挖掘机多路阀液压系统(二)黄宗益,李兴华,叶 伟(同济大学,上海200092)[中图分类号]T U 621[文献标识码]B[文章编号]1001-1366(2004)05-0060-04Mu lt-i way valve hydraulic system in excavators (2)HU ANG Zon g -yi,LI Xin g -hua,YE Wei215 萱场公司小挖掘机多路阀液压系统该液压系统为三泵系统,P 1和P 2泵都为变量泵且排量较大,P 3为定量泵,排量较小,采用三泵恒功率控制。
由8个操纵阀、动臂合流阀、供油阀、单向阀和节流孔等组成,见图7。
图7 萱场(K AYABA )小挖掘机多路阀液压系统21511 供油方式1)P 1泵 直通供油道:按行走、动臂和铲斗次序优先供油;并联供油道:P 1泵通过行走阀后,并联供油给动臂和铲斗,动臂优先,去铲斗的油经节流孔。
2)P 2泵 直通供油道:按行走、动臂合流和斗杆次序优先供油,经备用阀回油;并联供油道:P 2泵通过行走阀后,经单向阀并联供油给动臂合流阀、斗杆和备用。
3)P 3泵 直通供油道:通过供油阀、回转和推土后,以并联方式供油给斗杆和备用两阀;并联供油道:并联供油给供油阀、回转和推土三阀。
21512 油路主要特点1)P 1泵和P 2泵分别优先供左右行走阀,并切断其下游各阀的供油。
2)P 1泵和P 2泵可同时供油给动臂阀,P 2泵经动臂合流阀通向动臂阀进行合流,采用阀内合流方式。
仅在动臂举升时,先导操纵油压P B 作用在动臂合流阀上,使该阀处于右位合流位置,动臂下降时P B 无油压,处于非合流位置。
3)P 2泵和P 3泵可同时供油给斗杆,采用阀内合流方式供油。
4)如操纵铲斗阀时,铲斗先导操纵油压P k 连动作用在动臂合流阀上,则P 1泵和P 2泵能合流供给铲斗,可实现铲斗阀内合流。
5)供油阀在左位时,P 3泵单独供油给回转和推土。
并可通过回转和推土阀,向备用阀和斗杆阀供油。
6)当左右行走马达行走时,P 1泵和P 2泵分别向左右马达供油,形成独立驱动油路。
7)当左右行走马达行走时,操纵动臂、斗杆和铲斗三者其中之一,其操纵阀杆就切断了P P 的回油路,P P 建立压力,作用在供油阀上,使供油阀处于右位。
此时,除行走阀外,P 3泵可向所有其他阀供油。
216 CAT EL240挖掘机多路阀液压系统该液压系统由7个操纵阀(动臂、斗杆、铲斗、回转,二行走和备用),5个控制阀(直行阀x 、动臂合流阀y 、斗杆合流阀w 、供油阀u 和供油阀v),一些单向阀和节流孔等组成,如图8所示。
CA T 多路阀液压系统说明参见文献[1、2]。
21611 泵的供油路线60建筑机械化2004/5表1 控制阀操纵控制方式控制阀控制功能控 制 方 式x转换泵供油路线采用操纵阀连动操纵:两行走阀操纵和作业装置有一阀操纵,P x 回油就切断,在P x 油压作用下,x 阀处于右位直行位置,当P x 无油压时,x 阀处于左位yP 2泵向动臂供油或回油采用先导控制油压连动操纵:动臂举升先导控制油P y 同时作用于y 阀,使y 阀处于左位合流位置w 切断P 1泵回油,使P 1泵能向斗杆供油采用先导控制油压连动操纵,再加电磁阀Ñ控制:斗杆伸出先导控制油,与P w 相通作用于w 阀,使w 阀处于切断位置斗杆收回先导控制油,经电磁阀Ñ与P w 相通,当电磁阀Ñ关闭时,斗杆先导控制油与P w 相通,使w 阀处于切断位置;电磁阀Ñ开启时,先导控制油被切断,P w 无油压,w 阀处于通路回油位置u 和v u 阀控制左阀组并联油道向斗杆阀供油;V 阀控制右阀组并联油道向斗杆阀供油u 和v 阀采用电磁阀Ò控制加动臂操纵阀连动操纵:电磁阀Ò开启,P uv 回油切断,P uv 有压力,v 阀不能打开,右阀组并联油道不能向斗杆阀供油。
u 阀在弹簧力作用下,处于左位相通位置,左阀组并联油道,通过节流孔和单向阀向斗杆阀供油电磁阀Ò关闭,动臂操纵阀在下降和中位,P uv 回油切断,u 阀处于左位相通位置,v 阀关闭 电磁阀Ò关闭,动臂操纵阀在举升位置,P uv 回油。
由于通过节流孔降压,u 阀在压差作用下,克服弹簧力处于右位关闭位置,左阀组并联油道不能向斗杆阀供油由于P uv 回油无压,v 可打开,右阀组并联油道可向斗杆阀供油图8 C AT EL240挖掘机多路阀液压系统1)P 1泵 与左阀组直通供油道相连,优先供行走后,经备用、铲斗和动臂三阀经w 阀回油,如w 阀关闭,油可经单向阀供给斗杆阀。
2)P 2泵 与右阀组并联供油道相连,并联供油给回转、斗杆(经v 阀)和y 阀。
P 1泵和P 2泵通过x 阀切换与左右阀组的连接关系,如图7所示,P 2泵与左阀组并联供油道相连,P 1泵与右阀组直通供油道连接。
3)左阀组并联供油道 并联供油给备用、铲斗和动臂,并可通过u 阀向斗杆阀供油。
4)右阀组直通供油道 优先供行走,通过回转阀供斗杆阀,然后经y 阀回油。
5)x 阀在右位 P 1泵和左右阀组直通供油道相连,P 2泵和左右阀组并联供油道相连;x 阀在左位时,P 1泵和左阀组直通供油道和并联供油道相连,P 2泵和右阀组直通供油道和并联供油道相连。
21612 5个控制阀的操纵控制控制阀的作用是改变供油路线和供油方式。
其操纵控制采用三种方式:先导控制油连动操纵、操纵阀连动操纵和电磁阀操纵。
其操纵控制情况如表1所示。
21613 各种作业工况供油分析1)掘削装卸作业工况 该工况电磁阀Ò处于关闭状态下,¹满斗动臂举升斗杆伸出回转至卸载地点,动臂举升斗杆伸出,电磁阀Ò关闭,u 阀关闭,v 阀打开,w 阀关闭,y 阀处于合流位置,P 1压力油单独供动臂油缸,P 2压力油并联供回转阀、斗杆阀和动臂合流阀。
该工况由于满斗动臂举升时,负荷重,油压高,油泵流量下降(因恒功率控制),为此除需P 1泵供油外,还需P 2泵部分油供动臂,使动臂举升和回转速度相匹配。
但是因为大部分时间P 1泵油压高于P 2泵油压,单向阀关闭,P 2泵压力油不能供给动臂,因此大部分时间,P 2泵专供回转和斗杆,它们的操纵不受动臂的影响。
º空斗动臂下降斗杆伸出回转至挖掘位置,动臂下降,电磁阀Ò关闭,u 阀打开,v 阀关闭,w 阀关闭,y 阀处于非合流位置。
该工况由于动臂下降重力作用,油压低,P 1泵流量增加,除供动臂油缸外,还有一小部分油经u 阀通过节流供给斗杆油缸,保证动臂下降和斗杆伸出有正确的配合速度。
配合动臂下降速度快,v 阀关闭,P 2泵压力油不能供斗杆,全部供给回转马达。
»斗杆和铲斗复合动作进行挖掘,动臂阀处于中612004/5建筑机械化位,电磁阀Ò关闭,u阀打开,v阀关闭,w阀关闭。
P2压力油通过直通油道单独供斗杆油缸;P1泵压力油通过并联油道,除供铲斗油缸外还通过u 阀经节流孔供斗杆油缸。
2)水平平整地面工况电磁阀Ñ处于开启状态,电磁阀Ò处于关闭状态下,要求动臂举升,斗杆收回,要求精细控制,两者低速配合动作,使斗尖沿着地面水平移动。
此时,电磁阀Ñ处于开启状态,斗杆先导操纵油被它切断,不能作用在斗杆合流阀上,斗杆合流阀在弹簧作用下处于打开回油位置,电磁阀Ò处于关闭状态,u阀处于右位关闭状态,使P1泵不能合流供斗杆油缸。
V阀打开,P2泵向斗杆油缸供油。
由于动臂合流阀的弹簧力大于动臂操纵阀的弹簧力,在平地工作时,使动臂操纵阀微开的先导操纵油压较低,不能打开动臂合流阀,因此,P2泵不能合流供动臂油缸,在此工况下,P1泵供动臂油缸,P2泵供斗杆油缸,两者互相独立无干扰,此工况动臂阀和斗杆阀都处于微开状态,两油泵部分油都通过直通供油道,节流回油,降低动臂和斗杆动作速度,使阀杆节流调速容易,提高了操纵性,易进行微动精细作业。
3)沟槽侧边掘削工况电磁阀Ñ处于关闭状态,电磁阀Ò处于开启状态下,在进行沟槽侧边掘削时,需有将铲斗压紧沟槽侧边的力,此时,司机通过操纵回转装置来实现。
该工况需联合操纵回转、斗杆、铲斗和动臂(微动),此时,电磁阀Ñ处于关闭状态,电磁阀Ò处于开启状态,u阀处于左位打开状态,v阀处于关闭位置,w阀处于关闭位置,y阀处于非合流位置(由于动臂微动操纵先导压力较低)。
P2泵的压力油全部供给回转马达产生回转力,压紧侧边,压力油从溢流阀泄油。
P1泵的压力油供铲斗、动臂,同时,通过u阀和单向阀供给斗杆,由于动臂和铲斗只是微动,剩下较大部分油供斗杆增加斗杆速度。
4)直行工况直行阀采用操纵阀连动操纵,作业装置(动臂、斗杆、铲斗和回转)任一阀操纵,使直行阀的先导控制油的回油切断,直行阀先导控制油就建立油压,但只有当两行走阀同时操纵,直行阀先导控制油才能通过行走阀与P x相通,在P x压力作用下,x阀处于右位直行位置。
5)动臂和斗杆合流动臂合流:采用先导控制油连动操纵,动臂举升先导控制油与P y相连,在操纵动臂阀举升同时,P y作用于y阀上,使y 阀处于合流位置。
斗杆合流:采用先导控制油连动操纵,斗杆伸出或收回(电磁阀Ñ关闭),先导控制阀油通过梭阀都与P w相通,在操纵斗杆阀时, P w作用于w阀上,使w阀处于关闭,使P1泵合流供斗杆。
3开中心多路阀液压系统总结从以上分析可知,开中心六通阀液压系统,要解决双泵合流、作业和行走同时动作直线性等问题,要满足液压挖掘机各种作业工况要求,实现理想的复合动作比较困难。
为此设计师动了不少脑筋,想了不少措施,增加了各种控制阀,也采用各种控制方法,例如:液压系统连动操纵,设定作业工况用电磁阀来控制,当然也可以采用微机来控制。
但是由于开中心六通阀液压系统本身特性所决定,要实现复合动作满足各作业工况要求是困难和不理想的,要更好的满足各种作业工况复合动作要求,最好采用中位闭式负载感应压力补偿系统,并充分利用电子控制技术。
现将开中心多路阀液压系统特点归纳总结如下。
1)多路阀的阀组分块和分泵供油,每一阀组有2条供油道、直通供油道和并联供油道。
直通供油道可实现优先供油,并联供油道可实现并联供油。
在设计多路阀时可灵活应用使阀和阀之间组成优先关系或并联关系。
2)为了满足多种作业工况复合动作要求,还需采用简单的通断型二位二通阀和插装阀,把油从某一油路直接引到另一油路,并往往采用单向阀防止油反流,构成单向通道。
采用了这个措施,使设计自由度大大增加,可实现更复杂的供油关系,以满足工况需要。
通断阀操纵有以下三种方式:¹采用操纵阀的先导操纵油连动操纵,先导操纵油在控制操纵阀杆移动的同时,连动操纵通断阀。
