工程机械液压系统分析及故障诊断与排除

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里来的一部分油 。
并联系统图
并联系统分析图
并联系统特点分析:
(1)液压泵的流量是按可 动作时的各执行元件流量之 和选取的。泵的流量要求较 大。 (2)泵的压力是按各执行 元件中最高的一个所需压力 (包括执行元件所需最高压 力及其油路压力损失之和) 选取的。 (3)当液压泵流量不变时, 各执行元件的速度将与外负 载荷有关,且随外负载荷的 增大而减小。不能保证各执 行元件的同步动作。
特点:
1、各回路互不干扰,保证进行复合动作。 2、采用双泵合流的供油方式,使速度加快一倍,进一步提高生产率和发 动机利用率 。 3、获得主机最佳的工作性能。
三、定量系统与变量系统:
1、定量系统: 概念: 采用定量泵作为动力 元件的液压系统 2、变量系统: 概念: 利用变量泵作为动力 元件的液压系统
3)旁路节流调速
特性分析: 溢流阀处于关闭状态, 起安全保护作用。供油压力 随负载变化。效率高,能量 利用尚合理。流量也受负载 影响大,调速性、系统刚度、 运动平稳性比前述两种方法 更差,且调速范围小。这种 调速方法仅用于系统功率较 大,速度较高,运动平稳性 要求较低,调速范围较小的 场合,一般也不单独使用。
五、有级、无级及复合调速系统
1、有级调速系统 1)用合流阀来改变系统 内是单泵供油或者双泵供 油的两级调速。
2)用双速阀或二位四通电磁 阀来改变内曲线柱塞马达的 工作柱塞的数量、或有效作 用次数的有级调速,以及改 变多台液压马达的串并联联 接方式从而调节系统速度的 有级调速。
3)用顺序阀(作卸荷阀用) 实现低压大流量泵与高压 小流量泵是否合流供油的 有级调速。
书名:工程机械液压系统分析及故障诊 断与排除 作者:孙立峰 吕枫 ISBN: 978-7-111-44690-3 出版社:机械工业出版社
第一章
工程机械液压系统分析基础


第一节 传动系统的组成、特点与要求 第二节 液压传动系统的类型 第三节 变量系统中变量泵的控制方式 第四节 液压传动系统的分析内容与方法 第五节 液压传动系统图的阅读与分析方法
2、闭式系统:
概念: 工作液体在系统管路中 进行封闭循环
闭式系统特点:
(1)泵的自吸性好 (2)油箱容积较小,结构较为紧凑。 (3)油液中空气含量较少,系统运转平稳性较好。 (4)调速、换向和制动比较平稳。 (5)对泵的自吸能力要求较低。 (6)必须设置双向安全阀。 (7)必须设置补油泵及补油阀 (8)油的散热与过滤条件差,因而温升较高。系统中增加置换油路。 (9)一般需采用双向变量泵及双向变量马达。 (10)结构复杂,成本高。
联换向阀进油路是串联,回油路是并联,或者前一联阀工作时后面的各联阀就不能 工作的油路 。
串并联系统图
串并联系统特点:
(1)液压泵的流量和压力均按系 统中各执行元件单动时所需的最 大流量和最大压力进行选取。 (2)当液压泵流量不变时,动作 的执行元件的速度与负载无关无 关。 (3)系统在任何时候只能是一个 执行元件在工作。因此这种系统 又称为优先油路系统。可见这种 系统不能实现复合动作,可防止 误操作。
特点: 特点: 在变量系统中,按需供油, 结构简单,成本低, 系统的效率较高。尤其是电液比 速度平稳,油液冷却充分。 例技术的应用,使液压系统流量 但对发动机的功率利用率 和功率的调节更加方便准确。 不高,效率低。 变量系统比较复杂,价格高, 操纵方式多样。
四、执行元件的串联、并联与串并联系统:
1、串联系统: 概念:当一台泵向一组多路换向阀控制的执行元件供油时,上一个执行元件的回
五、多泵系统的控制
1、分功率调节
在双泵双回路系统中 有两个主泵,由一个发动 机驱动,每一个泵各有一 个调节器,每一个泵的流 量只受各泵所在回路压力 的影响,而不受另一路压 力的影响的恒功率变量方 式。
特点: 1)两台变量泵的功率之和不能超过发动机的功率。一般每台变量泵的功 率选为发动机功率的50%。控制机构简单。 2)每台泵所供回路利用发动机功率最多不超过50%,只有两台泵所供回 路的负载压力均在恒功率调节范围内时,才能全部利用发动机的功率。当一 个回路无负载而另一个回路满负载工作时,只能利用发动机功率的一半。 3)两个回路的负载压力可以不同,因而两台变量泵的流量也可以不等, 即不能保证两个回路的执行元件的运动速度协调或同步关系。 4)为了改善功率利用率,在单回路工作时,可采用合流方式供油。
2+、半闭式系统: 概念及组成:
与闭式系统相比的特点: 具有置换油路
二、单泵系统与多泵系统:
1、单泵系统: 概念: 由一台泵向一个活多个执行 元件供油的液压系统。
特点: 1)适用于不需要进行多种 复合动作的工程机械 2)适用于功率较小、工作 变动不太频繁的工程机械。
2、多泵系统: 概念:用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ个或两个以上的液压泵作为液压系统的动力元件的系统 双泵系统 三泵系统
(3)容积节流调速(联合调速) 容积调速与节流调速的的组合调速方式 。 1)限压式变量泵和调速阀组成的联合调速系统
限压式变量泵工作原理分析
系统特性分析: 通过调节调速 阀控制液压缸的 运动速度。而限 压式变量泵的输 出流量和液压缸 所需流量相适应。 没有溢流损失, 系统发热小,速 度刚性也比较好。
第二节 液压传动系统的类型
一、开式系统与闭式系统:
1、开式系统: 概念: 油箱作为油液循环的起点和终点 开式系统特点: (1)结构简单,散热、冷却、沉淀杂质、 分离空气和水分的作用好。但是,空气易 溶于油中,导致工作机构的不平稳及其它 不良后果。 (2)采用定量泵或单向变量泵,转速限制 或增设一个辅助泵。 (3)换向阀换向易产生压力冲击,温升高。 (4)较大惯性负载时设双向防止过载。 (5)换向和制动的过程中,惯性运动的能 量消耗使油液发热。
一、流量控制(速度控制) 根据输入控制指令控制变量泵的斜 盘倾斜角度,进而控制泵的排量的控制 方式,称为流量控制。
二、压力控制
以压力为信号,当系统压力达到 一定值时,通过压力调节元件的作用, 液压泵的排量迅速减小,这种控制方 法称为压力控制。
三、功率控制
恒功率控制:
根据压力信号,使泵的功率按照预定的规律变化的 一种控制形式。 使泵的流量与压力的乘积不变,即按恒功率规律变化。
3)恒功率变量泵和手动换向阀组成的联合调速系统
进油+回油节流
进油+旁路节流
3、复合调速
将有机调速、无机调速组合在一起应用
六、手控系统与电控系统
采用手动控制即为手控系统。 采用电气、液体、机械以至电子计算机手段,统一叫作电控系统。
第三节变量系统中变量泵的控制方式
指变量泵的变量机构根据什么 变量泵控制方式: 信号、按照什么规律变化。
2)定量泵—变量马达容积调速系统
特性分析: a.系统调速范围较小。 b. 系统输出扭矩为变值。 c.恒功率调速。 d.用马达换向时,易出事故。
3)变量泵—变量马达容积调速系统
特性分析:
a.调速分为两个阶段,调速范围大。 b. 没有节流损失与溢流损失,能量运用比较合理,油液发 热少,温升小,有较高的工作效率。 c. 泵的工作压力是随负载而变化的,由于泄漏的影响,液 压马达的转速随着负载的增加而有所下降 d.变量泵和变量马达的结构复杂成本高。
油是下一个执行元件的进油 。
串联系统图
串联系统分析图
串联系统特点分析:
(1)液压泵的流量(为系 统最大流量)是按动作中需求 最大流量的一个执行元件的流 量选取的。 (2)液压泵的压力(为系 统压力)是同时动作的所有执 行元件工作压力之和。 (3)液压泵的流量不变时, 系统中执行元件的速度与负载 无关。 (4)只要液压泵的出口压 力足够,便可实现复合动作。 但克服外负载的能力将随着外 负载的数量的增多而降低。
恒 功 率 控 制 原 理:
优点:在调节范围内充分利用发动机功率; 缺点:结构、制造工艺复杂,成本高。
四、压力控制与恒功率控制同时使用
控制原理:
1 .工程机械大部分作 业都在设定起调压力 以下完成,即在定量 状态下完成。 2.只有重载荷时才在 起调压力以上的恒功 率控制范围内工作,从 而减少油液通过溢流 阀的损失,提高系统 的效率。 3. 当系统超载及压力 超过时,迅速减少泵 的流量,使功率损失 减少。
2)回油节流调速
特性分析:
溢流阀开启状态,供油压力 基本不变。当外载荷变化时流量 发生变化,因而,工作速度也变 化。所以,也不能保证速度的平 稳性。 回油压力(背压)随外负载 的变化而变化,负载越小,背压 越大。当负载很小时,背压有可 能超过液压泵的供油压力。与进 油节流调速相比,运动速度比较 平稳。 进油节流调速和回油节流调 速供油压力和流量是不变的,当 液压系统低速轻载工作时能量损 失相当大,油温升高。因此,在 高压大流量液压系统中很少采用。
(2)容积调速 容积调速系统是利用改变液压泵或液压马达的排量来改 变执行元件速度的调速方法。 1)变量泵—定量马达(或液压缸)容积调速系统 特性分析:
a.可获得较低的速度, 调速范围大。 b.不计系统损失, 液压马达(或液压缸) 输出的转矩(或推力) 为恒定值,故这种调 速称为恒扭矩(恒推 力)调速。 c.不计系统损失,回 路输出的功率随马达 转速的改变呈线性变 化,效率高。
4)用液压缸的差动连接 来调节系统速度的有级 调速系统。
2、无级调速系统
无机调速一般分为节流调速、容积调速、容积节流调速三种。
(1)节流调速
采用节流阀调节进入执行元件的流量从而实现速度调节的方法 称为节流调速。分为进油节流调速、回油节流调速、旁路节流调速、 复合节流调速。
1)进油节流调速 特性分析: 溢流阀处于经 常开启状态,供油 压力与外载荷无关 。外载荷变化时流 量发生相应的变化 ,运动速度的平稳 性差。油液温度较 高,使泄漏增加。 系统效率低。
4)复合节流调速
根据系统要求在系统中组合使用各种节流调速方法
特点:
各种节流调速方法的优缺点互补,从而使其微动性能优良、调速范 围大、刚度好。
节流调速特点归纳:
使用节流阀的调速系统,能量损失大,系统 发热量大,效率低,变负荷下的运动速度平稳 性较差。 为了克服速度平稳性较差这个缺点,可用调 速阀代替节流阀,使调速系统的稳定性(负载 特性)可得到改善。但采用调速阀的调速系统 的功率损失比采用节流阀的调速系统的功率损 失还要大一些。 总之,由于节流调速结构简单可靠、成本 低、使用维修方便、调速范围大(调速比可达 100以上),低速微动性能好,所以在工程机械 上广泛应用。
串联系统分析图
(5)可单独动作。在外负载较小时 各执行元件可以同时动作,且可以保 持较高的速度;外负载较大时,由于 供油压力的限制,要使各执行元件同 时动作就较困难了。因此,串联系统 一般用于高压小流量的单泵系统中。
2、并联系统: 概念:当一台泵向一组多路阀控制的执行元件供油时,各执行元件同时获得系统
第六节 液压传动系的性能指标及评价
第一节 传动系统的组成、特点与要求
组成:
由液压基本回路所组成,这些液压基本回路又是由液压元件所组 成。 特点: 机构简单、体积小、重量轻、动作迅速、换向快、运行平稳、可 实现无级调速、调速范围大、易于实现自动化、可实现恒力和恒转矩 运行、可自动实现过载保护、使用寿命长、易于实现标准化、系列化、 通用化等 。 要求: 1、系统要有足够的可靠性。 2、系统具有较完善的安全装置。 3、保护系统连续工作时液压油油温不超过65℃。 4、系统必须设置良好的加油、吸油及液压油过滤装置。 5、应考虑配有应急能源。减轻驾驶员劳动强度。 6、系统要尽可能简单,易于安装和维修。
2)差压式变量泵和节流阀组成的联合调速系统 差压式变量泵工作原理分析 系统特性分析: a.流量由节流阀两端的 压力差控制 b.通过节流阀的流量受 负载变化的影响小, 液压缸的速度是稳定 的。 c..系统效率比限压式变 量泵和调速阀组成的 调速系统要高,且发 热少。 d.在低速小流量的场合 使用性能尤佳。宜用 于负载变化大、速度 较低的中小功率场合。
并联系统分析图
(4)流量的分配是随各执行元件的外 载荷的变化而变化的。首先进入外载荷 较小的执行元件,载荷大的执行元件后 动作。只有当各执行元件上的外负载荷 相等时才能实现同步动作。 (5)由于该系统在工作中只需克服一 次外负载,即分支路上只有一次降压, 因此,执行元件克服外负载的能力较大。
3、串并联系统: 概念:一台液压泵向一组多路阀控制的执行元件供油时,多路阀在中位时,各单
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