工程机械液压传动解读

在单泵液压系统中，为获得几种不同的调定压力时，可用调压回路。

3．增乐回路(图3，4)

其作用是使系统的局部汕路或某个执行元件获得比液压泵工作压力高得多的压力，或用于气—液传动，利用压缩空气(压力—般为0．6～0．8HPa)来获得高压。凡具有负载人、行程小和作业时间短等丁作特点的执行机构均可采用增压回路。

4．卸荷回路

回路中液压泵以最小输山功率运转，液压泵输出的油液以最低压力流回油箱，或以最小流量(补偿系统泄漏所需之流量)输出压力油。其作用是减少动力，降低系统发热。

常见的卸荷回路有以／几种方式：

1)图3，5为采用ld型(或U、K型)滑阀机能来实现液压泵卸荷的回路。

2)图3．6是用溢流阀卸荷的回路。

3)图3．7为复合泵卸荷的回路。当工作负载小时，泵2输山的油经单向阀与泵1合流，实现轻载快速运动。当工作负载增大，系统压力超过卸荷阀4调定压力时，卸荷阀4打开，使泵2卸荷，液压泵1单独向系统供油，实现重载慢速运动。

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4)图3．8是采用限压式变量泵的卸荷回路。该泵可按实际工况需要，调定最大供油压力，而执行机构运行速度缓慢，所需流量极小，因此泵虽然在高乐下工作，但由于压力反馈作用，输山流量极小，故基本上是处于卸荷状态。

3．1．2速度控制回路

工程机械一般都要求调速，而液压系统能在原动机转速不变的情况下，方便地实现大范围的无级调速。

调速方法可分为三大类：节流调速、容积调速、容积节流调速。前两种在工程机械上应用较多。

1．节流调速

按节流元件安装位置的不同，节流调速回路可分为三种：进油路节流调速、回油路节

第4章工程机械液压传动系统设计与实践

4．1 液压传动系统的设计

对一台工程机械设备的传动方式，究竞选用机械传动、电力传动还是液压传动，要根据工程机械设备工作要求经过充分的分析、比较来确定。有时‘种传动方式不能满足设备的工作要求或者机构兄得过于复杂，则叫·将两种传动方式结合起来使用。当决定采用液压传动的方式之后，液压系统的设计任务才被确定下来。这时必须明确：

1)设备总体布置及工艺要求，液压执行元件的位置及空间尺寸的限制。

2)设备的工作循环，液压执行元件的运动方式(移动、转动或摆动)及其工作范围。

3)液压执行元件的运动速度及其变化范围。

4)液压执行元件的负载及变化范围。

5)各液压执行元件动作之间的顺序、转换和互锁要求。

6)丁作性能如工作平稳性、可靠性、转换精度、停留时间等方面的要求。

对于液压系统小工作循环较复杂的单个液压执行元件或相互动作关系复杂的多个液压执行元件来说，应绘出其完整的动作周期表，以使设汁要求一目了然，便于进行工作。

液压系统设计是工程机械设备设计的一部分，它与设备设计是紧密联系的，必须同进行。一般把设计步骤归结为如下儿点：

1)明确液压系统的设计要求；

2)初步确定液压系统的性能和参数；

3)拟定液压系统方案图：

4)计算和选择液压元件；

5)估算液压系统性能：

6)绘制液压传动装置系统图：

7)设计液压传动装置。

4．1．1 工况分析

工况分析指分析下程机械设备工作过程的具体情况，其内容包括对负载、速度和功率变化规律的分析或这些参数最大值的确定。工况分析的关键是分析负载性质和编制负载图。

作往复直线运动的工程液压缸的负载由6部分组成，它们是工作阻力、摩擦阻力、惯性阻力、重力、密封阻力和背压阻力，前4项为外负载，后2项为内负载。

1．丁作阻力斤

工作阻力是指沿液压缸方向上的力。此阻力可正可负：凡作用方向与液压缸(或活塞)运动方向相反者为正，相同者为负。工作阻力有基本上恒定不变的、有周期性变化的，需根据具体情况分析决定。…占是液压缸负载中最主要的部分。

2．摩擦阻力f

摩擦阻力是指工程机械设备工作时工作台导轨处的摩擦力或被液压缸拖动部件与静止

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惯性阻力也是可正可负的，分析时需要注意。

4．重力J

垂直放置和倾斜放置的工作部件，它的重量本身也成为一种负载。向上移动时为正负载，向下移动时为负负载。

5．密封阻力F

这是指装有密封装置的零件在相对移动中产生的密封摩擦力，其值与密封装置的类型、材料、液压缸制造质量和油液工作压力有关。详细计算比较繁琐，可将它计入液压缸的机械效率中。

6．背压阻力F

这是液压缸回油路上的阻力。在系统方案、结构尚未确定以前它是无法计算的，只能先按经验数据选取一个数值暂供分析时使用，确切数值留待后面解决。

液压缸在动作循环中各个阶段的负载确定以后，清楚地表达起动、加速、恒速、制动等每一阶段的负载大小，可以画山负载图。往往横坐标取时间或液压缸位移，纵坐标取力。

4．1．2 液压元件主要参数的计算与选择

1．液压泵的选择计算

(1)工作压力的确定液压泵的工作压力等于系统的压力损失和执行元件工作压力之和，即：

第5章典型工程机械液压传动系统分析

5．1 挖掘机液压传动系统

挖掘机是日前国内外工程建设施工的一种主要工程机械机型，据统计，我国70％以上的土石方开挖离不开此类设备，包括有各种类型与功能的挖掘机。一般来说，单斗挖掘机不仅进行土石方的挖掘工作，而且可通过工作装置的更换，还可以用作起重、装载、抓取、打桩、破碎钻孔等多种作业。

单斗液压挖掘机主要由工作装置、回转机构、行走机构和液压传动控制系统四人部分组成。工作装置包括动臂、斗杆以及根据施工需要而可以更换的各种换装设备，如正铲、反铲、破碎锤、装载斗及抓斗等。

5．1．1 EX400型液压挖掘机液压系统分析

图5．1是日本日立公司生产的EX400型全液压挖掘机液压传动系统丁作原理图。动力装置是一台四冲程六缸水冷带涡轮增压器的206kW额定功率的柴油发动机。挖掘机铲斗容量为1．82mM，整机工作装置包括动臂、斗杆、铲斗、回转及行走机构等组成。囚此，整车的液压传动系统

U1是由各工作装置的液压控制系统所组成。整机液压系统属多泵变量系统。泵组22中含三台液压泵，前后泵为主泉，是恒功率斜轴式轴向柱塞泵，主要用于向各工作装置回路供压力油；中间的是台辅助性齿轮泵，主要用于向各工作袋置提供操作控制用液压油、下面分别就各工作装置液压回路介绍如下

1．主泵液压调节回路

由两台主泵供油的两组多路换向阀出口油路端各设有一个固定节流阀P、G，它的作用是可以调节液压泵在空载时的流量，使之流量减小。当各换向阀处中位不工作时，由于节流阀节流作用，阀前压力增大：此增大的压力油反馈进入变量泵控制调节缸内，推动调节缸移动，使斜轴泵倾斜角变小，从而减少了该泵的输出流量。只有当多路阀内任一换向阀工作时，节流阀前后压差增加不大，不影响或不改变泵斜轴斜倾角，从而使泵输出流量增加，以满足挖掘机各丁况的速度要求。

2．动臂液压回路

动臂的动作由换向阀26、46联合供油，液动换向阀的控制由手动减压阀遥控操纵阀30控制，其控制油山辅助泵(齿轮泵)供给、当阀30向左操纵时，从辅助泵来的操纵压力油经单向阀32到达阀30及阀26的左端、阀46的右端，使阀26左位工作，阀46右位工作。从前泵来的液压油经换向阀46到达A点，从后泵来的压力油经换向阀26到达B点，井同流入动臂的无杆腔，使动臂举升，有杆腔的油分别经阀26、46回油箱。同理，当阀30向右操纵时，动臂下降。

动臂举升设定压力由过载阀17保证，设定压力为32MPa；动臂下降没定压力由过载阀16保证，为30MPa。

3．斗杆液压回路

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