挖掘机液压系统

泵的变量信号来自泵自身油源。泵输 出的压力油经泵壳体内的油道引到变量油 缸。泵工作压力达到一定值之前，在功率 弹簧作用力下，泵斜盘在最大摆角位置工 作。当泵工作压力大于一定值，变量信号 压力油对变量活塞的作用力克服功率弹簧 力推动斜盘往小排量方向摆动（摆角变 小），从而减小了泵的输出流量。泵工作 压力越大，斜盘摆角越小，泵的输出流量 越小。
2-８-2液压泵的种类
挖掘机常用的液压泵： 轴向柱塞泵——用作YC35以上挖掘机的主泵； 外啮合式齿轮泵 ——–用作YC13～20挖掘机的 液压泵、挖掘机的先导泵； 内外转子式摆线泵——–用作挖掘机的先导泵。
2-８-3齿轮泵
齿轮泵是通过一对互 相啮合的主被动齿轮装在 泵体、泵盖（前后盖） 内，分隔成两个互不相通 的封闭空间（吸油腔和压 油腔），当主动轮被带动 旋转时，吸油腔容积逐渐 增大形成局部真空，大气 压力将油压入泵内，压油 腔容积逐渐减小将油压出。 不需配流装置，不能变量。
Fy F
高压油
5、轴
1、斜盘
2、缸体
3、柱塞
4、配油盘
2-９-４柱塞马达的的主要零件 马达的
2-9-5 回转马达
回转马达总成由柱塞马 达和行星减速机组成 ，柱塞 马达经行星减速机增大扭矩 后驱动回转机构回转。柱塞 马达带驻车机械刹车。
两个工作油口：接多路阀回转控制阀； 松懈口：接先导控制油，用来打开回转马 达机械刹车工作压力4MPa ； 泄油口：与油箱相通，泄油背压不得大于 0.3MPa ； 补油口：接多路阀回油路上的多通接头， 补油背压0.3～0.5MPa。
排油
吸油
图6 齿轮泵工作原理示意图
2-８-４内外转子式摆线 泵 其齿形曲线是摆线，故 称摆线泵，利用齿和齿圈形 成封闭容积变化，完成泵的 功能。 不能变量。
摆线泵工作原理动画
2-８-5轴向柱塞泵
轴向柱塞泵工作原理如图 所示。缸体4上均布有几个轴 向排列的柱塞3，柱塞既可在 缸体4内移动，又随缸体4在传 动轴6带动下一起转动，柱塞3 在缸体内自上而下旋转的半周 内逐渐向左伸出，使缸体柱塞 孔右端的工作腔体积不断增 加，产生局部真空，油液经配 流盘5上的窗口B被吸进来，发 之当在其自下而上回转的半周 内逐渐向右宿回缸内，使缸体 柱塞孔右端的工作腔体积不断 减小，将油从配流盘5上的窗 口A向外压出，缸体每转一 转，每个柱塞往复运动一次， 完成一次吸油和压油。
柴油机
Q减小
柱塞泵
斜盘
变量活塞
变量油缸
功率弹簧
流量Q（L/min）
泵 工 作 压 力 P（ MPa） 泵 输 出 流 量 与 压 力 关 系 曲 线 图
2-８-７柱塞泵的主要零件
2-９液压马达
液压马达是将液压泵提供的液压 能转变为机械能的能量转换装置 ， 可以实现连续的旋转运动。从能量转 换性质而言，液压马达与泵功能相 反，在结构上两者并无原则区别，从 原理角度讲是可逆的，由于两者工作 特点不同，因而在具体结构上仍有差 别。
2-5液压系统最基本的参数
1、压力 压力表示单位面积所受的作用力，是液压系统最基本的参数。 压力计算公式：P（压力）=F（作用力）/A（面积）。 压力的国际单位是帕（Pa），常用单位为兆帕(MPa)。 压力单位的换算关系为： 1MPa≈10kgf/cm2，1 kgf/cm2≈1bar（巴）， 1MPa=106Pa，1bar=0.1MPa。
2-８液压泵
液压泵是一种能量转换装置，它由发动机带 动，将机械能转化为液压能。是液压传动系统中 的动力元件，为液压系统提供压力油液。
2-８-1液压泵的性能参数
1、压力 （1）吸入压力：泵进口处的压力。 （2）额定压力：泵在工作中允许达到的最大工作压 力，它受泵本身零件结构强度和泄漏所限制。 （3）泵的工作压力：泵输出油的压力，它只与负载阻 力大小有关，负载大，工作压力大，负载小工作压力小。 负载包括管路阻力、外界负载、相对运动件的摩擦力等。 2、排量与流量 （1）排量：泵的排量是指泵轴转一转所排出的油液体 积，常用单位cm3/r (毫升/转) 。 （2）流量：泵的流量是指泵每分钟输出的油液体积， 常用单位L/min(升/分)，它等于泵的排量乘以转速。
1
2-1液压传动原理（2/2）
油缸吊起重物的速度 由系统流量来控制。不考 虑油缸内漏，活塞有效作 用面积为A,当油缸提起重 物时，活塞的运动速度为
G
v=q
A
由上可知，流量越大 时，油缸活塞的运动速度 越快。
2-2油液的主要物理性质(1/3)
1.粘性 油液在外力作用下，液层间作相对运动时产生内摩擦力的性质，叫做油液的粘 性。摩擦阻力是油液粘性的表现形式，只有在运动时才产生粘性。粘性是油液的基 本属性，对液压元件的性能和系统的工作特性有极大影响。粘度时选择液压用油的 重要依据。
6
5
G
所以
G = p gA P=G A
4 7 2
当泵的输出压力达到该P值时，油缸才可吊起重物。如果重物越重，泵工作压力越大。 在油缸提升过程中，压力保持不变。当活塞到达油缸顶部机械限位时，活塞不再上移，若继续供油，系 统压力上升，甚至无限大，为防止超压，在控制阀进口处并联一个溢流阀，当压力达到溢流阀调定 压力时，该阀打开，油液通过通过溢流阀溢流，使系统压力不超过规定值。 ，
补油口T 工作 油口A
柱塞马达
. 工作 油口B
泄油口 Dr
松懈 口Pp
行星减速机
Pp A
高 压 油 高 压 油
T B Dr
2-9-5 回转马达
回转马达的制动有两种方式：驻车机械制动和液压制动。 驻车机械制动器装于马达里面，主要由弹簧、制动活塞和制动摩擦片组成。 当马达松懈口没有先导油压进入时，在制动器弹簧力作用下，制动活塞紧制动摩擦片，实现制动功能。如果 马达松懈口接通先导油压，制动器油室的先导油压克服弹簧压力将制动活塞打开，机械制动被打开。 液压制动是通过回转换向阀闭锁回转马达进、出口油路，在回油路上产生很大背压而实现快速制动。
2-９-１液压马达种类
挖掘机常用的液压马达： 轴向柱塞液压马达——用作YC35以上挖掘机的 回转马达、行走马达； 内外转子式摆线液压马达——–用作YC13～20挖 掘机的回转马达、行走马达。
2-９-２柱塞马达的动作原理
柱塞 缸筒体
配油盘
马达轴
斜盘
Ｂ口
Ｃ口
2-９-３马达的动作原理
斜盘1和配油盘4固定不动，柱塞3可在缸体2的孔内移动。斜盘中心线 和缸体中心线相交一个倾角δ。高压油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔 时，高压腔的柱塞被顶出，压在斜盘上。斜盘对柱塞的反作用力F分解为轴 向分力Fx和垂直分力Fy。Fx与作用在柱塞上的液压力平衡，Fy则产生使缸 体发生旋转的转矩，带动轴5转动 Fx
2.液压基础知识 2.
2-1液压传动原理（1/2）
如图为一液压系统的工作原理图。液压泵 4在电动机带动下旋转，油液由油箱1经过滤 器2被吸入液压泵4，由液压泵输入的压力油 通过电磁换向阀5最后进入液压缸6的上腔或 下腔，推动活塞移动，液压缸另一腔的油液 则经换向阀5排回油箱。 若要吊起重量为G的重物，作用在活塞的 有效面积为A，活塞杆质量不计，由平衡：
2-3液压传动工作液应具有的基本性质
液压系统中的工作液体既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防锈合 润滑剂。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠工作液带走。工作液 的粘性，对减少间隙的泄露，保证液压元件的密封性等都起着重要的作用。 1、应有适当的粘度和良好的粘温特性（即温度变化时粘度的变化幅度要小）。 过高的粘度会增加系统的压力损失，基地效率，使系统发热，并恶化了泵的吸入 条件。反之，粘度过低会加大泄露量，不仅影响效率，而且还会降低润滑性能。 2、应有良好的润滑性能。 3、空气分力压、饱和蒸汽压及流动点要低，闪点、燃点要高，能防火防爆。 4、应有良好的化学稳定性，包括在高温下（抗热）与空气长期接触（抗氧 化）以及在高速通过缝隙或小孔（抗剪切）后仍能保持其原有化学成分不变的性 质。 5、应有良好的防腐蚀性，不腐蚀金属何密封件。 6、对人体无害，成本低。
2、流量 流量表示单位时间内流过管道或设备某横截面积的流体体积。 常用流量单位为L/min（升/分）。
2-6帕斯卡定律
密封容器中的液体，若在其任一点施加压力，这个压力将通过液体传到各个 连通器，并且压力值处处相等，这就是帕斯卡定律，也是液压传动的基本原理 ，各类液压机的工作原理就是该原理的工程应用。 图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关系的实例。图中垂直、水平液 压缸截面积为A1、A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成一个密闭容 器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，p1=p2，于是F2＝F1 . A2/A1，如果垂 直液缸活塞上没负载，则在略 去活塞重量及其它阻力 时，不论怎样推动水平 液压缸活塞，不能在液 体中形成压力。
帕斯卡原理应用实例
2-7液体流动时的压力损失 液体流动
液体流动时的压力损失分为两大类，沿程压力损失何局部压力损失， 他们和液体的流动状态有关。
液体在直管内，沿流动方向各流层之间的内摩擦而产生的压力损失， 称为沿程压力损失。它主要与于管道长度、管径、液体流速、液体粘度以 及液体在管中的流动状态有关。 液体在流动中，由于遇到局部障碍而产生的阻力损失，称为局部压力 损失。在液压传动中，局部障碍包括：流到发生弯曲；断面突然扩大或缩 小；流道中装置有各种液压元件及附件，如各种液压阀、弯头、三通等； 油液通过这些局部地区，由于液流方向何速度大小发生变化，在该区域产 生漩涡。
改变斜盘1倾斜角度，就能改变柱 塞的行程长度，也就改变了泵的排 量，则为变量柱塞泵。
柱塞泵的工作原理
1-斜盘 2-滑靴 3-柱塞 4-缸体 5-配流盘 6-传动轴 7-预紧弹簧 8-回程盘
泵工作原理
2-８-６柱塞泵的变量机构-恒功率变量机构 如图变量机构为恒功率变量机 构，所谓恒功率变量，是指泵在工作 过程中，输出的液压功率基本保持不 变，泵的流量随工作压力的增大而减 小，随工作压力的减小而增大。