1、挖掘機多路閥液壓系統(tǒng)(一黃宗益,李興華,葉偉中圖分類號T U621文獻標(biāo)識碼B 文章編號100121366(20040420062204Multi -w ay valve hydraulic system in excavators (1HUAN G Zong 2yi ,LI X ing 2hua ,YE Wei圖1東芝UX 22多路閥液壓系統(tǒng)圖1多路閥液壓系統(tǒng)概述多路閥是挖掘機液壓系統(tǒng)的重要部件,是組成挖掘機液壓系統(tǒng)的主要部分。多路閥確定了液壓泵向各液壓作用元件的供油路線和供油方式、多液壓作用元件同時動作時的流量分配及如何實現(xiàn)復(fù)合動作;決定了挖掘機作業(yè)時運動學(xué)和動力學(xué)的特性、動作優(yōu)先和配合、

2、合流供油和直線行走等。它的設(shè)計依據(jù)是能否更好地滿足挖掘機作業(yè)要求和工況要求。挖掘機多路閥有的采用通用的多路閥,但為了更好地滿足挖掘機的性能要求,不少挖掘機采用專用多路閥。專用多路閥液壓系統(tǒng)應(yīng)由熟悉挖掘機的主機廠來設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計與制造可由主機廠委托液壓件廠來完成。挖掘機多路閥液壓系統(tǒng)大致可分為兩大類,即開中心直通六通閥系統(tǒng)和閉中心負(fù)載敏感閥系統(tǒng),兩者差異較大,需要分別討論。本文討論的是目前我國使用有代表性的開中心直通六通閥系統(tǒng)。下面以東芝UX22多路閥液壓系統(tǒng)為例,討論多路閥液壓系統(tǒng)簡圖表達方式。圖1為東芝UX22多路閥液壓系統(tǒng)圖,在該圖上去掉了液壓泵及其控制油路,各液壓作用元件及其油

3、路(動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)和行走,多路閥先導(dǎo)液壓操縱系統(tǒng),僅表達該挖掘機液壓系統(tǒng)的核心部分。在圖中畫出了與上述三部分的連接口:泵的入口PR 和P L ,接泵負(fù)流量控制的連接口FR 和F L 、回油箱的連接口R ;與各液壓作用元件連接口A L1、BL1;和AR1、BR1;和各閥桿先導(dǎo)操縱油連接口al1、bl1;和ar1、br1;,和回油口dr1、dr2;以及通向各閥桿先導(dǎo)控制油。為減少管路流體阻力,使整個油路連接方便,在該閥上還集成了一些屬于各液壓作用油路的元件,例如限壓閥、動臂和斗桿的支持閥及再生閥等。為了清晰了解和搞懂多路閥液壓系統(tǒng),深入理解其設(shè)計意圖,便于討論問題,可以把上述系統(tǒng)圖進一步簡

4、化,突出核心內(nèi)容。實際上,大家都已經(jīng)知道多路閥和這些部分的連接關(guān)系,把屬于各液壓作用元件的油路放入液壓作用元件油路中去討論,對多路閥重要的是供油道的設(shè)計,應(yīng)該著重把它表達清楚。圖2東芝UX 系列多路閥液壓系統(tǒng)簡圖根據(jù)以上觀點,圖1的液壓系統(tǒng)經(jīng)簡化后見圖2。該系統(tǒng)主要由7個操縱閥,5個二位二通閥A 、B 、C 、D 、E ,1個插裝閥x 和一些單向閥和節(jié)流孔等組成。在簡圖中主要表達液壓泵壓力油如何通向各液壓作用元件,要分析討論的是在各種操縱情況下,其液壓傳動的路線和可能的供油方式、功率分配和流量分配是否符合挖掘機作業(yè)要求。多路閥液壓系統(tǒng)設(shè)計要點如下。1泵對閥組的供油路線P1直通供油道:優(yōu)先供油關(guān)

5、系按動臂、鏟斗和行走次序供油,由D 閥控制回油;P1并聯(lián)供油道:優(yōu)先供動臂,然后經(jīng)節(jié)流孔u 和單向閥供油給鏟斗和行走;P2直通供油道:按回轉(zhuǎn)、后備、斗桿、行走優(yōu)先次序供油,由C 閥控制回油;P2并聯(lián)供油道:優(yōu)先供回轉(zhuǎn),然后經(jīng)節(jié)流孔v 和單向閥,供油給后備、斗桿和行走,并聯(lián)供油道單向閥的作用是阻止引入該閥入口的壓力油流出至其它閥桿。2動臂合流在控制動臂閥舉升的先導(dǎo)操縱油壓P B 作用下,使3個二位二通閥A 、B 、C 都處在關(guān)閉位置,A 閥切斷插裝閥x 的壓緊油壓,使x 閥能打開,P2泵壓力油經(jīng)插裝閥x 通至動臂閥進行合流(采用插裝閥合流沖擊小。同時C 閥關(guān)閉,使P2不能通過直通供油道回油,B

6、閥關(guān)閉,使P1泵壓力油不能供油給斗桿閥。3斗桿合流動臂閥無先導(dǎo)操縱油壓,B 閥在彈簧作用下處于打開位置,P1泵能通過B 閥,又經(jīng)單向閥(防止P2泵油流至P1泵油路向斗桿閥供油。同時在斗桿閥先導(dǎo)操縱油壓PA (通過梭形閥使斗桿兩個操縱方向都能引出油壓作用下,D 閥關(guān)閉,使P1泵直通供油道不能通過D 閥回油,可通過單向閥進入斗桿閥,因此P1泵向斗桿閥供油有兩條途徑:通過P1的并聯(lián)供油道和直通供油道都能向斗桿閥供油。4鏟斗合流圖2中P2直通供油路的終點x ,通過單向閥引一條油路至鏟斗閥,如圖中xy 虛線所示,在二位二通閥C 上再加上控制鏟斗閥挖掘的先導(dǎo)操縱油壓PK,使鏟斗在挖掘時C 閥關(guān)閉,P2泵壓

7、力油流向鏟斗閥合流供油。5行走直線性為了保證行走與工作裝置同時動作時的直線行駛性,東芝UX 系列采取了將兩行走閥進油口通過二位二通閥E 連通,形成并聯(lián)供油來實現(xiàn)。E 閥平時在彈簧作用下處于斷開位置,兩行走閥進油口不連通。E 閥由先導(dǎo)油壓PT 來操縱。當(dāng)PT 建立油壓時,兩行走閥進油口連通形成并聯(lián)供油,PT 油壓的建立與閥桿操縱是連動的,只要2個行走閥不在中位,同時動臂、斗桿、鏟斗和回轉(zhuǎn)中有一個不在中位,就能切斷PT 的回油路,建立油壓(見圖1中穿過各閥的虛線。2多路閥液壓系統(tǒng)舉例211東芝U 系列多路閥液壓系統(tǒng)如圖3所示,由7個操縱閥,3個插裝閥,2個二位二通閥和若干單向閥和節(jié)流孔組成。泵對閥

8、組的供油路線和UX 系列相似,但P1和P2泵直通供油道的回油分別由帶阻尼孔的插裝閥B 和A 來圖3東芝U 系列多路閥液壓系統(tǒng)簡圖控制。P1優(yōu)先供回轉(zhuǎn),P2優(yōu)先供動臂,也和UX 系列相同。1動臂合流控制動臂操縱閥舉升的先導(dǎo)操縱油壓P B 使二位二通閥x 在關(guān)閉位置,P1泵壓力油使閥心內(nèi)鉆孔的插裝閥C 打開,經(jīng)過C 閥向動臂閥供油,同時動臂操縱桿在舉升位置時把插裝閥B 的控制油道b 回油路切斷,B 閥不能打開,P1直通供油道不能通過它回油。2斗桿合流P2并聯(lián)供油道能通過單向閥向斗桿閥供油。P2直通供油道在右閥組各閥桿的下游通過單向閥也可以向斗桿閥供油。斗桿操縱閥離開中位把插裝閥A 的控制油道a 回

9、油路切斷,A 閥不能打開,使P2泵不能通過A 閥回油。3行走直線性也采用并聯(lián)方式,采用二位二通閥y 來控制,在彈簧作用下y 閥關(guān)閉,當(dāng)PT 有壓力時,y 閥打開,使兩行走閥進油口連通。只要動臂、斗桿、鏟斗和回轉(zhuǎn)有一個閥桿不在中位,就把PT 回油路切斷,PT 就建立油壓,y 閥打開,兩行走閥并聯(lián)供油。212東芝UK X 系列多路閥液壓系統(tǒng)如圖4所示,由9個操縱閥、直行閥、單向閥、節(jié)流孔等組成。泵對閥組的供油路線:P1直通供油道不向各閥供油,但可以通過閥組各閥回油卸載;P1并聯(lián)供油道通過單向閥并聯(lián)向右閥組行走(經(jīng)節(jié)流孔、回轉(zhuǎn)、臂斗和斗桿供油;P2優(yōu)先供行走,然后分成兩條油路,并聯(lián)供油道通過單向閥并

10、聯(lián)向備用、鏟斗、動臂和斗桿(經(jīng)節(jié)流孔供油,直通供油道,通過備用、鏟斗、動臂各閥后,向斗桿閥供油。動臂和鏟斗可實現(xiàn)閥外單向合流,通過增加一個臂斗操縱閥、一個方向操縱向動臂合流,另一方圖4東芝UKX 系列多路閥液壓系統(tǒng)簡圖向操縱向鏟斗合流。斗桿采用兩個操縱閥桿,可實現(xiàn)閥外雙向合流。行走直線性通過直行閥來實現(xiàn),只要行走閥和作業(yè)裝置中(動臂、回轉(zhuǎn)、斗桿、鏟斗有一個操作,PT 就建立油壓,直行閥就在左位。此時P2并聯(lián)供兩行走,P1泵除并聯(lián)向右閥組各閥供油外,還通過直行閥經(jīng)單向閥向左閥組各閥并聯(lián)供油,P1泵并聯(lián)向各作業(yè)裝置供油。另外P1多余的油還可通過單向閥和節(jié)流孔供給行走。213利勃海爾R974多路閥液

11、壓系統(tǒng)圖5利勃海爾R 974多路閥液壓系統(tǒng)簡圖如圖5,由7個操縱閥、動臂合流閥、1個二位二通閥和單向閥等組成。泵對閥組供油路線:P1泵優(yōu)先以并聯(lián)油路形式供動臂和鏟斗,然后以直通供油道通過動臂、鏟斗,再以優(yōu)先方式按行走和斗桿次序供油。P2泵用直通供油道以優(yōu)先方式按斗桿、行走、鏟斗、動臂合流閥次序供油。動臂合流采用動臂合流閥,合流閥由控制動臂閥提升的先導(dǎo)操縱油壓A 連動控制,在閥外合流,僅動臂提升時單向合流。斗桿合流和鏟斗合流都采用雙閥桿閥外合流,都是兩個動作方向雙向合流。行走直線性采用行走閥入口并聯(lián)方式,用1個二位二通閥x 來控制,在彈簧力作用下,x 閥處于關(guān)閉狀態(tài),動臂、斗桿、鏟斗三者中只要有

12、1個操縱,則先導(dǎo)操縱油壓就會與控制油口B 相通,建立油壓使x 閥處于左位連通位置。214現(xiàn)代R 200LC -7多路閥液壓系統(tǒng)圖6現(xiàn)代R 200LC -7多路閥液壓系統(tǒng)由8個操縱閥、動臂合流閥、直行閥、回油換向閥A 、3個二位二通閥和單向閥等組成,見圖6。1泵對閥組的供油路線P1泵直通供油道不向各閥供油,但可以通過閥組各閥回油卸載和通過單向閥向動臂合流閥和斗桿閥供油(經(jīng)單向閥。P1泵并聯(lián)供油道并聯(lián)通過D 閥向回轉(zhuǎn)供油和通過C 閥向動臂合流閥和斗桿閥供油(經(jīng)單向閥。P2泵優(yōu)先供油給行走后分成兩路油道:直通供油道通過備用、動臂、鏟斗各閥后,向斗桿閥供油(經(jīng)單向閥;并聯(lián)供油道通過單向閥并聯(lián)向備用、動

13、臂、鏟斗和經(jīng)B 閥向斗桿供油。2動臂合流采用動臂合流閥閥外合流,由控制動臂提升的先導(dǎo)操縱油壓P B 聯(lián)動操縱,動臂提升時單向合流。3斗桿合流采用雙閥桿連動操縱,雙向閥外合流。4鏟斗合流為用戶任選,增加1個單向閥和1條虛線表示的ST 油路就能實現(xiàn)鏟斗合流,由控制鏟斗動作的先導(dǎo)操縱油壓P K 聯(lián)動操縱A 閥。5行走直線性在彈簧力作用下,直行閥在左位P1泵供左行走,P2泵供右行走;當(dāng)兩行走閥都不在中位處于操縱位置和作業(yè)裝置有一動作,則PT 有油壓,克服彈簧力,使直行閥在右位,P2泵并聯(lián)供左右行走,P1泵并聯(lián)供作業(yè),其多余的油通過單向閥和節(jié)流孔供行走。6回轉(zhuǎn)優(yōu)先閥C 回轉(zhuǎn)和斗桿收縮同時動作,有時需采用

14、回轉(zhuǎn)優(yōu)先回路,否則油流向壓力低處,使貼緊側(cè)壁掘削困難,回轉(zhuǎn)和動臂同時動作時,回轉(zhuǎn)卸載轉(zhuǎn)角很大時也需回轉(zhuǎn)優(yōu)先。該閥由回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱聯(lián)動操縱或電磁閥操縱。7動臂優(yōu)先閥D 回轉(zhuǎn)和動臂(或斗桿聯(lián)合操縱,為提高工作效率有時需要采用降低回轉(zhuǎn)速度,提高動臂或斗桿速度(特別是重載工況模式,采用動臂優(yōu)先。該閥由電磁閥操縱。采用開關(guān)型電磁閥可實現(xiàn)有級調(diào)節(jié),比例型電磁閥可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。(待續(xù)(編輯吳學(xué)松施工機械化分會征集2004年年會論文中國工程機械工業(yè)協(xié)會施工機械化分會于2004年3月2日在北京召開了京津地區(qū)理事長(擴大會議,初定2004年二屆四次年會8月在內(nèi)蒙古召開。會上主要交流機械化施工新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備等先進經(jīng)驗,從即日起開始征集論文。1論文內(nèi)容:深基礎(chǔ)機械化施工技術(shù);鋼筋混凝土機械化施工技術(shù)(包括主體結(jié)構(gòu)、地下工程等與機械設(shè)備;鋼結(jié)構(gòu)制作與機械化施工技術(shù);機械設(shè)備管理與租賃。2論文用途:匯編二屆四次年會論文集并在年會上進行經(jīng)驗交流;評選優(yōu)秀論文、頒發(fā)證書,并推薦給建筑機械化雜志刊登。3文稿要求:論文集尺寸為1