工程机械液压系统分析及故障诊断与排除

1、书名：工程机械液压系统分析及故障诊工程机械液压系统分析及故障诊断与排除断与排除作者：孙立峰 吕枫isbn： 978-7-111-44690-3出版社：机械工业出版社（1）结构简单，散热、冷却、沉淀杂质、分离空气和水分的作用好。但是，空气易溶于油中，导致工作机构的不平稳及其它不良后果。（2）采用定量泵或单向变量泵，转速限制或增设一个辅助泵。（3）换向阀换向易产生压力冲击，温升高。（4）较大惯性负载时设双向防止过载。（5）换向和制动的过程中，惯性运动的能量消耗使油液发热。（1）泵的自吸性好（2）油箱容积较小，结构较为紧凑。（3）油液中空气含量较少，系统运转平稳性较好。（4）调速、换向和制动比较平稳

2、。（5）对泵的自吸能力要求较低。（6）必须设置双向安全阀。（7）必须设置补油泵及补油阀（8）油的散热与过滤条件差，因而温升较高。系统中增加置换油路。（9）一般需采用双向变量泵及双向变量马达。（10）结构复杂，成本高。用两个或两个以上的液压泵作为液压系统的动力元件的系统1、各回路互不干扰，保证进行复合动作。2、采用双泵合流的供油方式，使速度加快一倍，进一步提高生产率和发动机利用率获得主机最佳的工作性能。（1）液压泵的流量（为系统最大流量）是按动作中需求最大流量的一个执行元件的流量选取的。（2）液压泵的压力（为系统压力）是同时动作的所有执行元件工作压力之和。（3）液压泵的流量不变时，系统中执行元件

3、的速度与负载无关。（4）只要液压泵的出口压力足够，便可实现复合动作。但克服外负载的能力将随着外负载的数量的增多而降低。（5）可单独动作。在外负载较小时各执行元件可以同时动作，且可以保持较高的速度；外负载较大时，由于供油压力的限制，要使各执行元件同时动作就较困难了。因此，串联系统一般用于高压小流量的单泵系统中。（1）液压泵的流量是按可动作时的各执行元件流量之和选取的。泵的流量要求较大。（2）泵的压力是按各执行元件中最高的一个所需压力（包括执行元件所需最高压力及其油路压力损失之和）选取的。（3）当液压泵流量不变时，各执行元件的速度将与外负载荷有关，且随外负载荷的增大而减小。不能保证各执行元件的同步

4、动作。（4）流量的分配是随各执行元件的外载荷的变化而变化的。首先进入外载荷较小的执行元件，载荷大的执行元件后动作。只有当各执行元件上的外负载荷相等时才能实现同步动作。（5）由于该系统在工作中只需克服一次外负载，即分支路上只有一次降压，因此，执行元件克服外负载的能力较大。串并联系统特点：（1）液压泵的流量和压力均按系统中各执行元件单动时所需的最大流量和最大压力进行选取。（2）当液压泵流量不变时，动作的执行元件的速度与负载无关无关。（3）系统在任何时候只能是一个执行元件在工作。因此这种系统又称为优先油路系统。可见这种系统不能实现复合动作，可防止误操作。 1）用合流阀来改变系统内是单泵供油或者双泵供

5、油的两级调速。2）用双速阀或二位四通电磁阀来改变内曲线柱塞马达的工作柱塞的数量、或有效作用次数的有级调速，以及改变多台液压马达的串并联联接方式从而调节系统速度的有级调速。3）用顺序阀（作卸荷阀用）实现低压大流量泵与高压小流量泵是否合流供油的有级调速。4）用液压缸的差动连接来调节系统速度的有级调速系统。（1）节流调速 采用节流阀调节进入执行元件的流量从而实现速度调节的方法称为节流调速。分为进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速、复合节流调速。无机调速一般分为节流调速、容积调速、容积节流调速三种。1）进油节流调速特性分析： 溢流阀处于经常开启状态，供油压力与外载荷无关。外载荷变化时流量发生相应的

6、变化，运动速度的平稳性差。油液温度较高，使泄漏增加。系统效率低。2）回油节流调速特性分析： 溢流阀开启状态，供油压力基本不变。当外载荷变化时流量发生变化，因而，工作速度也变化。所以，也不能保证速度的平稳性。 回油压力（背压）随外负载的变化而变化，负载越小，背压越大。当负载很小时，背压有可能超过液压泵的供油压力。与进油节流调速相比，运动速度比较平稳。 进油节流调速和回油节流调速供油压力和流量是不变的，当液压系统低速轻载工作时能量损失相当大，油温升高。因此，在高压大流量液压系统中很少采用。3）旁路节流调速特性分析： 溢流阀处于关闭状态，起安全保护作用。供油压力随负载变化。效率高，能量利用尚合理。流

7、量也受负载影响大，调速性、系统刚度、运动平稳性比前述两种方法更差，且调速范围小。这种调速方法仅用于系统功率较大，速度较高，运动平稳性要求较低，调速范围较小的场合，一般也不单独使用。4）复合节流调速 根据系统要求在系统中组合使用各种节流调速方法 特点： 各种节流调速方法的优缺点互补，从而使其微动性能优良、调速范围大、刚度好。 使用节流阀的调速系统，能量损失大，系统发热量大，效率低，变负荷下的运动速度平稳性较差。 为了克服速度平稳性较差这个缺点，可用调速阀代替节流阀，使调速系统的稳定性（负载特性）可得到改善。但采用调速阀的调速系统的功率损失比采用节流阀的调速系统的功率损失还要大一些。 总之，由于节

8、流调速结构简单可靠、成本低、使用维修方便、调速范围大（调速比可达100以上），低速微动性能好，所以在工程机械上广泛应用。（2）容积调速 1）变量泵定量马达（或液压缸）容积调速系统特性分析： a.可获得较低的速度，调速范围大。 b.不计系统损失，液压马达（或液压缸）输出的转矩（或推力）为恒定值，故这种调速称为恒扭矩（恒推力）调速。 c.不计系统损失，回路输出的功率随马达转速的改变呈线性变化，效率高。 容积调速系统是利用改变液压泵或液压马达的排量来改变执行元件速度的调速方法。2）定量泵变量马达容积调速系统特性分析：a.系统调速范围较小。b. 系统输出扭矩为变值。c.恒功率调速。d.用马达换向时，易

9、出事故。3）变量泵变量马达容积调速系统特性分析： a.调速分为两个阶段,调速范围大。 b. 没有节流损失与溢流损失，能量运用比较合理，油液发热少，温升小，有较高的工作效率。 c. 泵的工作压力是随负载而变化的，由于泄漏的影响，液压马达的转速随着负载的增加而有所下降 d.变量泵和变量马达的结构复杂成本高。（3）容积节流调速（联合调速） 系统特性分析： 通过调节调速阀控制液压缸的运动速度。而限压式变量泵的输出流量和液压缸所需流量相适应。 没有溢流损失，系统发热小，速度刚性也比较好。容积调速与节流调速的的组合调速方式1）限压式变量泵和调速阀组成的联合调速系统限压式变量泵工作原理分析系统特性分析：a.

10、流量由节流阀两端的压力差控制b.通过节流阀的流量受负载变化的影响小，液压缸的速度是稳定的。c.系统效率比限压式变量泵和调速阀组成的调速系统要高，且发热少。d.在低速小流量的场合使用性能尤佳。宜用于负载变化大、速度较低的中小功率场合。 2）差压式变量泵和节流阀组成的联合调速系统差压式变量泵工作原理分析3）恒功率变量泵和手动换向阀组成的联合调速系统 进油+旁路节流 进油+回油节流3、复合调速将有机调速、无机调速组合在一起应用 六、手控系统与电控系统六、手控系统与电控系统采用手动控制即为手控系统。采用电气、液体、机械以至电子计算机手段，统一叫作电控系统。 根据输入控制指令控制变量泵的斜盘倾斜角度，进

11、而控制泵的排量的控制方式，称为流量控制。 一、流量控制（速度控制）一、流量控制（速度控制）二、压力控制二、压力控制 以压力为信号，当系统压力达到一定值时，通过压力调节元件的作用，液压泵的排量迅速减小，这种控制方法称为压力控制。 根据压力信号，使泵的功率按照预定的规律变化的一种控制形式。三、功率控制三、功率控制恒功率控制：恒功率控制： 使泵的流量与压力的乘积不变，即按恒功率规律变化。恒功率控制原理：优点：在调节范围内充分利用发动机功率；缺点：结构、制造工艺复杂，成本高。四、压力控制与恒功率控制同时使用四、压力控制与恒功率控制同时使用控制原理：1 .工程机械大部分作业都在设定起调压力以下完成，即在

12、定量状态下完成。2.只有重载荷时才在起调压力以上的恒功率控制范围内工作,从而减少油液通过溢流阀的损失，提高系统的效率。 3. 当系统超载及压力超过时，迅速减少泵的流量，使功率损失减少。五、多泵系统的控制五、多泵系统的控制1、分功率调节 在双泵双回路系统中有两个主泵，由一个发动机驱动，每一个泵各有一个调节器，每一个泵的流量只受各泵所在回路压力的影响，而不受另一路压力的影响的恒功率变量方式。特点：1）两台变量泵的功率之和不能超过发动机的功率。一般每台变量泵的功率选为发动机功率的50%。控制机构简单。2）每台泵所供回路利用发动机功率最多不超过50%，只有两台泵所供回路的负载压力均在恒功率调节范围内时

13、，才能全部利用发动机的功率。当一个回路无负载而另一个回路满负载工作时，只能利用发动机功率的一半。3）两个回路的负载压力可以不同，因而两台变量泵的流量也可以不等，即不能保证两个回路的执行元件的运动速度协调或同步关系。4）为了改善功率利用率，在单回路工作时，可采用合流方式供油。2、总功率调节（1）机械联动式总功率调节（2）采用液压联动调节的总功率调节总功率调节特点：1）发动机功率能得到充分利用。发动机功率可按实际需要在两个泵之间自动分配与调节，在极限条件下，当一台泵空转，另一台泵可以输出全部功率。2）两台泵流量始终相等，可保证两个回路的执行元件的动作同步。3）两个泵传递的功率不等，因此，其中的某一

14、个泵有时在超载运行。4）液压联动的总功率调节方式的特点是，它保留了两台泵具有各自独立调节的可能。总功率调节的特点分析： 总功率调节与分功率调节的比较：在相同负载下性能有以下两个方面的不同：a.在发动机功率利用方面：总功率调节比分功率调节更有效地利用发动机功率。b. 分在输出流量方面：分功率调节两个泵的流量是不同的，两个回路的执行元件的动作协调性受负载影响。总功率调节两个泵的流量总是相等的,两个回路的执行元件的动作协调性不受负载影响。c.在寿命方面：3、多功能控制（1）总功率控制与恒压控制的组合（2）利用发动机的转速信号控制液压泵的输出功率（3）其他形式的多功能控制a. 当换向阀2处于左位或右位

15、时，泵1的出口压力低于起调压力时，缸11伸出，缸10缩回，使斜盘倾角处于最大位置，泵的排量最大。 当换向阀2回中位时，则缸11回油，同时缸10进油，使斜盘倾角快速减小到最小位置，即外负载为零时泵的排量最小。 当泵1的出口压力大于起调压力并增大时，缸10伸出，缸11缩回，使斜盘倾角减小，泵的排量减小。同理，外负载减小时泵的排量增大。即进入恒功率调节控制。 a1指令因外负载增大(减小)而指令压力增大(减小)时，液压泵输出流量将减小(增大)，并平衡在某一数值上；从而根据内控指令自动实现恒功率调节。 d1指令因外负载增大(减小)而指令压力增大(减小)时，液压泵输出流量将增大(减小) ，并平衡在某一数值上；从而自动实现按远（外）控指令的压力信号进行调节。 一、对液压系统工作原理的分析一、对液压系统工作原理的分析二、对液压传动系统性能的分析二、对液压传动系统性能的分析（一）影响液压系统性能的因素（二）影响液压系统性能的因素分析1、液压系统工作压力对系统性能的影响2、液