力士樂挖掘機(jī)油路介紹.doc

力士樂挖掘機(jī)油路介紹黃宗益 李興華目前液壓挖掘機(jī)有兩種油路：開中心直通回油六通閥系統(tǒng)和閉中心負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，我國(guó)國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)大多采用“開中心”系統(tǒng)，而國(guó)外著名的挖掘機(jī)廠家基本上都采用“閉中心”系統(tǒng)。閉中心具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，目前價(jià)格較貴。國(guó)內(nèi)廠家對(duì)開中心系統(tǒng)比較熟悉，而對(duì)閉中心系統(tǒng)不太了解，因此有必要來介紹一下閉中心系統(tǒng)，下面介紹力士樂閉中心負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償（LUDV）挖掘機(jī)油路。 力士樂液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)如圖1所示。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)可以看作由以下4部分組成： 1.多路閥液壓系統(tǒng)（主油路）。 2.液壓泵控制液壓系統(tǒng)（包括與發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制）。 3.各液壓作用元件液壓子系統(tǒng)：包括動(dòng)臂、斗桿、鏟斗?；剞D(zhuǎn)和行走液壓系統(tǒng)，還應(yīng)該包括附屬裝置液壓系統(tǒng)。4.多路閥操縱和控制液壓系統(tǒng)。圖1力士樂液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)一多路閥液壓系統(tǒng) 多路閥液壓系統(tǒng)是液壓挖掘機(jī)的主油路，它確定了液壓泵如何向各液壓作用元件的供油方式，決定了液壓挖掘機(jī)的工作特性。力士樂挖掘機(jī)采用的閉中位負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償多路閥液壓系統(tǒng)的工作原理如圖2所示： 圖2 力士樂挖掘機(jī)主油路簡(jiǎn)圖 力士樂挖掘機(jī)主油路由二個(gè)負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償系統(tǒng)組成：工裝油路和回轉(zhuǎn)油路（一）工作裝置和行走油路（除回轉(zhuǎn)外）：簡(jiǎn)稱工裝油路，采用閥后補(bǔ)償分流比負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償系統(tǒng)（LUDV系統(tǒng)），具有抗飽和功能。在每個(gè)操縱閥閥桿節(jié)流口后，設(shè)壓力補(bǔ)償閥，然后通過方向閥向各液壓作用元件供油。力士樂（LUDV）多路閥原理符號(hào)如圖3所示。 （a） （b） （c）圖3 力士樂多路閥原理符號(hào)圖 LUDV每個(gè)閥塊主要由操縱閥和壓力補(bǔ)償閥組成，其原理符號(hào)如圖3（a）所示，為了看清理解閥的原理，把操縱閥進(jìn)行分解后可知，它實(shí)際上是兩部分組成：閥的節(jié)流部分和閥的換向部分。閥塊原理展開圖如圖3（b）所示，壓力油進(jìn)入操縱閥先通過閥節(jié)流部分，后經(jīng)壓力補(bǔ)償閥，最后通過閥換向部分去液壓作用元件。閥后補(bǔ)償壓力補(bǔ)償閥布置在操縱閥可變節(jié)流口之后，由于液壓作用元件一般都是雙作用，有A、B兩條油路，為了避免兩條油路都設(shè)壓力補(bǔ)償閥，因此油路換向部分，必須設(shè)在壓力補(bǔ)償閥之后。因此實(shí)際閥的油路如圖3（b）所示，為了簡(jiǎn)化閥的結(jié)構(gòu)，把節(jié)流部分和換向部分集成于一體（操縱閥中）如圖3（a）所示。 工作裝置和行走操縱閥雖基本相同，但中位油路連通有所區(qū)別。工作裝置操縱閥中位A、B油口封閉，如圖3（a）（b）所示，行走操縱閥中位A、B油口與回油路通過節(jié)流相通，如圖3（c）所示。 因?yàn)閾Q向閥不影響原理分析，因此在圖2中沒有畫出。 對(duì)壓力補(bǔ)償閥取力平衡得（見圖2）Pm1=PLmax=Pm2 即壓力補(bǔ)償閥進(jìn)口壓力都相等，故經(jīng)各操縱閥的壓差都相等（P1=P2=P=PP-PLmax）,則通過各操縱閥的流量,只與反映閥桿行程（開口量）的K有關(guān)，具有抗飽和的功能。 負(fù)荷低的壓力補(bǔ)償閥產(chǎn)生壓力降：PC=PLmax-PL2（設(shè)PL1=PLmax）， 此壓降正好補(bǔ)償負(fù)荷壓力差，因此壓力補(bǔ)償閥實(shí)際上起了負(fù)荷均衡器的作用。多路閥液壓系統(tǒng)工作原理圖2中，檢出最高負(fù)載壓力PLmax采用的是梭閥網(wǎng)，而實(shí)際液壓系統(tǒng)圖1中，工裝和行走油路不采用梭閥網(wǎng)，而是采用三位三通的壓力補(bǔ)償閥來檢出最高負(fù)載壓力作為補(bǔ)償壓力。（二）回轉(zhuǎn)油路力士樂把回轉(zhuǎn)獨(dú)立出來，采用閥前補(bǔ)償（減壓閥型壓力補(bǔ)償閥）負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償油路。它與工作裝置油路并聯(lián)?；剞D(zhuǎn)負(fù)載油壓通過單向閥與油泵負(fù)載敏感腔相通。 當(dāng)工作裝置油路中各液壓元件單獨(dú)動(dòng)作或同時(shí)動(dòng)作時(shí)，就如同單泵閥后補(bǔ)償分流比負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償系統(tǒng)一樣。油泵單獨(dú)供該系統(tǒng)。 當(dāng)回轉(zhuǎn)單獨(dú)動(dòng)作時(shí)，為閥前補(bǔ)償負(fù)載敏感系統(tǒng)。 回轉(zhuǎn)油路和工裝油路同時(shí)動(dòng)作情況： 當(dāng)工裝油路最高負(fù)載壓力高于回轉(zhuǎn)油路時(shí)，工裝油壓由于受單向閥阻隔，傳不到回轉(zhuǎn)油路，由于兩油路是并聯(lián)系統(tǒng)，油優(yōu)先流向負(fù)載壓力低的回轉(zhuǎn)油路。 當(dāng)工裝油路最高負(fù)載壓力低于回轉(zhuǎn)油路時(shí)，回轉(zhuǎn)油壓PC通過單向閥傳至工裝油路負(fù)載壓力補(bǔ)償，工裝和回轉(zhuǎn)負(fù)載壓力均衡平衡相等，按各自操縱閥的開度大小向各執(zhí)行器分配供油。二泵液壓控制系統(tǒng)力士樂挖掘機(jī)泵液壓控制系統(tǒng)有不同的配置，具有不同的控制功能(一)A11VO的LRS控制系統(tǒng)，如圖4所示。 該系統(tǒng)由以下部分組成： 1恒功率閥和杠桿式恒功率裝置恒功率閥A是二位三通閥在彈簧力作用下，恒功率閥A處于右位，下油缸壓力油通過A閥回油，在上油缸腔內(nèi)油壓和彈簧作用下油泵向大流量方向擺動(dòng)。油泵壓力油通過上油缸腔作用在頂桿上，頂桿頂推杠桿使杠桿繞支點(diǎn)擺動(dòng)，推動(dòng)A閥向右移動(dòng)， 使A閥處于左位，油泵壓力油通過A閥經(jīng)B閥進(jìn)入下油缸，推動(dòng)其活塞桿，克服上油缸液壓力并壓縮彈簧使油泵向小流量方向擺動(dòng)。同時(shí)由于上油缸活塞桿右移，頂桿頂推杠桿的力臂減小，使 圖4 A11VO控制系統(tǒng)杠桿推A閥的力下降，直至與A閥彈簧力相等，油泵擺角處于新的平衡位置。 由于這種恒功率裝置通過杠桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，只要杠桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)得好，就能實(shí)現(xiàn)很理想的恒功率曲線。2油泵流量調(diào)節(jié)閥（補(bǔ)償壓力閥，見圖4中B閥）該閥為二位三通閥，閥的左端受泵的出口油壓Pp作用，閥的右端受多路閥負(fù)載敏感腔的油壓PLmax和彈簧力FS2作用，此閥的作用是設(shè)定系統(tǒng)的補(bǔ)償壓力。從B閥力平衡可得：PA= PLmax*A+Fs A為受壓面積 P=P-PLmax= Fs/A 當(dāng)P Fs/A時(shí) 該閥處于左位，油泵壓力油通向下油缸，使油泵流量減少。 當(dāng)P Fs/A時(shí) 該閥處于右位，下油缸通過該閥回油，使油泵流量增大。流量調(diào)節(jié)閥的作用是使系統(tǒng)壓差P（P-PLmax）保持定值。壓差P(Fs/A)由設(shè)計(jì)確定稱為系統(tǒng)的補(bǔ)償壓差，是系統(tǒng)各操縱閥的進(jìn)口壓力P和出口壓力Pm(=PLmax)之差，各操縱閥在保持補(bǔ)償壓差一定條件下，通過改變閥桿的開口面積來控制去各液壓作用元件的流量。系統(tǒng)通過油泵流量調(diào)節(jié)，按司機(jī)操縱閥桿的開度大小，提供所需流量，而且只供給比負(fù)載稍高一點(diǎn)（P）的油壓。避免了系統(tǒng)的流量損失和過大的壓力損失。LRS油泵控制系統(tǒng)當(dāng)彈簧力和閥的受壓面積在設(shè)計(jì)時(shí)取定后是不變的，因此恒功率閥設(shè)定功率是不變的。油泵流量調(diào)節(jié)閥設(shè)定的補(bǔ)償壓力也是不變的，雖然可以停機(jī)通過調(diào)整彈簧來改變功率設(shè)定和補(bǔ)償壓力設(shè)定，但顯然是不方便和不理想的，但實(shí)際挖掘機(jī)工作中需要改變功率和改變補(bǔ)償壓力，這是LRS系統(tǒng)的不足之處。（二）A11VO的LE2S控制系統(tǒng)：如圖5所示 LE2S控制系統(tǒng)與LRS控制系統(tǒng)不同之處是采用了變功率比例電磁閥和變補(bǔ)償壓力比例電磁閥?？梢詫?shí)現(xiàn)變功率控制和變補(bǔ)償壓力控制。 為了實(shí)現(xiàn)變功率控制和變補(bǔ)償壓力控制，在 LRS控制系統(tǒng)中恒功率閥和油泵流量調(diào)節(jié)閥中都加上了比例電磁鐵。變成變功率比例電磁閥和變補(bǔ)償壓力比例電磁閥。1.變功率比例電磁閥 在恒功率閥上加上比例電磁鐵，其電磁力作用在閥桿上，其功能實(shí)際上是改變彈簧作用力。油泵功率與彈簧力Fs成正比，通過改變比例電磁鐵的輸入電流I使電磁力變化，從而改變了油泵的功率控制曲線。 圖6油泵功率曲線隨電流I的變化 圖5 A11V0 LE2S控制系統(tǒng)油泵功率曲線隨先導(dǎo)電流I的變化情況如圖6所示，為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，電控設(shè)定的最大功率線，高于發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率線PH，電控失效后，功率線低于PH，電控最小功率線更低。從圖6可見比例電磁鐵控制的恒功率曲線是一個(gè)區(qū)間。變功率控制在挖掘機(jī)有二大功用： （1）實(shí)現(xiàn)全功率控制 無變功率控制時(shí)，考慮到大氣狀態(tài)（氣壓，氣溫和濕度）變化，采用較差燃油和使用過程中發(fā)動(dòng)機(jī)性能惡化等原因都會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所下降，為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)過載和熄火，一般油泵功率設(shè)定都低于發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率。采用變功率閥，最大功率設(shè)定高于發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率，可采用轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制使發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)工作，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。（2）實(shí)現(xiàn)工況控制 挖掘機(jī)要求在不同工況下作業(yè)：例如重掘削工況，經(jīng)濟(jì)作業(yè)工況和精細(xì)作業(yè)工況等，要求油泵功率有不同的設(shè)定，變功率控制能實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。 2油泵流量調(diào)節(jié)變補(bǔ)償壓力閥在油泵流量調(diào)節(jié)閥上加上比例電磁鐵，通過改變電流可改變其電磁力，此電磁力作用在流量調(diào)節(jié)閥上，實(shí)際上是改變了彈簧力，上面已說明油泵流量調(diào)節(jié)閥的補(bǔ)償壓力取決于彈簧力，改變彈簧力也就改變了補(bǔ)償壓力。補(bǔ)償壓力與電流I成直線關(guān)系如圖7所示，圖中表示了調(diào)節(jié)彈簧力也可以改變補(bǔ)償壓力，圖8表示閥桿行程(K)一定，油泵流量Q隨補(bǔ)償壓力(PLS)的變化情況。圖9表示在不同的補(bǔ)償壓力下，供給液壓作用元件的流量與閥桿行程的關(guān)系。降低PLS，供油量減少，隨閥桿行程增大，流量增加比較平緩。從這些圖中可知，改變控制電流能使補(bǔ)償壓力變化，補(bǔ)償壓力變化能改變?nèi)ヒ簤鹤饔迷牧髁浚鹫{(diào)速作用，變PLS控制能更好地適應(yīng)不同作業(yè)工況的流量需要，特別是改善了精細(xì)作業(yè)微動(dòng)性能；另外隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變，泵的流量隨著變化，補(bǔ)償壓力也應(yīng)隨之改變。應(yīng)當(dāng)說明：補(bǔ)償壓力閥輸出的控制油直接操縱液壓泵變量油缸，而功率閥輸出的控制油經(jīng)補(bǔ)償壓力閥操縱液壓泵變量油缸，因此兩閥的控制關(guān)系為補(bǔ)償壓力閥優(yōu)先。圖7 補(bǔ)償壓力PLS隨I和彈簧力變化曲線 圖8 閥桿行程一定流量Q隨PLS變化曲線圖9 在不同的PLS下流量隨閥桿行程變化曲線三各液壓作用元件液壓回路（一）動(dòng)臂斗桿和鏟斗液壓回路：（見圖1） 1.在油缸的兩條油路中都設(shè)有限壓閥防止過載 2.動(dòng)臂和斗桿的液壓回路中若需要可采用再生閥桿，實(shí)現(xiàn)再生功能。（二）行走液壓回路：如圖10所示，由以下閥組成1. 限壓閥二個(gè)分別限制行走馬達(dá)兩油路壓力,又起補(bǔ)油作用 2.平衡閥：防止重力下坡時(shí)超速。 3.制動(dòng)操縱閥，由左右油路通過梭形閥引入壓力油，在壓力油作用下此閥打開，壓力油通向制動(dòng)器。 4.減壓閥：在壓力油通向制動(dòng)器的途中設(shè)減壓閥，使通向制動(dòng)器的油壓降低，使制動(dòng)器承受較低壓力。有壓力油時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)。卸壓時(shí)制動(dòng)器壓力油通過節(jié)流孔回油，使制動(dòng)器延時(shí)制動(dòng)。 5.油馬達(dá)自動(dòng)變速先導(dǎo)控制閥（見圖1X） 圖10行走液壓回路該閥為兩位三通閥，平時(shí)在彈簧作用下，該閥處于上位，變速閥先導(dǎo)控制油與先導(dǎo)油泵相通，當(dāng)行走負(fù)載壓力大于彈簧壓力時(shí)，壓縮彈簧使該閥處于下位，變速閥先導(dǎo)控制油回油箱。 6.變速閥：在先導(dǎo)控制油作用下，該閥處于上位，變量油缸下腔進(jìn)壓力油，上腔回油，油馬達(dá)處于小排量。當(dāng)先導(dǎo)控制油回油時(shí)，在彈簧力作用下該閥處于下位，變量油缸上腔進(jìn)壓力油，下腔回油，油馬達(dá)處于大排量。 7.行走操縱閥處于中位時(shí)，油馬達(dá)兩腔相通，并與回油路相通，使行走馬達(dá)和管路始終保持充滿狀態(tài)。 8通過左右行走回路間的旁通阻尼孔進(jìn)行平衡，來改善直線行走性能。補(bǔ)償兩在兩側(cè)馬達(dá)泄漏量不同，機(jī)械加工誤差和控制誤差引起的流量偏差。（三）回轉(zhuǎn)液壓回路：如圖11所示由兩個(gè)單向補(bǔ)油閥，二個(gè)二級(jí)溢流閥和先導(dǎo)操縱油壓控制的回轉(zhuǎn)壓力閥等組成。1.二個(gè)二級(jí)溢流閥，具有驅(qū)動(dòng)增壓，溢流油壓高和制動(dòng)減壓，溢流油壓低的功能。回轉(zhuǎn)操縱閥的先導(dǎo)操縱油壓Pi作用在油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)側(cè)油路的溢流閥上（見圖1）。使驅(qū)動(dòng)側(cè)的溢流壓力提高，驅(qū)動(dòng)力矩大，使回轉(zhuǎn)加速快。制動(dòng)時(shí)，無先導(dǎo)油壓作用，溢流閥壓力低，制動(dòng)力矩較低，使制動(dòng)較柔和，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)元件工作較平穩(wěn)沖擊小。當(dāng)需快速?gòu)?qiáng)力制動(dòng)，可采用反向驅(qū)動(dòng)來制動(dòng)。 2.先導(dǎo)操縱油壓控制的回轉(zhuǎn)壓力閥（見圖1Y） 此閥在回轉(zhuǎn)操縱換向閥的進(jìn)油口上，控制進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)的油壓，從回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥輸出兩個(gè)方向的操縱油壓，通過梭形閥作用在回轉(zhuǎn)壓力閥上，使回轉(zhuǎn)壓力閥隨著先導(dǎo)操縱油壓的提高其控制的壓力增加。因此司機(jī)可通過控制先導(dǎo)操縱油壓來控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)的油壓，從而實(shí)現(xiàn)無級(jí)控制改變回轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，能很好地按司機(jī)的愿望向回轉(zhuǎn)馬達(dá)提供所需壓力（轉(zhuǎn)矩）和流量（轉(zhuǎn)速），使回轉(zhuǎn)加速任意自由，操縱得心應(yīng)手。 圖11 回轉(zhuǎn)液壓回路四多路閥先導(dǎo)操縱系統(tǒng)（見圖1）由定量油泵、先導(dǎo)操縱閥、閉鎖電磁閥、安全閥和梭形閥等組成。 先導(dǎo)操縱閥是具有位移和力感覺的比例型操縱閥，先導(dǎo)操縱油通過單向節(jié)流閥操縱多路閥桿的移動(dòng)，使操縱平穩(wěn)柔和。 回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥通過梭形閥將先導(dǎo)操縱油壓加在回轉(zhuǎn)壓力閥上，控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)油壓。 左行走先導(dǎo)操縱閥通過梭形閥將先導(dǎo)操縱油壓加在補(bǔ)償負(fù)載壓力溢流閥C上。 閉鎖電磁閥起閉鎖先導(dǎo)閥操縱作用，當(dāng)電磁閥失電時(shí)在彈簧力作用下，該閥處于左位，先導(dǎo)油泵來油切斷，先導(dǎo)操縱閥進(jìn)油路回油，先導(dǎo)操縱閥不能操縱，只有當(dāng)電磁閥接通電時(shí)，該閥處于右位，先導(dǎo)油泵壓力油才能通向各先導(dǎo)操縱閥，先導(dǎo)操縱閥才能操縱，起安全防止誤操縱作用。五系統(tǒng)其他功能閥集成布置在多路閥內(nèi)，是組成多路閥液壓系統(tǒng)的一部分，包括以下閥：系統(tǒng)安全閥A：起安全保護(hù)作用，一般情況下不打開。 系統(tǒng)卸載閥B：此閥一端受油泵壓力油作用，另一端受補(bǔ)償負(fù)載壓力和彈簧力作用。有一操縱閥操縱，（即系統(tǒng)工作時(shí)），此閥在補(bǔ)償負(fù)載壓力作用下關(guān)閉，建立油壓。當(dāng)各操縱閥都在中位時(shí)，此時(shí)補(bǔ)償壓力油回油，補(bǔ)償負(fù)載壓力很低，油泵壓力油只需克服彈簧力，就能將此閥打開回油箱，由于油泵的油經(jīng)此閥回油有一定節(jié)流作用，使油泵出口壓力稍提高，作用在油泵流量調(diào)節(jié)閥上，P-PL彈簧力，流量調(diào)節(jié)閥起作用，使油泵流量變小，只輸出少量液壓油，冷卻和沖洗系統(tǒng)，使油泵處于待命狀態(tài)，一旦系統(tǒng)工作油泵就能很快響應(yīng)。使操縱閥在中位時(shí)油泵在低壓小流量工作，實(shí)現(xiàn)中位卸載節(jié)能。 補(bǔ)償負(fù)載壓力溢流閥C（切斷閥）：該閥控制負(fù)載最高壓力，超過此壓力該閥打開，補(bǔ)償負(fù)載壓力油通過它回油箱，由于油流經(jīng)壓力補(bǔ)償閥油壓降低，使油泵壓差增加，油泵排