装载机液压系统与元件培训内容.ppt
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1、装载机液压系统与元件培训内容,主要内容: 1. 装载机转向系统与元件 2. 装载机工作液压系统与元件 3. 关于液压系统油温问题的分析 4. 液压系统常见故障分析与排除,第一章 装载机转向系统与元件,1-1 转向系统概述 1-2 液压助力转向系统 1-3 带有恒流单稳阀的全液压转向系 1-4 负荷传感型(同轴流量放大) 全液压转向系统 1-5 流量放大转向系统,1-1 转向系统概述,1转向的分类 轮式装载机的液压系统 工作液压系统、 转向液压系统 动力换档双变系液压统。 通常所说的液压系统主要指工作液压系统、转向液压系统。 按转向方式的不同,轮式装载机可分为偏转轮式转向、滑移式转向和铰接式转向
2、三类。 采用铰接式转向的装载机,工作装置装在前车架上,当车架相对偏转时,工作装置的方向始终与前车架的方向一致,有利于作业时使工作装置迅速地对准作业面,能减少作业循环的路程及时间,提高装载机的作业效率。因而,铰按式转向成为现代装载机应用最广的转向方式。,1-1 转向系统概述(续),2转向系统的要求 转向性能良好是保证装载机行驶安全、减轻驾驶人员劳动强度、提高作业效率的重要因素。对转向系统的基本要求是操纵轻便、灵活、工作稳定可靠、耐久性好。 转向油路要求供给比较稳定的流量,但转向系统常采用定量泵,定量泵的流量是随转速而变化的,则当发动机低速转动时,转向油路的流量将减少,使转向速度迟缓,容易发生事故
3、,如采用大流量泵,在发动机高转速时,多余的油流量将以溢流阀溢流的形式排出,则功率损失大,油液容易发热,亦不经济。 比较合理的方法是选用辅助泵和流量转换阀,辅助泵的压力油通过流量转换阀的控制,随发动机转速的变化,全部或部分流入转向油路,以保证转向油路流量,剩余的油流入工作油路。,The Product Design Process,1-1 转向系统概述(续),3转向系统的类型 目前,国产“ZL”系列装载机采用的动力转向系统中,有一部分老型号的ZL40、ZL50型装载机为液压助力转向,而ZL30F和新设计、生产的ZL40F、ZL50F、ZL40G、ZL50G等型号的装载机则全采用全液压转向。 与工
4、作液压系统相比,转向系统的类型较多,而且不同类型的转向系统分别代表了不同的液压技术的发展水平。目前轮式装载机上主要采用助力型转向系统;带有恒流单稳阀的全液压转向系统;负荷传感全液压转向器和优先阀组成的转向系统;流量放大转向系统;流量放大卸荷转向系统等,它们各有特色。,1-2 液压助力转向系统 1系统的组成与原理,图11轮式装载机液压助力转向系统的工作原理 1-转向油缸 2-转向阀 3-恒流阀 4-转向泵 5-滤油器 6-液压油箱,1-2 液压助力转向系统(续),2转向阀,图12 液压助力转向器的结构简图 l随动杆总成 2转向臂轴 3钢球 4螺母 5滚针轴承 6YX型密封圈 7螺杆(转向轴)8阀
5、体 9主阀芯 10弹簧 11柱塞 12“O”型密封圈 13端盖 14垫片 15推力轴承 16锁紧螺母,1-2 液压助力转向系统(续),3恒流阀 为了保证其转向速度不受发动机转速变化的影响,在转向器的前边装有恒流阀,其结构如图13所示。恒流阀的主要作用是: (1)将转向油泵通往转向阀的液压油流量稳定在一定的范围,不使供给转向系统的流量因柴油机转速的变化而发生很大变化,以保证装载机转向性能的稳定。 (2)恒流阀内有先导型安全阀,能控制转向系统的最高压力,既能保证转向系统具有足够的克服阻力的能力,又能保证转向系统工作可靠。 但当液压泵的转速超过发动机的怠速时,恒流阀将把多余的流量流回油箱,所以当液压
6、泵转速超过2000r/min,将有2/3左右流量损失,系统将产生发热,降低了转向系统的效率,并且其转向系统与工作系统相互独立,其工作系统在铲切作业时,系统将产生发热,在掘起牵引共同工作的最大负荷工况下,其柴油机的输出功率只有额定功率的85%90%,其柴油机输出的功率与装载机所需的功率不相匹配。,1-2 液压助力转向系统(续),图13 恒流阀的结构 1螺塞 2阀体 3节流孔板 4O型密封圈 5管接头 6恒流阀芯 7阀盖 8锁紧螺母 9调压丝杆 10弹簧座 11先导阀弹簧 12先导阀阀芯 13先导阀阀座 140 型密封圈 15螺塞 16螺塞 17主阀弹簧,全液压转向器是20世纪50年代发明的,最早
7、用于农业机械,后来应用于工程机械上。目前,装载机上使用最多的是BZZ型全液压转向器。 BZZ型全液压转向器是由随动阀和一对摆线针轮啮合副组成的一种摆线转阀式全液压转向器,是当今国内外应用较为流行的转向元件。它具有操纵灵活、省力,结构紧凑,工作可靠,安装布置方便以及在发动机熄火后仍能实现人力转向等特点。 BZZ型全液压转向器主要分为开心无反应型(BZZ1)、开心有反应型(BZZ2)、闭心无反应型(BZZ3)、多功能无反应型(BZZ4)、负荷传感型(BZZ5)等五种结构型式。,1-3 带有恒流单稳阀的全液压转向系统,1-3 带有恒流单稳阀的 全液压转向系统(续),一系统的组成 带有恒流单稳阀的全液
8、压转向系统主要由液压泵、恒流型单稳阀、BZZ1型(开心无反应型)全液压转向器及转向油缸、管路等组成。 目前我公司生产的ZL40、50、ZL40F、50F型装载机全部采用该全液压转向系统。,1-3 带有恒流单稳阀的全液压转向系统(续),图14带有恒流单稳阀的全液压转向系统 1转向泵 2滤油器 3恒流型单稳阀 4全液压转向 5转向油缸,1-3 带有恒流单稳阀的全液压转向系统(续),二BZZ1型全液压转向器的结构和特点 由阀体、阀芯和阀套等组成的随动转阀,控制油流的方向 由转子和定子组成的一对内啮合齿轮,即接线针轮啮合副。在动力转向时,起计量马达的作用,以保证流进转向油缸的油量与方向盘的转角成正比;
9、在人力转向时,相当于手动油泵 。 连接转子和阀套的联动轴及拨销,在动力转向时,保证阀套与转子同步(起反馈作用);人力转向时,起传递扭矩的作用。 弹簧片的作用是确保随动阀的中间位置,起定中作用。所以弹簧片又称定中弹簧。 进油口与回油口之间装有单向阀。在人力转向时,把转向油缸一腔的油经回油口吸入进油口,然后再通过摆线针轮啮合副压入转向油缸的另一腔(即在人力转向时起吸油作用)。,全液压转向器的结构与原理,图15 全液压转向器的结构(a) l连接块 2前盖 3阀体 4弹簧片 5拨销 6阀套 7阀芯 8联动铀 9转子 10后盖11限位柱 12隔盘 13定子 140形圈 15钢球 16O形圈 17X形圈
10、18O形圈,全液压转向器的结构与原理(续),图15 全液压转向器的结构(b),全液压转向器的结构与原理(续),图16 (b) 全液压转向器的工作示意图(中位时),全液压转向器的结构与原理(续),图16 (c) 全液压转向器的工作示意图(转向位时),组合阀块,图17 阀块的结构 1单向阀座 2阀芯 3弹簧 4阀体 5螺堵 6溢流阀芯 7溢流阀座 8调节螺塞 9双向缓冲阀座 10钢球 11弹簧 12钢球座 130 型圈 14螺堵 15;螺塞 16密封垫片 17调节螺塞 18弹簧,组合阀块(续),阀块是一种组合式液压元件,主要由单向阀、安全阀(溢流阀)、双向缓冲阀(过载阀)和补油阀等组成。 1. 单
11、向阀 作用是防止油液倒流,致使方向盘自动偏转,造成转向失灵。 2. 溢流阀 安装在阀体内与进油孔和回油孔相通的阀孔内,以防止系统过载。 3. 双向缓冲阀 保护转向系统免受过高的压力冲击,确保油路安全。 4.补油阀 当油缸一腔压力高于缓冲阀调定的压力时,缓冲阀卸荷,油缸另一腔的补油阀补油,从而保证了系统不致产生气蚀现象 。,恒流型单稳阀,(a)分流型单稳阀; (b)恒流型单稳阀 图18 单路稳定分流阀的油路,单路稳定分流阀(简称单稳阀)主要为BZZ系列全液压转向器配套,用于全液压转向系统。在转向油泵供油量及系统负荷变化的情况下,通过单稳阀来保证转向器所需的稳定流量,以满足装载机液压转向的要求。其
12、结构型式有分流型和恒流型等 。,恒流型单稳阀(续),恒流型单稳阀用于独立系统,从转向泵来的油除供给转向系统外,多余的油及安全阀开启卸荷时溢出的油均从T口流回油箱 。,图19 恒流型单稳阀的结构 1安全阀螺塞 20形圈 3安全阀垫片 4安全阀弹簧 5阀芯 6阀座 7油堵 80形圈 9阻尼塞 10限位导套 11弹簧 12导套定位螺堵 130形圈 14阀体 15阀芯 16挡圈,1-4 负荷传感型(同轴流量放大) 全液压转向系统,一系统的组成与特点 该系统主要由优先阀、BZZ5型负荷传感转向器、转向油缸和管路等组成,如图110所示。通过优先阀进行合流或分流,可以提高效率、降低损耗。此种型式目前应用较普
13、遍。我公司ZL30F、ZL50G系列、ZL30G等装载机等采用此种型式。 该转向系统具有以下特点: 1.组成元件结构紧凑,尺寸小。 2.全部元件自动润滑,寿命长。 3.转向可靠,操纵轻便灵活。 4.可以实现与工作装置液压系统合流,减少功率损耗,提高系统效率。,1-4 负荷传感全液压转向系统(续),图110 负荷传感型全液压转向系统 1转向泵 2优先阀 3BZZ5负荷传感型转向器 4组合阀块 5转向油缸,二、BZZ5型负荷传感全液压转向器,1结构组成 BZZ5型负荷传感全液压转向器结构与BZZ1型全液压转向器相似,主要由随动转阀和计量马达组成。 随动转阀包括阀芯、阀套和阀体,阀套在阀体的内腔中,
14、由转子通过联动轴和拨销带动,可在阀体内移动;阀芯在阀套的内腔中,可由方向盘通过转向轴带动着转动。 计量马达包括转子和定子,定子固定不动,它有七个齿,转子有六个齿,它们组成一对摆线针齿啮合齿轮。这七个齿腔的容积随转子的转动而变化,通过阀体上均布的七个油孔和阀套上均布的十二个油孔向这七个齿腔配流,让压力油进入其中一半齿腔,另一半齿腔将油压送到转向油缸。 阀体上除有四个油口,分别与进油、回油和转向油缸两腔相通外,还有一个负载反馈油口Ls与优先阀相通。,二、BZZ5型负荷传感全液压转向器(续),图111 BZZ5负荷传感型全液压转向器,三优先阀,该阀与BZZ5型转向器配套,组成负荷传感转向系统,在方向
15、盘转速变化的情况下,能优先保证转向器所需流量,多余油液进入工作装置液压系统。 当方向盘不动时,由转向泵来的压力油从P口经阀芯到EF口,进入工作装置液压系统与之合流,共同完成工作装置的各种动作。 当方向盘转动时,阀芯在弹簧力与LS油口压力共同作用下右移使P口与CF口接通,压力油进入转向器,推动油缸实现装载机转向,多余的油从EF口进入工作装置液压系统。因而优先阀在优先满足转向的前提下,可以实现转向液压系统与工作装置液压系统的合流,减少系统功率损失,节约能量。,三优先阀(续),图112 优先阀结构图 1安全阀总成 2控制弹簧 3阀芯 4阀体 5螺塞,四负荷传感转向系统分析,由于该系统能按照转向器要求
16、优先供应转向,而不受转向油路压力变化的影响,有效地利用发动机的功率,起到一定的节能效果,并可提高系统的容积效率。 由于工作系统通过优先阀与转向系统相匹配,当工作系统在铲切作业时,若遇到很大的铲切阻力时,要求工作装置液压系统有足够的油压力,但流量要求并不大,这样,从转向系统经优先阀合流到工作系统的大部分油液将在高压下通过溢流阀流回油箱,产生大量的热量,使液压系统的液压油温度升高,系统发热,从而损失相当一部分功率。,五关于TLF型同轴流量放大转向器,TLF型同轴流量放大转向器与BZZ5型同属于负荷传感型转向器,在排量相同的情况下,两种转向器可以互换使用。但TLF型同轴流量放大转向器的排量随方向盘的
17、输入转速而改变。 在低速转向时(方向盘的转速低于10转/分),转向器的有效排量与计量排量相同;当方向盘的输入转速增加时(方向盘的转速为1040转/分),其有效排量与方向盘的转速成正比,此时进油口P的来油只有部分油液进入转定子副计量,其余油液直接通过A、B口进入油缸,因而在此阶段具有流量放大功能;当方向盘的输入转速大于40转/分时,转向器的有效排量基本恒定在其标定的当量排量。 TLF型全液压转向器相对性能较好,除压力损失稍高(比前两种高出约0.5MPa)外,密封性能好,泄漏量较小。目前,为解决ZL50G装载机转向“摆头”现象,现已全部采用TLF型同轴流量放大全液压转向器,代替BZZ5型负荷传感型
18、转向器。,1-5 流量放大转向系统,流量放大系统主要由液压泵、流量放大阀、限位阀、转向器及转向油缸等组成。油路分为先导油路和主油路,先导油路的油量变化与主油路进入转向油缸的流量变化成一定的比例,以低压小流量来控制高压大流量,从而使转向操纵轻便灵活。由于流量放大阀带有压力补偿装置,流量不随负载变化,提高了转向性能,并且具有一定的节能效果,故其动力消耗小,减少了系统发热,并能改善流量调节特性。 对于优先型流量放大阀,除具有普通流量放大阀的功能外,还可以通过优先阀实现与工作液压系统的合流,具有负荷传感转向系统的特点。 柳工ZL50G、徐工ZL50G和我公司目前开发的ZL50G-4出口型装载机和ZL5
19、0H装载机,采用了日本川崎公司的流量放大阀,转向系统即为此种流量放大转向系统,具有先导操纵转向、优先转向和合流功能等特点,1-5 流量放大转向系统(续),图113 装载机流量放大转向系统原理图,二流量放大阀的结构,图114 川崎KVS25流量放大阀结构图,三流量放大卸荷转向系统,流量放大卸荷转向系统是在流量放大转向系统的基础上增加了等值控制单向卸荷阀。卸荷阀是实现工作液压系统低压大流量和高压小流量功能模式转换的控制单元,即当工作液压系统压力小于卸荷阀设定的压力时,卸荷阀处于关闭位置,剩余的转向流量并入工作液压系统,以满足提升速度的要求(低压大流量工况)。 当工作液压系统的压力达到等值控制单向卸
20、荷阀设定的压力时,剩余的转向流量通过等值控制单向阀低压卸荷。而工作液压系统仅由工作泵输出参与工作(高压小流量工况)。 该系统具有功率匹配合理、节能降耗的特点,应用潜力很大。目前厦工、宜春等小批量采用此种型式。,第二章 装载机工作液压系统,2-1 工作液压系统的类型 常用的工作液压系统有以下几种类型: 1.机械操纵工作液压系统 主要由液压泵、多路换向阀、动臂油缸、转斗油缸、液压油箱、操纵机构和管路等组成。 我公司ZL40、50、40F、50F、ZL30F装载机等采用此种型式,通过软轴操纵多路换向阀。 2先导操纵工作液压系统 我公司ZL50G系列和ZL50H装载机工作装置液压系统采用此种型式。 主
21、要液压泵(包括先导泵)、先导阀、压力选择阀、多路换向阀、动臂油缸、转斗油缸、液压油箱、操纵机构和管路等组成。通过低压小流量的先导油路控制高压大流量的主油路。通过先导阀的定位和电子接近开关,能够实现动臂任意举升高度的垂直限位和铲斗任意位置的自动放平,缩短了作业循环时间,降低了劳动强度;操作简便、灵活。,2-2 机械操纵工作液压系统,一、系统的组成和原理 装载机工作液压系统由液压油箱、齿轮泵、多路换向阀、动臂油缸、转斗油缸、管路及操纵机构或软轴等部件组成 。通过操纵多路阀阀杆的往复移动,接通进油口与多路阀滑阀不同的油口,从而改变工作油液的流动方向,实现转斗油缸和动臂油缸的不同的运动方向,或者使铲斗
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