典型液压起重机液压系统分析(二)

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液压系统失效或停机时的保护 对于液压系统失效的情况,由于液压缸作为 升降驱动力,液压缸需随升降机构运动,此时液 压缸既作为升降时的动力又作为施工作业时升降 机的支撑构件,所以液压缸及其相连接的管路对 整个安全系统起重要的作用。因此在设计中液压 管路尽可能使用硬管,并保证软管的配管要求, 减少因系统管路破裂和泄漏造成液压系统失效的 可能性。此外,最保险的方法是采用防爆安全阀, 目前应用比较广泛的是以下两种防爆阀
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单管路防爆阀
针对由于电气系统失效(包括控制系统失 效)造成系统突然被迫停车,以及在正常工作 情况下发生突然因停电而停机,电器控制可考 虑多裕度控制,能源供应可采用外接电源加自 备动力的方式。但由于必须考虑到成本的因素, 在系统设计时通过系统预置方案,在设备出现 以上情况时液压系统能通过简单的操作可使在 高空工作的人员及设备安全返回地面。设计一 个应急下放系统就可有效解决这个问题。
马达为电控双位变量马达:即马达排量只能 工作在最大排量或最小排量处。马达斜盘被偏 置弹簧保持在最大排量处,当存在控制信号时, 斜盘切换到马达最小排量处。采用电比例变量 柱塞泵可实现对马达流量的比例控制,从而整 车可以进行无级调速。
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上车液压系统
上车液压系统包括大臂液压系统和小 臂液压系统。 大臂液压系统有上车主阀块控制的伸 缩油缸,变幅油缸及回转马达组成。 小臂液压系统有工作斗阀块控制的小 臂升降油缸,调平油缸及工作斗摆动油缸 组成。
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驱动液压系统原理图
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由于高空作业车对速度要求不高,所以采用 电比例变量泵+电控两点变量马达的系统配置方案。 电比例变量泵采用斜盘结构形式,通过电信 号控制斜盘摆角的变化,当摆角处于中位时,液 压泵排量为零,导致高空车停止行走;信号控制 斜盘摆角超越中位后,液压泵进出油口相互调换, 驱动马达反向旋转,实现高空车反向行走。
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新型QLY25 全液压汽车起重机采用总功率独 立回路交叉控制变量系统。该系统在工作时, 可充 分利用发动机功率, 能够实现起升机构高速提升,下 降采用自由落钩; 回转、变幅机构能适应频繁、快 速的工况。 该液压系统总泵采用德国进口双联轴柱塞变量 泵。操纵机构采用减压式先导阀操纵,保证了操纵 的灵活、轻便等特点, 大大降低了操作人员的劳动 强度。新型QLY25 起重机用于港口、码头、大型 货场的吊装工况, 使用效果理想。
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臂架伸缩液压回路 臂架伸缩机构主要用以改变作业高度和作业 幅度。要求臂架作业时,摆幅液压缸不能缩回, 回缩时,伸缩油缸不能超速缩回,所以也要有限 速措施,设置平衡阀组成平衡回路。
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臂架伸缩液压回路原理图
平衡阀作用: 一、使液压缸以一定的速度回缩,防止液压 缸在负载作用下超速缩回。 二、当平衡阀与换向阀之间管路破裂时,防 止液压缸突然缩回。臂架伸缩液压回路如图
回转液压回路原理图
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回转液压回路采用机械制动和液压制 动结合的方式对回转马达进行制动。回转 马达的制动形式采用常闭式制动器。当回 转马达停止供油时,制动器在弹簧的作用 下制动。一旦油泵向马达供油先导压力油 通过梭阀同时进入制动油缸,压缩弹簧, 解除制动。 双平衡阀使马达在没有动作信号时处 于自锁状态,在通过比例换向阀向马达供 油后,可以使马达平稳运行。
双联泵的控制方式为交叉控制, 即1 个 泵从另一并联泵上取出负载交叉传感控制 信号。当双联泵其中一泵功率低于双泵总 功率的50 %时, 剩于功率通过交叉控制被加 到另一泵上使双泵始终能处于满功率工作。
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下图 为变量泵P- Q 特性曲线, 图中曲线1 与线段EK 表 示C 泵不参与变量时单泵D 或E 在大排量时的功率曲线;曲 线2 与线段FK 表示C 泵参与变量时, 单泵DE在大排量时的 功率曲线; 曲线3 与线段GK 是C 泵不参与变量时, 双泵同时 工作, 在大排量时单泵D与E 的功率曲线; 曲线4 与线段HK 表示C 泵参与变量时, 双泵同时工作, 在大排量时单泵D 与E 的功率曲线。
臂架伸缩液压回路原理图
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伸缩油缸采用特殊的结构,其结构如下图所示。其中活塞杆端 部集成块1铰接于基本臂的后部,油缸缸体有杆腔侧的端部铰接于二 节臂的后部。为了方便对油缸供油,将活塞杆设计成双层套管的形 式,其中内层管路通过活塞与伸缩油缸的无杆腔相通,形成无杆腔 油路;活塞杆外层与内层管路的间隙形成与油缸的有杆腔相通的油 路。这两个油路分别通过活塞杆端部的集成块与系统供油、回油油 路连接,另外油路中安装有平衡阀,防止由于配管或输油软管等破 裂引起伸缩臂坠落。 当伸缩臂缩回,即系统向伸缩油缸无杆腔供油时,平衡阀可以 调定其控制油路的开启压力,为伸缩油缸无杆腔提供一定的背压, 使伸缩臂平稳缩回,防止产生爬行现象或者在伸缩臂变幅角度0度以 下时伸缩臂的自然伸出现象。
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(1)双管路防爆阀 目前广泛使用的双管路防爆阀是成对使用的 一对梭阀,通过物理冗余的方法保护两梭阀间的 软管,当其中一段软管爆裂时,梭阀自动截止爆 裂端,另一段软管开始工作。结构及原理如下图 所示。
双管路防爆阀
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(2)单管路防爆阀 单管路防爆阀有滑阀式和旋入式两种,原理及 结构如下图所示。采用滑阀式单管路防爆阀情况 下,当A端管路爆裂时,A端压力近似为零,阀 芯在P端压力的作用下移至关闭位,从而实现防 爆作用;而采用旋入式单管路防爆阀防爆情况下, P端管路一旦爆裂,P端压力近似为零,阀芯在A 端压力作用下自动关闭,实现防爆功能。
负载 伸缩油缸 变幅油缸
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应急下放系统
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下车液压系统
下车液压系统主要转向机构、顶升以 及扩桥装置提供动力,其液压系统原理图 如图所示,其构成同上车液压系统中的小 臂液压系统类似。
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转向油缸1
转向油缸2
扩桥油缸1
扩桥油缸2
顶升油缸1
顶升油缸2
下车液压系统
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QLY25 全液压汽车起重机的液 压系统
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LUDV的控制原理 如图所示为LUDV 原理图,我们可以看 出,LUDV系统与普通 负荷传感不同的是: 压力补偿阀4设在节流 阀5之后;负载压力信 号取的是由梭阀7决定 的系统中的最高负载 信号,而不是取自自 身。
LUDV系统原理图
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与闭芯式负荷传感系统不同,如上图所示 LUDV控制系统中压力补偿阀位于节流口之后,故 又称为次级压力补偿阀的负荷传感控制系统。系统 最高负载的压力通过梭阀7选出(Pamax=max(p1,p2)), 不但传感到变量泵,也传送到各个压力补偿阀。最 高负载压力作为比例控制信号传递给所有压力补偿 阀,同时负荷传感控制器也在最高负荷压力的作用 下,对液压泵的排量进行控制,使泵的输出压力较 最高负荷压力高出一个压差值Δppump(通过变量机 构弹簧调定)。
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转台回转 马达
大臂变幅 油缸
臂架伸缩 油缸
大臂液压系统原理图
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工作斗 摆动油缸
工作斗 调平油缸
小臂 升降油缸
小臂液压系统原理图
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转台回转液压回路 高空作业车的回转机 构运动时由于上车转动惯 量较大,在起动、制动和 换向时会引起很大的液压 冲击。液压冲击会使液压 系统和元件产生振动和噪 声,甚至是破坏。因此高 空作业车的回转机构常采 用特殊回路来保证安全, 保护液压元件。回转液压 回路如图所示:
负载独立流量分配系统(LUDV)
低压执行器出现流量饱和时,合理的解决办法是让 各执行器都相应地减少供油量,对应各阀杆操作行程按 比例分配流量。实现的途径是将压力补偿器进行改进, 让它起负荷均衡器的作用,通过对低压回路的压力补偿 器进行节流使之与高压回路的负载压力相同,这样各路 负荷相等,避免了液压油优先流向低压回路的问题。通 过压力补偿阀的均衡负荷作用,使所有阀杆的进出口压 差都相等,执行器同时动作时,通过各阀杆的流量只与 阀杆的行程有关。当流量饱和时,根据各阀的行程等比 例分配各路的流量。通常称具有该功能的系统为分流比 负载敏感系统,就是所谓的负载独立流量分配系统。
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1.端部集成块 2.活塞杆 3.活塞 4.缸体 伸缩油缸结构示意图
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负荷传感控制系统
负荷传感是一个系统概念,因此称为负荷传 感系统,负荷传感通过检测负载压力、流量和功 率变化信号,向液压系统进行反馈,实现节能控 制、流量与调速控制和恒功率控制等,负荷传感 系统所采用的控制方式包括液压控制和电子控制。
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1 总功率独立回路交叉控制 变量系统
总功率独立回路交 叉控制变量系统, 其双 联柱塞泵的主循环回路 是各自独立的见图1。 该系统D与E 为双联泵, 液压泵C 同时参与变量, 双联泵与C 泵总功率为 110kW。。
图1 总功率变量系统原理图 1 蓄能器 2. 压力继电器 3. 电磁阀 39 4. 单向阀 5. 双联斜盘柱塞泵 6. 油箱 8. 滤油器 9. 充液阀
高空作业车大臂液压系统采用的是泵控负 荷传感系统。小臂液压系统采用的是阀控负荷 传感系统。以下就闭芯负荷传感控制系统进行 控制特性分析。
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负荷传感控制系统的形式一般分为开芯系统 和闭芯系统。 开芯系统由定量泵、三通减压阀和溢流阀组 成;在开芯系统中,泵总是输出100%的流量, 系统的压力就为负载压力和压力补偿阀压力△P 之和,此形式的系统存在着较多的溢流损失与部 分的节流损失。 闭芯系统由变量泵和带有LS功能的阀组成。 在闭芯系统中,泵输出外负载所需的流量,此形 式的系统没有溢流损失,但存在着部分的节流损 失与低负载用户的节流损失。因此,负荷传感系 统相比节流控制系统而言,其节流损失减少很多, 25 因此系统的效率提高。
2014-1-24
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三节伸缩臂
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头部小臂
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作业状态
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高空作业车液压系统的组成
高空作业车液压系统主要分四部分:驱 动液压系统、大臂液压系统、小臂液压系统 以及下车液压系统,其中大臂液压系统和小 臂液压系统可以统称为上车液压系统。
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驱动液压系统
驱动系统采用闭式的泵控系统,由变 量泵和变量马达组成,通过改变变量泵的 斜盘倾角实现油液流向和流量的变化,从 而调节行走马达的转速,可以实现行走的 无级变速,因此不存在节流损失,减小了 系统的发热。
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它主要是由4个高压截止阀和1个调 速阀组成,平时它们处于截止状态,保 持系统的正常运行。原理图中下面油路 除回油口外均与换向阀连接,换向阀的 中位机构均为“O”型。当发生故障时, 可视为不通。在发生液压系统停车故障 时:首先手工操作打开1、3、4号截止阀。 这时利用臂架和工作台自重产生的负载 驱动变幅油缸的无杆腔产生油压。由于1、 3、4号截止阀已导通,油压直接驱动伸 缩油缸的活塞迫使伸缩油缸回缩使臂架 缩回。缩回中通过调节调速阀5来控制臂 架缩回速度。然后等臂架全部缩回后关 闭3、4号截止阀打开2号截止阀,通过调 节调速阀5来控制变幅油缸单独回缩,使 臂架下摆直至工作台完全下降到安全位 置。这时全部关闭所有截止阀和调速阀, 系统又恢复到原来状态,等系统修复或 恢复供电时,重新启动液压系统,平台 又可正常工作。
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驱动系统配置
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液压泵控制特性如图所示,超过死区电流范 围后,排量随电流增大而增大,并呈线性关系,即增 大液压泵控制电流可提高车速。
800 700 600
控制电流 I (mA)
500 400 300 200 100 0 0.2 0.4 0.6 排量 Vp/Vp max 0.8 1.0
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液压泵控制特性曲线
LS的控制原理
如图所示,两个执 行元件的负荷压力分别传 感到各自的压力补偿阀, 其中经梭阀得到的较高的 压力P再传送到变量泵去 控制斜盘角度。因此,负 荷传感系统的主要特征是 时刻检测负载压力和液压 泵的输出压力,根据负载 的瞬时需求,调整液压泵 的输出流量大小,即按负 载需求对液压泵的流量进 行瞬时控制。因而从本质 1.油箱 2.变量泵 3.LS调节器 4.压力补偿 上讲负荷传感系统是基本 阀 5.模拟操纵阀 6.执行机构 7.梭阀 26 闭芯式负荷传感系统 的功率匹配系统。
典型液压起重机液压系统分析 (二)
1.高空作业车液压系统分析 2.QLY25 全液压汽车起重机的液压系统 3.100t伸缩臂履带式起重机起升液压系统 4.铁路救援125t伸缩臂起重机液压系统
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高空作业车液压系统分析
高空作业车视频
2014-1-24
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主要用途:
广泛应用于船舶修造业、港机制造业、建 筑、展馆、机场等场所
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