1、挖掘机核心部件培训材料,Date 2011. 11. 23 Mottrol BG,CONFIDENTIAL,1,Boom Up,Boom Down,Arm Dump,Arm Crowd,Bucket Crowd,Bucket Dump,Swing(回转),Travel(行走),挖掘机工作装置的构成及工作形态,挖掘机的标准工作是主要对土沙进行挖掘(Digging)和装载(Loading)，也可以进行重物的吊起 (Lifting)。考虑到工作及拆装的效率 ，大致分为3个部分 1) 前部工作装置(Front attachment), 2)上部旋转体(Upper Structure), 3) 下部行走
2、体(Undercarriage ),Front Attachment (前部工作装置),Upper Structure (上部旋转体),Undercarriage (下部行走体),功能说明,1) 前部工作装置(Front attachment) 为了进行挖掘及吊起，分为大臂(Boom), 小臂(Arm), 铲斗(Bucket) 3个关节 通过油缸(Cylinder)进行动作2) 上部旋转体(Upper Structure) 相对于下部行走体可以随意旋转 360度 通过回转马达(Swing motor)和减速器进行动作3) 下部行走体(Undercarriage) 支持整个装备，负责移动装备的功
3、能。 通过行走马达(Travel motor)和减速器进行动作(履带式-Crawler type) 通过行走马达(Travel motor)和变速箱(Transmission)及车桥 (Axle)驱动(轮胎式-Wheel type),2,5 行走马达(Travel motor)6 变速箱(Transmission)7 车桥(Axles)8 油缸(Cylinder),履带式,轮胎式,挖掘机核心部件的位置,1 发动机(Engine)2 液压主泵(Pump)3 主控阀(MCV)4 回转马达(Swing Motor),核心部件考虑到其功能和安装方便性，一般按照下图所示位置安装，履带/轮胎式(Crawl
4、er / Wheel type)的配件的前部工作装置和上部回转体相同，但是下部行走体有很大的不同。,履带式专用部件,3,(参考) 表现挖掘机性能的物理量的定义,Pressure (压强) = Force / Area,=,x,Flow (流量) = Volume / Time,Hydraulic Horse Power(液压动力) = Pressure x Flow,系统内的压强和流量相乘值，发动机的转动能通过液压主泵转化为液压动力，决定前部、回转、行走等工作装置的力量和速度。,压强是单位面积上施加的力的大小，流体传达的油缸的截面积和系统的压力决定工作装置的输出地力量。,流量是单位时间内通过的
5、流体的体积，通过液压主泵的调节器进行调节，决定工作装置的工作速度。,Engine Horse Power(转动能) = Torque x Rotating speed,Torque (扭矩),Rotating speed(转速),传达时产生损失,4,Engine,Pump,MCV,核心部件区分为：将发动机的转动能转化为液压动力的主泵称之为动力转换装置，控制液压主泵输出地流体的主控阀称之为液压控制装置，接受流体动力后进行动作的马达类、变速箱、车桥、油缸等工作装置,Cylinder,S/Motor,将发动机的转动能转换为液压动力输出流体,将液压动力分配传达到各个工作装置 接收操作手的工作信号操作挖
6、掘机的所有动作,将自然能源转化为转动能传达到液压主泵,大臂、小臂、铲斗等工作装置施加动力,向上部旋转体传达旋转动力,向下部行走体传达行走动力,核心部件的功能概述,动力转换装置,液压控制装置,工作装置,转动能传达,液压动力传达,工作信号传达,Joystick Valve,操作手的工作信号传达到主控阀,T/Motor,5,主控阀的结构及各部件的功能,为了提供系统所需压力、流量，并控制方向，由较多部件构成，为了直接形成回路，需要铸造、机械加工、热处理等生产技术综合运用。,主要配件名称,主要功能,1,壳体(Housing)阀芯(Spool)反馈阀(Negacon valve)优先阀(Priority
7、valve)保持阀(Holding valve)溢流阀(Relief valve),具有复杂内部形状的铸造加工件 ，根据内部形成的油路，储藏流体或者引导流动根据操作手的工作信号动作，和壳体上加工的孔槽合适匹配，控制流体的方向和流量(控制操作性)识别操作手的工作信号，控制输送到工作装置的主泵的流量 (工作装置的速度控制)根据操作手的工作信号，同时有2个以上的工作装置动作时，向需要优先动作的工作装置输送更多的流量。操作手未进行操作时，防止工作装置自行动作防止上升到系统允许压力以上，进行压力控制 (系统保护装置),用途,流量控制方向控制流量控制流量控制压力控制安全功能,2,3,4,6,5,MCV,6
8、,主控阀的功能说明,油缸速度调节 (流量控制) (1) 根据阀芯的移动速度和距离决定流入工作装置的流量，因此决定工作装置的移动速度。油缸方向调节 (方向控制) (1)根据阀芯的移动方向决定流入油缸的流体方向，因此决定油缸的动作方向阀芯中立(油缸停止)阀芯向左右侧移动(油缸伸长或者缩进)油缸力量调节 (压力控制)主控阀的(2)溢流阀压力到达已设定压力以上时，将溢流阀的(3)顶杆(Poppet)向左顶起，油缸的流体向邮箱回油，保持系统最大压力,(1)阀芯 (Spool),(2)溢流阀(Relief valve),动作说明 (例. 油缸),To Cylinder,MCV,阀芯中立状态时， 油缸停止,
9、阀芯向左移动， 油缸伸长,阀芯向右移动， 油缸缩进,From Cylinder,(2)溢流阀(Relief valve ),7,挖掘机动作说明 (例. 大臂下降 BOOM DOWN),操作者将(1)操作手柄(Joystick lever)向大臂下降侧(Boom down)移动 (2)操作手柄先导阀(Joystick valve)的下降油口(Down port)(Green)产生压力，主控阀的(3)大臂阀芯(Boom spool)向右侧移动 从液压主泵输出地高压流体(Red)在主控阀的(4)壳体(Housing)等待 ，随着阀芯移动，形成油路，向(5)油缸(Cylinder)输送 输送到油缸(C
10、ylinder)的高压流体压缩油缸，因此力量大臂下降。,动作说明,MCV,8,主控阀控制对象的复杂性,市场 / 客户的需求及技术特性,根据市场 / 客户别所要求的条件不同(代表特性)欧美、日本偏向精巧的控制性中国及新兴市场偏向迅速地反应性韩国侧重精巧和偏向迅速地反应性的客户都有挖掘机的操作模式多样Bulk excavation (翻斗车装载工作)Trenching (连续进行长沟挖掘工作)Leveling (平整坑洼的路面工作)Lifting (上下水用管道吊起放下工作)技术特性工作装置的负荷及姿势变化多样主泵流量的适量分配困难考虑到配件的制作性、生产性、成本、品质,现在的对应技术,主控阀系统
11、(回路)设计阀体的油路设计、阀芯的凹槽*形状设计铸造、加工、热处理生产技术将客户需求转换为技术语言来理解(系统理解)通过试行错误及成型化的解析技巧取得系统上的优秀真实技术,将操作反应性和节能化进行最大的发挥以应对多样的市场及客户需求能够确保自己独有的优越性的未来技术的开发,市场特性,操作特性,技术特性,1,2,技术课题,根据工作装置的负荷条件分配最适合的流量的优秀的控制系统,多种环境性控制对象 操作手柄(操作手) 速度？优秀的控制？ 大臂优先？,LOAD “A”,LOAD “B”,MCV,PUMP,复杂的物理性控制对象工作装置惯性负荷，变位预测？给马达还是给油缸加大流量？,* 阀芯和阀体油路相
12、接的部位加工小的凹槽，使因流体发生的流动力减少，改变细微操作的特性,9,转动部件液压件是用于将机械能(旋转力)和流体能相互转换的。其代表例子有液压主泵和液压马达，工作原理相同，但其功能相反。,转动部件液压件结构及功能,液压马达,高压的液压油输入到连接在旋转轴的柱塞，使柱塞的活塞运动使旋转轴进行旋转。,液压主泵,工作 原理,连接到旋转轴的多个柱塞进行反复活塞运动的同时进行旋转，持续进行液压油的吸入、输出。,液压主泵,液压马达,调节器 (Regulator)活塞(Piston)缸体 (Cylinder Block),构成转动部分，进行 旋转力和液压能的转换,接收主控阀的信号进行 流量控制,PUMP
13、, MOTOR,10,液压主泵的种类及结构性差异,斜盘式液压主泵,斜轴式液压主泵,形成流量输出的转动部件的原理相同，用缸体和柱塞组装的总成件相对于轴的角度来区分。斜盘式的柱塞组装件与轴平行，斜盘相对于轴形成一定的角度(KPM, MOTTROL)斜轴式的柱塞组装件本身与轴形成一定的角度倾斜，相对于斜盘式泵的长度较短(Rexroth)斗山为了适当的对应未来技术，并且为了稳定的采购和对应企业的适当发挥，斜盘式和斜轴式进行并用。,2,3,4,1,调节器总成(Regulator assembly),柱塞(Piston),轴(Shaft),缸体(Cylinder Block),斜盘(Swash plate
14、),PUMP,11,液压主泵流量形成原理,液压主泵输出流量最小状态斜盘的倾斜角为最小，柱塞的变位差最小，吸入/输出量最小,因发动机的旋转力而旋转地驱动轴，带动柱塞进行往返活塞运动，根据斜盘的倾斜角产生活塞的变位差，并形成流量。,液压主泵的输出流量最大状态斜盘的倾斜角为最大，柱塞的变位差最大，形成最大的流量。,斜盘(Swash plate),柱塞(Piston),Rotary part (旋转部件) 详细结构,PUMP,12,液压主泵的流量控制 (Flow control),液压主泵的流量控制工作原理,Regulator (流量调节部位) 结构,主控阀感知操作手进行操作手柄动作的信号，为了调整工作装置所需必要流量，将信号压力传递到液压主泵。 液压主泵的调节器接收主控阀的信号后，将控制流量的斜盘角度向最大流量和最小流量的位置进行调节。 液压主泵的未来技术主要在于：为了使效率和控制进行最合适的调节器电子化。 另外，通过主控阀和液压主泵之间的流量控制方式来命名主控阀的系统, 主控阀的信号压力小的时候，液压主泵输出流量大，信号压力大的时候，输出流量小，这样的结构使主控阀的信号压力和输出流量反比，称之为负流量控制系统，如正比，则称之为正流量控制系统。,PUMP,
