙閥芯換向兩油口控制的靈活性, 兩油口可分別采取流量控制、 壓力控制或流量壓力控 制。正面介紹兩種簡單的控制策略。 (1)負載方向在整個工作過程中保持不變 我們知道,對于汽車起重機、挖掘機、裝載機等而言,其液壓缸在整個工作過程中負載方向 始終維持不變。下面以起重機變幅液壓缸為例來探討雙閥芯的控制策略。 起重機變幅缸在工作過程中其受力,負載方向始終保持不變,因此我們可以采取液壓缸有 桿控用壓力控制、無桿腔用流量控制的控制策略。 無桿腔流量控制是通過檢測連接到無桿腔側閥前后兩側的壓差, 再根據所需流入或流出流量 的多少,計算出閥芯開口大小;有桿腔側采用壓力控制,使該側維持一個低值的壓力,使得 更加節能、高效。 由于我們在無桿腔采用了流量控制, 因此原控制系統中所用的平衡閥可用一個液控單向閥來 代替。這樣可消除因平衡閥所帶來的系統不穩定,從而提高系統穩定性。 (2)負載方向在工作過程中發生改變 在這種情況下,采取“進油側壓力控制,出油側流量控制”,在液壓缸有桿腔側用壓力控制, 無桿腔側有流量控制。 如負載方向不變, 由于出油側采取了流量控制, 我們可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換, 從而提高系統的穩定性。 進油側用壓力控制器來維持一個較低的參考壓力, 一方面提高系統 效率,另一方面使系統不發生氣穴。 為了使負載方向變化的工作機構能得到很好控制,另外一個 PI 控制器將被運用到有桿腔的 壓力控制器中,當負載方向改變后,無桿腔的壓力將減小;如果仍將有桿腔維持一個很低的 壓力,當負載很大時,液壓缸將向反方向運動。此時我們可用所增加的 PI 控制器監視無桿 腔壓力的變化,當 PI 控制器檢測到無桿腔壓力低于所設定的參考值時,將提高有桿腔壓力 控制器所設定的壓力,從而保證系統的正常工作。 3、Ultronics 液壓控制系統 Ultronics 公司是一家集設計、研究和制造的電子液壓技術公司。其液壓控制系統采用了 CAN 總線通信,雙閥芯控制技術,通過兩個閥芯的組合控制,可實現對執行機構多種控制, 以提高系統的穩定性,降低能源損耗,同時還可使得系統更加簡單,降低成本,加快產品開 發速度,這些都是傳統的電子系統所不能做到的。 Ultronics 控制系統的硬件一般由操縱手柄、電控單元 ECU、調節閥、雙閥芯液壓閥組和外 接傳感器或開關等組成,其間通過 CAN 總線通信,液壓閥組為電控系統與液壓系統的交匯 點,系統的另一個重要組成部分就是軟件。 手柄為光電非接觸形式,最多可帶 4 個比例輸出或 2 個比例輸出和最多 5 個開關。開關有 比例式和自鎖式供選擇。其防護等級達到了 IP67。手柄的延時特性、輸出曲線和死區等可 通過專用軟件 JoyVal 進行修改。 電控單元 ECU 其供電壓有 12V 和 24V 兩種,25 路和 50 路兩種接口,提供模擬與數 字輸入、輸出接口,同時該電控單元還提供了 CAN 信接口,使得系統可以接收傳感器或控 制信號或與其它系統進行連接。ECU 中存儲了系統控制所需的所有應用程序,該應用程序 可將來自于手柄或連接于 ECU 上的其它器件和信號(如傳感器檢測信號、發動機控制系統 信息等),經處理后轉換成各個閥芯動作的指令。 Ultronics 控制系統的關鍵在于其獨特的雙閥芯控制技術,每片閥有兩個閥芯,相當于將一 個 三位四通閥變成兩個三位三通閥的組合, 兩個閥芯既可單獨控制, 也可根據控制邏輯進行 成對控制,并且兩個工作油口都有壓力傳感器,每一個閥芯都有位置傳感器,通過對傳感信 號的閉環控制可以分別對兩路液壓油的壓力或流量進行控制, 具有很高的控制精度, 通過不 同的組合可以得到許許多多的控制方案,以滿足系統的需要。 每片閥都有兩個完整的設置好的混合信號 ASIC(模擬型專用集成電路)和一個 RISC(精 簡指令處理器)。這些控    制器給傳感器提供激勵和補償、給控制傳動裝置提供動力、提供閥 芯控制軟件以及 CAN 總線通信。閥芯動作控制策略以及具體的參數可由用戶根據被控執行 元件的要求進行設置或修改。 控制閥接收到指令后, 其內嵌式處理器就運行閥芯動作控制軟 件實現設定的機能,多個閥間的功能協調是由 ECU 完成的,從而實現復雜的系統功能。這 種分級控制方式使系統的應用具有非常好的靈活性,同時易于構建復雜的控制系統。 Ultronics 控制系統功能的多樣性是通過應用軟件實現的,通過有針對性的編制控制軟件。 Ultronics 控制系統可實現的功能是極其廣泛的。履帶挖掘機、輪式挖掘機、裝載機等先進 機型在操作舒適性、作業效率、作業成本消耗、故障診斷、環境保護等方面所做的努力,比 如發動機狀態與液壓系統的適應控制、特定作業功能等,采用 Ultronics 系統都可實現。 總之,通過 CAN 總線通訊、獨特的雙閥芯結構和壓力、位移傳感器的應用以及壓力或流量 的閉環控制技術、Ultronics 公司的電子液壓控制系統使工程機械控制系統在功能的多樣性、 實現的靈活性、 較低的性價比以及控制理念、 維修模式等諸多方面都將引發一次革命性的變 化。 方向控制閥分類 在實際應用中,可根據不同的需要將方向控制閥分成若干類別: (1)按照氣體在管道的流動方向,如果只允許氣體向一個方向流動,這樣的閥叫做單向型 控制閥,比如單向閥,梭閥等;可以改變氣體流向的控制閥叫做換向閥,比如常用的 2way2port,2way3port,2way5port,3way5port 等。 (2)按照控制方式可分為電磁閥,機械閥,氣控閥,人控閥。其中電磁閥又可以分為單和 雙電控閥兩種;機械閥可分為球頭閥,滾輪閥等多種;氣控閥也可分為單氣控和雙氣控閥; 人力閥 可以分為手動閥,腳踏閥兩種。 (3)按工作原理可以分為直動閥和先導閥,直動閥就是靠人力或者電磁力,氣動力直接實 現換向要求的閥;先導閥是由先導頭和閥主體 2 部分構成,有先導頭活塞驅動閥主體里面 的閥桿實現換向。 (4)根據換向閥桿的工作位置可以將閥分為 2way,3way 閥。 (5)根據閥上氣孔的多少來進行劃分,可以分為 2port,3port,5port 閥。 普通單向閥(逆止閥或止回閥) 功用:只允許油液正向流動,不許反流。 分類:直通式、直角式 結構:閥體、閥心錐形、鋼球式 、彈簧等 工作原理:液流從進油口流入時,A →B 液流從出油口流入時,A → B 開啟壓力:0、04——0、1MPa  做背壓閥:Pk=0.2——0.6 MPa 3 液控單向閥 功用:正向流通,反向受控流通 結構:普通單向閥+液控裝置 K 不通壓力油,A → B 工作原理〈 K 通壓力油,A → B 結構特點:B→ A,∵ PB=P 工,很高 ∴ 彈簧腔背壓很大,pk 很大時才能頂開閥心,影響可靠性。 故 可采用如下措施 1) 采用先導閥預先卸壓 2) 采用外泄口回油降低背壓 應用:∵ 液控單向閥具有良好的反密封性 ∴ 常用于保壓、鎖緊和平衡回路 梭閥、雙壓閥和快速排氣閥 1) 梭閥 2) 雙壓閥 3) 快速排氣閥 二 換向閥 作用:變換閥心在閥體內的相對工作位置,使閥體各油口連通或斷開,從而 控制執行元件的換向或啟停。 換向閥的分類 按結構形式分:滑閥式換向閥、座閥式換向閥、轉閥式換向閥 滑閥式換向閥 (1)換向閥的結構和工作原理 閥體:有多級沉割槽的圓柱孔 閥芯:有多段環行槽的圓柱體 分類: 按工作位置數分:二位、三位、四位 。 位:  閥體的工作位置數。 按通路數分:二通、 三通、四通 、五通。 通: 閥體對外連接的主要油口數。 (不包括控制油和泄漏油口) 按控制方式分 :電磁換向閥 、電液換向閥、 液動換向閥、機動換向閥、 手動換向閥。 圖形符號含義: 1 位——用方格表示,幾位即幾個方格 2 通——↑ 不通—— ┴ 、┬ 箭頭首尾和堵截符號與一個方格有幾個交 點即為幾通。 3 油口有固定方位和含義,p——進油口(左下), T——回油口(右下) , A.B——與執行元件連接的工作油口(左、右上)。 4 彈簧——W、M,畫在方格兩側 二位閥,靠彈簧的一格。 5 常態位置 原理圖中,油路應該連接在常態位置:三位閥,中間一格。 滑閥機能:換向閥處于常態位置時,閥中各油口的連通方式,對三位閥即中間位置各 油口的連通方式,所以稱中位機能。 中位機能:三位換向閥處于中立位置時,閥中各油口的連通方液壓閥組

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