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履帶起重機液壓系統(tǒng)設(shè)計-閥后閥前補償-資料下載頁

2025-06-06 03:45本頁面
  

【正文】 損失和液流沖擊會隨液流流速呈平方關(guān)系增加,系統(tǒng)傳動效率下降 。同時, 油溫升高,回油背壓加大,振動與噪聲加劇,液壓元 件的壽命下降。因此,不可盲目提高油管內(nèi)的油液流速。 2) 油管壁厚的計算 19 2[ ]pd? ?? 式中 , δ—油管壁厚; p—管內(nèi)可能的最大油壓; []? —管材許用應力, MPa。 n/][ b??? ,b? —管材抗拉強度; n—安全系數(shù), 當 p7MPa 時,取 n=8;當 p 時,取 n=6;當 p 時,取 n=4。 其他 液壓元件設(shè)計 和 選擇 1) 閥類元件的設(shè)計 與 選擇 閥類元 件 需 按其承受的最大工作壓力和流量進行設(shè) 計 或選擇 , 同時 保證 它們的使用工況和安裝型式符合主機要求。 壓力控制閥根據(jù)工作壓力和通過的最大流量來選取,其調(diào)定壓力的上限一般是系統(tǒng)工作壓力的 倍。流量控制閥根據(jù)工作壓力、通過的最大流量和最小穩(wěn)定流量來選取。方向控制閥根據(jù)工作壓力、最大流量和所需的滑閥機能來選取。背壓閥或補油閥的開啟壓力應達 左右。對平衡閥的選擇,應滿足其性能要求和安裝條件,尤其是流量,因為在液壓缸驅(qū)動的工作機構(gòu)中,當使用同一系統(tǒng)流量,有桿腔進油而無桿腔回油時,回油量比進油量大得多。平衡閥的先 導壓力應大于制動器的開啟壓力。選擇閥類元件時,應注意以下幾個問題: 盡量選擇標準定型產(chǎn)品;閥類元件的額定流量一般大于或等于通過該閥的最大流量,必要時,也允許實際流量大于額定流量,但不 應 超過 20%; 流量閥按系統(tǒng)所需的流量調(diào)節(jié)范圍來選取,其最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行元件最低速度要求。 2) 濾油器的選擇 濾油器是液壓系統(tǒng)中對油液進行過濾凈化的重要元件。 通常根據(jù)系統(tǒng)中液壓元件情況選取相應的濾油器及其安裝位置。在液壓泵的進油口常用網(wǎng)式濾油器,以減少進油阻力,并起一定的濾油保護作用。在系統(tǒng)的回油 油管 中多裝有較高濾油精度、大流 量規(guī)格、帶臟堵報警和保護的可換濾芯式濾油器。對濾油精度有特別要求的液壓元件,可按該液壓元件所處 油管 最大工作壓力和流量及相應的濾油要求,選取高壓管式紙質(zhì)濾油器、燒結(jié)式濾油器或金屬濾芯濾油器。在濾油器的選擇中,還應注意液壓油必須與濾油器材料相容 , 流量規(guī)格的匹配,不選用明顯小于相應 油管 流量的濾油器。雖然選擇高過濾精度的濾油器可顯著提高液壓系統(tǒng)工作可靠性和液壓元件的壽命,但是過濾精度越高,濾油器的濾芯往往堵塞的就越快,清洗或更換濾芯就越頻繁,加上高精度濾油器價格貴成本高,因此,應根據(jù)具體情況選擇適當過濾精度 的濾油器 ,達到所需的油液清潔度。此外,還要考慮濾油器的壓降特性、納垢容量、工作溫度和安裝條件等。 3) 蓄能器的選擇 蓄能器在液壓系統(tǒng)中能儲存能量,吸收脈動壓力和沖擊,補充泄漏液體,保持恒壓和用作輔助或緊急動力源。因此,在選取蓄能器時,應按系統(tǒng)允作的最低、最高工作壓力和蓄能器的有效工作容積與用途,確定它的結(jié)構(gòu)型式,規(guī)格和安裝條件等。 4) 冷卻器 和 加熱器的選擇 20 冷卻器的選擇主要依據(jù)液壓油進入冷卻器的溫度、冷卻器應帶走的熱量、通過冷卻器的液壓油流量與壓力,工作壓力與安裝條件等。加熱器主要用于嚴寒地區(qū)工作的起重機 液壓系統(tǒng)。 選擇加熱器時,主要根據(jù)加熱液壓油品質(zhì)和容積,以及溫升速率,確定加熱器功率,再選取加熱器的安裝方式和結(jié)構(gòu)型式。也可采用在較小溫升速率時的泵油加熱方式。 5) 油箱的選擇或設(shè)計 油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功能是:貯存供系統(tǒng)工作循環(huán)所需的液壓油;散發(fā)系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的一部分熱量;促進油液中的空氣分離及消除泡沫 。油箱的容積通常是指油箱液面高度為油箱總高度的 80%時油箱的貯油體積。 在 行走機械中,為了保證整機的機動性,減輕自重,便于行駛,油箱的容積一般為系統(tǒng)最大流量的 ~ 倍。履帶起重機常取 倍,油缸 機構(gòu) 較多的 機器取較大值。 負荷傳感與壓力補償原理及應用 負荷傳感控制系統(tǒng) 20 世紀 90 年代 初 ,履帶起重機 液壓系統(tǒng) 開始采用負荷傳感控制系統(tǒng) ( Load sensing,簡稱 LS) 。 負荷傳感控 制系統(tǒng) 具有感知負載工況流量、壓力,從而調(diào)整供油單元的運行狀態(tài),向系統(tǒng)提供負載所需的壓力、流量等 特點 。 與傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)比較,采用 負荷傳感控制 的液壓系統(tǒng)的主要優(yōu)點如下 : 1) 節(jié)能效果顯著。 傳統(tǒng) 的液壓系統(tǒng) , 無論 采用定量泵還是變量泵,總要有一部分液壓油經(jīng)溢流閥溢 流 回油箱 , 浪費 了 一定 能量。而使用負荷傳感變量系統(tǒng),泵的流量幾乎全部用于負載上 , 減少了 流量損失 。 2) 流量控制精度高,不受負荷壓力變化的影響。 3) 幾個執(zhí)行元件可以同步運動或以某種速比運動,且互不干擾。 負荷傳感 控制 系統(tǒng)有閥控制負荷傳感和泵控制負荷傳感兩種基本方式,但以微處理器為核心的泵閥聯(lián)合控制方式 是發(fā)展趨勢 。 圖 為典型的負荷傳感控制回路。 21 圖 負荷傳感控制閥 系統(tǒng) 1) LS 變量泵; 2) LS 調(diào)節(jié)閥; 3)壓力補償閥; 4)節(jié)流閥; 5)執(zhí)行機構(gòu) A; 6)執(zhí)行機構(gòu) B; 7)節(jié)流閥; 8)梭閥; 9)壓力補償閥 負荷傳感控制閥的基本原理可用流體流過節(jié)流口的伯努利流量方程表示 : q KA p?? 式中 , K—流量常數(shù); A—閥開口面積; p? —閥口前后壓差。 只要控制 △ p 的值為常數(shù),則流量 q 只與閥的開口面積有關(guān),而與 外負荷 無關(guān)。在負荷傳感系統(tǒng)中, △ p 的值是通過壓力補償閥來實現(xiàn)的,其中壓力補償閥的彈簧 力 決定了節(jié)流口處壓降 △ p 的值。 復合動作時,執(zhí)行元件 A 和執(zhí)行元件 B 需要 不同的 驅(qū)動壓力, 如圖 所示,分別為 100bar 和 50bar。 對執(zhí)行機構(gòu) A 進行分析, 100bar 的壓力被引到壓力補償閥 3,壓力補償閥 3 的彈簧力為 7bar,由靜壓力平衡可知,壓力補償閥 3 的出口壓力為 107bar,忽略管道沿程阻力損失,節(jié)流閥 4 的進口壓力即為 107bar,從而節(jié)流 閥 4 的壓降 為 7bar,即 為 壓力補償閥的彈簧力。 同理分析可知,節(jié)流閥 7 的壓降為 7bar,與節(jié)流閥 4 的壓降相同,即意味著此時可進行復合動作。 閥 8 為梭閥,將回路 A 與回路 B 的最高壓力 引到 變量泵 的 LS 口 , 變量機構(gòu)根據(jù)來自 LS 口的負荷壓力 可自動地對泵的斜盤擺角進行調(diào)節(jié),從而控制泵的流量始終等于執(zhí) 22 行元件所需流量。當負荷壓力升高時,泵擺角自動減小,從而減小泵的排量;當負荷壓力下降時,泵擺角自動增大 ,從而增大泵的排量。 負荷傳感系統(tǒng)應用于履帶起重機時,也有一定缺點。梭閥 8 將最高負荷壓力 100bar引到 LS 調(diào)節(jié)閥, LS 調(diào)節(jié)閥的彈簧力為 20bar,則泵的出口壓力為 120bar,即泵的輸 出壓力只與最高負荷壓力相適應,壓差為 20bar。但 B 回路的負荷壓力為 50bar, 與 泵的輸出 壓力 相差 70bar,且壓差主要作用在壓力補償閥兩端,既會造成系統(tǒng)能量的損耗,發(fā)熱量大,又易造成壓力補償閥的損壞。 負荷傳感分流器系統(tǒng) 應用 負荷傳感控制系統(tǒng) 的前提條件 是 ,泵的供油能力大于工作系統(tǒng)所需的流量 。 一旦工作系統(tǒng)要求的流量超過泵供油 能力的極限時,最高負荷回路上的執(zhí)行元件速度會迅速降低直至停止,從而使履帶起重機失去復合動作的協(xié)調(diào)能力。 圖 中 ,當泵的供油能力不足時,泵的出口壓力將 達不到 120bar, 一旦此值低于 107bar,壓力補償閥 3 將不起作用 ,從而導致節(jié)流閥 4 的壓降小于 節(jié)流閥 7 的壓降,系統(tǒng)的油液將 通過節(jié)流閥 7 流向低 負荷 執(zhí)行機構(gòu) B, 高負荷回路上的執(zhí)行元件 A 的速度會迅速降低直至停止 。 為解決 這一缺點 , 力士樂公司 在液壓系統(tǒng)中 設(shè)置了負荷傳感分流器 ( LUDV) ,其主要作用是保證 在供油不足時所有執(zhí)行元件的工作速度按比例下降,以獲得與負荷壓力無關(guān)的控制。負荷傳感分流器 工作原理如 圖 所示。 LUDV 系統(tǒng)中壓力補償閥位于節(jié)流閥 A 和 B 之后,故稱為帶次級壓力補償閥的負荷傳感控制系統(tǒng)。最高負荷壓力不但傳感到變量泵中,也傳感到各個壓力補償閥。圖 中的壓力補償閥是基于定差減壓原理,而圖 中的流量分配型壓力補償閥是基于比例溢流原理,最高負荷壓力作為比例控制信號傳遞給所有的壓力補償閥,同時負荷傳感控制器也在最高負荷壓力的作用下,對液壓泵的排量進行控制,使泵的輸出壓力較最高負荷壓力高出一個固定值,這樣所有的多路閥閥口的壓降都被控制在同一值。即使泵 出現(xiàn)供油不足的現(xiàn)象,雖然執(zhí)行機構(gòu)的速度會下降,但由于所有閥口的壓降是一致的,各工作機構(gòu)的工作速度還會按閥的開口面積保持比例關(guān)系,從而保證履帶起重機動作的準確性。 在一般情況下, LS 系統(tǒng)、 LUDV 系統(tǒng)的工作性能基本相同,但當執(zhí)行元件所需流量超過泵輸出流量極限時, LUDV 系統(tǒng)中各節(jié)流孔壓差 △ p 始終保持相等,流量總是與節(jié)流孔面積成正比,所有執(zhí)行元件將以同一比例減速,并能獨立平穩(wěn)地工作,保持操作人員預定的工作運動軌跡,而與負荷和泵流量大小無關(guān)。 23 圖 負荷傳感分流器 系統(tǒng) 1) LS 變量泵; 2) LS 調(diào)節(jié)閥; 3)安全閥; 4)節(jié)流閥; 5)壓力補償閥; 6)執(zhí)行機構(gòu) B; 7)梭閥; 8)執(zhí)行機構(gòu) A; 9)壓力補償閥; 10)節(jié)流閥 思考題 1. 簡述履帶起重機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程。 2. 簡述開、閉式液壓系統(tǒng)的 優(yōu)缺點 及其在履帶起重機上的應用。 3. 簡述 LS 系統(tǒng)與 LUDV 系統(tǒng)的異同點。
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