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工程机械液压系统原理

液压元件1.液压泵 将电动机(或其它原动机)输出的机械能转换为液体压力能的能量转换装置,在液压系统中液压泵是动力源,是液压系统的重要组成部分。

液压泵主要有齿轮泵、叶片泵、和柱塞泵三大类。

2.液压缸 将液体的压力能变为机械能的能量转换元件。

液压缸一般用于实现直线往复运动及摆动运动等。

按结构特点不同,液压缸分为活塞式、柱塞式和摆动式三大类。

(1)活塞式液压缸a. 单出杆液压缸如图所示,单出杆缸的特点是仅在液压缸的一端有活塞杆,于是缸两腔的有效面积大小不等,无杆腔的面积比有杆腔的面积大,因此,当压力油以相同的压力和流量分别进入两腔时,活塞两个方向的推力和运动速度都不相等。

图5.1.1单出杆液压缸图5.1.2双出杆液压缸b. 双出杆液压缸双出杆缸的特点是在液压缸的两端都有活塞杆,于是缸两腔的有效面积大小相等,因此,当压力油以相同的压力和流量分别进入两腔时,活塞两个方向的推力和运动速度都相等。

(2) 柱塞式液压缸如图所示,柱塞缸的特点是液压油从左端进入液压缸,推动柱塞向右移动,回程靠外力或本身自重回位,为获得双向往复运动,柱塞缸常成对使用。

图5.1.3柱塞式液压缸 3.单向阀 防止液流倒流的元件,按控制方式不同,可分为普通单向阀和液控单向阀。

普通单向阀使液体只能向一个方向流动,反向截止;液控单向阀是使液流有控制的单向流动。

图5.1.4单向阀职能符号 图5.1.5普通单向阀此外,有一种三通式液控单向阀,称为梭阀或选择阀。

根据阀芯工作时的形态像只梭子而得名,它可以自动进行油路压力的选择。

梭阀的结构如图所示,它有二个压力油入口和一个出口。

当右边进口压力大于左边进口压力时,阀芯被两者的压力差推向左边,关闭左端压力油口,从而右端压力油通向出口;反之,左端压力油通向出口。

图5.1.6梭阀1.圆锥截头式2.球式3.图形符号.4.换向阀利用阀芯和阀体间的相对运动来切换油路中液流的方向的液压元件。

图5.1.7换向阀1.阀芯2.阀体.上图所示位置为液压缸两腔不通压力油,处于停机状态。

若换向阀的阀芯1左移,阀体2上的油口P和A相通,B和O连通,压力油经油口P、A进入液压缸左腔,活塞右移,右腔油液经油口B、O回油箱;反之,阀芯右移时油口P和B连通、A 和T连通,活塞便左移。

(P表示进油口,O或T表示通油箱的回油口,A和B表示连接其他两个工作油路的油口,另外X表示控制油口,L或Y表示泄油口。

换向阀分类如下图:图5.1.8滑阀式换向阀阀芯移动的驱动力有多种形式,目前主要有手动、电动、液动、电液几种方式。

(1).手动换向阀是利用控制手柄直接操纵阀芯移动实现油路换向。

图5.1.9手动换向阀职能符号图5.1.10手动换向阀(2).电磁换向阀是利用电磁铁的吸合力控制阀芯运动实现油路换向。

图5.1.11 电磁换向阀职能符(3).液动换向阀是利用液压系统中控制油路的压力油来推动阀芯移动实现油路换向。

(4).电液换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组成,电磁换向阀为先导阀,用于控制液动换向阀换向,液动换向阀控制主油路换向。

图5.1.12 电液换向阀职能符号图5.1.13 电液换向阀阀芯中位机能:O形:油口全封闭,系统不卸载,缸封闭,换向冲击大。

H形:各油口全连通,系统卸载,换向平稳。

Y形:系统不卸载,缸两腔与回油相通。

M形:系统卸载,缸两腔封闭。

P形:压力油与缸两腔通,回油封闭。

图5.1.145.溢流阀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,实现稳压、调压、限压。

分类:直动式、先导式。

用途:安全阀:系统超载时,阀打开,对系统起过载保护。

背压阀:装在回油路上,产生回油阻力,提供低控制压力。

溢流阀职能符号先导式溢流阀直动式溢流阀图5.1.15溢流阀职能符号图5.1.16先导式溢流阀图5.1.17直动式溢流阀6.减压阀使其出口压力低于进口压力,并使出口压力可以调节,减压阀用于降低或调节系统某一支路的压力,以满足某些执行元件的需要。

分类:直动式、先导式。

用途:提供分支油路所需的低于油泵供油压力、作电液换向阀等控制压力用。

减压阀职能符号 先导式减压阀 直动式减压阀图5.1.18减压阀职能符号 图5.1.19先导式减压阀 图5.1.20直动式减压阀7.顺序阀 以压力为控制信号,自动接通或断开某一支路的液压阀。

功用:常闭,当进口压力超过设定值打开。

用来控制多个执行元件的顺序动作,背压阀、平衡阀等。

分类:直动式、先导式。

顺序阀与溢流阀的区别:顺序阀出口通负载油路,泄漏油必需外泄;溢流阀出口则与回油通,可内泄。

溢流阀进口压力限定,顺序阀最高进口压力由负载决定,可随负载增高。

顺序阀职能符号 先导式顺序阀图5.1.21顺序阀职能符号 图5.1.22先导式顺序阀8.流量控制阀 依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻,控制通过阀的流量,达到调节执行元件运动速度的目的。

分类:节流阀、调速阀等节流阀工作原理:调节手把使阀芯做轴向移动,改变节流口的通流截面积。

图5.1.23节流阀职能符号 图5.1.24节流阀9.过滤器 过滤混在液压油液中的杂质,控制油的洁净程度,使进到系统中去的油液的污染度降低,保护系统正常工作。

过滤器的主要性能指标有过滤精度、通流能力、压力损失等,过滤精度为主要指标。

图5.1.25滤油器职能符号 图5.1.26滤油器10.油箱储存油液,同时还具有散热、沉淀污物、析出油液中渗入的空气以及作为安装平台等作用。

11.密封装置密封是解决液压系统泄漏问题的有效手段之一。

当液压系统的密封不好时,会因为泄漏而污染环境,还会造成空气进入液压系统而影响液压泵的工作性能和液压执行元件的平稳性;当内泄漏严重时,造成系统容积效率过低及油液温升过高,以至系统不能正常工作。

分类:按工作原理可分为非接触式密封和接触式密封。

接触式密封指间隙密封,是靠相对运动件配合面之间的微小间隙来进行密封的;接触式密封指密封件密封,如O形密封圈、唇形密封圈、组合式密封圈等。

混凝土泵送机械液压系统1、泵送单元液压系统1.1主泵送油路系统主泵送系统按油液循环方式分为开式液压回路和闭式液压回路两种。

图5.2.1 主泵送开式液压油路图5.2.1主泵为轴向变量柱塞泵,出口额定工作压力由溢流阀调定,调定值为32Mpa,两主油缸采用串联,在主泵压力油的作用下,一缸前进,另一缸后退,运行到行程终点时,触发换向机构,主泵进出口油流方向改变,从而主油缸活塞运动方向改变,实现主油缸活塞的交替前进后退。

同时主油缸活塞行程终点装有单向阀,当主缸活塞运行到终点时,主缸单向阀将主油缸有杆腔和无杆腔连通,防止撞缸,并对主油缸封闭腔进行补油。

图5.2.2 主泵送闭式液压油路1.补油泵2.主油泵3.电磁换向阀4.伺服阀5.调速阀6.恒功率阀7.压力继电器8.高压溢流阀9.高压溢流阀 10.冲洗阀 11.梭阀 12.主油缸(左) 13.主油缸(右) 14.溢流阀图5.2.2补油泵出口油路可分成两路:第一路为补油油路,通过两高压溢流阀8、9内的单向阀作用,使该油路始终与主泵吸油油路相通,对主泵送油路进行补油,同时多余的油液经冲洗阀10进入冷却器流回油箱,实现对闭式油路系统的热交换。

第二路为控制油路,自补油泵1泵出的压力油经调速阀5,电磁换向阀3,驱动伺服阀阀芯,实现主泵斜盘角度的改变,同时经过恒功率阀6,拾取信号,控制主泵恒功率恒定。

电磁换向阀两端电磁铁交替得电,使液压油从不同端交替推动伺服阀阀芯,从而改变控制工作油路的方向,使其交替从不同方向推动伺服缸,伺服缸通过联杆驱动主泵斜盘向不同方向倾斜,实现主泵进出油方向的改变。

调节减压调速阀使推动伺服阀芯的压力油压力改变,从而实现斜盘角度大小的改变即改变主泵泵送流量,实现泵送速度的改变。

第三路为控制工作油路,当伺服阀芯被推动后,伺服缸某一端进油口被打开,伺服缸产生位移,同时伺服缸又带动伺服阀的位移反馈杆,使伺服阀回到中位,切断伺服缸进油油路,使斜盘稳定在某一位置上。

主油泵开式液压回路:采用A11VLO轴向变量柱塞泵。

该泵带有恒功率控制装置、压力截流阀和电控变量控制阀。

电控面板上油泵排量按钮由小变大范围内调节时,主油泵排量在0~最大范围内变化。

图5.2.3 油泵A11VLO开式液压系统的功率匹配在混凝土泵的工作过程中,泵的出口压力由负载决定,当混凝土泵送阻力增大时,泵的出口压力也随着增大,如流量不变,那么液压泵的输出功率也将增大,泵从原动机吸收的功率也将增大。

为使原动机保持恒速运转,保证其最佳的性能如燃油经济性等,原动机只能允许瞬时或短时间的超载,不然就会引起原动机的故障或损坏等。

恒功率控制是指依照工作压力通过调节泵的输出流量,保证在恒定转速驱动下的液压泵的输出功率不超出预定的驱动功率。

即Nb=Pb ×Vg=常数Nb=泵的输出功率(KW ) Pb=工作压力(Mpa ) Vg=Qb/60=qb ×nb/60000=排量Qb=泵的出口流量(L/min ) qb=泵的排量(mL /r ) nb=泵的转速(r/min )如图5.2.4,在设定范围控制起点开始,液压泵的输出功率恒定,工作压力与流量严格遵循双曲线变化,保证良好高效的原动机功率匹配。

A ,B 服务端口(没有辅助泵) 420barS 进料口(有辅助泵) 35barT 1, T 2 通气罩R 通气放油口M 测量点,调节端口X 进水口压力传感器、DRL 和压力切断控制器Y 进水口报时控制器、两段式压力切断器和HDG 安装在GE10-PLM (或G 口关闭)上带有报时器、HD 和EP 的位置传感器图5.2.4 图5.2.5下以力士乐(Rexroth )A11VO 开式变量泵为例,分析介绍其自带恒功率阀的实现功率匹配原理。

如图5.2.5通过调整恒功率调整弹簧设定恒功率压力起调点。

(1)最大排量区当工作压力低于起调点压力时,即小活塞1无法推动摇臂3绕固定支点移动恒功率阀芯移动时,液压泵以最大排量工作。

对于液压配置相同而原动机功率配置不同的混凝土泵,设置的恒功率压力起调点是不同的,恒功率起调点设置主要是满足原动机动力特性,即良好的功率匹配,一般原动机功率大的恒功率压力起调点高。

(2)恒功率区当混凝土泵的工作压力超过恒功率压力起调值后,作用在恒功率阀小活塞1上的从液压泵工作压力引入的压力油将克服调整弹簧2的阻碍,推动摇臂绕3固定支点转动,使恒功率阀芯向右移动。

而恒功率阀芯的移动将使压力油通过恒功率阀进入作用在A11VO 泵斜盘下方的小油缸,小油缸活塞向左推动斜盘摆向小排量。

在排量变化的同时,斜盘上方的小油缸将向右移动,带动小活塞1的整体右移。

小活塞1的整体右移,导致了其作用在摇臂3上的力臂的变小,弹簧2将推动摇臂3绕固定支点转动到初始位置而带动恒功率阀芯关闭。

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