摊铺机的液压系统及控制.ppt

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 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 SAUER90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 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 LINDEREXROTH 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 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 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 两级变量与无级变量的画法区别 液控两级变量 高压自动变量马达 容积调速回路的形式 变量泵 定量马达回路回路特性 液压马达的输出扭矩与变量泵的排量无关 均能使输出扭矩恒定 适用范围 负载转矩变化不大 调速范围比较大的场合 定量泵 变量马达回路回路特性 泵排量最大时 马达的输出扭矩最大 但转速最小 泵排量减小时 马达的输出扭矩也减小 但转速增大 马达的这种扭矩与转速的变化结果使回路的输出功率保持不变 恒功率调节 适用范围 需要保持发动机在恒功率高效点工作 最大限度利用发动机功率的场合 容积调速回路的形式 变量泵 变量马达回路这是前两种回路的组合 它同时具有上述两种回路的工作特性 速度调节的方法 一般分两段进行 第一段 将变量马达的排量定到最大值 然后由小到大 直到最大 来改变泵的排量 这相当于变量泵 定量马达回路 第二段 将泵的排量定到最大 然后由大到小 直到最小 来改变马达的排量 这相当于定量泵 变量马达回路 可以根据机器的工况要求决定采取哪种调节方式 这种回路使用起来非常方便 灵活 这种回路的价格最高 开式变量液压系统 请参见 恒功率及负流量 挖掘机的液压系统及控制负荷传感 负荷传感液压系统及控制 定量液压系统 节流调速回路 节流阀的作用 很多工况都需要使用节流调速 节流阀简单 方便 实用 而且成本低 如果使用得当效果很好 各种换向阀也具有节流作用 阀杆移动过程中阀口通流面积的变化实际上就是节流阀开口大小的变化 电磁换向阀只有某端通电 断电两种情况 其阀口通流面积的变化很快而且无法有效控制 即回路调速性能很差 此时如果合理利用节流阀调速 则可以大大改善回路的调速性能 使执行元件的运动特性得到改善 节流调速的回路形式 节流调速 节流调速的回路形式 例图中节流阀的进口压力由溢流阀保持为定值 根据Q K A P 在节流口开度不变时 油缸负载的变化会引起阀前后压差的变化 从而导致阀的流量改变 刚性 节流阀抵抗外界干扰 保持流量稳定的能力 流量变化越小 刚性越大 流量变化越大 刚性越小 期望 刚性越大越好 对同一节流阀 P相同 开口小则刚性大 开口相同 P大则刚性大 节流阀的刚性 流量公式 Q K A P 式中K 节流系数 与节流口结构形式和油液的物理特性有关 A 节流孔通流面积 P 节流孔前后压差 薄壁小孔节流 实际应用时节流系数K不受油液粘度的影响 细长孔节流 节流系数K与孔的长度 直径和油液的粘度有关 注意 油液温度直接影响油液的粘度 节流口的流量特性 固定节流口 薄壁小孔 细长孔等 可变节流口 通过可动部分 阀芯 与固定部分 阀体或者阀套 之间的相对运动改变节流口的大小 一般有针式 偏心槽式 轴向三角槽或月牙槽式 周边缝隙式 轴向缝隙式 迭片式等 思考1 液压油散热器它实际上是什么形式的节流 有什么特性 我们在设计工作中应该注意什么 思考2 液压阀通径如何选取阀的最大流量参数 如果阀的最大流量参数选小了会出现什么情况 思考3 液压管路通径如何选取液压管路的通径 如果液压管路的通径的选小了会出现什么情况 节流口的形式 进 出 口节流调速的负载特性 负载特性 当节流口面积a调定后 速度v随负载F的变化特性 速度刚性 在负载特性曲线上表现为在某点的斜率 斜率越小 刚性越好 进 出 口节流调速的调节特性 调节特性 当负载F不变时 速度v随节流口面积a的变化特性 图中看出 在负载F从0到最大的各种负载条件下 都可以通过改变节流口面积a使速度v从0到最大 实现无级调速 旁路节流调速的负载特性和调节特性 这种回路是把节流阀与负载并联 节流阀在负载调节流量的同时 溢出多余的流量 溢流阀起安全阀的作用 节流阀面积a一定时 负载F越大 速度刚性越大 负载F不变时 节流阀面积a越小 速度刚性越大 节流调速的功率特性 进 出 口节流调速回路 不宜在负载变化较大 调速范围较宽的工况下工作 否则低速时回路效率低 速度稳定性也差 旁路节流调速回路速度越大 效率越高 负载越小 效率越高 速度刚性进 出 口节流调速旁路节流调速功率特性进 出 口节流调速旁路节流调速 低速性能进口节流调速出口节流调速旁路节流调速承载能力进 出 口节流调速旁路节流调速 节流调速回路的性能比较 采用调速阀的调速回路 节流调速的缺点 回路的负载特性即速度刚性差 速度刚性差的原因 负载变化引起节流阀两端的压差变化 使通过节流阀的流量发生了改变 提高速度刚性的措施 使节流阀两端的压差不随负载变化 这就是调速阀的基本原理 调速阀的结构和工作原理 定压减压阀 液压油通过缝隙产生压力降 PPC PA P 保持出口压力稳定的措施 定差减压阀 弹簧的预压缩量为x0 采用软弹簧 其K值很小 在这种情况下PA PC的变化就很小 近似为一常数 当有两个以上回路 其他回路引起如进口压力PA升高 则阀杆上移 使开口x增大 节流效果减弱 出口压力PC便随之增大 维持PA PC不变 如进口压力PA减小 则阀杆下移 使开口x减小 节流效果增强 出口压力PC便随之下降 维持PA PC不变 根据节流阀流量公式Q K A P 如果节流阀前后压差与负载压力变化无关 那么节流阀输出的流量维持稳定 定差减压阀简化画法 调速阀A 结构形式 定差减压阀串联在节流阀前面 定量分析D腔面积S B腔面积 C腔面积减压阀维持A D两腔压力差恒定 公式中看出 由于FT很小 所以P2 P3基本不变 流量调节的方式 改变固定节流口大小 即改变过流面积A 改变定差减压阀弹簧预紧力FT 即改变通过节流口的前后压差 P 调速阀A 定性分析如外负载使P3升高 引起P1 P3减小 使通过整个阀的流量减小 导致节流阀阀口的压力降 P P2 P3减小 但这时定差减压阀的平衡被破坏 P作用在定差减压阀的右端 当它减小时 阀杆在弹簧力作用下右移 即P3升高引起D腔油压升高使阀杆右移 使减压阀开口增大 压力降P1 P2减小 即P2增大 因此P2 P3增大 维持压差P2 P3基本不变 调速阀A 定性分析同理 当进口压力P1增加 引起P1 P3增大 使通过整个阀的流量增大 导致节流阀阀口的压力降 P P2 P3增大 但这时定差减压阀的平衡被破坏 P作用在定差减压阀的右端 当它增大时 阀杆将左移 即 P P2 P3增大引起P2增大 导致C腔油压升高 使阀杆左移 使减压阀开口减小 P2降低 维持压差P2 P3基本不变 等直径与不等直径阀杆 节流阀后置 调速阀B 结构形式 定差减压阀串联在节流阀后面 定量分析 D腔面积S B腔面积 C腔面积减压阀维持A D两腔压力差恒定 公式中看出 由于FT很小 所以P1 P2基本不变 流量调节的方式 改变固定节流口大小 即改变过流面积A 改变定差减压阀弹簧预紧力FT 即改变通过节流口的前后压差 P 调速阀B 定性分析 如外负载使P3升高 引起P1 P3减小 使通过整个阀的流量减小 导致节流阀阀口的压力降 P P1 P2减小 但这时定差减压阀的平衡被破坏 P作用在定差减压阀的左端 当它减小时 阀杆在弹簧力作用下左移 即 P P1 P2减小引起P2增大 C腔油压升高 使阀杆左移 使减压阀开口增大 压力降P2 P3减小 即P2减小 因此P1 P2增大 维持压差P1 P2基本不变 调速阀B 定性分析 同理 当进口压力P1增加 引起P1 P3增大 使通过整个阀的流量增大 导致节流阀阀口的压力降 P P1 P2增大 但这时定差减压阀的平衡被破坏 P作用在定差减压阀的左端 当它增大时 阀杆将右移 即P1增加引起D腔油压升高使阀杆右移 使减压阀开口减小 P2 P3增大 即P2增大 维持压差P1 P2基本不变 等直径与不等直径阀杆 节流阀前置 泵的流量变化时如何稳定流量 节流阀前置 节流阀后置 发动机的油门开度改变时将引起泵的流量变化 当泵的流量增大时 势必引起通过可变节流孔的流量增大 而可变节流孔两边的压差 P也将增大 但此时这个 P作用在定差减压阀的另外一端 推动阀杆移动 关小阀口通道 使 P基本恢复到原来数值并最终与弹簧力相平衡 当弹簧刚度和阀杆移动距离不大时 P基本不变 流量也就基本不变 同样道理 当泵的流量减少时 同样可以维持流量基本不变 对于节流阀后置式 阀杆左移 关小阀口通道 使P2下降 维持 P基本不变 对于节流阀前置式 阀杆右移 关小阀口通道 使P2上升 维持 P基本不变 关于调速阀 调速阀的压力补偿机构 定差减压阀在反向流动时不起作用 因此调速阀只能单方向使用 调速阀所用的定差减压阀与刚才讲的定差减压阀有区别 一 调速阀的定差减压阀所控制的不是自身的前后压差 而是与其串联的节流阀的前后压差 二 调速阀的定差减压阀是常开结构 刚才讲的定差减压阀是常闭结构 即不工作时是封死的 调速阀的流量稳定范围是有限的 即对进 出口压力的变化有一个限制 否则阀就不能正常工作 调速阀可以与单向阀并联 组成单向调速阀 调速阀节流调速回路的启动冲击问题 现象 采用出口节流调速回路 停车较久再启动时 会出现工作机构跳跃式的前冲 原因 工作机构停止运动时 调速阀中无油通过 压差为零 定差减压阀全开 再次启动时 执行元件的回油排油通过定差减压阀口处的压差很小 而一个较大的瞬时压差加在节流阀上 使它瞬时通过较大的流量 冲击的自然消除 定差减压阀重新建立起压力平衡 恢复其原有功能后才能自然消除 采用进口节流调速回路也会出现前冲 但是执行元件要先形成足够压力才能运动 因此前冲现象不明显 插装式调速阀 PARKERFR101 流量调节的方式 改变定差减压阀弹簧预紧力 即改变通过节流口的前后压差 P 溢流调速阀 定量分析 当弹簧力FT变化不大时 P P1 P2基本不变 起定压 定差 作用的溢流阀与节流阀并联 溢流调速阀 当外载荷增加致使出口压力P2增大时 该压力同时作用在溢流阀左端的弹簧腔使阀杆右移 或 P P1 P2减小 弹簧力使阀杆右移 关小开口量x 使溢流阀溢流阻力增大 导致泵出口压力P1升高 于是溢流阀右端压力也升高 阀杆在新的位置平衡 这个结果使节流阀前后压差 P P1 P2基本不变 同理 当外载荷减小致使出口压力P2降低时 同样可以使前后压差 P基本不变 泵的压力变化取决于负载 负载大 泵的压力就升高 负载小 泵的压力就降低 定性分析 等直径与不等直径阀杆 溢流调速阀 泵的流量变化时如何稳定流量 发动机的油门开度改变时将引起泵的流量变化 当泵的流量增大时 势必引起通过可变节流孔的流量增大 而可变节流孔两边的压差 P也将增大 但此时这个 P作用在定压溢流阀的另外一端 推动阀杆左移 开大阀口通道 使流回油箱的流量增大 P基本恢复到原来数值并最终与弹簧力相平衡 当弹簧刚度和阀杆移动距离不大时 P基本不变 流量也就基本不变 同样道理 当泵的流量减少时 同样可以维持流量基本不变 带安全阀的溢流调速阀 特点 液压泵的一部分油经节流阀4进入执行元件 同时一部分油经溢流阀回油箱 必须安装在执行元件的进油路上 这时液压泵不在恒压下工作 其出口压力P1随执行元件负载的大小变化 因此为变压系统 功率利用比较合理 系统发热较小 安全阀2的作用是防止系统过载 流量稳定性不如前面讲的调速阀好 回油箱的油路不允许有负载 溢流调速阀与3通压力补偿器 如果我们将溢流调速阀的可变节流口看作是主控阀 将P2看作是LS信号压力 则溢流调速阀可以用于入口压力随外负载变化的定量系统 即溢流阀并不总是在高压下溢流 从这个功能看与压差式溢流阀有些类似 减小泵的负荷 从而起到一定的节能作用 这种阀一般叫做三通压力补偿器 3通压力补偿器的多种变形应用 调速阀 液压泵输出的压力是一定的 它等于溢流阀的调定压力 并能满足最大负载要求 因此泵消耗的功率比较大 流量的稳定性比较好 溢流调速阀 入口压力随外负载变化 溢流阀并不总在设定的高压溢流 这样可以减小泵的负荷 但较调速阀的稳定性为差 如果在多回路并联系统中采用三通压力补偿器 在多回路同时动作时必须注意系统的压力取决于最小负荷的那一路 如果要解决这一问题 必须使用压力补偿阀 参见 负荷传感液压系统及控制 章节 两种调速阀的特点比较 失电常开式电比例调速阀 PARKERDF092N 失电常闭式电比例调速阀 PARKERDF092C 插装式电比例溢流调速阀 对照原理图分析 1 泵来油一路通过可变节流口到执行元件 一路到定压溢流阀A无弹簧腔 2 通过可变节流口的油一路到执行元件 一路到定压溢流阀A弹簧腔 3 通过可变节流口的油还有一路到定压溢流阀B的弹簧腔 保证当负载增大时 阀的进口压力 即泵的压力能够提高 PARKERDF102P 插装式电比例溢流调速阀 变形为调速阀 PARKERDF102P 当1口不进油时 该阀可变为调速阀 插装式电比例溢流调速阀 BUCHERSR3C 电比例溢流调速阀工作过程 BUCHERSR3C 单支稳流阀 定差减压阀 节流阀采用软弹簧 小孔d0的前后压差不变 流量QB稳定 多余流量从A口流走 流量调节的方式 改变固定节流口 即小孔d0的大小 改变定差减压阀弹簧预紧力 即改变通过节流口的前后压差 P 单支稳流阀 如果B口负载减小时 则b腔压力也减小 会造成瞬时压差p pb增大 使QB增大 但此时阀芯失去平衡 在a腔作用力下右移 开大A口 使A口节流效果减弱 压力p即下降 压差p pb恢复为原来值 QB也恢复为原来值 如果B口负载增大时 则b腔压力也增大 会造成瞬时压差p pb减小 使QB减小 但此时阀芯失去平衡 在b腔作用力下左移 关小A口 使A口节流效果增强 压力p即上升 压差p pb恢复为原来值 QB也恢复为原来值 同样道理 如果P口压力升高 阀芯右移 开大A口 使A口节流效果减弱 P口压力下降 如果P口压力降低 阀芯左移 关小A口 使A口节流效果增强 P口压力上升 A B两条回路中都必须设置溢流阀 B口也不能被封死 否则A口就不能出油 而且此时系统处于溢流状态 如果A口负载一直增大 阀的开口调节到达极限时 这时只能导致溢流 B口流量就不能保证稳定了 如果为了保证B口流量稳定 B口的溢流压力应该小于A口 整体式单支稳流阀 更换不同的节流片可以获得不同的稳定流量 调节杆的作用 当阀芯向右移动 调节杆没有堵住节流孔时 起正常的单支稳流作用 当A口压力比B口大时 节流口被堵住 不起分流作用 全部流量进入A口 B口压力维持不变 若A口压力下降 节流口被打开 此时又起分流作用 这样可以提高泵的功率利用 插装式单支稳流阀 PARKERFRR101 流量调节的方式 改变定差减压阀弹簧预紧力 即改变通过节流口的前后压差 P 整体式单支稳流阀 BUCHERMTCA 整体式单支稳流阀 BUCHERMTCA 正常工作时优先保证A口稳流 多余流量进入B口 B口可以封闭 此时的阀相当于一个三通调速阀 多余流量回到油箱 当P口压力大于阀的设定值或A口溢流时 定差减压阀移动到最右边 此时P T相通 阀卸荷 而A B口被阀杆封闭 与P T都不通 A B口都可以独立工作且应设安全阀 阀的压力设定值指P口压力 它取决于A B二口的压力最高者 无论任何工作状态 P A总是通过固定节流片相连通 因此当P口流量小于阀设定的最小流量时 定差减压阀不动 流量全部进入A口 单支稳流阀与溢流调速阀的区别 单支稳流阀和溢流调速阀在一定的工作范围内均可以提供稳定的流量 单支稳流阀除提供一条稳流油路外 尚允许另外一条油路克服负载正常工作 溢流调速阀只能提供一条稳流的油路 另外一条油路必须接油箱 不允许有负载 分流阀 如果出口A B负载相同 即pA pB 那么两边流量相等 QA QB 如果A口压力升高 影响到g口压力也升高 那么阀芯右端f腔压力升高 阀芯左移 将右边的可变节流口关小 使右边的油路阻力增加 直到pg ph 阀芯受力平衡为止 这样压差p ph p pg 维持QA QB 为什么A口压力升高导致g口压力跟着升高 当pA pB 这时如果阀芯处于中间位置不动 pB pA QB QA 这样通过两个固定节流孔所造成的压差p ph p pg 整理这个不等式得到pg ph 即阀芯右端压力高 左端压力低 挂钩式分集流阀 a b是固定节流孔c d是可变节流孔e f是腔 分流状态 集流状态 压力变化时的工作情况 提高分流精度的有效措施 影响分流精度的原因有很多 液动力 弹簧力 摩擦力 加工精度 泄露 油液污染等 其中减少负载大小对分流精度影响的措施如下 如果PA与PB的压差越大 分流误差也就越大 如果设置图示修正节流孔 这样就能让负载较大的支路的油液有一部分流进负载较小的支路 如果使每个时刻放过的液体量适应于当时工作油路的压差 则分流阀的精度可以提高 PARKERFDC101 插装式 挂钩式分集流阀 换向活塞式分集流阀结构 特点 在阀芯中左右两边各有一个换向活塞 1 作为分流阀使用 进油时 换向活塞被推到阀芯两外侧端部 2 作为集流阀使用 进油时 换向活塞被推到阀芯靠近中间的内侧 先导式减压阀 阀的平衡方程分析 主阀弹簧很软 K很小 阀开口量x很小 所以出口压力变化不大 PF由调压弹簧设定 当PF为定值时 出口压力也为定值 当PF改变时 出口压力也改变 调节原理 当出口压力小于减压阀调定值时 导阀关闭 减压阀杆在主阀弹簧作用下处于最下位置 主阀全开 节流效果最弱 如果出口压力超过调定值 导阀打开 节流通道的作用使减压阀杆上下腔产生压差 减压阀杆上移 减小缝隙 增强节流作用 使出口压力基本保持为定值 这种阀可以远控 布赫电控两级先导式减压阀 BUCHER 布赫电控两级先导式减压阀 BUCHER 定量泵的电控流量控制路线 液压锁 布赫插装式双向液压锁 BUCHER A口进油 打开单向阀 A A1通控制活塞右移 推动钢球并压缩弹簧 控制活塞继续右移 推开单向阀阀芯 B1 B通 液压元件及供应商 熟悉国际著名公司 REXROTH LINDE SAUER PARKER BUCHER等 的主要产品系列 反复对比其技术特点 技术参数 价格水平以及供货能力 产品系列一般可以划分为重系列和轻系列 区别的主要指标是额定压力 峰值压力和最高转速 两者的价格差异很大 各家公司的产品都有其特点 业内人士的评价 用户的评价 自己的使用经验等等 REXROTH的产品线齐全 POCLAN的内曲线马达好 SAUER的20系列泵耐用 小型泵 马达好 DANFOSS的转向系统好 摆线马达好 LINDE的泵耐压高控制精度高 LINDE的斜盘马达低速性能好等等 液压系统设计的关注点 径向负荷 泵和马达传动轴上的径向负荷将大大降低元件的寿命 因此设计时应使泵和马达尽量避免承受径向负荷 液压系统设计的关注点 压力的降额使用 工程机械的载荷变化剧烈而且持久 比其它行业机械的工况更加恶劣 保证液压元件的期望寿命和可靠性 减少溢流损失 降低噪音 在进行液压元件参数匹配时 正确的压力选择应根据载荷的实际循环给出 对于目前的实验条件 工程设计人员很难准确给出这个数据 系统设计额定压力推荐取 0 5 0 6 倍的元件最高压力或者是 0 7 倍的元件额定压力左右 液压系统设计的关注点 极限转速 最高和最低 当实际转速超过额定转速后 元件寿命将急剧降低 因此应验算极限工况下的元件转速 例如 按发动机额定转速匹配时 注意验算最高转速工况 注意验算马达的极限转速 高速运行的车辆采用全液压制动时 由于泵在大排量情况下提供的制动力小 液压系统制动能力差 应该设计专用的制动机构 元件的低速性能问题 避免爬行现象 液压油流动带来的压力损失这是必须引起足够重视的问题 流态 一般情况下流速比较低时是层流状态 流速比较高时是紊流状态 紊流状态的压力损失比较大 与流态相关的因素 流速 粘度 密度 管径 流道构造 设计时应该注意的问题 负载的准确确定元件的选型 必须满足额定压力和额定流量的要求管路的设计 验算流速 液压系统设计的关注点 液压系统设计的关注点 壳体压力 不能超过元件的许用值 否则会造成泵或马达传动轴油封损坏 更高的壳体压力对元件损坏更大 系统需要一定的背压 对散热器的设计要求 0 1MPa 0 4MPa 背压阀 安全阀 液压系统设计的关注点 补油压力 对于闭式系统 补油压力由补油泵提供 补油泵是保证系统工作的关键 不能因为是齿轮泵而觉得无所谓 当补油泵失效时 主系统元件将很快损坏 当补油泵做多个元件的油源时 必须验算泵的排量是否足够 吸油能力 开式系统 要根据泵的流量设计吸油管的直径和过滤器的通流面积并充分考虑过滤器的纳污能力 保守一些为好 液压系统设计的关注点 系统温度或温升 系统作功和各种损失产生温升 系统温度与环境温度和散热条件有关 试验时经常听到的 温度正常 或者 温度太高 的说法往往忽视了环境温度 应该说明具体数据 过高或者过低的温度都会使液压油的黏度不能在正常值 尤其是经常出现的温度过高现象 危害很大 液压系统的最高温度点 一般位于执行元件作功后的最近点 例如马达的出口 或者执行元件摩擦最严重的部位 例如马达轴承 齿轮相互啮合部位等 液压系统设计的关注点 常用工况下的系统效率 这是个容易被忽视的问题 如果元件不能工作在高效率区域 则系统损失很大 读懂元件样本上的效率曲线并验算或实验各种工况下泵 马达的转速和压力值 对比效率曲线 计算系统总效率 尤其注意元件低速工况下的效率值 当出现效率很低的情况时 应该综合分析主要工况和次要工况 合理设计机械部分的转动比 总效率 某个范围内容积效率和机械效率 SAUER90系列泵 控制器与液压元件的匹配 控制器verygood 液压元件verygood 性能verygoodPlusmatchingandregulating 性能verygood控制器的控制曲线图液压泵或阀的控制曲线图闭环控制 参数匹配 占空比的调整 避免过大的死区 采用闭环的系统有 行走 刮板输料 螺旋分料 找平等 开环控制 参数匹配 避免过大的死区 采用开环的系统有 振捣 振动等 我们应该怎样考虑问题 摊铺机的行走工况及对控制器的要求 具备作业模式和行走模式 即机器具有作业和转场两种速度 满足最低稳定摊铺速度 一般为1 5米 并使液压元件工作在高效区 技术实现 采用电控双速马达 并验算马达的最低和最高转速以及在此工况下行走泵的排量 行驶速度无级调节 技术实现 采用闭式变量泵 起步加速采用斜坡函数控制 平稳 无死区 行驶时应提前0 5秒钟打开液压驻车制动器 技术实现 电子技术对变量泵的控制 调整控制系统的加速度 行走制动减速采用斜坡函数控制 平稳 液压马达或行走减速机的制动器磨损小 技术实现 电子技术对变量泵的控制 行驶制动时控制泵的斜盘在某个角度到回零位之前的一小段时间内 斜盘按斜坡函数规律变化 使得制动平缓 采用延时电路控制斜盘回到零位后0 5秒钟再使驻车制动器起作用 注意 紧急制动不应该有延时电路控制 一旦启用紧急制动 驻车制动器应该立即刹车 我们应该怎样考虑问题 ABG的加速斜坡函数控制曲线 我们应该怎样考虑问题 摊铺机的行走工况及对控制器的要求 在作业模式下两履带恒速直线行驶 技术实现 电子技术对变量泵的控制 使左右行走马达按预先设定的转速目标值各自独立调整 注意 1 不能按按左 右某个马达的转速值作为基准去调整另外一个马达的转速 这样只能实现直线行驶而不能实现恒速 这是推土机的工况 2 目前国内由于搅拌站和自卸车的配套施工能力不足 普遍采用了低速摊铺的作业方式 一般摊铺速度在1 5 4米 分钟 一般认为允许速度变化范围是 10 以内 3 泵的最大排量应该预先留有5 左右的储备 使得马达突然过载时 泵仍然能够继续调大流量 保持恒速 在作业模式下实现左右差速转向 转向半径连续可调 并能以设定的转向半径恒速转向 技术实现 电子技术对变量泵的控制 我们应该怎样考虑问题 摊铺机的行走工况及对控制器的要求 其它要求 在行走模式下能实现较快的直线行驶和差速转向 在作业模式下实现原地转向 无恒速要求 开环控制 高速行驶时屏蔽原地转向功能 驻车制动 紧急制动 解除制动后机器才能行走 我们应该怎样考虑问题 工况要求 输分料系统工作时不能对路面的平整度 压实度以及均匀度造成不良影响电路的滤波 滤掉安装在熨平板上的传感器由于振动引起的波动 输分料均匀 速度变化平缓 满足机器最大生产率的需要 满足机器最小摊铺速度的需要 防止液压马达进入低速不稳定工作区 俗称爬行现象 并尽可能使液压泵工作在高效区 尽可能减少材料离析 摊铺机的输分料工况及控制 我们应该怎样考虑问题 计算最大生产率和最小稳定摊铺速度工况下的物料总量 声纳物料传感器 或料位拍 探测距离 或角度 与输出电信号强度的关系 一般地面预留料位高度50mm 变量泵 或开式系统的电比例控制阀 输入电流强度与排量 或阀开口量 的关系 在泵 马达都处于极限排量工况下能否满足最大生产率和最小稳定摊铺速度要求 以及是否会产生爬行现象 做液压系统工作的效率区域分析 经过机械减速后输料刮板和分料螺旋的转速 在这种转速工况下的输分料流量 与输料通道面积和分料螺旋直径有关 能否满足物料总量的要求 对上述各种函数关系可以恰当地选取参变量 做出有利于指导调试工作的一些线图 预先估算某种工况下的系统工作状况 摊铺机的输分料工况及控制 我们应该怎样考虑问题 找平的基准 钢丝绳式绝对基准和其它形式的相对基准 找平的原理 调整熨平装置的仰角 电路的滤波 滤掉安装在熨平板上的传感器由于振动引起的波动 找平的灵敏度 当地面出现微小的不平时 模拟式精度0 15mm 超声波式精度略低 一般可以调出0 3mm左右