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1、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TU621文献标识码 B文章编号100121366 (2004) 0520060204Multi2way valve hydraulic system in excavators ( 2)HUANG Zong2yi , LI Xing2hua, 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, P1和 P2泵都为变量泵且排量较大, P3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
2、( KA YABA )小挖掘机多路阀液压系统21511 供油方式1)P1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: P1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)P2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:P2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)P3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)P1泵和P2泵分别优先供左右行走阀, 并切断其下游各阀的
3、供油。2)P1泵和 P2泵可同时供油给动臂阀, P2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PB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PB无油压,处于非合流位置。3)P2泵和P3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Pk连动作用在动臂合流阀上, 则 P1泵和 P2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, P3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, P1泵和 P2泵分别向左右马达供油, 形成独立驱动油路。7)
4、 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PP的回油路 ,PP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, P3泵可向所有其他阀供油。216 CA T 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。 CAT 多路阀液压系统说明参见文献1、2。21611 泵的供油路线06综 合 篇设计研究建筑机械化2004/ 5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载
5、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 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, Px回油就切断,在Px油压作用下, x阀处于右位直行位置,当Px无油压时, x阀处于左位yP2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Py同时作用于y阀,使y阀处于左位合流位置w切断P1泵回 油,使P1泵能向斗杆供油采用先导控制油压连动操纵,再加电磁阀 控制:斗杆伸出先导控
6、制油,与Pw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 与Pw相通,当电磁阀 关闭时,斗杆先导控制油与Pw相通,使w阀处于切断位置;电磁阀 开启时,先导控制油被切断, Pw无油压, w阀处于通路回油位置u和vu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 控制加动臂操纵阀连动操纵:电磁阀 开启, Puv回油切断, Puv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 关闭,动臂操纵阀在下降和中位,Puv回油切断, u阀处于左位相
7、通位置, v阀关闭电磁阀 关闭,动臂操纵阀在举升位置, Puv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Puv回油无压, v可打开,右阀组并联油道可向斗杆阀供油图8CATEL240挖掘机多路阀液压系统1)P1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)P2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 。P1泵和P2泵通过x阀切换与左右阀组的连接关系 , 如图 7 所示 , P2泵与左阀组并联供油道相连 , P
8、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P1泵和左右阀组直通供油道相连, P2泵和左右阀组并联供油道相连 ; x 阀在左位时, P1泵和左阀组直通供油道和并联供油道相连, P2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
9、卸作业工况 该工况电磁阀处于关闭状态下, 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 关闭 , u 阀关闭, v 阀打开, w 阀关闭, y阀处于合流位置, P1压力油单独供动臂油缸, P2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P1泵供油外,还需 P2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P1泵油压高于P2泵油压 , 单向阀关闭, P2泵压力油不能供给动臂,因此大部分时间, P2泵专供回转和斗杆, 它们的操纵不受动臂的影响。空斗动臂下降斗杆伸出回转至
10、挖掘位置, 动臂下降, 电磁阀 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, P1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 , P2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16综 合 篇设计研究2004/ 5建筑机械化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
11、第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 位 , 电磁阀 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 处于开启状态 , 电磁阀 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 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 处于关闭状态, u 阀处于右位关闭状态 , 使 P1泵
12、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 处于关闭状态 , 电磁阀 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,
13、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 处于关闭状态, 电磁阀 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
14、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Px相通 ,在 Px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Py相连 ,在操纵动臂阀举升同时, Py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(电磁阀关闭 ) , 先导控制阀油通过梭阀都与Pw相通 , 在操纵斗杆阀时,Pw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
15、, 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
16、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: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。 采用操纵阀中增加一条油道, 作为控制通断阀的油道,这样在操纵操纵阀的同时, 也操纵了通断阀的开和
17、闭 。采用电磁阀操纵。为了实现复杂的供油关系 , 有时需将以上几种通断阀操纵方式同时应用。3)开中心多路阀系统在并联供油给多个液压作用元件时, 需解决向谁优先供油问题, 例如 : 动臂优先 、回转优先等, 在该系统中解决的方法是对非优先供油的油路加上节流装置, 采用固定的节流26综 合 篇设计研究建筑机械化2004/ 5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 孔或可变节流孔。固定节流孔结构简单, 但调节性能差 , 不能适
18、应工况变化的要求, 可变节流孔调节性能好 , 能适应工况变化的要求, 但结构复杂, 一般需要采用电液比例控制, 通过人手动电操纵或微机自动操纵 。4)开中心多路阀一般采用双泵或三泵,有些液压作用元件(动臂 、斗杆和铲斗)所需功率大,要合流供油, 该系统采用两种合流方式:阀内合流 : 例如双泵合流供给一个阀杆, 由该阀杆控制供油给所需合流的液压作用元件, 双泵合流的油通过一个阀杆供油, 该阀杆的孔径设计需考虑多泵供油所需的流通面积。 阀外合流 : 例如双泵分别通过一个阀杆 , 在阀杆外合流供油给所需合流的液压作用元件 , 这样 , 操纵阀就要增加一个阀杆。并且这两阀杆要连动操纵。显然操纵阀结构要
19、复杂些, 体积要大些 , 但由于流经阀杆的是单泵流量, 阀杆孔径可小 , 而且有可能与其他阀杆通用。5)作业装置同时动作时行走直线性问题, 在开中心多路阀系统有以下三种方式:三泵系统:左右行走马达由单独一个泵供油, 剩下一个泵供作业装置 。 采用二位二通阀, 使左右行走马达组成并联油路, 此方法结构很简单, 不足之处是行走和作业同时动作, 行走和作业是并联供油关系, 因此作业装置动作将引起行走速度波动。 采用直行阀 , 由一泵单独供行走(并联供油 ) , 另一泵单独供作业 , 两者相互独立, 因此作业装置动作不会引起行走速度波动。有些直行阀在直行位置作业和行走同时动作时, 作业油路可通过单向阀
20、和节流孔供油给行走, 这样作业装置油路多余的油可供给行走马达 , 以增加行走速度。参考文献1 黄宗益,李兴华,叶 伟.挖掘机工作装置液压操纵回路(一)J .建筑机械化, 2003 , (11) : 29 - 31.2 黄宗益,李兴华,叶 伟.挖掘机工作装置液压操纵回路(二)J .建筑机械化, 2003 , (12) : 19 - 21.3 黄宗益,范 基,叶 伟.挖掘机回转液压操纵回路(一)J .建筑机械化, 2004 , (1) : 55 - 57.4 黄宗益,范 基,叶 伟.挖掘机回转液压操纵回路(二)J .建筑机械化, 2004 ,(2): 62 - 64.(续完 )(编辑 吴学松)(上
21、接第 23 页)租赁的发展一方面是为了节省资金, 另一方面是由于越来越多的工人闲置在建筑工地。许多施工单位为了减轻自己的负担都决定对外租赁设备和操作人员 。租赁市场的发展带动了起重机市场的变化 现在市场上主要考虑的因素是价格, 虽然质量、可靠性 、安全性也很重要, 但是 , 租赁公司最先考虑的还是价格。因为 , 租赁公司希望在4 年以内收回自己的投资。目前 , 韩国有 300400 家塔机租赁公司, 其中有些公司只有12 台设备 , 超过 20 台设备的大公司可能不到50 家 。促成塔机旺盛需求的因素促使韩国对塔机需求突然增加的主要因素是汉城住宅建筑的快速发展, 汉城居住着4200 万人口 ,
22、大约是韩国总人口的一半。目前 , 汉城繁荣的私人住宅建筑已经达到了东南的工业城市釜山和其他一些大城市 。韩国的住房建筑周期大约是3040 年 , 大多数超过这个年限的房屋将被淘汰, 并在原来的基础上盖更高层的建筑。从 1997 年严重的金融危机和一段时期通货膨胀中重新振作的韩国, 由于银行低息贷款的刺激, 住宅建筑市场得以红火起来。1997年以前 , 韩国每年兴建50 多万套单元住房, 1998年 , 降到了 35 万套 , 但 2002 年上升到65 万套 。从 2002 年开始红火起来的房地产市场目前仍然很繁荣, 2004 年可能会逐步平稳下去。总体而言 , 2003 年是韩国塔机市场有史以来最好的一年。住宅建筑市场中的长期稳定性值得关注, 尤其在汉城 , 在购置住房和建筑方面增加投入的迹象近来已经很明显 。政府政策的保驾护航是必不可少的: 为了防止房价超出可以控制的范围, 政府宣布对土地征税,从而稳定房地产市场; 过去几年内, 政府废除了一些对发展不利的政策, 从而保障了过去2 年经济的强劲增长 。(编辑 侍田田)36综 合 篇设计研究2004/ 5建筑机械化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -