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1、 本科毕业设计（论文）论文题目：SY95小型履带式挖掘机液压控制系统设计专 业：机械设计制造及其自动化班 级：2015级 班学生姓名：牟洪阳学 号：03991501018指导教师：刘辉答辩日期：2019年5月25日黑龙江工业学院机械工程系黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：2019年 月
2、 日黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）摘 要液压挖掘机主要包括液压装置、动力装置、工作装置、行车装置及旋转装置等。它具备精密的零件，复杂的结构形式。液压挖掘机中比较重要的组成部分就是履带行走装置，它需要完成爬升、转弯以及直行等多种动作，所以需要承担着主要的工作负荷和整机的重量。因此，分析履带行走装置的常见故障机理，为履带行走装置的设计提供参考，提高液压挖掘机的发展水平。设计了SY95小型履带挖掘机液压控制系统，介绍了小型挖掘机的现状和发展前景，同时，分析了油压系统。其次，分析了Y 95小型履带式油压挖掘机的特征，油压挖掘机的基本构成和油压系统的基本电路。对SY 95的小型履带式液压控制系统、负
3、载感应控制系统和油门控制系统进行了研究和分析。对SY95小型履带挖掘机液压控制系统、负载感应控制系统和油门控制系统进行了研究和分析。关键词：SY95小型履带式挖掘机；液压控制系统；节流控制- I -AbstractThe hydraulic excavator is mainly composed of a working device, a rotating device, a walking device, a power device, a hydraulic device, etc. The crawler traveling device is an important part o
4、f the hydraulic excavator, and plays a role of supporting the weight of the whole machine and the working load in the working process. At the same time, it is necessary to complete linear walking, turning, climbing and other actions. Therefore, it is of great significance for improving the developme
5、nt level of hydraulic excavator and prolonging the service life to analyze the mechanism of common failure of crawler walking device and provide reference for the design of crawler walking device.This paper is to design the hydraulic control system of SY95 small crawler excavator, put forward the pr
6、esent situation and prospect of small excavator, and study the supporting development status of small excavator, and analyze the hydraulic system. And then the feature analysis of the foundry shops small crawler excavator hydraulic excavator, hydraulic excavator and the basic component of excavator
7、hydraulic system, the basic circuit of SY95 small crawler excavator system situation of the hydraulic control system, and the load sensing control system, the throttle control system of research and analysis.Key words: SY95 small crawler excavator; Hydraulic control system; Throttle control 目 录摘 要IA
8、bstractII第1章 引言1第2章 理论分析22.1 小型挖掘机简介22.1.1 小型挖掘机的现状及前景22.1.2 小型挖掘机主要配套件发展状况3第3章 SY95小型履带式挖掘机液压挖掘机的特性分析53.1 液压挖掘机的基本组成53.2 挖掘机对液压系统的要求63.3 挖掘机液压系统基本回路分析73.3.1 液压系统基本回路73.3.2 行走装置液压系统的基本回路113.3.3 回转装置液压系统的基本回路13第4章 SY95小型履带式挖掘机的液压控制系统概况164.1 液压系统164.1.1 定量液压系统164.1.2变量液压系统174.1.3几种常用的液压控制系统184.2 挖掘机液压
9、控制系统的概况204.2.1节流控制系统204.3 负荷的传感控制系统224.3.1 工作原理分析224.3.2 典型应用234.3.3 挖掘机液压泵244.4 节流的控制系统264.4.1节流控制系统原理264.4.2 节流控制系统特性274.4.3 节流控制系统的特点28结 论30参考文献31致 谢33第1章 引言随着我国对基础设施建设的不断重视，国家建设项目中使用的挖掘机不断完善。在项目当地的运营过程中大约有60%以上的任务重都适用了20t-25t的中型挖掘机，这种挖掘机具有非常充足的配套部分、较高的使用效率、成熟的技术水平、低廉的成本以及适中的价格，除此之外使用范围非常广泛。在我国的挖
10、掘机产品中，但是在我国的挖掘机市场和技术层面中还存在着很多不足之处，比如：转向不灵活、占据国内市场的比例较低、行走装置的驱动力不足、与进口挖掘机相比加工制造技术相对比较落后、故障多、液压元件的使用寿命比较短等。可以说我国现在的挖掘机市场竞争现象非常激烈，所以在选择挖掘机时也存在非常严格的标准，在发展过程中还需要不断淘汰那些竞争力不足的产品。履带式液压挖掘机作为挖掘机的主要类型之一，在土方工程施工中得到了广泛的应用。在工作过程中，挖掘机的履带行走装置一方面可以为挖掘机提供地面的反作用力，另一方面则是可以支撑挖掘机完成转向和行走操作。现在研究的重点主要集中在优化和设计液压挖掘机的履带行走机构，并且
11、重点研究液压系统的节能方面，比如回收液压能量、增加蓄能的液压元件、采用闭环的液压回路等方式。履带液压行走机构的性能受到液压系统性能的直接影响。然而，对履带行走机构的整体动力学特性的研究却很少。挖掘机履带行走机构主要包括行走液和履带行走装置，研究履带液压挖掘机的行走机构具有重要的现实意义。第2章 理论分析2.1 小型挖掘机简介2.1.1 小型挖掘机的现状及前景目前，国内小挖土已形成1.5t-8t系列产品，并且这些产品已经占据了我国挖掘机市场非常大的比例，而且出口量比较小。尤其是近几年我国的经济发展速度非常迅速，所以小型挖掘机的市场也得到一定程度的发展，并且受到越来越多的关注。我国现阶段正在大力发
12、展能源水利、道路交通、城市建设等基础设施，但是近几年大量的使用这些基础设施，所以也增大了维护工作量。与此同时，我国的城市建设中存在越来越多的小型土方建设，而且原先的“大建设”“大拆迁”等特点逐渐向“精雕”转变。查阅大量数据可知，我国的液压挖掘机销量截止到2005年约为33642台，其中质量小于或者等于13t的轮胎式挖掘机或者履带式挖掘机这种小型挖掘机占挖掘机总销量约1.2万台，占总销量的35%以上，比重不断提高，与2004年相比，小型挖掘机比重提高了22%。其中包括内资企业和中外合资、中外资企业在内的企业一共出口了2000多台挖掘机、销售了5000多台，总销量约为7000台。2005年，我国小
13、规模矿业市场销售取得了很大进展。预计2008年，中国将有第二代成熟的小型挖掘客户，即2008年至2009年采购高峰期，届时对小型挖掘产品的总体需求将相对提高。不调整国家政策，2008年预计达到22000，2009年达到28000，2010年达到35000。总的来说，从2012年到2015年，大中型挖掘机和小型挖掘机的比例约为1:0.5。从工程机械行业提出的“十一五”规划到“十一五”末，我国液压挖掘机市场对小型液压挖掘机的需求也在不断增加，数量约为7万台，对小型液压挖掘机的需求将继续上升。因为我国挖掘机市场的起步比较晚，但与国外挖掘机市场相比，在售后服务、可靠性性能、性能参数、产品品种等方面仍存
14、在差距。因此，我国未来的发展趋势是开发更多类型、功能、规格和高品质的挖掘机，还需要不断引进比较先进的挖掘机技术，降低产品的成本、提高液压元件的质量、加强生产挖掘机的基础元器件、还要提高挖掘机的机尾水平。在会议产品可靠性的前提下提供ER销售服务。全球小型挖掘机市场的增长速度缓慢、需求比较稳定，而且发展过程比较成熟。在全球工程机械销售额中，我国的小型液压挖掘机占比约为19%，仅次于装载机。全世界范围内，在经济相对比较发达的日本、西欧以及北美地区都是小型挖掘机的消费国，在这些地区，小型挖掘机的结构正在逐渐变小，主要用于6吨以下的挖掘机，在欧洲、日本、美国等发达地区，需要小型推土机约10万到15万台。
15、目前，斗山、朝鲜、现代等多家外资企业加大在华投资，实现了年销售额2000的小开挖目标，加强了中国的技术改造和新产品开发，实现了年产量500的小开挖目标。日本的久保田获得20%的市场份额，而在厦门建工厂的日本石川岛主要复杂生产小型挖掘机，所占市场份额的10%左右。另一方面，小型挖掘机技术的发展也符合世界各地建筑工地的多元化需求，经历了30多年的历史演变。经过不断的改进和完善，技术性能、运行功能、运行效率、安全、环保、节能、维护等方面都有了较大的提高，并且逐渐形成了行业统一的运行标准和技术标准。现在很多国外的挖掘机制造商研发出很多不同种类的小型挖掘机，这些挖掘机的功能非常强大，而且性能优良。世界上
16、欧洲、美国以及日本等经济比较发达的地区覆盖了很多生产小型挖掘机的企业，还有一些名列世界前列的知名企业，比如：德国的雪孚、阿特拉斯；日本的洋马小松、石川岛以及久保田；韩国的大宇、现代；美国山猫等，随着我国小挖掘机市场的不断发展，我国小挖掘机制造企业也在逐年增加，因此小挖掘机的产量也在不断增加，因此该行业的市场竞争十分激烈。2.1.2 小型挖掘机主要配套件发展状况中国工程机械工业协会工程机械配件分会有关人员走访了中国9家大小挖掘机生产企业，他们发现了我国零部件生产行业中存在的问题，比如：我国生产液压元器件的质量水平、技术水平以及可靠性都比较差，尤其是可靠性并不能满足小型液压挖掘机的正常需求，但是如
17、果一味的采购国外的零件，也是存在很多不方面之处，比如没有谈判的余地，价格偏高，所以国内很多企业受到严重的损失。现在我国很多行业中使用的液压挖掘机中的马达、活塞泵以及多路阀等液压元件都是从国外进口，所以这些采购国外的液压元件花费的成本已经占整机成本的30%以上。即使进口元件所占成本比较高，但是因为我国不能生产这些元件，所以也必须以高价进口。从国外进口元件不仅成本高，同时，不能满足特殊要求。由于小型隧道掘进机设计的不断改进，液压系统及部件的改进往往是必要的。由于这一改进，许多企业负担过重，很难及时满足小型隧道企业的特殊要求。虽然生产小型挖掘机零件的国产化比率约为70%，但是生产小型挖掘机液压系统的
18、知识产权、技术内容，还有比较关键的电机、阀以及泵的技术和知识产权基本上掌握在日本、德国等国家的一些厂家手中，采购成本为占总成本的30%以上。因此，我国许多小型采掘企业面临产能只有一半的局面。如何满足2010年30001年的市场需求？要么把生产转移到其他产品上，要么像大挖掘那样，把来之不易的利基市场让给外国公司。因此，仅依靠国内企业开发液压元件，如果依靠我国开发液压元件的企业的生产能力，在两年之内只能形成比较小的规模。截止到2010年只能满足市场需求的30%左右，也就是约10000台的销售量和生产量，这样也可以缓解我国液压元件市场受到国外市场和制造商的制约。自1994年开始，我国开始研制小开挖多
19、路阀，而在1998年开始研制电动机、柱塞泵等液压元件。到目前为止，产品的可靠性仍然很低，所以不能满足小开挖厂房的安装要求和大批量生产的需求。所以生产小型挖掘机发动机的相关技术依旧掌握在美国、日本以及德国等经济比较发达的国家中。现在我国的小型挖掘机企业依旧需要依靠向国外进口挖掘机中比较关键的元器件。所以我国在今后的发展过程中必须提高核心元件的生产率、重视关键零部件的制造工艺和技术。因此，零件的国产化率，特别是液压元件的国产化率，是振兴和发展中国小型挖掘机行业的基础和关键。我国生产企业在电气仪表、座椅、汽缸、驾驶室、回转支持及四轮安全带等生产方面取得了技术突破。基本上都可以依靠国产，但是技术和可靠
20、性需要加强。国内发动机公司为满足环境要求改善了设计和制造。现在可以满足中国小型挖掘机的需求。总之，在3-5年之间，小型油压挖掘机的零部件的国产化需求大体上能实现。当时，中国的小型挖掘机零部件组套系统不断完善、成熟，为中国小型挖掘机大规模发展奠定了最坚实的基础。考虑到韩国挖掘机行业的发展轨迹，国内小型挖掘机数年占韩国市场的一半，可以与世界市场竞争。- 33 -第3章 SY95小型履带式挖掘机液压挖掘机的特性分析3.1 液压挖掘机的基本组成目前，挖掘机种类繁多，可根据其不同的特点进行分类。例如，根据挖掘机行走装置的不同，可分为履带式、轮式等，根据不同的传动方式，可分为混合传动、液压传动以及机械传动
21、等。本文以SY95小型履带式挖掘机为研究对象。它是最常用的挖掘机。液压挖掘机是集液压传动和工作装置于一体的工程机械。根据各零部件功能的不同，综上所述，液压挖掘机主要包括工作装置、电气控制系统、动力装置、液压系统、行走装置和回转装置。在每一个零部件中都存在液压技术，其主要组成如下图所示。图3.1 液压挖掘机的组成结构组成液压挖掘机总体上可分为三大部分：旋转平台、工作装置和底盘行走装置。工作装置是直接完成挖掘任务的装置。通过不同筒体的作用或组合，将斗体放置在不同的位置或轨道上，实现挖掘、装载和平等作业过程。液压挖掘机为了更好的满足施工需求，可以与其它的工作装置配合工作，通过其驱动和控制可以实现不同
22、的功能。上部旋转平台和行走装置是液压挖掘机其余部分的载体。通过底盘和旋转支架连接旋转平台，而在旋转平台的上部还有一些驾驶室、发动机等辅助装置。液压挖掘机的驱动系统通过液压泵将动力装置的动力传递给液压缸、液压马达等执行部件，以促进各装置的动作，达到完成任务的目的；压系统主要包括控制阀、邮箱、液压泵、管路、行走电机以及液压缸。液压挖掘机的驱动装置主要负责液压传动，一般情况下由液压泵、管道以及调节阀将具有流量和压力的压力油传输到执行机构中，这一过程被称为二次动力源。最后挖掘机的电机、气缸等驱动执行机构可以实现各部件的相关动作。其中挖掘机的液压系统属于转换能量的重要环节，它可以将发动机的动能转化为液压
23、能，然后在系统中将其进一步转化为机械能，从而达到驱动行走装置、工作装置以及旋转装置等辅助设备行为的目的。为了进一步设计和理解挖掘机液压系统，我们应充分了解和掌握挖掘机的工作方法、工艺和挖掘机对液压系统的要求，这将有助于今后的设计和计算。3.2 挖掘机对液压系统的要求从以上工作条件的分析可以看出，由于液压挖掘机工作条件复杂，工作环境恶劣，对其液压系统的要求很高。液压系统应具有以下特性：（1）动作协调性的要求首先，要保证吊杆、吊桶、转盘能独立运行，实现稳定和谐的复合动作。二是流动性好。对于履带式挖掘机，左右履带式挖掘机可以独立行驶，原地转向。您还必须确保所有操作都是可逆的，并且可以实现无限制的速度
24、更改。（2）操作灵活性的要求为了进一步提高工作效率，降低司机的劳动强度，所以要求操作挖掘机时足够简单、灵活并且省力。所以应该尽可能的选择自动控制系统和电液伺服控制操作系统，挖掘机可根据操作者的操作意图，轻松实现各种协调稳定的动作。（3）安全可靠性要求液压系统的主要液压元件和系统本身都需要高质量的缓冲装置和安全保护装置。这样可以有效的保证液压系统在剧烈的冲击振动以及频繁变化的负载条件下提高可靠性。保证行走机构可以实现稳定的转向和稳定的行驶，而转向部件应该具备必要的减速装置和制动装置，而且需要防止因超速出现的滑动现象。还有因系统中的动臂、机身、吊桶以及动臂等元件的自重而出现失速。这样可以保证系统具
25、有良好的热平衡性以及散热性能，防止系统受热引起的一系列不良现象。（4）节能和环保的要求尽量减少排气、废水和噪声污染，保证发动机功率和液压系统相匹配，尽可能的减少废气、排气以及噪声的污染，与此同时还应该尽可能的减少液压系统的消耗，也就是减少液压管路以及元器件的损耗，并且减少非工作状态空载时的回油能耗、输出能量还有泵的溢流损失。（5）维护便宜性要求因为液压系统在使用过程中必须定期进行保养和维护，对于一些无法避免的缺点，可能还需要更换已损坏的元件。（6）经济实用性的要求在价格上涨的压力下，节约使用已成为用户关注的问题。一方面要求挖掘机作业效率高，另一方面要求作业成本低。两者结合之后要求液压系统具有比
26、较低的燃油经济性、比较高的可靠性以及较低的维护成本。（7）特殊的附加要求液压系统应具有更换其它操作装置和相应操作装置的接口，以保证各种操作的要求。此外，还应考虑一些特殊的工作条件，如高原、高温、高寒区、沼泽、水下等特殊的工作条件。3.3 挖掘机液压系统基本回路分析3.3.1 液压系统基本回路工作装置的基本电路主要包括动臂系统、斗式系统和斗式系统的基本电路。它们使挖掘机能够在不同的工作条件下进行各种挖掘作业，如挖掘、卸载、提升等。下面将讨论这些回路中的一些典型油路。（1）动臂液压系统基本回路（a）动臂限压回路通常在回油和进油两个方向安装液压挖掘机执行机构的限压阀，主要是为了限制限制锁定状态下最大
27、压力值。如果液压系统的回路中压力超过限压阀的设定值，此时限压阀处于打开状态，而且会卸下负荷，油将流回油箱，这样可以有效的保证液压管路和主要元件不因超压状态而被损坏。下图3.2中的限压回路主要是为了限制动臂液压缸的锁定压力。挖掘机斗式液压缸与斗杆式液压缸共同工作时，必须施加力臂。臂式液压缸处于锁定状态，即“无工作状态”。但此时，在挖掘阻力的作用下，臂式液压缸没有杆腔来承受压力。如果气室压力不受限制，可能会达到很大程度，有时会超过系统的最大工作压力，导致零件断裂。图3.2 限压回路图3.2阐述了限压原理。当换向阀在中间时，动臂液压缸与主回路断开。在挖掘过程中存在很大的斗齿负载，而动臂液压缸中没有杆
28、腔可能需要承受更大的锁紧压力，相应的也会直接损坏系统中的部件。所以在液压缸的进出口位置安装限压阀，如果锁定的压力值超过设定值，将打开限压阀、系统中的油将会流入到保护系统中。（b）动臂闭锁回路挖掘机工作时，有时需要在特定的时间将挖掘机的工作装置保持在一定的位置。然而，由于液压缸或液压阀密封性能差，存在一定的泄漏，很难简单地将控制阀保持在工作状态。在重力作用下，手臂会向下移动，这是不允许的。因此，它安装在挖掘机上。有一个模块电路来解决这个问题。有各种各样的动臂锁阀，以CAT、小松和现代挖掘机动臂锁阀为代表。每个阀门的结构不同，但基本原理相同。图3.3是小松挖掘机的臂锁阀。这主要由限压阀、控制阀和支
29、持阀构成。当一个压力油到来时，阀门因油压作用而被打开，压力油通过阀B。油从B流出的情况下，如果控制阀处于关闭位置，支持阀也不能打开锁的效果。如果控制臂开始下降，先导控制油压PP将会将控制阀推入上部位置，所以这时B点的压力油将会通过左右节流孔而返回到邮箱中，而且左右节流孔之间也会产生一定的压力差，支撑阀打开，A与B连通。图3.3 小松闭锁阀（c）动臂再生回路由于臂的重量，在下落过程中重力会使下落速度过快，导致臂筒上部空腔被吸起，造成危险。因此，挖掘机的下部油管通常装有节流阀和单向阀，以形成一定的背压，降低动臂的下降速度。目前挖掘机的再生电路很好地解决了这一问题。动臂再生回路的工作原理就是在动臂下
30、降的过程中，需要在动臂油缸的活塞腔内添加回油，下图3.4就是动臂再生阀的基本原理。图3.4 动臂再生回路当动臂的手柄被拉到下降位置时，控制阀的油进入到动臂再生阀的左端，然后推动动臂的再生阀向右滑动。此时，大回程室的转臂油缸通过单向阀的节流间隙使再生阀芯繁荣，而单向阀打开，使部分回油臂、另一泵的油熔合成油缸活塞杆端繁荣。在双泵双回路系统中，动臂再生阀可以提高动臂下降过程中泵的供油效率，因为动臂再生阀提供从动臂油缸大腔到动臂油缸活塞杆段的回油。此外，由于阀门的作用，动臂在下降时可以充分利用由重量产生的油压，用杆腔返回动臂油缸。一方面，它可以加快手臂的下落速度，另一方面，由于节流孔的作用，它不会使手
31、臂下落过快。（2）斗杆液压系统的基本回路斗杆液压回路中，与限压阀，锁定阀和动臂的油压电路相似。缓冲控制阀的最常规配置是并列的限度阀和止动阀。当系统压力超过设定的允许压力时，限压阀打开，以保护元件不受损坏。单向阀可以起到反充油的作用，防止油腔吸入。下面简要介绍两个回路中的铲斗系统。（a）斗杆合流回路斗杆合流阀原理简单。它是一个双向阀门。当先导操作先导阀时，先导液压油流入双向阀的上控制口，使双向阀处于上工作状态。此时，双向阀关闭，回油管切断泵。泵的压力油由通过单向阀控制另一台泵的阀组供给，两台液压泵的供油会聚到斗杆上，从而提高了斗杆的效率。图3.5 斗杆合流回路（b）斗杆再生回路与动臂液压控制回路
32、一样，斗杆缩回回路也配有斗杆再生回路。当斗杆下降时，可充分利用斗杆自重产生的负载油压，将液压油无杆回斗杆腔，从而加快斗杆下降速度。提高了挖掘机的作业效率。（3）铲斗液压系统基本回路铲斗液压系统回路相对简单，一般不设置再生阀和锁紧阀，斗式缸两端一般有限压阀和单向阀，其主要功能是保护挖掘机液压元件和管路不受损坏。单向阀起着补油的作用，防止产生真空。一些挖掘机也有一个组合阀，但不像吊杆和铲斗杆，它没有一个单独的双泵联合供油电路。通常情况下，当吊杆与供油杆相结合时，会有一段油进入斗缸内，增加斗的开挖力。3.3.2 行走装置液压系统的基本回路由于挖掘机工作环境恶劣，挖掘机本身重量较大，在软土中工作时容易
33、掉入土中。因此，大多数履带式挖掘机的行走设备类型可以增加与地面的接触面，降低挖掘机的土比压力（本文稍后将进行计算），并增加地面。表面摩擦改善了挖掘机的行走性能，满足了挖掘机在恶劣条件下的工作要求。在双泵双回路液压系统中，左、右行走马达分为两个不同的回路，分别由两个泵供油。因此，挖掘机的线性驱动功能也是一个必须考虑的问题。此外，在一些特殊情况下，如边坡，还有一些特殊的结构，以防止发生边坡事故。（1）行走限速补油回路如图3.6所示，限速供油回路广泛应用于履带式液压挖掘机。挖掘机正常工作时，阀门的压力是左，左室通过单向阀的压力。同时，控制油的左边，促进压力的位置。这时走室中的压力油，通过正确的压力的
34、容器。挖掘机出现滑坡现象时，行走电机超速运行。此时，供油不足会降低行驶马达左进气室和右压力阀的控制油压。因此，右压力阀由于弹簧力的作用向左移动，关闭行驶马达右侧的油后通道，使行驶马达减速或刹车。这会降低挖掘机的速度，防止滑坡，并确保安全。此外，回路上部还有两个单向阀。挖掘机熄火时，可采用两个止回阀对油箱加油，以防油箱吸油。当回路中的压力超过安全阀的设定值时，两个阀打开并溢出，保证了系统的安全。图3.6 行走限速补油回路（2）挖掘执行过程中在双泵双回路液压系统中，一个泵一般提供左移动发动机，另一个油泵提供左移动发动机。如果工作设备或转动机构在驱动过程中同时工作，油泵不仅要向行走马达供油，还要向工
35、作装置和转动供油，这可能导致每台行走马达的供油量不同，从而导致挖掘机的损失，造成事故。直线行走系统解决了挖掘机在运行过程中的跑偏问题，保证了挖掘机在运行过程中也能在其它回路中保持直线运行。如图3.7所示，当任何工作设备（斗、臂、桶）和旋转系统仍在挖掘机中工作时，液压油测试系统将直接引导阀门克服弹簧力，使阀门就位。此时，左泵油流向左、右电机，右泵油流向其他工作装置。此外，单向阀和节流阀也可以安装在直接阀上，使部分右泵油流向行走马达，进一步提高挖掘机的行走速度。图3.7 直行阀3.3.3 回转装置液压系统的基本回路液压挖掘机的转向时间占整个工作周期的一半，能量损失占总能量损失的1/3。另外，由于转
36、盘重量大、转动惯量大、起动和制动频繁、冲击和振动大，液压系统产生的热量占总热量的1/3以上。由于挖掘机通常配备高速旋转电机，因此通常需要减速。挖掘机的回转油路应满足以下要求：快速转动，尽量减少起动和制动时的振动和冲击，转动平稳，避免剧烈振动。在旋转油路的设计中，在完成旋转动作的同时，需要更好的节能降耗。简要介绍了旋转液压控制系统中旋转缓冲充液回路和换向阀的工作原理。（1）回转缓冲补油回路液压挖掘机转盘和安装在转盘上的所有部件的质量和转动惯量都很大。当转向机构启动时，制动器突然转向，会产生很大的冲击和振动，使整个系统和部件产生振动和噪声，甚至造成损坏。为了避免这种现象，在现代挖掘机的旋转油压系统
37、中，当旋转马达的高压腔中的油超过一定的压力时，通常需要增加缓冲回路使油溢出。低压室可以装一个止回阀。在此基础上，一些挖掘机增加了防摆机构，进一步降低了制动过程中转盘的冲击和振动，保护了部件，提高了运行性能。图8显示了常用的缓冲注油回路的三种基本形式：图3.8 回转缓冲补油回路在图a中，旋转马达的两个进出口有单向阀和安全阀。其基本工作原理是：当换向阀在左侧位置时，旋转电机的左侧进入油位，转盘旋转。如果在旋转过程中发生紧急制动，换向阀将回到中间位置。此时，电机进出油口被切断，但由于惯性，转盘将继续转动，带动电机继续转动。此时，右室中的电机可能会产生高电平。当压力较高时，左心室会出现抽吸现象。电机吸
38、入会导致空气进入油中，产生噪音和腐蚀零件。相同的高压可能对零件产生负面影响。此时，输油管道的左侧可以通过左侧单向阀从油箱加注，而输油管道的右侧可以通过右侧溢流阀加注，以降低输油管道的压力。Versa。该输油管道的特点是：分注和溢油，工作可靠，但注油量大。在图b中，安全阀直接连接到旋转电机的两端。当转盘处于紧急制动时，高压回路中的液压油通过安全阀直接溢流到低压油室。低压油室中的不足油也可以通过单向阀从油箱供应，从而减少油箱的燃油供应。该结构减少了液压冲击，提高了系统的工作效率。图C缺少由四个止回阀和一个安全阀组成的安全阀。高压油可通过上止回阀和中安全阀返回油箱，而下两个止回阀可用于填充低压室。（
39、2）防反弹回路当中间旋转控制阀制动时，由于上转盘的转动惯量很大，将机体的动能转化为液压能，再将液压能转化为动能，从而导致上转盘前后反弹，冲击、振动和噪声在转盘和齿轮液压之间产生。ULIC电机。因此，挖掘机的回转式油路一般都装有防反弹阀。当挖掘机满斗旋转时，几乎所有的重量都集中在旋转平台上，且滑板有很大的惯性矩。挖掘机在转弯过程中遇到障碍物时突然停车，会产生很大的冲击、噪声和振动，甚至对整个系统和液压元件造成损坏。现在很多品牌的挖掘机都有防反弹阀，可以很好的降低冲击和振动。图3.9显示了川崎旋转系统中的防跳脱阀。图3.9 减速阀回路在紧急和突然停止转动的情况下，来自电机的液压油沿管路尽快转动减速
40、机构弹簧室，并以另一种方式通过节流阀进入减速机构弹簧室。这样，当行走电机制动时，可以减缓紧急制动的冲击，避免旋转电机来回摆动，从而保证安全。第4章 SY95小型履带式挖掘机的液压控制系统概况4.1 液压系统4.1.1 定量液压系统在SY 95小型履带式油压挖掘机的定量系统中，由于流量固定，外部负荷小的话流量不能增加，工作速度不能提高，电力不能充分利用。但是，外部负荷大的话，流量不减少，增加扭矩克服高峰负荷。因此，为了保证主机的运行，定量系统的发动机功率主要由主机的最大外负荷和正常运行速度来决定。一般来说，动力储备很大，但是如果挖掘机正常运转的话，平均外负荷只有最大外负的50%60%，也就是说发
41、动机的实际电力只有50%60%。由于定量系统效率低，导致能源浪费和系统发热，新开发的大型油压挖掘机不怎么使用定量系统。该定量系统具有结构简单、价格便宜、运行可靠、流量固定、运行机构转速稳定等优点。因此，这个定量系统对中小型油压挖掘机有一定的应用价值。定量泵被小型挖掘机应用的主要原因是，结构简单，价格便宜，运行可靠。定量泵一般不是全负荷，使用寿命比变量泵长。同时，定量系统的流量被固定，机构速度稳定，作业装置的轨迹容易控制，开凿面良好。图4.1是定量系统的示意图，图4.2是特征图。 图4.1 单泵定量系统图4.2 单泵定量系统特性4.1.2变量液压系统由于上述定量系统无法解决的问题，变量泵系统出现
42、在1960年代，开始应用于欧洲产的油压挖掘机。变排气量系统保持以前的系统电路和方向阀，有随着负荷的变化自动地改变油压泵的排气量的特征。放入药用泵后迅速更换。现在，大中型挖掘机的油压系统的主要油线主要用变量的泵供油。变压器系统具有更好的节能性能，因此在小孔中被广泛应用。总之，变量油压系统，作为主泵采用着变量泵。在泵的可变范围内，流量与外部负荷一起发生了变化。外部负荷小的话，流量增加，驾驶速度增加，电力大体上不变化。外部负荷大的话，流量减少，扭矩增加，克服高峰负荷。因为油压挖掘机的工作差别很大，一个定量的系统中，只有流量节流才能调节溢流槽的速度，引起功率损失和加热系统，变量泵可根据外部负荷的变化自
43、动调节流量，提高工作速度，从而提高工作效率。效率高，能充分利用发动机功率，并具有较好的性能。在液压挖掘机系统中，节能技术得到了广泛的应用。可变液压系统的引擎输出一般要克服的平均外部负载和挖掘机正常工作速度。计量系统的引擎输出定为最大外部负载，变动系统的出力是平均负荷。随着工作速度的同时，同样的水平挖掘机约时项目所需的电力率大体上所需的电力1.3-1倍平均电力利用率约60%。理论上变量系统在变量范围内可以达到100%的电力利用率，得到了广泛应用控制系统的效率和折扣性能的影响。因为可能，需要分析有关的控制系统。4.1.3几种常用的液压控制系统小型挖掘机大部分都要在社区工作，因此除了大型发掘机满足、
44、节约能源、高效要求外，要注意安全、低污染、美观、操作管理。因为工作空间的限制，所以要降低小型挖掘机的比例，独特的技术特性具有征服和性能需求。控制模式是挖掘机的灵魂。液压系统采用先进的航空载荷制造商。产品的好操作和舒适性更高，可以更相信产品的性能。发掘机发掘和装卸工作结束后，臂、斗、斗和回转应分别操作。负载、旋转速度和复合作用饱和饱和化的航程变化决定了水泵压和配量的航程变化。因此，除了大型挖掘机满足、节能、节约能源、高效性要求外，安全、低污染、操作、操作要注意管理。由于工作空间的限制，控制精度必须高且灵活，因此不降低小型挖掘机的比例，具有独特的技术特点和性能要求。控制模式是挖掘机的灵魂。液压系统
45、采用先进的空载控制。可进一步提高产品的良好操作性和舒适性，使产品性能更加可靠。图4.3 液压控制方式第二个是中值关闭的负载感应系统。图4.3b表示，负载压力压力的独立性是在测量工前提供压力补偿阀来实现。通过各自的压力补偿阀和负载感应泵的压力和流量通过自动适应负荷的要求，提高了液压系统的效率。负荷感应适用于1960年代和70年代的挖掘机等移动机械，但1988年才被应用到欧洲液压发掘机。1990年代日本开始研究该问题，提起小松PC 200-6、日立Ex 200 2等一系列发掘机。液压挖掘机将采用负载感应语。为了保障正常业务，泵的输出压力只能适应最高负荷压力，即减少负荷循环，其他压力适用于低压循环。
46、DIF基准压力阀维持不变的负载。当阀门过大，系统所需流量超过泵的泵送能力时，执行机构在最大负载回路中的速度将下降，直到运动停止，这将导致挖掘机失去协调。第三，图4.3c所示的独立交通分配系统ludv系统解决了负载感应问题。在该方案中，压力补偿阀位于多路阀的下游，各执行阀的最大压力信号传至各压力补偿阀和液压泵。在负载感应控制中，传统的压力补偿阀是基于压差原理，流量分配压力补偿阀是基于比例安全阀原理。最大负载压力信号作为比例控制信号传输到每个压力补偿阀，每个多阀的输出压力限制在相同的压力，即最大负载压力。称重传感器控制器还控制液压泵在最大负载压力下的排量，使泵的输出压力高于最大负载压力的固定值。因
47、此，所有阀口的压差可以控制在相同的值。即使泵的输出流量不足以维持多路阀口的正常负载压差，在溢流压力补偿阀的作用下多路阀口的压差也可以保持不变。在这种情况下，尽管各执行机构的工作速度会降低，但由于各阀孔的压差相同，各执行机构的工作速度之间的比例关系将保持不变，以确保挖掘机的精度。20世纪90年代以来，独立的液压挖掘机流量分配系统中，通常由封闭的负载敏感变量泵、阀、卸荷阀和电子控制系统，压力控制，具有压力补偿阀的开启和关闭，分为两种类型的税。在通用性、差异性和应用见表4.1。表4.1 控制系统比较4.2 挖掘机液压控制系统的概况4.2.1节流控制系统（1）正流量的控制系统正流量控制的目的是将定量系
48、统中的节流速度改变为容积速度以提高系统的效率。正流量控制的原理是通过导频压力直接控制泵的排气量。来自波文阀组的控制压力如图13所示。在控制方面，泵的排气量与先导压力的增加一起增加了。图4.4 正流量控制系统正流量控制通常采用三通、六通和多通先导阀。典型产品是日立工程机械公司生产的EX400液压控制机，其泵排量与先导控制压力成正比。当手柄不工作时，先导控制信号压力为0，相应的泵排量趋于0，有效地消除了空气流量损失。当手柄开始工作时，先导压力开始上升，控制泵排量增加。在这个过程中，还需要依靠多路阀旁路节流来增加泵的输出压力，克服负载压力。由于系统只输出与先导控制压力相对应的流量，因此可以减小旁路节流损失，但不能完全消除。换向转换阀的存在始终是正流量控制系统的缺点。它不仅增加了系统的复杂性，还影响了系统的响应速度。然而，这种控制方法简单可行，具有一定的节能效果，因此得到了广泛的