挖掘機(jī)工作原理

1、精選文檔挖掘機(jī)的工作原理液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣把握等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、把握閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、管路、油箱等組成。電氣把握系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動機(jī)把握系統(tǒng)、泵把握系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。 液壓挖掘機(jī)一般由工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走裝置三大部分組成。依據(jù)其構(gòu)造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉(zhuǎn)、非全回轉(zhuǎn)、通用型、專用型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。 工作裝置是直接完成挖掘任務(wù)的裝置。它由動臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動臂起落、斗桿伸縮和鏟斗轉(zhuǎn)動都用往復(fù)式雙作用液壓缸把握。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)的需要，液壓挖掘機(jī)可以

2、配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推土、沖擊錘等多種作業(yè)機(jī)具。 回轉(zhuǎn)與行走裝置是液壓挖掘機(jī)的機(jī)體，轉(zhuǎn)臺上部設(shè)有動力裝置和傳動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)是液壓挖掘機(jī)的動力源，大多接受柴油要在便利的場地， 也可改用電動機(jī)。 液壓傳動系統(tǒng)通過液壓泵將發(fā)動機(jī)的動力傳遞給液壓馬達(dá)、液壓缸等執(zhí)行元件，推動工作裝置動作，從而完成各種作業(yè)。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)是怎么工作的?挖掘機(jī)有三個(gè)部分的液壓缸分別是動臂，斗桿，鏟斗。有三個(gè)液壓馬達(dá)，左右行走和一個(gè)回轉(zhuǎn)。這些都由換向閥把握供油。油液從液壓泵出來經(jīng)換向閥安排到以上各執(zhí)行元件。挖掘機(jī)的換向閥大多是液控的就是用一股壓力較小的油推動換向閥的閥芯。一般中型挖掘機(jī)用的是三聯(lián)

3、泵，兩個(gè)大泵供應(yīng)工作所需要的壓力，一個(gè)小齒輪泵給把握油路供油。把握油通過手柄下邊的把握閥調(diào)整主油路換向閥閥芯的位置從而實(shí)現(xiàn)動臂斗桿和鏟斗油缸的伸縮。以及液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)與停以及轉(zhuǎn)動方向。主油路設(shè)溢流閥，壓力超過限定值就會打開，油液直接回油箱。所以系統(tǒng)壓力始終保持在肯定范圍內(nèi)。同樣道理在各油缸的支路也設(shè)溢流閥，實(shí)現(xiàn)二次調(diào)定壓力。不光是挖掘機(jī)，任何液壓系統(tǒng)工作原理都是 油箱中油液-泵-把握元件-執(zhí)行元件-油箱。 液控比例閥換向閥的作用和液控比例閥換向閥串聯(lián)的先導(dǎo)閥是什么作用傳統(tǒng)換向閥的進(jìn)出油口把握通過一根閥芯來進(jìn)行，兩油口聽開口對應(yīng)關(guān)系早在閥芯設(shè)計(jì)加工時(shí)已確定，在使用過程中不行能修改，從而使得通過兩油

4、口的流量或壓力不能進(jìn)行獨(dú)立把握，互不影響。 隨著微處理把握器、傳感器元件成本的下降，把握技術(shù)的不斷完善，使得雙閥芯把握技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域得以應(yīng)用。英國Utronics公司利用自己的技術(shù)及專利優(yōu)勢研制出雙閥芯多路換向閥，已廣泛應(yīng)用于JCB、Deere、DAWOO、CASE等公司的挖掘機(jī)、*車、裝載機(jī)及挖掘裝載機(jī)等產(chǎn)品上。為適應(yīng)中國工程機(jī)械產(chǎn)品對液壓系統(tǒng)功能要求。穩(wěn)定性以及自動化把握程度的不斷提高，Utronics公司產(chǎn)品適時(shí)進(jìn)入中國市場，現(xiàn)已初步完成廈工（5t）裝載機(jī)、詹陽（8t）挖掘機(jī)樣機(jī)調(diào)試并進(jìn)入試驗(yàn)階段。 1、傳統(tǒng)單閥芯換向閥的缺陷傳統(tǒng)的單閥芯換向閥所組成的液壓系統(tǒng)難以合理解決好以下功能和

5、把握之間存在的沖突：（1）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，削減負(fù)載變化對速度的影響，要么犧牲部分我們想實(shí)現(xiàn)的功能，要么增加額外的液壓元件，如調(diào)速閥、壓力把握閥等，通過增加阻尼，提高系統(tǒng)速度剛度來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是這樣元件的增加又會降低效率，鋪張能源；還會使得整個(gè)系統(tǒng)的可*性降低、增加成本。（2）由于換向結(jié)構(gòu)的特殊性，使得用戶在實(shí)現(xiàn)某一功能時(shí)必需購買相應(yīng)的液壓元件，再加上工程機(jī)械廠家會依據(jù)不同最終用戶要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能，這樣會造成生產(chǎn)廠家選購?fù)?、多?guī)格的液壓把握元件來滿足不同功能要求的需要，不利于產(chǎn)品通用化及產(chǎn)品管理，同時(shí)會大大提高產(chǎn)品成本。（3）由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出液壓油通過一根閥芯進(jìn)行把

6、握，單獨(dú)把握執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)壓力是不行能的。因此，出油側(cè)背壓作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的反方向，隨著出油側(cè)背壓上升，為保質(zhì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，必需提高進(jìn)油側(cè)壓力。這樣會使得液壓系統(tǒng)消耗的功能增加，效率低，發(fā)熱增加。接受雙閥芯技術(shù)的液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出油側(cè)閥口閥芯位置及把握方式各自獨(dú)立，互不影響，這樣通過對兩閥芯把握方式的不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決的問題，同時(shí)還可以輕易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)的功能。 2、雙閥芯換向閥的兩種基本把握策略由于雙閥芯換向兩油口把握的機(jī)敏性，兩油口可分別實(shí)行流量把握、壓力把握或流量壓力把握。正面介紹兩種簡潔的把握策略。（1）負(fù)載方向在整個(gè)工作過程中保

7、持不變我們知道，對于汽車起重機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等而言，其液壓缸在整個(gè)工作過程中負(fù)載方向始終維持不變。下面以起重機(jī)變幅液壓缸為例來探討雙閥芯的把握策略。 起重機(jī)變幅缸在工作過程中其受力，負(fù)載方向始終保持不變，因此我們可以實(shí)行液壓缸有桿控用壓力把握、無桿腔用流量把握的把握策略。無桿腔流量把握是通過檢測連接到無桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)的壓差，再依據(jù)所需流入或流出流量的多少，計(jì)算出閥芯開口大?。挥袟U腔側(cè)接受壓力把握，使該側(cè)維持一個(gè)低值的壓力，使得更加節(jié)能、高效。由于我們在無桿腔接受了流量把握，因此原把握系統(tǒng)中所用的平衡閥可用一個(gè)液控單向閥來代替。這樣可消退因平衡閥所帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2）

8、負(fù)載方向在工作過程中發(fā)生轉(zhuǎn)變在這種狀況下，實(shí)行“進(jìn)油側(cè)壓力把握，出油側(cè)流量把握”，在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力把握，無桿腔側(cè)有流量把握。 如負(fù)載方向不變，由于出油側(cè)實(shí)行了流量把握，我們可將雙向平衡閥用液控單向閥來替換，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)油側(cè)用壓力把握器來維持一個(gè)較低的參考壓力，一方面提高系統(tǒng)效率，另一方面使系統(tǒng)不發(fā)生氣穴。為了使負(fù)載方向變化的工作機(jī)構(gòu)能得到很好把握，另外一個(gè)PI把握器將被運(yùn)用到有桿腔的壓力把握器中，當(dāng)負(fù)載方向轉(zhuǎn)變后，無桿腔的壓力將減??；假如仍將有桿腔維持一個(gè)很低的壓力，當(dāng)負(fù)載很大時(shí)，液壓缸將向反方向運(yùn)動。此時(shí)我們可用所增加的PI把握器監(jiān)視無桿腔壓力的變化，當(dāng)PI把握器檢測到無桿

9、腔壓力低于所設(shè)定的參考值時(shí)，將提高有桿腔壓力把握器所設(shè)定的壓力，從而保證系統(tǒng)的正常工作。3、Ultronics液壓把握系統(tǒng) Ultronics公司是一家集設(shè)計(jì)、爭辯和制造的電子液壓技術(shù)公司。其液壓把握系統(tǒng)接受了CAN總線通信，雙閥芯把握技術(shù)，通過兩個(gè)閥芯的組合把握，可實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)多種把握，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低能源損耗，同時(shí)還可使得系統(tǒng)更加簡潔，降低成本，加快產(chǎn)品開發(fā)速度，這些都是傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)所不能做到的。Ultronics把握系統(tǒng)的硬件一般由操縱手柄、電控單元ECU、調(diào)整閥、雙閥芯液壓閥組和外接傳感器或開關(guān)等組成，其間通過CAN總線通信，液壓閥組為電控系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的交匯點(diǎn)，系統(tǒng)的另一

10、個(gè)重要組成部分就是軟件。手柄為光電非接觸形式，最多可帶4個(gè)比例輸出或2個(gè)比例輸出和最多5個(gè)開關(guān)。開關(guān)有比例式和自鎖式供選擇。其防護(hù)等級達(dá)到了IP67。手柄的延時(shí)特性、輸出曲線和死區(qū)等可通過專用軟件JoyVal進(jìn)行修改。 電控單元ECU其供電壓有12V和24V兩種，25路和50路兩種接口，供應(yīng)模擬與數(shù)字輸入、輸出接口，同時(shí)該電控單元還供應(yīng)了CAN信接口，使得系統(tǒng)可以接收傳感器或把握信號或與其它系統(tǒng)進(jìn)行連接。ECU中存儲了系統(tǒng)把握所需的全部應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序可將來自于手柄或連接于ECU上的其它器件和信號（如傳感器檢測信號、發(fā)動機(jī)把握系統(tǒng)信息等），經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成各個(gè)閥芯動作的指令。Ultronic

11、s把握系統(tǒng)的關(guān)鍵在于其獨(dú)特的雙閥芯把握技術(shù)，每片閥有兩個(gè)閥芯，相當(dāng)于將一個(gè)三位四通閥變成兩個(gè)三位三通閥的組合，兩個(gè)閥芯既可單獨(dú)把握，也可依據(jù)把握規(guī)律進(jìn)行成對把握，并且兩個(gè)工作油口都有壓力傳感器，每一個(gè)閥芯都有位置傳感器，通過對傳感信號的閉環(huán)把握可以分別對兩路液壓油的壓力或流量進(jìn)行把握，具有很高的把握精度，通過不同的組合可以得到許很多多的把握方案，以滿足系統(tǒng)的需要。每片閥都有兩個(gè)完整的設(shè)置好的混合信號ASIC（模擬型專用集成電路）和一個(gè)RISC（精簡指令處理器）。這些把握器給傳感器供應(yīng)激勵和補(bǔ)償、給把握傳動裝置供應(yīng)動力、供應(yīng)閥芯把握軟件以及CAN總線通信。閥芯動作把握策略以及具體的參數(shù)可由用戶依

12、據(jù)被控執(zhí)行元件的要求進(jìn)行設(shè)置或修改。把握閥接收到指令后，其內(nèi)嵌式處理器就運(yùn)行閥芯動作把握軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)定的機(jī)能，多個(gè)閥間的功能協(xié)調(diào)是由ECU完成的，從而實(shí)現(xiàn)簡單的系統(tǒng)功能。這種分級把握方式使系統(tǒng)的應(yīng)用具有格外好的機(jī)敏性，同時(shí)易于構(gòu)建簡單的把握系統(tǒng)。Ultronics把握系統(tǒng)功能的多樣性是通過應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)的，通過有針對性的編制把握軟件。Ultronics把握系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能是極其廣泛的。履帶挖掘機(jī)、輪式挖掘機(jī)、裝載機(jī)等先進(jìn)機(jī)型在操作舒適性、作業(yè)效率、作業(yè)成本消耗、故障診斷、環(huán)境愛護(hù)等方面所做的努力，比如發(fā)動機(jī)狀態(tài)與液壓系統(tǒng)的適應(yīng)把握、特定作業(yè)功能等，接受Ultronics系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn)?？傊?，通過CA

13、N總線通訊、獨(dú)特的雙閥芯結(jié)構(gòu)和壓力、位移傳感器的應(yīng)用以及壓力或流量的閉環(huán)把握技術(shù)、Ultronics公司的電子液壓把握系統(tǒng)使工程機(jī)械把握系統(tǒng)在功能的多樣性、實(shí)現(xiàn)的機(jī)敏性、較低的性價(jià)比以及把握理念、修理模式等諸多方面都將引發(fā)一次革命性的變化。 方向把握閥分類在實(shí)際應(yīng)用中，可依據(jù)不同的需要將方向把握閥分成若干類別：（1）依據(jù)氣體在管道的流淌方向，假如只允許氣體向一個(gè)方向流淌，這樣的閥叫做單向型把握閥，比如單向閥，梭閥等；可以轉(zhuǎn)變氣體流向的把握閥叫做換向閥，比如常用的2way2port，2way3port，2way5port，3way5port等。（2）依據(jù)把握方式可分為電磁閥，機(jī)械閥，氣控閥，人控

14、閥。其中電磁閥又可以分為單和雙電控閥兩種；機(jī)械閥可分為球頭閥，滾輪閥等多種；氣控閥也可分為單氣控和雙氣控閥；人力閥 可以分為手動閥，腳踏閥兩種。（3）按工作原理可以分為直動閥和先導(dǎo)閥，直動閥就是靠人力或者電磁力，氣動力直接實(shí)現(xiàn)換向要求的閥；先導(dǎo)閥是由先導(dǎo)頭和閥主體2部分構(gòu)成，有先導(dǎo)頭活塞驅(qū)動閥主體里面的閥桿實(shí)現(xiàn)換向。（4）依據(jù)換向閥桿的工作位置可以將閥分為2way，3way閥。（5）依據(jù)閥上氣孔的多少來進(jìn)行劃分，可以分為2port，3port，5port閥。一般單向閥（逆止閥或止回閥）功用：只允許油液正向流淌，不許反流。 分類：直通式、直角式 結(jié)構(gòu)：閥體、閥心錐形、鋼球式 、彈簧等 工作原理：

15、液流從進(jìn)油口流入時(shí)，A B 液流從出油口流入時(shí)，A B 開啟壓力：0、040、1MPa做背壓閥：Pk=0.20.6 MPa 3 液控單向閥功用：正向流通，反向受控流通結(jié)構(gòu)：一般單向閥+液控裝置 K不通壓力油，A B 工作原理 K通壓力油，A B 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：B A， PB=P工，很高 彈簧腔背壓很大，pk很大時(shí)才能頂開閥心,影響牢靠性。 故 可接受如下措施 1) 接受先導(dǎo)閥預(yù)先卸壓 2） 接受外泄口回油降低背壓 應(yīng)用： 液控單向閥具有良好的反密封性 常用于保壓、鎖緊和平衡回路梭閥、雙壓閥和快速排氣閥1） 梭閥2） 雙壓閥 3） 快速排氣閥 二 換向閥作用：變換閥心在閥體內(nèi)的相對工作位置，使閥體各

16、油口連通或斷開，從而 把握執(zhí)行元件的換向或啟停。換向閥的分類 按結(jié)構(gòu)形式分：滑閥式換向閥、座閥式換向閥、轉(zhuǎn)閥式換向閥滑閥式換向閥（1）換向閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 閥體：有多級沉割槽的圓柱孔 閥芯：有多段環(huán)行槽的圓柱體 分類： 按工作位置數(shù)分：二位、三位、四位 。 位：閥心相對于閥體的工作位置數(shù)。 按通路數(shù)分：二通、 三通、四通 、五通。 通: 閥體對外連接的主要油口數(shù)。 （不包括把握油和泄漏油口） 按把握方式分 ：電磁換向閥 、電液換向閥、液動換向閥、機(jī)動換向閥、手動換向閥。圖形符號含義： 1 位用方格表示，幾位即幾個(gè)方格 2 通 不通 、 箭頭首尾和堵截符號與一個(gè)方格有幾個(gè)交 點(diǎn)即為幾通。 3

17、油口有固定方位和含義，p進(jìn)油口(左下）， T回油口（右下） , A.B與執(zhí)行元件連接的工作油口（左、右上）。 4 彈簧W、M，畫在方格兩側(cè) 二位閥，靠彈簧的一格。 5 常態(tài)位置 原理圖中，油路應(yīng)當(dāng)連接在常態(tài)位置：三位閥，中間一格。 滑閥機(jī)能：換向閥處于常態(tài)位置時(shí)，閥中各油口的連通方式，對三位閥即中間位置各 油口的連通方式，所以稱中位機(jī)能。 中位機(jī)能：三位換向閥處于中立位置時(shí)，閥中各油口的連通方式。 （3） 換向閥的主要性能 1） 工作牢靠 2） 壓力損失小 3） 內(nèi)泄漏小 4） 換向時(shí)間與復(fù)位時(shí)間 5） 使用壽命長（4） 操作方式手動換向閥的特征：利用手動杠桿操縱閥芯運(yùn)動以把握流向分類：鋼球定

18、位式、 彈簧復(fù)位式。多路換向閥的特征：是一種集中布置的組合式手動換向閥分類：按組合方式有：并聯(lián)式、串聯(lián)式、挨次單動式機(jī)動換向閥（行程閥）的特征：利用擋鐵或凸輪使閥心運(yùn)動以把握流向分類：常為二位閥，有二位二通、三通、四通舉例：二位二通機(jī)動換向閥組成：閥體、閥心、彈簧、滾輪等。常態(tài)： P A工作原理：滾輪壓下： P A電磁換向閥的特征：利用電磁鐵推力，推動閥心運(yùn)動以把握流向。分類：二位二通、 三通、四通等。 三位四通、五通等。舉例：三位四通電磁換向閥的組成：閥體、閥心、彈簧、電磁鐵等工作原理： 圖示位置，P、A、B、T均不通 右電磁鐵通電，P A ， B T 左電磁鐵通電，P B ， A T 二位三通電磁換向閥： 工作原理 ： 圖示位置， P A B 電磁鐵通電，P B A 電磁鐵分類： 按電源分：直流（E）、溝通（D） 按內(nèi)部有無油液分為干式和濕式（壽命長）。 液動換向閥的特征：利用壓力油轉(zhuǎn)變滑閥