挖掘機液壓系統工作原理
挖掘機液壓系統是由一些基本回路和輔助回路組成,它們包括工作回路、限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節流調速和節流限速回路、行走限速回路和先導閥控制回路等。其元器件主要由工作泵、補油泵、先導控制閥、分配閥、安全閥、大臂油缸、小臂油缸、鏟斗油缸、油箱及相關(guān)管路等組成。
挖掘機液壓系統在工作過(guò)程中,液壓油自油箱底部通過(guò)濾油器被工作泵吸入,從油泵輸出具有一定壓力的液壓油進(jìn)入一組并聯(lián)的分配閥。通過(guò)手柄―→先導閥―→工作閥組來(lái)實(shí)現相應的動(dòng)作,系統通過(guò)總油路上的總安全閥限定整個(gè)系統的總壓力,各組工作油路的安全閥分別對相應油路起過(guò)載保護和補油作用。
挖掘機主要由發(fā)動(dòng)機、傳動(dòng)系統、行駛系統、制動(dòng)系統、工作裝置、液壓系統、電氣系統等組成,如圖2-11所示。
圖2-11 挖掘機的結構 (1)發(fā)動(dòng)機 發(fā)動(dòng)機一般為四沖程、水冷(或風(fēng)冷)、多缸、直噴式柴油機發(fā)動(dòng)機。少數挖掘機采用電控柴油機。
(2)傳動(dòng)系統 傳動(dòng)泵有機械傳動(dòng)式、半液壓傳動(dòng)式和全液壓傳動(dòng)式3種,其中機械傳動(dòng)式和半液壓傳動(dòng)式應用較廣。(3)行駛系統 液壓挖掘機行駛系統是整個(gè)機器的支撐部分,承受機器的全部質(zhì)量和工作裝置的反力,同時(shí)能使挖掘機作短距離行駛。
按結構不同,行駛系統可分為履帶式和輪胎式兩類(lèi)。①履帶式行駛系統。
由履帶、支重輪、托鏈輪、驅動(dòng)輪、導向輪、張緊裝置、行走架、油馬達、減速機等組成。液壓挖掘機的行駛系統采用液壓驅動(dòng)。
驅動(dòng)裝置主要包括液壓馬達、減速機和驅動(dòng)輪,每條履帶有各自的液壓馬達和減速機。由于兩個(gè)液壓馬達可獨立操作,因此機器的左右履帶可以同步前進(jìn)或后退,也可以通過(guò)一條履帶制動(dòng)來(lái)實(shí)現轉彎,還可以通過(guò)兩條履帶朝相反方向驅動(dòng)來(lái)實(shí)現原地轉向,其操作十分簡(jiǎn)單、方便、靈活。
②輪胎式行駛系統。通常由車(chē)架、轉向前橋、后橋、行車(chē)機構及支腿等組成。
后橋通過(guò)螺栓與機架剛性固定連接。前橋通過(guò)懸掛平衡裝置與機架鉸接連接。
懸掛平衡裝置的作用是當挖掘機行駛時(shí),利用支承板的擺動(dòng)和兩懸掛油缸的浮動(dòng),保證4個(gè)車(chē)輪充分著(zhù)地,減輕機體不平均承載、擺跳、道路沖擊及機架扭曲,提高挖掘機的越野性能;當挖掘機作業(yè)時(shí),將兩懸掛油缸閉鎖,保證挖掘作業(yè)時(shí)整機的穩定性。(4)轉向系統 輪胎式挖掘機,其轉向系統通常采用全液壓、偏轉前輪式轉向系統,主要由油箱(與工作裝置液壓系統共用)、轉向油泵、轉向器、濾油器、流量控制閥、轉向油缸、油管和轉向盤(pán)等組成。
履帶式挖掘機,其轉向系統比較簡(jiǎn)單,通過(guò)切斷驅動(dòng)鏈輪動(dòng)力來(lái)實(shí)現。其轉向裝置為濕式、多片彈簧壓緊、液壓分離、手動(dòng)液壓操作方式轉向離合器。
(5)制動(dòng)系統 腳制動(dòng)裝置的制動(dòng)器為凸輪張開(kāi)蹄式制動(dòng)器。制動(dòng)傳動(dòng)器機構采用氣壓式,主要由空氣壓縮機、氣體控制閥、腳制動(dòng)閥、儲氣筒、雙向逆止閥、快速放氣閥、手操縱氣開(kāi)關(guān)、制動(dòng)汽缸及氣壓表等組成。
手制動(dòng)裝置的制動(dòng)器為凸輪張開(kāi)蹄式制動(dòng)器,傳動(dòng)機構為機械式。制動(dòng)底板通過(guò)螺釘固定在上傳動(dòng)箱蓋上;制動(dòng)鼓用螺栓固定在接盤(pán)上,接盤(pán)則通過(guò)花鍵和上傳動(dòng)箱的從動(dòng)軸連接。
當挖掘機作業(yè)時(shí),必須解除手制動(dòng),否則,將損壞手制動(dòng)器或回轉液壓馬達。(6)工作裝置 工作裝置是液壓挖掘機的主要組成部分之一。
由于工作性質(zhì)的不同,工作裝置的種類(lèi)很多,常用的有反鏟、正鏟、裝載和起重等裝置,而且一種裝置也可以有很多形式。(7)液壓系統 液壓挖掘機的主要運動(dòng)有整機行走、轉臺回轉、動(dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗轉動(dòng)等,根據以上工作要求,把各液壓元件用管路有機地連接起來(lái)的組合體叫作液壓挖掘機的液壓系統。
液壓系統的功能是把發(fā)動(dòng)機的機械能以油液為介質(zhì),利用油泵轉變?yōu)橐簤耗埽瑐魉徒o油缸、油馬達等,然后轉變?yōu)闄C械能,再傳給各種執行機械,實(shí)現各種運動(dòng)。液壓挖掘機的液壓系統常用的有定量系統、分功率變量系統和總功率變量系統。
我國規定,單斗液壓挖掘機重8t以下的,采用定量系統;機重32t以上的,采用變量系統;機重8~32t的,定量和變量系統均可用。全功率變量系統是目前液壓挖掘機普遍采用的液壓系統,通常選用恒功率變量雙泵。
液壓泵的型號不同,采用的恒功率調節機構也不相同。液壓系統主要由油路系統、先導控制油路系統和控制系統構成。
(8)電氣系統 液壓挖掘機的電氣系統包括啟動(dòng)線(xiàn)路、發(fā)電線(xiàn)路、照明、儀表以及由傳感器和壓力開(kāi)關(guān)、電磁閥組成的控制電路,另外還有附屬電路(如空調、收音機等)。啟動(dòng)電機按所配套的主機不同,分12V、24V兩種,啟動(dòng)功率分3kW、3.7kW、4.8kW等。
發(fā)電線(xiàn)路主要包括交流發(fā)電機、電壓調節器、充電指示燈及啟動(dòng)開(kāi)關(guān)等。為了保證安全、高效、節能及正常地工作,根據需要,挖掘機的電氣系統都安裝了各種信號裝置,如機油溫度報警、充電指示燈、機油壓力報警、轉向信號燈等,以警告操作者。
為了使操作者隨時(shí)掌握機器的運轉情況,駕駛室中安裝了各種儀表,如機油壓力表、機油溫度表、液壓油溫度表、水溫表。現代進(jìn)口挖掘機都采用了先進(jìn)的電控裝置,這種設備便于維修人員在挖掘機出現故障時(shí)能及時(shí)、準確地判斷故障位置,及時(shí)修復。
挖掘機的液壓結構
一個(gè)完整的液壓系統由五個(gè)部分組成,即動(dòng)力元件、執行元件、控制元件、無(wú)件和液壓油。
動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機的機械能轉換成液體的壓力能,指液壓系統中的油泵,它向整個(gè)液壓系統提供動(dòng)力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。
執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能,驅動(dòng)負載作直線(xiàn)往復運動(dòng)或回轉運動(dòng)。
控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同,液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同,液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。
輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。
液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質(zhì),有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類(lèi)。
工作原理
帕斯卡原理
帕斯卡原理是一個(gè)靜力學(xué)原理,
對于“理想液體”有:
1、處于密閉容器內的“理想液體”對施加于它表面的壓力向各個(gè)方向等值傳遞;
2、速度的傳遞按“容積變化相等”的原則;
3、液體的壓力由外載荷建立。
4、能量守恒。
挖掘機液壓系統是由一些基本回路和輔助回路組成,它們包括工作回路、限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節流調速和節流限速回路、行走限速回路和先導閥控制回路等。其元器件主要由工作泵、補油泵、先導控制閥、分配閥、安全閥、大臂油缸、小臂油缸、鏟斗油缸、油箱及相關(guān)管路等組成。
挖掘機液壓系統在工作過(guò)程中,液壓油自油箱底部通過(guò)濾油器被工作泵吸入,從油泵輸出具有一定壓力的液壓油進(jìn)入一組并聯(lián)的分配閥。通過(guò)手柄―→先導閥―→工作閥組來(lái)實(shí)現相應的動(dòng)作,系統通過(guò)總油路上的總安全閥限定整個(gè)系統的總壓力,各組工作油路的安全閥分別對相應油路起過(guò)載保護和補油作用。
目前挖掘機的主泵主要用的是柱塞泵,其泵油機理和注射器抽排液體完全一樣。
主要是多個(gè)柱塞(一般是奇數個(gè),9個(gè)的比較多,也有其他個(gè)數的),裝入缸體(也有叫泵膽的)沿軸心均勻分布與柱塞數相同的孔道中。然后柱塞上的滑靴被壓在與缸體平面有傾斜角度的斜盤(pán)上。
整個(gè)缸體與柱塞旋轉時(shí),柱塞旋轉到斜盤(pán)距缸體最遠時(shí),柱塞與缸體孔道之間會(huì )抽出一段空間,轉到斜盤(pán)與缸體最近時(shí),柱塞與缸體孔道間的空間最小。
相當同一個(gè)柱塞在與之對應的孔道間在拉出塞入的做往復活塞運動(dòng)。
只要用配流盤(pán),將吸油口配置到斜盤(pán)距缸體最遠處的對應位置,排油口配置到斜盤(pán)距缸體最近處的對應位置,主泵只要旋轉時(shí),就可以實(shí)現不停的吸排油。
大臂和小臂并不是單獨有大臂液壓泵、小臂液壓泵的,它們和其他如鏟斗、行走、回轉等動(dòng)作都是由同一個(gè)或兩個(gè)相同的并聯(lián)或串聯(lián)泵提供的(有些小挖機可能回轉用的是齒輪泵供油)。
其供油機理是,油從主泵排出后到控制閥(多路閥、分配閥等,whatever,只是名字不同而已),然后通過(guò)對控制閥閥芯的切換控制(可能是先導油路控制,機械拉桿控制,電磁控制等),使壓力油進(jìn)入到大臂或小臂油缸的不同腔,來(lái)推動(dòng)油缸活塞運動(dòng),從而推動(dòng)大小臂運動(dòng)。
比如壓力油進(jìn)入油缸的有桿腔(油缸桿伸出的那端),此時(shí)油缸桿回收,如若是小臂則表現為拉動(dòng)小臂外伸(小臂油缸裝在大臂上方的機型,其他異種機不同);如果是大臂則表現為大臂下降。
同理壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔(油缸缸筒的那端),油缸桿外伸,如果是小臂則表現為小臂回收,大臂則表現為大臂抬升。
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