挖掘机多路阀液压系统(一)

1、挖掘机多路阀液压系统(一黄宗益,李兴华,叶伟中图分类号T U621文献标识码B 文章编号100121366(20040420062204Multi -w ay valve hydraulic system in excavators (1HUAN G Zong 2yi ,LI X ing 2hua ,YE Wei图1东芝UX 22多路阀液压系统图1多路阀液压系统概述多路阀是挖掘机液压系统的重要部件,是组成挖掘机液压系统的主要部分。多路阀确定了液压泵向各液压作用元件的供油路线和供油方式、多液压作用元件同时动作时的流量分配及如何实现复合动作;决定了挖掘机作业时运动学和动力学的特性、动作优先和配合、

2、合流供油和直线行走等。它的设计依据是能否更好地满足挖掘机作业要求和工况要求。挖掘机多路阀有的采用通用的多路阀,但为了更好地满足挖掘机的性能要求,不少挖掘机采用专用多路阀。专用多路阀液压系统应由熟悉挖掘机的主机厂来设计,结构设计、工艺设计与制造可由主机厂委托液压件厂来完成。挖掘机多路阀液压系统大致可分为两大类,即开中心直通六通阀系统和闭中心负载敏感阀系统,两者差异较大,需要分别讨论。本文讨论的是目前我国使用有代表性的开中心直通六通阀系统。下面以东芝UX22多路阀液压系统为例,讨论多路阀液压系统简图表达方式。图1为东芝UX22多路阀液压系统图,在该图上去掉了液压泵及其控制油路,各液压作用元件及其油

3、路(动臂、斗杆、铲斗、回转和行走,多路阀先导液压操纵系统,仅表达该挖掘机液压系统的核心部分。在图中画出了与上述三部分的连接口:泵的入口PR 和P L ,接泵负流量控制的连接口FR 和F L 、回油箱的连接口R ;与各液压作用元件连接口A L1、BL1;和AR1、BR1;和各阀杆先导操纵油连接口al1、bl1;和ar1、br1;,和回油口dr1、dr2;以及通向各阀杆先导控制油。为减少管路流体阻力,使整个油路连接方便,在该阀上还集成了一些属于各液压作用油路的元件,例如限压阀、动臂和斗杆的支持阀及再生阀等。为了清晰了解和搞懂多路阀液压系统,深入理解其设计意图,便于讨论问题,可以把上述系统图进一步简

4、化,突出核心内容。实际上,大家都已经知道多路阀和这些部分的连接关系,把属于各液压作用元件的油路放入液压作用元件油路中去讨论,对多路阀重要的是供油道的设计,应该着重把它表达清楚。图2东芝UX 系列多路阀液压系统简图根据以上观点,图1的液压系统经简化后见图2。该系统主要由7个操纵阀,5个二位二通阀A 、B 、C 、D 、E ,1个插装阀x 和一些单向阀和节流孔等组成。在简图中主要表达液压泵压力油如何通向各液压作用元件,要分析讨论的是在各种操纵情况下,其液压传动的路线和可能的供油方式、功率分配和流量分配是否符合挖掘机作业要求。多路阀液压系统设计要点如下。1泵对阀组的供油路线P1直通供油道:优先供油关

5、系按动臂、铲斗和行走次序供油,由D 阀控制回油;P1并联供油道:优先供动臂,然后经节流孔u 和单向阀供油给铲斗和行走;P2直通供油道:按回转、后备、斗杆、行走优先次序供油,由C 阀控制回油;P2并联供油道:优先供回转,然后经节流孔v 和单向阀,供油给后备、斗杆和行走,并联供油道单向阀的作用是阻止引入该阀入口的压力油流出至其它阀杆。2动臂合流在控制动臂阀举升的先导操纵油压P B 作用下,使3个二位二通阀A 、B 、C 都处在关闭位置,A 阀切断插装阀x 的压紧油压,使x 阀能打开,P2泵压力油经插装阀x 通至动臂阀进行合流(采用插装阀合流冲击小。同时C 阀关闭,使P2不能通过直通供油道回油,B

6、阀关闭,使P1泵压力油不能供油给斗杆阀。3斗杆合流动臂阀无先导操纵油压,B 阀在弹簧作用下处于打开位置,P1泵能通过B 阀,又经单向阀(防止P2泵油流至P1泵油路向斗杆阀供油。同时在斗杆阀先导操纵油压PA (通过梭形阀使斗杆两个操纵方向都能引出油压作用下,D 阀关闭,使P1泵直通供油道不能通过D 阀回油,可通过单向阀进入斗杆阀,因此P1泵向斗杆阀供油有两条途径:通过P1的并联供油道和直通供油道都能向斗杆阀供油。4铲斗合流图2中P2直通供油路的终点x ,通过单向阀引一条油路至铲斗阀,如图中xy 虚线所示,在二位二通阀C 上再加上控制铲斗阀挖掘的先导操纵油压PK,使铲斗在挖掘时C 阀关闭,P2泵压

7、力油流向铲斗阀合流供油。5行走直线性为了保证行走与工作装置同时动作时的直线行驶性,东芝UX 系列采取了将两行走阀进油口通过二位二通阀E 连通,形成并联供油来实现。E 阀平时在弹簧作用下处于断开位置,两行走阀进油口不连通。E 阀由先导油压PT 来操纵。当PT 建立油压时,两行走阀进油口连通形成并联供油,PT 油压的建立与阀杆操纵是连动的,只要2个行走阀不在中位,同时动臂、斗杆、铲斗和回转中有一个不在中位,就能切断PT 的回油路,建立油压(见图1中穿过各阀的虚线。2多路阀液压系统举例211东芝U 系列多路阀液压系统如图3所示,由7个操纵阀,3个插装阀,2个二位二通阀和若干单向阀和节流孔组成。泵对阀

8、组的供油路线和UX 系列相似,但P1和P2泵直通供油道的回油分别由带阻尼孔的插装阀B 和A 来图3东芝U 系列多路阀液压系统简图控制。P1优先供回转,P2优先供动臂,也和UX 系列相同。1动臂合流控制动臂操纵阀举升的先导操纵油压P B 使二位二通阀x 在关闭位置,P1泵压力油使阀心内钻孔的插装阀C 打开,经过C 阀向动臂阀供油,同时动臂操纵杆在举升位置时把插装阀B 的控制油道b 回油路切断,B 阀不能打开,P1直通供油道不能通过它回油。2斗杆合流P2并联供油道能通过单向阀向斗杆阀供油。P2直通供油道在右阀组各阀杆的下游通过单向阀也可以向斗杆阀供油。斗杆操纵阀离开中位把插装阀A 的控制油道a 回

9、油路切断,A 阀不能打开,使P2泵不能通过A 阀回油。3行走直线性也采用并联方式,采用二位二通阀y 来控制,在弹簧作用下y 阀关闭,当PT 有压力时,y 阀打开,使两行走阀进油口连通。只要动臂、斗杆、铲斗和回转有一个阀杆不在中位,就把PT 回油路切断,PT 就建立油压,y 阀打开,两行走阀并联供油。212东芝UK X 系列多路阀液压系统如图4所示,由9个操纵阀、直行阀、单向阀、节流孔等组成。泵对阀组的供油路线:P1直通供油道不向各阀供油,但可以通过阀组各阀回油卸载;P1并联供油道通过单向阀并联向右阀组行走(经节流孔、回转、臂斗和斗杆供油;P2优先供行走,然后分成两条油路,并联供油道通过单向阀并

10、联向备用、铲斗、动臂和斗杆(经节流孔供油,直通供油道,通过备用、铲斗、动臂各阀后,向斗杆阀供油。动臂和铲斗可实现阀外单向合流,通过增加一个臂斗操纵阀、一个方向操纵向动臂合流,另一方图4东芝UKX 系列多路阀液压系统简图向操纵向铲斗合流。斗杆采用两个操纵阀杆,可实现阀外双向合流。行走直线性通过直行阀来实现,只要行走阀和作业装置中(动臂、回转、斗杆、铲斗有一个操作,PT 就建立油压,直行阀就在左位。此时P2并联供两行走,P1泵除并联向右阀组各阀供油外,还通过直行阀经单向阀向左阀组各阀并联供油,P1泵并联向各作业装置供油。另外P1多余的油还可通过单向阀和节流孔供给行走。213利勃海尔R974多路阀液

11、压系统图5利勃海尔R 974多路阀液压系统简图如图5,由7个操纵阀、动臂合流阀、1个二位二通阀和单向阀等组成。泵对阀组供油路线:P1泵优先以并联油路形式供动臂和铲斗,然后以直通供油道通过动臂、铲斗,再以优先方式按行走和斗杆次序供油。P2泵用直通供油道以优先方式按斗杆、行走、铲斗、动臂合流阀次序供油。动臂合流采用动臂合流阀,合流阀由控制动臂阀提升的先导操纵油压A 连动控制,在阀外合流,仅动臂提升时单向合流。斗杆合流和铲斗合流都采用双阀杆阀外合流,都是两个动作方向双向合流。行走直线性采用行走阀入口并联方式,用1个二位二通阀x 来控制,在弹簧力作用下,x 阀处于关闭状态,动臂、斗杆、铲斗三者中只要有

12、1个操纵,则先导操纵油压就会与控制油口B 相通,建立油压使x 阀处于左位连通位置。214现代R 200LC -7多路阀液压系统图6现代R 200LC -7多路阀液压系统由8个操纵阀、动臂合流阀、直行阀、回油换向阀A 、3个二位二通阀和单向阀等组成,见图6。1泵对阀组的供油路线P1泵直通供油道不向各阀供油,但可以通过阀组各阀回油卸载和通过单向阀向动臂合流阀和斗杆阀供油(经单向阀。P1泵并联供油道并联通过D 阀向回转供油和通过C 阀向动臂合流阀和斗杆阀供油(经单向阀。P2泵优先供油给行走后分成两路油道:直通供油道通过备用、动臂、铲斗各阀后,向斗杆阀供油(经单向阀;并联供油道通过单向阀并联向备用、动

13、臂、铲斗和经B 阀向斗杆供油。2动臂合流采用动臂合流阀阀外合流,由控制动臂提升的先导操纵油压P B 联动操纵,动臂提升时单向合流。3斗杆合流采用双阀杆连动操纵,双向阀外合流。4铲斗合流为用户任选,增加1个单向阀和1条虚线表示的ST 油路就能实现铲斗合流,由控制铲斗动作的先导操纵油压P K 联动操纵A 阀。5行走直线性在弹簧力作用下,直行阀在左位P1泵供左行走,P2泵供右行走;当两行走阀都不在中位处于操纵位置和作业装置有一动作,则PT 有油压,克服弹簧力,使直行阀在右位,P2泵并联供左右行走,P1泵并联供作业,其多余的油通过单向阀和节流孔供行走。6回转优先阀C 回转和斗杆收缩同时动作,有时需采用

14、回转优先回路,否则油流向压力低处,使贴紧侧壁掘削困难,回转和动臂同时动作时,回转卸载转角很大时也需回转优先。该阀由回转先导操纵联动操纵或电磁阀操纵。7动臂优先阀D 回转和动臂(或斗杆联合操纵,为提高工作效率有时需要采用降低回转速度,提高动臂或斗杆速度(特别是重载工况模式,采用动臂优先。该阀由电磁阀操纵。采用开关型电磁阀可实现有级调节,比例型电磁阀可实现无级调节。(待续(编辑吴学松施工机械化分会征集2004年年会论文中国工程机械工业协会施工机械化分会于2004年3月2日在北京召开了京津地区理事长(扩大会议,初定2004年二届四次年会8月在内蒙古召开。会上主要交流机械化施工新技术、新工艺和新设备等先进经验,从即日起开始征集论文。1论文内容:深基础机械化施工技术;钢筋混凝土机械化施工技术(包括主体结构、地下工程等与机械设备;钢结构制作与机械化施工技术;机械设备管理与租赁。2论文用途:汇编二届四次年会论文集并在年会上进行经验交流;评选优秀论文、颁发证书,并推荐给建筑机械化杂志刊登。3文稿要求:论文集尺寸为1