《传统10t液压挖掘机液压系统功能与分析》5100字

传统10t液压挖掘机液压系统功能与分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u11624传统10t液压挖掘机液压系统功能与分析综述 1132091.1常见10t液压挖掘机液压系统 1289831.1.1单泵液压系统 1287331.1.2双泵液压系统 246631.1.3多泵液压系统 3151301.2传统10t液压挖掘机液压系统基本回路 441411.1.1回转液压回路 4279521.1.2调压限压回路 479701.1.3调速回路 5218301.1.4给进液压回路 666871.1.5压力控制回路 6297501.1.6速度控制回路 1042861.1.7辅助液压回路 1032491.1.8控制机身起落的液压回路 11282571.1.9控制卡夹机构的液压回路 11液压系统可以按照不同的方式分为不同的形式。根据液压系统中液压泵的数量，可分为单泵系统、双泵系统和多泵系统;根据液压泵形式的差异，可分为定量泵系统和变量泵系统;根据执行机构供油方式的差异，可分为串联系统和并联系统;根据用途差异，可分为固定设备系统和行走设备系统;根据主换向阀位于中间时液压泵的工作状态，可分为中间开式系统和中间闭式系统。另外，根据工作特性的差异，还可分为液压传动系统和液压控制系统。1.1常见10t液压挖掘机液压系统目前市场上普遍的10t液压挖掘机液压系统，主要区别就是液压泵的数目不同，即是单泵系统、双泵系统和多泵系统。1.1.1单泵液压系统在小功率10t液压挖掘机中，变量泵液压系统的成本要高于定量泵液压系统，而且其组成也比较复杂，所以一般厂家都会选择定量泵液压系统。这种型号的液压挖掘机采用机械调节执行器的速度，大部分小型液压挖掘机会用压力控制阀来调节压力。这种液压挖掘机液压系统结构相对简单，操作难度不高，维护也比较方便，但效率低，能耗大，比较典型的此类液压系统原理如下图2-1所示。图2-1单泵10t液压挖掘机液压系统原理图虽然定量泵系统结构简单,成本低,但其在运行过程中的能量转换效率不高,这主要是因为10t液压挖掘机零件在工作中,变化范围较大,同时由于大量的能量损失，也会造成10T液压挖掘机在使用过程中温度过高，使其在操作过程中过于危险。近年来，由于资源的减少，能源成本增加，所以10T液压挖掘机厂家开始将定量泵系统改为变量单泵系统，这样可以避免能量损失，同时也进一步降低了10T液压挖掘机的能耗，同时也解决了油温升高的问题。1.1.2双泵液压系统单泵系统10T液压挖掘机在完成一些复合动作后，液压系统只使用油源，所以当两个动作回路差异较大或其中一个回路的负载发生突变时，就会影响到其他动作。为了解决一个泵影响不同液压回路的问题，采用两个泵作为系统的动力源，从而避免了不同回路之间的相互作用。如图2-2所示为双泵液压系统原理图。图2-2双泵液压原理图在双泵液压系统中，大排量泵作为主泵，主要用来控制10T液压挖掘机给铲的回转动作和10T液压挖掘机的举升动作，小排量泵作为辅助泵，主要用于控制10T液压挖掘机进给动作等辅助运动。使用双变量泵后，10T液压挖掘机排量易于调节，具有良好的节能效果。1.1.3多泵液压系统一般来说，10T液压挖掘机中具有三个或三个以上泵的液压系统就会被称为多泵系统。多泵系统避免了泵间流量和压力的干扰。如图2-3所示为多泵液压系统的原理图。图2-3多泵液压系统原理图1.2传统10t液压挖掘机液压系统基本回路传统10t液压挖掘机的液压回路主要由回转液压回路、给劲液压回路和辅助液压回路等组成。下面分别介绍这几个回路在传统10t液压挖掘机中的应用。1.1.1回转液压回路在10t液压挖掘机的液压回路中，回转液压回路主要包括调压限压回路和调速回路。回转机构中，主要采用变量马达驱动主轴或用定量马达通过变速箱驱动主轴。1.1.2调压限压回路在常见的液压回路中，系统压力主要由泵口的溢流阀控制，当系统压力需要调节时，只需要调节溢流阀，使其能够在系统压力变化时，保证系统压力的稳定。在限压和调压回路中，主要通过调整溢流阀不同的压力而实现不同的系统压力。在限压回路中，溢流阀调整的压力是系统中的最大压力，这意味着在10t液压挖掘机正常工作的时候，调整溢流阀，液压系统的压力不再变化。而在调压回路中，溢流阀调整的压力是系统中的工作压力。这意味着当液压系统工作时，由于10t液压挖掘机所处的环境会发生变化，或者煤层发生变化，或者挖掘的过程中，10t液压挖掘机受到的阻力等发生变化，都会导致系统所需压力不同，这个时候就需要调节溢流阀，调压回路和限压回路通常都能在系统中看到，但是为了系统的安全考虑，一般情况下在10t液压挖掘机工作状态下都是将调压回路代替限压回路，并且并联两个溢流阀安装在液压泵的出口处，一个调整系统压力，一个调整系统最大压力。通常采用闭式系统的10T液压挖掘机。为了适应油流方向，溢流阀处于并联状态。如图2-4所示。图2-4闭式系统调压回路1.1.3调速回路通过调节调速回路的容积，可以改变调速回路的速度。调速回路主要有三种形式。一种液压系统由变量泵和定量马达控制。这种系统能够输出恒定的转矩，使得液压系统能够进行恒速的转动。另一种是由定量泵和定量马达组成的液压系统，该系统可以输出恒定的功率，从而保证系统运行所需的功率。第三个液压系统由一个变量泵和一个变量马达组成，可以放大前两个的扭矩和功率。变量泵——双定量马达回路是变量泵——定量马达容积调速的另一种型式，此型式即为将容积调速和有级调速结合起来。如图2-5所示。通过能量守恒定律，即能量在转化或转移的过程中，总量保持不变，我们可以知道马达的输出功率等于泵的输出功率乘以效率，也就是流量、压力和效率的积。因为是变量泵，其流量和压力都是不变的，所以功率不变，通变速保持恒矩.图2-5变量泵-定量马达调速回路在10t液压挖掘机的挖掘进给回路中，为了能够保证铲头装置的速度和动力输出，通常在动力头的机械装置中增加变速箱来调节其速度。通常情况下，需要对挖掘进给机构的稳定性和动力性进行测试，以便能够在较复杂的挖掘工艺情况下，依然能够采用这种容积调速回路进行工作和挖掘支持。这样调速回路，能够提高回转器的工作可靠性，满足转速和负载的需求。1.1.4给进液压回路在全液压的10t液压挖掘机结构中，整体的运动是由局部趋向于整体的，所以液压缸的给进运动是由液压缸的直接运动、液压缸链条和液压马达链条的间接运动所组成的。1.1.5压力控制回路压力控制回路，即利用各种压力阀控制系统或系统某一部分油液压力的回路，实现调压、减压、增压、卸荷和多级压力等控制，满足执行元件对力或转矩的要求。面对不同的液压系统和工作情况，压力控制回路的选择也不同，通常主要为加压和减压。在加压挖掘的压力控制回路中，主要分为两种，即溢流阀调压回路和减压回路。溢流阀调压回路中所使用的溢流阀主要起定压溢流的作用，在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量，当系统压力增大时，会使流量需求减小，此时溢流阀就会开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，从而使得有足够稳定的压力来进行挖掘。同样，减压回路中，溢流阀可作为卸荷阀来使用，主要起系统卸荷作用。在常用的减压回路中，马达运行的方式主要是由先导压力和恒压来进行控制。但两种控制方式不能同时进行，在不同的条件下有不同的控制方式，当马达的压力低于恒压时，其运行主要通过先导压力；当马达的压力高于恒压时，先导压力无法对马达进行控制，由于恒压的设定，马达会被伺服阀自动控制。如图2-6所示，减压阀可以随时对工作压力进行控制，既方便又可以让各回路的压力互不干扰。图2-6减压回路10t液压挖掘机作为一种工程设备的存在，其需要对各种复杂的环境所适应。因此10t液压挖掘机制造商为了10t液压挖掘机能够一机多用，于是将多种压力控制回路进行组合，使得10t液压挖掘机能够在不同的要求下进行相应的工作。如图2-7所示，为ZDY1900(MKD一5S)型10t液压挖掘机的液压系统工作原理。图2-7ZDY1900S型10t液压挖掘机液压系统在背压平衡回路中，将一个单向背压阀串联在回油的液压回路中，如图2-8所示。在进行减压10t液压挖掘机时，多路换向阀处于闲置位置，这样能够保证油箱与液压油缸的两腔联通。为了能够使得回油腔在工作中平衡一部分10t液压挖掘机的自重，通常调整多路换向阀的位置，使其能够产生一定的背压，以此来达到减压挖掘的功能。这种回路的特点是能耗小，发热少，能够保证系统的功率需要和动作稳定可靠的运行，不但操作方便，也能够较为容易的对其进行调整和实时监控。加压10t液压挖掘机的时候，应该将进给油缸的回油回路打开，使得其能够释放一部分的背压，于是10t液压挖掘机工作的进给压力恒定于一个稳定的区间。图2-8背压平衡回路将一个可调节的节流阀串在油缸的线路中，便组成了回油节流调压线路，如图2-9所示。在实际中，这种回路比较常用，但在减压挖掘工况中，这种回路依然存在许多缺点。首先节流调速控制回路中，很难准确控制压力的大小，并且很难调整压力的准确值。相对于背压的回路，这种回路的性价比不高，挖掘速度过慢。当液压系统发生内泄的时候，系统中的节流阀也会发生失效。图2-9回油节流调压原理图采用将调速阀串联在给进油缸的回油路上上的方法，即可得到利用调速阀控制减压挖掘的油路，如图2-10所示,在功率输出相同的条件下，液压系统具有操作简单，维修方便且液压元件易于运输等优点。在进行液压系统的安装和运输过程中，都较其他的系统有较大优势，能够适应多工况的要求。调速阀和节流阀在这种回路中，有较大的差别。调速阀能够保证系统的进给油缸流量不随系统负载的变化而改变，而节流阀则不具有这一优点。只要阀口的开口量改变，那么其流量很容易受到系统负载的影响。图2-10调速阀控制减压回路1.1.6速度控制回路速度与流量是成正比的，被控制的对象虽然是流量，但反映出的效果则是执行机构的速度变因此一般常把流量控制称为速度控制。按被控制执行元件的运动状态、运动方式以及调节方法,速度控制回路有调速、制动、限速和同步回路等。主要为差动回路、双泵合流调速等。差动回路是从无杆腔进油，使有杆腔的油回到无杆腔。利用无杆腔和有杆腔的面积差，在同一压强下，产生压力差，驱动液压缸伸出。因为有杆腔的油回到了无杆腔，所以液压缸能以较快速度动作，实现小流量高速度。尽管此回路速度有限，但是能够比较经济的，不增加泵量的前提下，实现快速动作。双泵调速回路中，双泵为一大一小，在进行挖掘工作时，大泵提供旋转的能量，小泵提供给进系统工作的能量，双泵共同合作，在挖掘时慢速给进，结束时可以进行钻具的快速起下。以上的设计即考虑到液压10t液压挖掘机给进时对给进机构工作速度的要求，也考虑到起下钻时对给进机构工作速度的要求，可在保证给进压力满足设计要求的同时，还大大增加了10t液压挖掘机的工作效率，减少成本。1.1.7辅助液压回路在10t液压挖掘机的辅助液压回路中，其主要功能是实现10t液压挖掘机机身的调整，以满足多种倾角的钻孔要求或者实现卡夹机构的夹持和松开等动作，以满足挖掘在挖掘过程中，对于钻杆的控制等。因此在10t液压挖掘机中的辅助液压回路主要可分为机身起落的液压回路，压控液压回路和卡夹机构液压回路。1.1.8控制机身起落的液压回路控制机身起落的液压回路，主要是由溢流阀来调整其所需的状态压力，因为其由油缸下的节流阀来进行工作速度的调节，所以此回路与给进回路有许多共同的地方。在油缸的进油口，串上一个液压锁，便可实现机身的锁紧功能。由于机身的起落动作，仅仅是在10t液压挖掘机工作前后需要完成的调整动作，需要很短的时间，对于挖掘的过程也没有什么大的影响，因此在大部分的10t液压挖掘机设计过程中，没有对这种液压回路进行专门的设计，而将此回路附带在其他的液压回路上，在工作的过程中需要用到起落功能的时候，再将此回路引入到工作中，实现机身的起落。但是在引入的过程中，也许会发生油液的泄漏，所以为了更方便的操作，需要用到自封式快速接头来对油管进行连接。1.1.9控制卡夹机构的液压回路卡夹的主要部分为卡盘和夹持器。在很多情况下，要使10t液压挖掘机正常运行，就需要卡盘之间的配合，比如挖掘、升降钻具等。除此之外，卡夹之间的配合还能使10t液压挖掘机的动作更为灵活，单独一个元件和回路无法完成的。因此为了能够使得这些动作能够完成的更协调，需要将卡夹机构进行精确控制和调整。通常情况下，对于卡夹机构的速度和力度等都有精确的要求。卡夹的形式多种多样，需要根据实际的工作状况来进行选用，通常分为常开式、常闭式和全液压松紧式等。当前市场上通用的卡夹机构主要是全液压控制的。这样的设计主要适用于一些大型的挖掘机构。近些年来，部分矿用瓦斯抽采10t液压挖掘机也采用了以上的设计,如图2-11的强力顺煤层全液压10t液压挖掘机液压系统所