液压传动基本知识

液压传动基本知识液压传动基本知识教学内容：教学内容：n第一章：液压传动基本知识回顾第一章：液压传动基本知识回顾n第二章：挖掘机液压控制系统基础第二章：挖掘机液压控制系统基础n第三章：日立挖掘机液压系统主要部件结构原理第三章：日立挖掘机液压系统主要部件结构原理（液压泵、回转装置、行走装置、主控阀、先导控制阀）n第四章：日立第四章：日立zx200-3、zx200-3g液压系统分析液压系统分析n第五章：挖掘机故障一般检测与诊断方法第五章：挖掘机故障一般检测与诊断方法n第六章：日立挖掘机液压系统故障诊断与排除第六章：日立挖掘机液压系统故障诊断与排除学习本课程的方法学习本课程的方法三遍书：预习（查资料）+复习+总结；二认真：听课+实验（实训）；一联系：理论与实践相联系（实训）。课堂要求课堂要求n上课不准讲话、接电话、自由进出等；n每节课老师都会认真打考勤；n对教学有意见或疑问，课间和老师交流；课后直接找我或由班长（学习委员直接集中和老师反应）。挖掘机的拟人化比喻挖掘机的拟人化比喻n液压挖掘机既是工程中最常用的机械，又是最典型的仿生机器：大力士独臂机器人！人挖掘机上身上车部分下肢下车部分腰身回转支承腿脚行走四轮一带鞋子履带板大脑下肢鞋子上肢n人体上肢人体上肢 VS VS 挖掘机工作装置挖掘机工作装置 人人挖掘机挖掘机手指斗齿手掌铲斗小胳膊斗杆（小臂）大胳膊动臂（大臂）肌肉油缸、马达上臂肌肉前臂肌肉手掌手指n液压挖掘机由发动机提供动力，通过液压柱塞泵(主油泵)把机械能量转换成液压能量，操作人员通过操纵手柄改变先导控制油压大小，控制各动作机构的控制阀芯换向和阀芯开度进行液压流量的换向和分配，最终控制挖掘机执行机构动作的方向和快慢。n总而言之，液压挖掘机工作过程就是“人控制操纵手柄操纵手柄控制先导控制油压先导控制油压控制主油压流量和流向主油压驱动工作机构动作”的控制过程。第一章：液压传动基本知识第一章：液压传动基本知识帕斯卡原理帕斯卡原理n液体不可压缩；n处于密闭容器内的液体对施加于它表面的压力向各个方向等值传递。n速度的传递按“容积变化相等”的原则。n液体的压力由外载荷建立。泵一出油就有压力？n能量守恒。重物充满油面积小面积大力压力面积速度流量面积功率速度力液压千斤顶工作示意图（一）液压系统原理图常用线型和符号（一）液压系统原理图常用线型和符号n符号：P泵压力油；A、B油缸或马达的工作油口；O、T、Dr油箱元件名称元件名称符号符号说明说明钢管或胶管主油路先导油路回油箱或内部泄油颜色代号供油路：（红色）回油路：（蓝色）吸油：（绿色）颜色代号：（棕色）颜色代号：（绿色）表表1 1：基本符号：基本符号元件名称元件名称符号符号说明说明流动的方向、回转的方向部件单元表示可以调整油路相互连接油路越过，互不相通油路关闭以后使用或特殊用途流动的方向，流体的出入口；黑三角形表示液体的；白三角形表示气体的表表2 2：泵、马达及油缸符号：泵、马达及油缸符号元件名称元件名称符号符号说明说明定量泵（只向一个方向流动）（1）三角形表示液体的出油口（定量泵表示输入轴转1 圈输出一定量的液压油）（2）恒流量：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵变量泵（1）流量可以变化（变量泵表示输入轴转1 圈输出的油量可以调整）（2）泵的排量是根据驱动器如油缸和马达的压力而变化；（3）可变流量：柱塞泵元件名称元件名称符号符号说明说明液压泵单级双级供油：单向根据泵的旋转，双向供油马达定量马达：（可向2个方向流动）三角形表示流体的入口（和泵的三角形正好相反）双向旋转马达：能根据供油方向顺时针或逆时针旋转单向旋转马达：单方向转动变速马达：元件名称元件名称符号符号说明说明油缸双向作用：根据供油方向缩回和伸出；（详细、省略符号）单向作用：由自重缩回和根据供油伸出元件名称元件名称符号符号说明说明基本表示常闭时常开时管路用实线表示、矢线表示流动方向。在通常位置管路和阀内通道没有接通，处于常闭状态。实线和矢线接在一起，表示处于常通状态。（1）符号的原则：表示阀在通常状态下的位置或者在停止状态下的位置；（2）基本符号加上控制符号则变成压力控制阀的符号；（3）正方形（长方形）上下边外侧连接的实线表示管路；表表3 3：压力控制阀符号：压力控制阀符号元件名称元件名称符号符号说明说明溢流阀或安全阀保持回路的压力不超过设定值的阀。(1)阀在常态下关闭(2)主油路的压力升高，从左侧过来的先导油压克服弹簧的压力，与油箱形成通路，主油路的压力就降低了。(3)压力降低后，由于弹簧力的作用又回到(1)的状态。元件名称元件名称符号符号说明说明减压阀出口处的压力比入口处压力低，且能自动调整设定压力的阀。降低主油路压力时使用。(1)从泵出来的油流入主油路以及A。(2)泵出口侧压力高于设定值时，从泵流出的油被阻塞，保持A 的压力设定值。(3)A 的压力低于设定值时，回到(1)的状态，压力增加。反复(1)、(2)的操作，保持A 的压力值一定。元件名称元件名称符号符号说明说明过载阀回路的压力一达到设定值，泵就进入无负荷状态；压力一降低，再继续向油路提供压力油的阀。与溢流阀的差异：先导压和入口压是从不同的地方导入（溢流阀的先导压就是入口压）(1)从泵流出的油流至回路A。(2)回路A 的压力一旦高于设定值，从泵流出的油就流回油箱。(3)回路 A 的压力低于设定值时，回到(1)的状态，泵就会继续供油。元件名称元件名称符号符号说明说明平衡阀 一个流动方向上设定背压，反方向的油路上为自由流动的阀。油缸（升降台）、起重马达（吊车）等使用时，保持背压，防止由于外力造成的漂移。(1)下降时，油从 A 流出带动马达工作，由于平衡阀的作用，回路被阻塞，马达停止工作，A 压力上升。(2)A 处的压力高于设定值时，通过先导油路打开回油通路，带动马达工作。元件名称元件名称符号符号说明说明平衡阀(3)由于自重，马达会失去平衡(由于外力而转动)，马达入口侧A 压力降低，回到(1)的状态，停止工作。即，A 侧的压力(先导压)如达不到设定值，就不能完成卷下的动作。(4)反之，如从B 供油，可顺利通过平衡阀完成卷上的动作。顺序阀(外部先导方式)在两个以上的分支油路间设置操作顺序和自动控制油路压力的阀。先导压只在工作时打开油路。（原理和溢流阀相似）元件名称元件名称符号符号说明说明P.P.C.阀(压力比例控制阀)PressureProportonalControlValve和减压阀的作用相同，出力侧保持一定压力的阀。能控制操作杆行程大小和出力侧压力的比例变化的阀。(1)操作杆中立时，出口侧B和油箱是相通的；入口处A被阻塞。(2)操作控制杆时（如图所示），A和B的油路接通。(3)B的压力升高时，变成如图所示的状态，B的压力保持不变。这时的压力来自弹力，而弹力是和操作杆行程成比例的。即设定压力是由操作杆行程所决定的。表表4 4：流量控制阀：流量控制阀符号符号元件名称元件名称符号符号说明说明节流孔减小油道尺寸降低压力,如：高压低压BA/4AK可调节节流孔可调的或可变的单向可变节流阀只在一个方向节流，反方向自由流动。元件名称元件名称符号符号说明说明单向可变节流阀(1)油从 A 流入，被节流阀节流。(2 油从B 流入，打开单向阀，不会受到节流的影响。分流阀（同步阀）把压力油向 A、B 两处分配的阀。(和A、B 的压力无关，按一定比率进行分流。)表表5 5：方向控制阀符号：方向控制阀符号元件名称元件名称符号符号说明说明切断阀油路越过，互不相通单向阀带弹簧不带弹簧方向控制装置以防止油液倒流关闭打开或通油切断阀泵油压P设定值（）：油流向A；P（）：油流入油箱这种阀用于制动系统，以向蓄能器补充和经常储存一定压力。名称名称符号符号说明说明油缸用方向控制阀1 1、中立位置压力油流回油箱2 2、操纵杆向左侧移动压力油从P流向B；A油口和油箱接通3 3、操纵杆向右侧移动压力油从P流向A；B油口和油箱接通P PB BA AB BA AP P名称名称符号符号说明说明油缸用方向控制阀、手动操作杆控制（用操作杆来切换方向）、回位弹簧：释放控制杆，在两端弹簧力的作用下，保持中立位置、装有单向阀：如下图：油缸在外力的作用下，B侧的压力升高。切换控制阀时，只有当P侧的压力高于B侧的压力时，才能打开单向阀。从P处流向B处的油在外力的作用下，不会逆流，起到了保护油缸的作用。表表6 6：控制方式符号：控制方式符号元件名称元件名称符号符号说明说明弹簧方式可调式（后者）人力方式基本符号控制杆方式踏板方式先导方式间接控制方式直接控制方式元件名称元件名称符号符号说明说明机械方式基本符号弹簧方式电磁方式单线圈复线圈位置停止方式短竖线表示停留的位置元件名称元件名称符号符号说明说明先导操作逆止阀根据控制信号关闭，先导压力上升，单向阀关闭。梭阀一个阀体有两个单向阀，液压油由于梭阀左右两侧的压力差而流动。选择入口A、B中压力较高的一侧，流向出口C的阀。先导单向阀用在大、小臂保持阀阀体中有一个单向阀和先导油路。当先导油压打开单向阀口时，油能够回流。表表7 7：附件及其他符号：附件及其他符号元件名称元件名称符号符号说明说明油箱开放油箱预压油箱电动机内燃机滤清器带有旁通阀在滤清器上安装安全装置以防止滤清器阻塞而带来的损坏。元件名称元件名称符号符号说明说明冷却器散发液压油的热量通气装置保证液压油箱内的压力略大于大气压力截止阀或旋阀滤清器作为普通油箱内设置的油箱用滤清器使用。元件名称元件名称符号符号说明说明压力开关当液压油作用在开关，电路连通加热器蓄能器当压力突然增大时起吸振装置作用；氮气被压缩吸收系统的振动回转接头三条管路时接口闭合状态接通状态元件名称元件名称符号符号说明说明快速接口断开状态：没有单向阀有单向阀接通状态：没有单向阀两侧都装有单向阀信号传递电信号其他信号元件名称元件名称符号符号说明说明逻辑阀两通插装阀阀心为单向阀活塞式，采用插入式连接由柱塞和节流口组合而成；用截面的不同操作方向控制阀。打开：关闭：制动器或离合器压紧松开元件名称元件名称符号符号说明说明切断阀泵油压P设定值（）：油流向AP（）：油流入油箱这种阀用于制动系统，以向蓄能器补充和经常储存一定压力。（二）相关基础元件结构原理（二）相关基础元件结构原理n阀的开度不同，平衡状态的P是不相等的。开度的增大，平衡状态的P是增大的。n通过对弹簧的选择，完全可以在阀塞的全行程内，将平衡状态的P控制在一定的范围之内。n其功能是控制某个支路压差，使之基本恒定，而自身消耗的压差则是变化的，正是通过调整自身的开度，来调整自身所消耗的压差，以实现被控对象的压差恒定。差动阀杆阀杆受力平衡方程：PS1P S2 F弹簧P（S1 S2）F弹簧n差动阀原理差动阀原理n差动油缸原理：差动油缸原理：n单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为“差动连接”；n当两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右运动，活塞杆向外伸出；同时，又将有杆腔的油液挤出流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度。n差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大；n差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。差速回路n液压系统的基本组成液压系统的基本组成n液压泵：液压泵：将机械能转换为液体压力能。n执行元件：执行元件：将液体压力能转换为机械能。例如油缸、油马达等。n控制调节装置：控制调节装置：各种阀；压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。n辅助装置：辅助装置：油箱、过滤器、管路、接头、密封、冷却器、蓄能器等等。（1 1）液压泵）液压泵A、齿轮泵、齿轮泵n吸油：封闭的容积总是处于不断增大的状态n排油：封闭的容积总是处于不断减小的状态液压泵与液压马达原理上是可逆的，但结构略有不同。齿轮泵困油现象齿轮泵工作原理nB B、轴向柱塞泵、轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵工作原理配流式径向柱塞泵的工作原理单柱塞式液压泵工作原理图液压泵的基本性能参数：液压泵的基本性能参数：n压力压力P P（Mpa）：泵的输出压力由负载决定；负载压力，负载压力；安全阀限制最高压力。n排量排量q q（ml/r）：泵每转一周所排出的液压油的体积；排量不可变的泵叫定量泵；可变的叫变量泵。n流量流量Q Q（L/min）：单位时间内输出液压油的体积。Q=qn（不考虑单位转换系数）其中：n是泵的转速，单位rpm，转/分钟n泵的功率泵的功率N N（Kw）：N=PQ液压马达的基本性能参数：液压马达的基本性能参数：n排量排量q q（ml/r）液压马达每转一周所排出液体的体积。排量不可变的叫定量马达，排量可变的叫变量马达。n输出扭矩输出扭矩M M（NM）M=Pq 其中：P为马达进出口压力差，机械效率。n输出转速输出转速n n（rpm）n=Q/q其中：为马达的容积效率。（2 2）液压控制阀液压控制阀n流量控制阀流量控制阀n压力控制阀压力控制阀n方向控制阀方向控制阀A A、流量控制阀、流量控制阀n控制流过管路的流量流量，考改变通流面积的大小来调节流量（对流量的控制还可对回路的压力产生一定影响）。节流阀（阻尼孔）节流阀（阻尼孔）n使液压油通过小孔、缝隙、窄槽等结构元素后流量减小并产生压力降P（阻尼）。n节流会产生损失。n注意：流动的液压油才具有上述性质。如果液压油是静止状态，则根据连通器原理，前后的压力是相等的。P前P后P=P前P后节节流流阀阀节流阀节流阀工作原理节流调速回路节流调速回路n在不考虑泄漏的情况下，液压缸的运动速度由进入（或流出）液压缸的流量q及其有效作用面积A决定，即：n同样，液压马达的转速n由进入马达的流量q和马达的单转排量V 决定，即：n改变流入（或流出）液压执行元件的流量q；改变液压缸的有效作用面积A或液压马达的排量V，均可调节液压执行元件的运动速度。n一般来说，改变液压缸有效作用面积是困难的，所以常常通过改变流量q或排量V来调节液压执行元件速度，并且以此为基点可构成不同方式的调速回路。n改变流量改变流量q q有两种办法，其一是用流量控制阀调节，其二是用变量泵或变量马达调节。n按改变流量或排量的方法不同，可将液压调速回路分为三类：节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路。节流调速回路节流调速回路n通过调节流量阀的通流截面面积的大小来控制流入液压执行元件或执行元件流出的流量，以此来调节执行元件的速度。按流量阀在油路中的位置的不同，可分为：按流量阀在油路中的位置的不同，可分为：n进口节流调速回路；n出口节流调速回路；n进出口节流调速回路；n旁路节流调速回路；节流阀出口节流调速回路节流阀旁路节流调速回路进口节流阀式节流调速回路进口节流阀式节流调速回路n通过改变节流阀的开口量（即通流截面面积AT）的大小，来调节进入液压缸的流量q1，进而调节液压缸的运动速度。n实现调速功能，不仅节流阀的开口量能够调节，而且必须使溢流阀始终处于开启溢流状态，两者缺一不可。n溢流阀的作用：一是调整并基本恒定系统的压力；二是将液压泵输出的多余流量溢回油箱。进口节流阀式节流调速回路节流阀进油调速回路n若液压泵的流量过大或溢流阀的压力调整过高，将导致液压油流经溢流阀和节流阀的功率损失增大，回路效率降低。n若液压泵的流量不足时，将满足不了液压缸最大运动速度的要求，在这种情况下，无论怎样调大节流阀的开口也不起作用，因为液压泵的流量已全部进入液压缸，溢流阀不溢流，节流阀失去了调整作用。n液压缸的最大速度由液压泵的输出流量决定。出现上述速度失调情况时，液压泵的工作压力将由负载和节流阀阻力决定，已不再是溢流阀的调定压力。n若溢流阀的调定压力过低时，液压缸将不能驱动大的负载而停止。出口节流阀式节流调速回路出口节流阀式节流调速回路n不考虑系统泄漏和管路压力损失的情况下，液压泵的输出流量qP应为：n液压泵的输出压力pp为：当液压泵的输出压力按上式确定的值调定后，在回路工作过程中，该压力就不再变化，故这种调速回路也称为定压节流阀式节流调速回路。当负载变化时，会引起节流阀前后工作压差pT的变化。出口节流阀式节流调速回路与进口节流阀式节流调速回路相比较：与进口节流阀式节流调速回路相比较：n（1）出口节流阀式节流调速回路中的节流阀能使液压缸回油腔形成一定背压，因而，它能承受负方向负载（与液压缸运动方向相同的负载力）。n而进口节流阀式节流调速回路只有在液压缸回油路上设置背压阀后，才能承受负方向负载。但是，这样要增加进口节流阀式节流调速回路的功率损失。n（2）在出口节流阀式节流调速回路中，流经节流阀而发热的油液直接流回油箱冷却。n而进口节流阀式节流调速回路中流经节流阀而发热的油液，还要进入液压缸，不利于对热变形有严格要求的精密设备。n（3）对于单出杆液压缸来说，在出口节流阀式节流调速回路中，当负载变为零时，液压缸的背腔压力（有杆腔）将会升高很大，这样对密封不利。n（4）同一个节流阀放到进口调速可使液压缸得到比出口调速更低的速度。n综上所述，节流阀的进口、出口节流调速回路，结构简单，造价低廉，但效率低，宜用在负载变化不大、低速小功率的场合。n另外，在液压缸的进、出油路上，也可同时设置节流阀，两个节流阀的开口能联动调节。这就构成了进出口节流阀式节流调速回路。由伺服阀控制的液压伺服系统就采用了这种调速回路。旁路节流阀式节流调速回路旁路节流阀式节流调速回路n改变节流阀的通流截面积，调节排回油箱的流量qT，间接地控制进入液压缸的流量q1，便可实现对液压缸速度的调节。n在不考虑系统管路压力损失及泄漏情况下，液压泵的输出流量应为：n当液压缸的背压腔压力p2为零时，液压泵的输出压力为：旁路节流阀式节流调速回路n在旁路节流阀式节流调速回路中，液压泵的工作压力是随负载而变化的。因此，这种回路也被称为变压式节流调速回路。n为了防止回路过载损坏，与液压泵并联一个溢流阀，这时它起安全阀的作用。当回路正常工作时，安全阀不打开，只有过载时才开启溢流。n旁路节流阀式节流调速回路中，当节流阀开口大时（即低速时），承载能力很差。n回路的功率损失只有一项，即节流损失，没有溢流损失（与进口和出口式相比，旁路节流阀式节流调速回路的效率比较高）。n液压泵的输出压力与负载相适应，没有多余的压力损失，因此，在高速和变载的情况下效率更高。n速度调节特性不仅与节流阀本身有关，还与负载、泵的泄漏有关。因此其调速范围要比进出口节流阀式节流调速回路的调速范围要小。B B、压力控制阀、压力控制阀溢流阀溢流阀n安全阀：安全阀：限制系统最高压力，保护系统元件不被高压损坏。、直动式：中低压系统、先导式：高压系统n过载阀：过载阀：限制封闭管路最高压力。减压阀减压阀n一个泵同时供给两个以上压力不同的回路。、直动式：中低压系统、先导式：高压系统溢流阀溢流阀n功用功用是当系统的压力达到其调定值时，开始溢流，将系统的压力基本稳定在某一调定的数值上；n按调压性能和结构特征区分，溢流阀可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀两大类。n溢流阀应用十分广泛，每一个液压系统都必须使用溢流阀。n直动式安全阀直动式安全阀弹簧比较硬直动式溢流阀n先导式安全阀先导式安全阀n当P低于先导开启阀压力时，主阀芯压紧阀座的力NF7+P(S-S)0，阀关闭（F7弹簧7的预压力，S略大S；液体不流动压力相等）；n当P刚超过先导开启压力时，先导打开，油流动，小孔f 节流，产生压力损失，使主阀上下腔产生压差P=P-P。先导式溢流阀1先导式溢流阀n先导阀刚开启时，主阀仍关闭，NF7+P(S-S)-PS0n当P时，P，最终使N0，则主阀打开溢流。接油箱则阀立即打开，则为卸荷阀。溢流阀作卸荷阀Nn减压阀是一种利用油液流过缝隙产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。n在液压系统中，减压阀用于降低或调节系统中某一支路的压力。n直动式减压阀（定值）直动式减压阀（定值）液压油通过缝隙x产生压力降P P PC C=P=PA APP保持出口压力稳定的措施X阀开口量，x0弹簧预压缩量，s滑阀面积x缝隙n先导式减压阀先导式减压阀n原理与先导式安全阀类似，用于高压系统。先导式减压阀原理1先导式减压阀原理2C C、方向控制阀、方向控制阀n主要控制方向，还可利用阀的开度适度控制回路的流量和压力。n单向阀：单向阀：只允许液压油单方向通过。n选择阀：选择阀：根据回路中压力的高低自动选择液压油通过的方向。n截止阀：截止阀：一个位置封闭，另一个位置通过。n液压控制换向液压控制换向（液压先导控制）n电磁阀控制换向电磁阀控制换向n二通插装阀二通插装阀n单向阀单向阀直角单向阀直通单向阀液控单向阀单向阀-液动n选择阀（梭阀）选择阀（梭阀）n换向阀换向阀电磁阀控制控制符号三位四通换向原理三位四通电磁换向阀工作原理n电磁阀电磁阀电磁换向阀n液控换向阀液控换向阀先导泵来油先导泵回油回位弹簧换向阀-液动电液换向阀换向阀开口量与液压冲击换向阀开口量与液压冲击nKF：正开口，较多采用。无换向冲击，但是会造成“点头”现象。nKF：负开口，有换向冲击（滑阀在换向过程中，离开中位位置走完距离K时，P腔处于完全封闭状态，在封闭段泵的流量不能通过换向阀，则阀前油压突高，造成压力冲击与振动）。三位四通换向阀正开口换向的三位四通换向阀正开口换向的“点头点头”现象现象n目的：动臂油缸大腔进油。n结果：在重力作用下,换向瞬间大腔的油流回油箱，造成油缸先缩回后伸出。“点头点头”现象的解决方案现象的解决方案n采用三位六通换向阀；n在进油道设置单向阀。注：注：n管路5和12都是进油道；n管路是回油。51210n二通插装阀二通插装阀n方向控制回路方向控制回路插装阀做二位二通电磁阀插装阀做单向阀插装阀E E、其他元件、其他元件液压蓄能器液压蓄能器n原理：气体被压缩后储存能量。n作用：吸收液压振动和冲击并可作为应急能源使用。液压冲击皮囊式蓄能器n油缸油缸单杆活塞缸三种连接形式单杆式活塞缸结构差速回路过滤器1过滤器2过滤器3n过滤器过滤器压力继电器速度换接n压力继电器压力继电器压力继电器控制的顺序动作回路（三）、液压传动基本回路（三）、液压传动基本回路液压挖掘机（单斗）作业程序：液压挖掘机（单斗）作业程序：n单斗液压挖掘机工作由动臂升降、斗杆收放、铲斗转动、平台回转、整机行走等动作组成。n为提高作业效率，一个循环作业中可以组成复合动作：n挖掘：铲斗和斗杆复合进行工作；n回转：动臂提升同时平台回转；n卸料：斗杆和铲斗工作同时大臂可调整位置高度；n返回：平台回转、动臂和斗杆配合回到挖掘开始位置，进入下一个挖掘循环，在挖掘过程中应避免平台回转。n单斗液压挖掘机示意图单斗液压挖掘机示意图n单斗液压挖掘机作业程序单斗液压挖掘机作业程序作业程序作业循环作业特征顺序部件作业挖掘挖掘和铲斗回转铲斗提升到水平位置挖掘坚硬土壤以斗杆液压缸动作为主。挖掘松散土壤三只液压缸复合动作以铲斗液压缸为主提升回转铲斗提升转台回转到卸载位置铲斗液压缸推出，动臂抬起，满斗提升回转马达使工作装置转至卸载位置卸载斗杆回转铲斗回转卸载铲斗液压缸缩回斗杆液压缸动作，视卸载高度动臂液压配合动作复位转台回转斗杆伸出工作装置下降回转机构将工作装置转回到工作挖掘面，动臂和斗杆液压缸配合动作将铲斗降至地面n挖掘机的液压系统挖掘机的液压系统柴油机先导泵先导阀司机工作泵主控阀马达工作装置工作油缸旋转、行走驱动控制油操纵控制油工作油工作油工作油实现实现驱动液压基本回路液压基本回路n液压油进/回油回路（1 1）液压回路的串联）液压回路的串联n串联：串联：多路换向阀中上一个阀的回油为下一个阀的进油。n液压泵的工作压力是同时工作的执行元件的总和，这种油路可以做复合动作，但是克服外载荷的能力比较差。（2）液压回路的并联液压回路的并联n并联：并联：多路换向阀中各换向阀的进油口都与泵的出油路相连，各回油口都与油箱相连。n这种油路克服外载荷的能力比较强，但是几个执行元件同时工作时负载小的先动，负载大的后动，复合动作不协调。（3 3）液压回路的合流）液压回路的合流n合流：合流：一般用于双泵和多泵系统中。n用合流阀或者使两个回路中相应的换向阀同时动作，让两个泵同时向一个执行元件供油。n以提高该执行元件的运动速度。主控阀杆合流阀杆泵1泵2（4 4）开式和闭式液压系统）开式和闭式液压系统n液压系统有开式液压系统和闭式液压系统两种。开式液压系统油的流动：开式液压系统油的流动：n油箱泵控制阀执行元件控制阀油箱闭式液压系统油的流动：闭式液压系统油的流动：n主回路：泵马达泵n补油回路：油箱泵主回路变量泵-变量马达变量泵-定量马达闭式液压系统开式液压系统请记住：请记住：n闭式液压系统只能用于泵马达。或者说只能用于旋转运动的执行元件。n开式液压系统可以用于泵马达，也可以用于泵油缸。或者说不仅可以用于旋转运动的执行元件，还可以用于往复直线运动的执行元件.应用：应用：n开式系统装载机、挖掘机n闭式系统压路机、滑移装载机、挖掘机回转。（四）液压系统的伺服控制（四）液压系统的伺服控制n伺服系统也叫随动系统，是控制系统的一种，在这种系统中，输入量（机械位移、速度、加速度或力）能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律；以此同时还起到信号的功率放大的作用，因此也是一个功率放大装置。n由液压拖动装置作动力元件所构成的伺服系统叫做液压伺服系统。n日立EX2002型挖掘机采用微机控制，它采用了泵调节器电子化的负荷传感功率控制系统，与阀的控制共用一台控制器，柴油机另外用一台控制器；该机泵控部分是采用两只高速电磁阀控制双联伺服变量柱塞泵。n泵上安装有高速电磁阀1、2；压力传感器；角度传感器；发动机转速传感器；PVC(泵控制器)。还有设置在液压系统中的压差传感器。它们对泵的工作过程有重要的作用。EX200一2型挖掘机主泵伺服变量原理（1）高速电磁阀n高速电磁阀1、2在工作过程中接受来自PVC的脉冲信号，每接受一个脉冲信号，它就完成一个快速的开关动作，油路的通断时间取决于脉冲的频率。n高速电磁阀1、2是变量信号的最终执行者，当1断路而2处于通路状态时，从先导泵来的压力油进入伺服活塞的小端，活塞另一端则通过阀2与油箱相通，伺服活塞上移，泵的斜盘倾角变小、排量减小。反之，当2断路而1处于通路时，泵的排量增加。（2）压力传感器n压力传感器选用膜片式压力传感器，它将测得的泵出口压力值转化为相应的电压值，反馈到PVC进行处理，压力传感器的正常工作范围如图示。角度传感器输出值的正常范围（3）角度传感器n角度传感器的输入轴，通过一个拨叉连杆机构与斜盘相连，将斜盘倾角转换成相应的电压信号，当斜盘倾角在224范围内变化时，相应的电压输出值正常变化范围如图示。（4）发动机转速传感器n发动机转速传感器采用一个磁性探头，通过一个感应泵轴传动齿轮上轮齿信号，并将测得的实际转速反馈给泵阀控制器。（5）压差传感器n压差传感器的作用是检测出泵的出口压力与油缸负载压力之间的差值。n主泵伺服变量系统的工作原理n液压泵设置了调速器，采用软件对泵的排量进行控制，因此不论挖掘机在高原地区作业，还是经过长期运转使发动机的功率下降，都可以通过软件来解决。n其基本原理是将压力传感器，倾斜角传感器，转速传感器和压差传感器四个信号输入到控制器，再将控制器的输出信号送入到两个高速电磁阀A和B，对主泵的倾斜进行控制。n高速电磁阀A和B都关闭时主泵倾斜角固定不变，A关闭而B打开则倾斜角增加，泵的排量增加。反之，A打开而B关闭则倾斜角减少。P1P2（1 1）自动控制系统基础）自动控制系统基础n自动控制：自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。n自动控制系统广泛应用于生产劳动、社会服务、军事工程和科学研究等活动之中；n各种自动控制系统的设计与制造已构成了一种新兴产业，成为支持和推动新技术革命的主要动力。n自动控制系统的组成：自动控制系统的组成：控制器、执行机构和信息反馈装置三部分组成。n控制器：控制器：根据任务和当前执行情况决定以后应该采取的措施；以机械的、光电的或其他的物理方式向执行机构发出指令，以便后者准确地加以执行；n执行机构：执行机构：可能是某种工作母机，如挖掘机机、机床、化学反应器、作战武器的发射器等。n反馈装置：反馈装置：监视和测量执行机构和工作对象的状态变化和执行结果，把这些信息反馈给控制器；n控制器控制器是一台数字计算机或模拟计算机，按照设计者预先规定的目标和计算程序以及反馈装置提供的信息，对控制对象的状态和执行机构的动作作出分析，向执行机构发出新的指令。n控制器还可以根据工作任务的转变，自动地改变整个系统的工作目标和程序，调换执行机构，更换反馈装置，转移或扩大接收反馈信息的范围，以适应新任务的需要。n所有这些转变都应该在没有人工直接干预的情况下自动地完成。数字计算机正在赋予自动控制系统越来越大的智能性。从简单的速度或位置的机械自动调节器发展到今天的综合自动化系统。自动控制的分类自动控制的分类（一）按控制原理控制原理分分 自动控制系统分为：开环控制和闭环控制系统。开环控制系统开环控制系统n在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制；n控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制。控制方式：按给定值操纵。信号由给定值至输出量单向传递。一定的给定值对应一定的输出量。系统的控制精度取决于系统事先的调整精度。对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。结构简单，成本低廉，多用于系统结构参数稳定和扰动信号较弱的场合.开环控制系统特点：信号从输入到输出无反馈,单向传递；结构简单；控制精度不高,无法抑制扰动。闭环控制系统闭环控制系统n闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。n反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程；n负反馈：反馈的信号与输入信号相减而使偏差越来越小；n闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。n闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。n当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。主 反 馈 与输出成正比或某种函数关系，但量纲与给定信号相同；偏 差 给定信号与主反馈信号之差的信号；控制单元 接受偏差信号，通过转换与运算，产生期望的控制量；扰 动 对系统输出产生不利影响的信号；反馈环节 检测输出信号并转换与给定输入信号相同量纲的信号。闭环控制系统的术语和定义闭环控制系统的术语和定义闭环控制：是指控制器与控制对象之间既有顺向 作用有反向联系的控制过程。输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；特点：输出影响输入，所以能削弱或抑制干扰；低精度元件可组成高精度系统；因为可能发生超调，振荡，所以稳定性很重要。开环控制与反馈控制的比较：开环控制开环控制 n优点：优点：结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。n缺点：缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。闭环控制闭环控制 n优点：优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起的误差，控制精度高。n缺点：缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。恒值控制系统恒值控制系统n给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。n给定值一般不变化或变化很缓慢，扰动可随时变化的系统；n如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。（二）按给定信号分类自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。随动控制系统随动控制系统n给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化；n输出量能以一定精度跟随给定值变化的系统称随动系统，又称为跟踪系统。如跟随卫星的雷达天线系统。n系统的特点：系统的特点：系统的给定值变化规律完全取决于事先不能确定的时间函数。例如，火炮系统，卫星控制系统等。程序控制系统程序控制系统n给定值按一定时间函数变化。n被控制量如果是根据预先编好的程序进行控制的系统称程序控制系统。如炼钢炉中的微机控制系统，洲际弹道导弹的程序控制系统等。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！106