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1、机械毕业设计 装载机的流量控制阀与速度控制回路的故障与排除毕业设计(论文) 题目：装载机的流量控制阀与速度控制回 路的故障诊断与排除 系 别： 机 电 工 程 系 专 业：工程机械运用与维护 班 级： 机 械XXXXXX班 学生姓名： X X X 指导教师： X X X 完成日期： 2013 - 12 - 30 陕 铁 院 教 务 处 制 第1章：机械设备的概况. .1 第一节：装载机的发展前景. .1 第二节：国外装载机的发展趋势. .1 第三节：我国装载机的发展前景. .3第二章 ：装载机的液压系统及控制阀分类介绍. .3 第一节：装载机的液压系统简介. .5 第二节：装载机液压元件概述.

2、 .6第三章：液压阀的故障分析护. .9 第一节：液压传动系统的组成.9 第二节：液压控制阀的分类.10 第三节：液压阀的性能要求.11第4章：速度控制回路的认识.24 第一节: 调速方法.24 第二节: 调速回路：. .25第五章 : 速度控制回路的故障分析与排除.30 第一节: 快进和工进运动的速度控制回路的故障分析与排除.30 第二节: 两种工作进给速度的控制回路的故障分析与排除.32第六章 : 流量控制阀.33 第一节：种类.35 第二节：节流阀.36 第三节：速度控制阀.37 第四节：排气节流阀.38 第五节：机械操作节流阔.39第七章 ：流量控制阀的故障及排除.40 第一节：流量控

3、制阀的维修.41 第二节：出口节流调速易被忽视的问题.43结束语: .44第一章 机械设备的概况1.1装载机的发展前景尽管国产轮式装载机的技术发展水平与西方发达国家存在着很大的差距，但也应该考虑到历史和国情的原因。目前国产轮式装载机亦正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家也不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，正在从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。其发展体现出以下一些趋势。 1、大型和小型轮式装载机，在近几年的发展过

4、程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。2、各生产厂家根据实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度及刚度，以使铭机可靠性得到提高。3、 优化系统结构，提高系统性能。如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计，逐步引进最新的传动系统和液压系统技术，予以国产化、商业化，降低能耗，提高性能 4、 利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率、节约能源、降低装载机作业成本。1.2 国外装载机发展趋势近年来，随着建筑施工和资源开发规模的扩大，对装载机需求量迅速

5、增加，因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。随着微电子技术向工程机械的渗透，现代装载机械日益向智能化和机电一体化发展。自20世纪以来，国外装载机进入了一个新的发展时期，在广泛应用新技术的同时，不断涌现出新结构和新产品。继完成提高整机可靠性任务之后，技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度。努力完善产品的标准化、系列化和通用化，改善驾驶人员的工作条件，向节能、环保方向发展。（1）系列化、特大型化系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品，同时，产品更新换代的周期明显缩短。特大型工程机械的特点科

6、技含量高，研制与生产周期较长，投资大，市场容量有限，市场竞争主要集中在少数几家公司。 (2)多用途、超小型化、微型化推动多用途、超小型化、微型化发展的因素首先源于液压技术的发展和快速可更换连接装置的诞生，使得装载机能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动连接。一方面，工作机械通用性的提高，可以使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机械作业代替人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求。(3)节能与环保为了提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求，国外工

7、程机械公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。近几年来国外装载机的设计和制造进一步体现了以人为本的理念，要为司机提供一个更加舒适的环境，以到达他们称之为全自动化型的境地。(4)计算机管理及故障诊断、远程监控系统及整机智能化广泛应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统，不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统。并广泛应用于工程机械的产品设计之中，进一步提高产品的性能和高科技含量。例如卡特彼勒公司90年代开发的F系列和G系列装载机都安装有电子计算机监控系统，用以取代E系列装载机上安装的电子监控系统。其司机台上装有条形液晶显示屏

8、，微机监控系统能同时监控发动机燃油液面高度、冷却水温、变速箱油温和液压油温等11种功能。该监控系统还具有故障诊断能力，并可向司机提供三级报警.(5)优秀的设计和新结构的不断涌现90年代中末期，部分装载机上安装有转速变速集成控制系统，它取消了传统的方向盘和变速操作杆，将转向和变速操纵集成在一个操作手柄上，并采用简单的触发方式控制开关和换挡用的分装式加速按钮。利用肘节的自然动作左右搬动操纵手柄来实现转向，利用大拇指选择换挡按钮以实现前进与后退、加速与减速行驶，极大地简化了操作。1.3我国装载机的发展前景随着我国国民经济建设的调整发展，大型轮式装载机的需求量会有大幅度上升，特别是西部大 开发，许多大

9、型工程建设等，大型轮式装载机大有用武之地。另外，世界上生产大型轮式装载 机的国家、企业也不多，出口前景也非常好，苦于我们还拿不出产品。 1999年，我国全行业ZL60型共销28台，ZL80型及ZL100型一台也未销售。因此，我国大型 轮式装载机可以说是基本上未推向市场。影响推出市场的主要原因是，除开发水平较低外，主 要是配套件跟不上。大型 轮式装载机的配套件国内基本上没有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太适用，进口配套件价格又太贵。因此大型轮式装载机的国内市场基本上被国外大公 司所占领。我国装载机行业，特别是主要装载机制造企业，应抓住我国加入WTO 后进口件价格 降低的机遇，进口一部分重要

10、的关键部件，同时为尽量降低成本，加大力度开发一些目前已经有能力开发的零部件，如传动系统中的驱动桥、液压件中的缸、阀等，经过精心设计，开发出 具有中国特色的大型轮式装载机。只要我们的产品能占领国内市场，也一定能打进国际市场。 国产挖掘装载机及小型多功能装载机数量很少，在我国ZL30型以下属小型装载机，据1999 年全行业主要企业统计,共销售小型装载机有1546 台，能占全行业的8.2。 国外小型装载机及小型多功能装载机，包括挖掘装载机在内，市场份额已相当大。美国的 山猫牌小型多功能装载机年销量在5万台左右，还有美国的凯斯、约翰迪尔、卡特彼勒、英国 的JCB公司等的挖掘装载机及小型多功能装载机年销

11、量都在万台上。可见世界市场上挖掘装载 机及小型多功能装载机市场是多么大，而中国目前这类产品基本上还没有。这类产品特别适用 于市政建设、中小城镇建设、乡间非等级公路建设、一般公路的维护保养、港口码头作业，还 有改造环境、植树造林等。特别是西部大开发，这类产品将有广阔的潜在市场。这类产品的开发，今后肯定是以静液压件传动为主，目前世界上小型装载机、小型多功能装载机基本上都是 静液压传动。我国要能真正把这类产品发展起来，必须有自己的创新。装载机行业的广大企 业，特别是有能力的大企业，应加大创新力度，去争我国小型装载机、小型多功能装载机、挖掘装载机等这一巨大的潜在市场。 我国西部3000米以上高海拔地区

12、及沙漠地区占了很大的面积，在实施西部大开发中，高原 及沙漠型特殊用途装载机需要量较大，国内目前基本上还没有这类产品，而国外大公司在这方 面已经有成熟的产品。因此，我国加入WTO后，这个巨大的潜在市场很可能被国外大公司所占领。我国的装载机行业从现在起应该积极行动起来，与有关科研院所及有关发动机等配套件企业联合起来，尽快开发出具有中国特色的高原、沙漠型特殊用途装载机，去抢占我国西部这一潜在大市场。 中型轮式装载机是国内最成熟而产量又大大过剩的产品。这种产品只要“入世”后实行国际采购，提高质量、水平、可靠性，那么大批进入国际市场的机遇就在眼前。 第二章 装载机的液压系统及控制阀分类介绍2.1装载机的

13、液压系统简介一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向

14、控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可

15、按实际要求来选择。在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。基本液压回路中的动作顺序控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。2.2装载机液压元件概述2.2.1动力元件 装载机动力元件主要是液压泵。液压泵是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种，它是依靠密封容积变化原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。它的功能是把动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成液体的压力能。液压泵具有以下特点：具有若干个密封且又可以周期性变化的空间；油箱内液体的绝对压力必须恒

16、等于或大于大气压力；具有相应的配流机构。2.2.2控制元件控制元件主要是变速操纵阀、转向随动阀、转向流量控制阀、工作装置液压系统操纵阀及各部分的溢流阀、安全阀等。1. 溢流阀、安全阀应根据液体的压力动作，并对液体的压力进行控制，其主要性能参数是控制压力。装载机除转向溢流阀为先导式溢流阀外，其余溢流阀及安全阀均为直动式，各阀均有调整手轮或调整螺母。2. 方向控制阀设有动臂液压缸换向阀和转斗液压缸换向阀，用来控制转斗液压缸的和动臂液压缸的运动方向，使铲斗和动臂能停在某一位置，并可以通过控制换向阀的开度来获得液压缸的不同速度。转斗液压缸换向阀是三位六通滑阀，它可控制铲斗前倾、后倾和固定在某一位置等三

17、个动作，动臂液压缸换向阀是四位六通滑阀，它可控制动臂上升、下降、固定和浮动等四个动作。动臂浮动位置可使装载机在平地堆积作业时，工作装置能随地面情况自由浮动。 2.2.3. 缓冲补油阀(双作用阀)它由过载阀和单向阀组成，并联装在转斗液压缸的回路上，其作用由三个：（1）当转斗液压缸滑阀在中位时，转斗液压缸前后腔均闭死，如铲斗受到额外冲击载荷，引起局部油路压力剧升，将导致换向阀和液压缸之间的元件、管路的破坏。设置过载阀即能缓冲该过载油压。（2）在动臂升降过程中，使转斗液压缸自动进行泄油和补油。装载机连杆机构上设有限位块，当动臂在升降至某一位置时，可能会出现连杆机构的干涉现象。（3） 装载机在卸载时，

18、能实现铲斗靠自重快速下翻。并顺势撞击限位块，使斗内剩料卸净。当卸料时，压力油进入转斗液压缸前腔实现转斗。当铲斗重心越过斗下饺点后，铲斗在重力作用下加速翻转。但其速度受到液压泵供油速度的限制，由于缓冲补油阎中的单向阀及时向转斗液压缸前腔补油，使铲斗能快速下翻，撞击限位块，实现撞斗卸料。为了提高装载机的作业效率，该系统采用双泵合流、分流、转向优先的卸荷系统。当转向时，转向泵向工作系统提供多余的油液。不转向时，转向泵的全部油液经合流单向阀进入工作装置系统。当工作装置系统压力达到卸荷阀调定的压力，转向泵提供给工作装置的油液经卸荷阀流回油箱，从而使液力机械传动系统提供更大的铲入力。合理的利用了发动机的功

19、率，提高了整机的作业效率。2.3装载机液压控制阀2.3.1方向控制阀方向控制阀用来控制液压系统中油液流动方向，如单向阀、多路阀、换向阀、电液比例方向流量阀等。1.单向阀单向阀在管路中只允许油液向一个方向流通，反向则被截止。从结构上分，单向阀分为直通式和直角式，阀芯有球型和锥型两种。从控制方式上分，单向阀分为普通单向阀和液控单向阀。普通单向阀通常简称单向阀，又叫止回阀或逆止阀，它可用于液压泵的出口，防止油液倒流；也可用于隔开油路之间的联系，防止油路相互干扰；用作背压阀，保持回路内有一定的液压力；也可作旁通阀，与过滤器并联使用，与顺序阀、减压阀、节流阀等并联成组合阀。液控单向阀也称单向闭锁阀，实现

20、液体正向流动，反向截止，在有控制压力信号时又允许反向流动。液控单向阀的泄露方式有内泄式和外泄式两种，在液流反向出口无背压的液路中可用内泄式，否则用外泄式，以降低控制油的压力。对单向阀的基本要求是：通流时阻力小，截流时密封性好，动作灵敏，无撞击和噪音。2.换向阀换向阀是利用阀芯与阀体的相对移动来改变油路通或断，从而改变油液流动方向。若阀芯与阀体作相对旋转时，则为转阀；若阀芯与阀体作相对轴向移动的，则为滑阀。换向阀按不同的特征有多种方法。根据阀芯的运动方式，可分为转阀式和滑阀式；按阀芯的操纵方式有：手动、机动、液动、电磁动、电液动等多种；按不同的工作位置数和通路数，有二位二通、二位三通、二位四通、

21、三位三通、三位四通、三位五通、四位四通等多种。换向阀的“位”是指阀芯在阀体内的工作位置数，即换向阀对液体流动方向的控制状态的个数。换向阀的“通”是指在某一工作位置相通和被封闭的油口个数，即换向阀本体与系统连接的主油口的个数。多路换向阀是工程建设机械、专用汽车等广泛应用的一种集中化结构、多种控制方式的换向阀。常用多个换向阀、单向阀、溢流阀、补油阀等。换向阀的个数由需要集中控制的执行机构的数量决定，具有结构紧凑、易于布置、操纵简便等优点。多路阀的型号较多。按外形分为整体式和分片式；按各联换向阀之间的油路连通关系分为并联、串联和串并联等几种形式。 3.流量控制阀流量控制阀简称流量阀，在液压系统中用来

22、控制通过阀的液体流量，从而控制执行元件的运动速度。常用的流量阀按结构、原理和功用分为节流阀、调速阀、分流阀和电液比例流量阀等。 4.节流阀节流阀是一种最简单最基本的流量控制阀，它以调节节流口的大小从而改变流量。节流口的形式有针式(针阀轴向移动改变节流口大小)、偏心槽式(阀芯上开有三角形或矩形偏心槽，转动阀芯改变节流口大小)、轴向三角槽式(阀芯端部开有一个至三个三角形斜槽，阀芯轴向移动改变节流口大小)、周边缝隙式(阀芯上开狭缝，使油液流进阀芯内孔后再流出，转动阀芯改变节流口大小)、轴向缝隙式(轴套上开缝隙，轴向移动阀芯改变节流口大小)。上述节流阀形式归纳起来为薄壁小孔、细长孔、介于二者间的节流孔

23、三类。 5.分流阀分流阀又称同步阀。若用一个液压泵向几个负载不同的液压缸或液压马达同时供油时，能使各供油量相同或成一定比例，保证各执行元件的速度同步或成一定比例的控制元件，称为分流阀。 6.电液比例流量阀电液比例流量阀又称比例控制阀，是一种借助于给电磁铁输入模拟信号的方法产生比例磁力来控制阀芯的位置，对流量进行按比例控制的液压元件。比例控制阀由比例调节机构和液压阀两部分。比例阀是介于一般阀和电液伺服阀之间的阀类。它的静态输人一输出特性(电流一流量或电流一压力)和电液伺服阀相同，但其响应速度较慢，动态特性较差。比例阀的制造精度可降低些，与伺服阀相比，具有价廉、抗污染能力强的优点。 7.压力控制阀

24、在液压传动系统中用来控制液体压力和控制执行元件或电器元件在某一特定压力下动作的阀称为压力控制阀。压力控制阀是用来控制液压传动系统中油液的压力，或通过油压力的作用控制油路的通与不通，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 8.溢流阀溢流阀有多种用途，主要是起安全保护作用，若系统压力超过调定值时，阀开启，将油溢回油箱，从而限制系统的最大压力，对液压元件也起了过载保护作用；二是溢流定压作用，在定量泵调速系统中，通常与节流阀并联一个溢流阀，在调节油缸或马达的运动速度时，将多余的油溢回油箱，并使系统压力基本不变。参考文献( 1 ) 颜荣庆 液压与压力传动 北京：人民交通出版社，1988( 2 ) 李自光 现代工程

25、机械液压系统高温的分析. 北京人民交通出版社，1998( 3 ) 张磊 实用液压技术，北京：机械工业出版社，1999(4) 杜海涛 工程机械与维修 北京 工程机械与维修杂志社 2009第三章 液压控制阀的故障分析与维护3.1液压传动系统的组成 液压传动是以液体为工作介质，通过能量转换来实行执行机构所需运动的一种传动方式。首先，液压泵将电动机（或其它原动机）的机械能转换为液体的压力能，然后通过液压缸（或液压马达）将以液体的压力能再转化为机械能带动负载运动。为了实现液体在液压传动系统中的流动，在液压泵和液压缸(或液压马达）之间用管道（或其它方式）连接；同时为了实现执行机构所需要的运动，在系统中，装

26、置有各种控制液压阀及其它辅助设备。因此，液压传动系统通常由以下五部分组成。（1）.动力装置部分：其作用是将电动机（或其它原动机）提供的机械能转换为液体的压力能。简单地说，就是向系统提供压力油的装置。如各类液压泵。（2）.控制调节装置部分：包括压力、流量、方向控制阀，是用以控制和调节液压系统中液流的压力、流量和流动方向，以满足工作部件所需力（或力矩）、速度（或转速）和运动方向（或运动循环）的要求。（3）.执行机构部分：其作用是将液体的压力能转化为机械能以带动工作部件运动。包括液压缸和液压马达。（4）.自动控制部分：主要是指电气控制装置。（5）.辅助装置部分：除上述四大部分以外的油箱、油管、集成块

27、、滤油器、蓄能器、压力表、加热器、冷却器等等。它们对于保证液压系统工作的可靠性和稳定性是不可缺少的，具有重要的作用。此外，液压传动系统还包括液态的传动介质。3.2.液压控制阀的分类液压控制阀是液压传动系统中的控制调节元件，它控制油液的流动的方向、压力、流量以满足执行元件所需要的压力、方向和速度的要求，从而使执行机构带动负载实现预定的动作。根据液压阀在液压系统中所起的作用不同，可分为四大类。（1）.压力控制阀（简称压力阀）：是用来控制液压系统中的压力以满足执行元件所需力(或力矩)的要求。包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。（2）.方向控制阀（简称方向阀）：是用来控制液压系统中油液的方向，以

28、满足执行元件运动方向的要求。包括单向阀、换向阀等。(3）.流量控制阀（简称流量阀）：是用来控制液压系统中的流量，以满足执行元件运动速度的要求。包括节流阀、调速阀等。 （4）.复合阀（也称多元阀）：是用来控制液压系统中的方向、压力、流量三个参数的两个或全部。例如，单向减压阀，既能控制油液的方向，同时还控制油液的压力。另外，根据控制方式的不同，控制阀也可分为：手动控制阀（简称手动阀）、电磁铁控制式阀（简称电磁阀）、液体动力控制式阀（简称液动阀）、比例控制式阀（简称比例阀）、伺服控制式阀（简称伺服阀）。3.3液压阀的性能要求3.3.1在液压系统中，对液压阀的性能要求，主要有以下几点。（1）.动作灵敏

29、、使用可靠，工作时冲击和振动要小，使用寿命长。（2）.油液流过液压时压力损失要小，密封性能要好，内泄漏要小，无外渗漏。（3）.结构紧凑，安装、维护、调整方便，通用性好。3.3.2.诊断液压系统中故障元件的方法目前，液压系统故障诊断的方法，虽然从传统的拆检感官直接诊断进入充分利用近代检测诊断技术的阶段；但由于受诊断理论和诊断仪器设备的限制，目前多数还是以经验诊断和分析诊断为主。将觉检辩证诊断、逻辑诊断、功能跟踪筛检诊断与过渡特性法诊断结合起来的综合诊断方法，已构成了一种在液压系统运动过程中极少断开液压系统而定性地判断液压故障的主要手段。其查找液压系统故障准确率可达90%以上。液压系统故障，据统计85%以上是系统中某个元件的