挖掘機(jī)工作原理

挖掘機(jī)工作原理

挖掘機(jī)得工作原理液壓挖掘機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置與電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達(dá)、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、泵控制系統(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)裝置與行走裝置三大部分組成。根據(jù)其構(gòu)造與用途可以區(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。

工作裝置就是直接完成挖掘任務(wù)得裝置。它由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動(dòng)臂起落、斗桿伸縮與鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)都用往復(fù)式雙作用液壓缸控制。為了適應(yīng)各種不同施工作業(yè)得需要液壓挖掘機(jī)可以配裝多種工作裝置，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)與行走裝置就是液壓挖掘機(jī)得機(jī)體轉(zhuǎn)臺(tái)上部設(shè)有動(dòng)力裝置與傳動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)就是液壓挖掘機(jī)得動(dòng)力源大多采用柴油要在方便得場地也可改用電動(dòng)機(jī)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通過液壓泵將發(fā)動(dòng)機(jī)得動(dòng)力傳遞給液壓馬達(dá)、液壓缸等執(zhí)行元件推動(dòng)工作裝置動(dòng)作從而完成各種作業(yè)。

挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)就是怎么工作得？挖掘機(jī)有三個(gè)部分得液壓缸分別就是動(dòng)臂斗桿鏟斗.有三個(gè)液壓馬達(dá)，左右行走與一個(gè)回轉(zhuǎn)。這些都由換向閥控制供油。油液從液壓泵出來經(jīng)換向閥分配到以上各執(zhí)行元件。挖掘機(jī)得換向閥大多就是液控得就就是用一股壓力較小得油推動(dòng)換向閥得閥芯.一般中型挖掘機(jī)用得就是三聯(lián)泵，兩個(gè)大泵提供工作所需要得壓力一個(gè)小齒輪泵給控制油路供油?？刂朴屯ㄟ^手柄下邊得控制閥調(diào)節(jié)主油路換向閥閥芯得位置從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂斗桿與鏟斗油缸得伸縮。以及液壓馬達(dá)得轉(zhuǎn)與停以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。主油路設(shè)溢流閥，壓力超過限定值就會(huì)打開，油液直接回油箱.所以系統(tǒng)壓力始終保持在一定范圍內(nèi)。同樣道理在各油缸得支路也設(shè)溢流閥實(shí)現(xiàn)二次調(diào)定壓力.不光就是挖掘機(jī)任何液壓系統(tǒng)工作原理都就是油箱中油液-泵-控制元件-執(zhí)行元件一油箱。

液控比例閥換向閥得作用與液控比例閥換向閥串聯(lián)得先導(dǎo)閥就是什么作用傳統(tǒng)換向閥得進(jìn)出油口控制通過一根閥芯來進(jìn)行，兩油口聽開口對(duì)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可能修改，從而使得通過兩油口得流量或壓力不能進(jìn)行獨(dú)立控制，互不影響。

隨著微處理控制器、傳感器元件成本得下降控制技術(shù)得不斷完善使得雙閥芯控制技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域得以應(yīng)用。英國Utronics公司利用自己得技術(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等公司得挖掘機(jī)、火車、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(duì)液壓系統(tǒng)功能要求。穩(wěn)定性以及自動(dòng)化控制程度得不斷提高,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)單閥芯換向閥得缺陷傳統(tǒng)得單閥芯換向閥所組成得液壓系統(tǒng)難以合理解決好以下功能與控制之間存在得矛盾：（1）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性減少負(fù)載變化對(duì)速度得影響要么犧牲部分我們想實(shí)現(xiàn)得功能，要么增加額外得液壓元件如調(diào)速閥、壓力控制閥等，通過增加阻尼提高系統(tǒng)速度剛度來提高系統(tǒng)得穩(wěn)定性。但就是這樣元件得增加又會(huì)降低效率浪費(fèi)能源;還會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)得可—性降低、增加成本。

（2）由于換向結(jié)構(gòu)得特殊性，使得用戶在實(shí)現(xiàn)某一功能時(shí)必須購買相應(yīng)得液壓元件再加上工程機(jī)械廠家會(huì)根據(jù)不同最終用戶要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)得功能這樣會(huì)造成生產(chǎn)廠家采購?fù)悺?/p>

多規(guī)格得液壓控制元件來滿足不同功能要求得需要不利于產(chǎn)品通用化及產(chǎn)品管理，同時(shí)會(huì)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)行控制單獨(dú)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)壓力就是不可能得。因此，出油側(cè)背壓作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)得反方向隨著出油側(cè)背壓升高為保質(zhì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)得運(yùn)動(dòng)必須提高進(jìn)油側(cè)壓力。這樣會(huì)使得液壓系統(tǒng)消耗得功能增加效率低發(fā)熱增加。

采用雙閥芯技術(shù)得液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出油側(cè)閥口閥芯位置及控制方式各自獨(dú)立互不影響這樣通過對(duì)兩閥芯控制方式得不同組合，利用軟件編程能很好解決傳統(tǒng)單閥系統(tǒng)不能解決得問題同時(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)得功能。

2、雙閥芯換向閥得兩種基本控制策略由于雙閥芯換向兩油口控制得靈活性，兩油口可分別采取流量控制、壓力控制或流量壓力控制.正面介紹兩種簡單得控制策略。

(1)負(fù)載方向在整個(gè)工作過程中保持不變我們知道,對(duì)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得控制策略.

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，因此我們可以采取液壓缸有桿控用壓力控制、無桿腔用流量控制得控制策略。

無桿腔流量控制就是通過檢測連接到無桿腔側(cè)閥前后兩側(cè)得壓差再根據(jù)所需流入或流出流量得多少計(jì)算出閥芯開口大??；有桿腔側(cè)采用壓力控制使該側(cè)維持一個(gè)低值得壓力使得更加節(jié)能、高效.由于我們?cè)跓o桿腔采用了流量控制，因此原控制系統(tǒng)中所用得平衡閥可用一個(gè)液控單向閥來代替。這樣可消除因平衡閥所帶來得系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性.(2)負(fù)載方向在工作過程中發(fā)生改變?cè)谶@種情況下，采取“進(jìn)油側(cè)壓力控制，出油側(cè)流量控制”在液壓缸有桿腔側(cè)用壓力控制，無桿腔側(cè)有流量控制.

如負(fù)載方向不變由于出油側(cè)采取了流量控制，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)得穩(wěn)定性。進(jìn)油側(cè)用壓力控制器來維持一個(gè)較低得參考?jí)毫?，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)載方向變化得工作機(jī)構(gòu)能得到很好控制另外一個(gè)PI控制器將被運(yùn)用到有桿腔得壓力控制器中當(dāng)負(fù)載方向改變后，無桿腔得壓力將減??；如果仍將有桿腔維持一個(gè)很低得壓力，當(dāng)負(fù)載很大時(shí)液壓缸將向反方向運(yùn)動(dòng).此時(shí)我們可用所增加得PI控制器監(jiān)視無桿腔壓力得變化當(dāng)PI控制器檢測到無桿腔壓力低于所設(shè)定得參考值時(shí)，將提高有桿腔壓力控制器所設(shè)定得壓力，從而保證系統(tǒng)得正常工作。

3、Ultronics液壓控制系統(tǒng)

Ultronics公司就是一家集設(shè)計(jì)、研究與制造得電子液壓技術(shù)公司。其液壓控制系統(tǒng)采用了CAN總線通信雙閥芯控制技術(shù)通過兩個(gè)閥芯得組合控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)多種控制，以提高系統(tǒng)得穩(wěn)定性降低能源損耗同時(shí)還可使得系統(tǒng)更加簡單，降低成本加快產(chǎn)品開發(fā)速度，這些都就是傳統(tǒng)得電子系統(tǒng)所不能做到得。

Ultronics控制系統(tǒng)得硬件一般由操縱手柄、電控單元ECU、調(diào)節(jié)閥、雙閥芯液壓閥組與外接傳感器或開關(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)得交匯點(diǎn)系統(tǒng)得另一個(gè)重要組成部分就就是軟件。

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)比例輸出與最多5個(gè)開關(guān).開關(guān)有比例式與自鎖式供選擇。其防護(hù)等級(jí)達(dá)到了IP67。手柄得延時(shí)特性、輸出曲線與死區(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與24V兩種25路與50路兩種接口，提供模擬與數(shù)字輸入、輸出接口，同時(shí)該電控單元還提供了CAN信接口，使得系統(tǒng)可以接收傳感器或控制信號(hào)或與其它系統(tǒng)進(jìn)行連接.ECU中存儲(chǔ)了系統(tǒng)控制所需得所有應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序可將來自于手柄或連接于ECU上得其它器件與信號(hào)（如傳感器檢測信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)信息等）經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成各個(gè)閥芯動(dòng)作得指令。

Ultronics控制系統(tǒng)得關(guān)鍵在于其獨(dú)特得雙閥芯控制技術(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)三位三通閥得組合兩個(gè)閥芯既可單獨(dú)控制，也可根據(jù)控制邏輯進(jìn)行成對(duì)控制，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(duì)傳感信號(hào)得閉環(huán)控制可以分別對(duì)兩路液壓油得壓力或流量進(jìn)行控制具有很高得控制精度，通過不同得組合可以得到許許多多得控制方案，以滿足系統(tǒng)得需要.每片閥都有兩個(gè)完整得設(shè)置好得混合信號(hào)ASIC（模擬型專用集成電路）與一個(gè)RISC（精簡指令處理器）。這些控制器給傳感器提供激勵(lì)與補(bǔ)償、給控制傳動(dòng)裝置提供動(dòng)力、提供閥芯控制軟件以及CAN總線通信.閥芯動(dòng)作控制策略以及具體得參數(shù)可由用戶根據(jù)被控執(zhí)行元件得要求進(jìn)行設(shè)置或修改?？刂崎y接收到指令后,其內(nèi)嵌式處理器就運(yùn)行閥芯動(dòng)作控制軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)定得機(jī)能多個(gè)閥間得功能協(xié)調(diào)就是由ECU完成得，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜得系統(tǒng)功能。這種分級(jí)控制方式使系統(tǒng)得應(yīng)用具有非常好得靈活性同時(shí)易于構(gòu)建復(fù)雜得控制系統(tǒng)。

Ultronics控制系統(tǒng)功能得多樣性就是通過應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)得通過有針對(duì)性得編制控制軟件。Ultronics控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)得功能就是極其廣泛得。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)境保護(hù)等方面所做得努力比如發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)與液壓系統(tǒng)得適應(yīng)控制、特定作業(yè)功能等采用UItronics系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn).總之，通過CAN總線通訊、獨(dú)特得雙閥芯結(jié)構(gòu)與壓力、位移傳感器得應(yīng)用以及壓力或流量得閉環(huán)控制技術(shù)、Ultronics公司得電子液壓控制系統(tǒng)使工程機(jī)械控制系統(tǒng)在功能得多樣性、實(shí)現(xiàn)得靈活性、較低得性價(jià)比以及控制理念、維修模式等諸多方面都將引發(fā)一次革命性得變化。

方向控制閥分類在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同得需要將方向控制閥分成若干類別：

(1)按照氣體在管道得流動(dòng)方向如果只允許氣體向一個(gè)方向流動(dòng)這樣得閥叫做單向型控制閥比如單向閥梭閥等；可以改變氣體流向得控制閥叫做換向閥比如常用得2way2port2way3port,2way5port3way5port等.(2)按照控制方式可分為電磁閥機(jī)械閥，氣控閥人控閥。其中電磁閥又可以分為單與雙電控閥兩種;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與雙氣控閥；人力閥可以分為手動(dòng)閥，腳踏閥兩種。

(3)按工作原理可以分為直動(dòng)閥與先導(dǎo)閥，直動(dòng)閥就就是靠人力或者電磁力氣動(dòng)力直接實(shí)現(xiàn)換向要求得閥；先導(dǎo)閥就是由先導(dǎo)頭與閥主體2部分構(gòu)成有先導(dǎo)頭活塞驅(qū)動(dòng)閥主體里面得閥桿實(shí)現(xiàn)換向.(4)根據(jù)換向閥桿得工作位置可以將閥分為2way,3way閥。

(5)根據(jù)閥上氣孔得多少來進(jìn)行劃分可以分為2port3port,

5port閥。

普通單向閥(逆止閥或止回閥)

功用：只允許油液正向流動(dòng)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：液流從進(jìn)油口流入時(shí)AO^B

液流從出油口流入時(shí),AOOB

開啟壓力：0、04--0、1MPa做背壓閥：Pk=0、2—0、6MPa

3

液控單向閥功用：正向流通,反向受控流通結(jié)構(gòu)：普通單向

閥+液控裝置

K不通壓力油AOOB

工作原理〈

K通壓力油，AOOB

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：BOOAVPB=PX很高

&there4；彈簧腔背壓很大pk很大時(shí)才能頂開閥心影響可靠

性。

故可采用如下措施

1)

采用先導(dǎo)閥預(yù)先卸壓

采用外泄口回油降低背壓

應(yīng)用：.??液控單向閥具有良好得反密封性

&there4；常用于保壓、鎖緊與平衡回路梭閥、雙壓閥與快速排氣閥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)得相對(duì)工作位置，使閥體各油口連通或斷開從而

控制執(zhí)行元件得換向或啟停。

換向閥得分類

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)換向閥得結(jié)構(gòu)與工作原理

閥體：有多級(jí)沉割槽得圓柱孔

閥芯:有多段環(huán)行槽得圓柱體

分類：

按工作位置數(shù)分：二位、三位、四位。

位：閥心相對(duì)于閥體得工作位置數(shù)。

按通路數(shù)分：二通、三通、四通、五通。

通：

閥體對(duì)外連接得主要油口數(shù).

（不包括控制油與泄漏油口）

按控制方式分

:電磁換向閥、電液換向閥、液動(dòng)換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥、手動(dòng)換向閥。

圖形符號(hào)含義：

1

位--用方格表示幾位即幾個(gè)方格

2

通--&uarr；

不通--^、丁

箭頭首尾與堵截符號(hào)與一個(gè)方格有幾個(gè)交

點(diǎn)即為幾通。

3

油口有固定方位與含義P--進(jìn)油口（左下），

T--回油口（右下），

A、B--與執(zhí)行元件連接得工作油口（左、右上）。

4

彈簧--W、M畫在方格兩側(cè)

二位閥靠彈簧得一格。

5

常態(tài)位置

原理圖中油路應(yīng)該連接在常態(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)閥中各油口得連通方式對(duì)

三位閥即中間位置各

油口得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)，閥中各油口得連通方式.

(3)

換向閥得主要性能

1)

工作可靠

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(dòng)換向閥得特征：利用手動(dòng)杠桿操縱閥芯運(yùn)動(dòng)以控制流向分類：鋼球定位式、彈簧復(fù)位式。

多路換向閥得特征:就是一種集中布置得組合式手動(dòng)換向閥分類:按組合方式有：并聯(lián)式、串聯(lián)式、順序單動(dòng)式機(jī)動(dòng)換向閥（行程閥）得特征:利用擋鐵或凸輪使閥心運(yùn)動(dòng)以控制流向分類：常為二位閥有二位二通、三通、四通舉例：二位二通機(jī)動(dòng)換向閥組成：閥體、閥心、彈簧、滾輪等。常態(tài)：

PgA工作原理：滾輪壓下：

PgA電磁換向閥得特征：利用電磁鐵推力，推動(dòng)閥心運(yùn)動(dòng)以控制流向。

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得組成：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PgABgT

左電磁鐵通電PgBAgT

二位三通電磁換向閥：

工作原理：

圖示位置

PgA

B^

電磁鐵通電，PgB

-L

電磁鐵分類：按電源分:直流（E）、交流（D）

按內(nèi)部有無油液分為干式與濕式（壽命長）。

液動(dòng)換向閥得