挖掘機力士樂液壓系統(tǒng)分析解讀

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上挖掘機力士樂液壓系統(tǒng)分析主要內(nèi)容 介紹了力士樂閉中心負載敏感壓力補償挖掘機液壓系統(tǒng)組成及其工作原理、特性。重點分析了多路閥液壓系統(tǒng)、液壓泵控制系統(tǒng)、各主要液壓作用元件液壓回路及多路閥先導操縱系統(tǒng)等。目前液壓挖掘機有兩種油路: 開中心直通回油六通閥系統(tǒng)和閉中心負載敏感壓力補償系統(tǒng), 我國國產(chǎn)液壓挖掘機大多采用“開中心”系統(tǒng), 而國外著名的挖掘機廠家基本上都采用“閉中心”系統(tǒng)。閉中心具有明顯的優(yōu)點, 但價格較貴。國內(nèi)廠家對開中心系統(tǒng)比較熟悉, 而對閉中心系統(tǒng)不太了解,因此有必要來介紹一下閉中心系統(tǒng), 本文重點分析力士樂閉中心負載敏感壓力補償(LUDV) 挖掘機油路。LUD

2、V 意為與負載無關(guān)的分配閥。LUDV系統(tǒng)力士樂挖掘機液壓系統(tǒng)可以看作由以下4 部分組成: 多路閥液壓系統(tǒng)(主油路) ; 液壓泵控制液壓系統(tǒng)(包括與發(fā)動機綜合控制) ; 各液壓作用元件液壓子系統(tǒng), 包括動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)和行走液壓系統(tǒng), 還包括附屬裝置液壓系統(tǒng); 多路閥操縱和控制液壓系統(tǒng)。1 多路閥液壓系統(tǒng)多路閥液壓系統(tǒng)是液壓挖掘機的主油路, 它確定了液壓泵如何向各液壓作用元件的供油方式, 決定了液壓挖掘機的工作特性。力士樂采用的閉中位負載敏感壓力補償多路閥液壓系統(tǒng)的工作原理見圖1 (因換向閥不影響原理分析, 故未畫出) 。圖1 挖掘機力士樂主油路簡圖挖掘機力士樂主油路由工裝油路和回轉(zhuǎn)油路二

3、個負載敏感壓力補償系統(tǒng)組成。1.1 工裝油路工作裝置和行走油路(除回轉(zhuǎn)外) 簡稱工裝油路,用閥后補償分流比負載敏感壓力補償(LUDV)系統(tǒng), 具有抗飽和功能。在每個操縱閥閥桿節(jié)流口后, 設(shè)壓力補償閥, 然后通過方向閥向各液壓作用元件供油。LUDV 多路閥原理符號見圖2 。圖2 力士樂多路閥原理符號圖LUDV 每個閥塊主要由操縱閥和壓力補償閥組成, 其原理符號如圖2a 所示。為了便于理解閥的原理, 把操縱閥進行分解后可知, 它實際上由閥的節(jié)流部分和閥的換向部分兩部分組成。閥塊原理展開如圖2b 所示, 壓力油進入操縱閥先通過閥節(jié)流部分, 后經(jīng)壓力補償閥, 最后通過閥換向部分去液壓作用元件。閥后補償

4、壓力補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)壓力補償閥, 因此油路換向部分必須設(shè)在壓力補償閥之后。為了簡化閥的結(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2a 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2a 、2b 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2c 所示。對壓力補償閥取力平衡得(見圖1) : Pm1 =PLmax = Pm2 。即壓力補償閥進口壓力都相等, 故經(jīng)各操縱閥的壓差都相等( P1 = P2 = P =

5、PP- PLmax) , 則通過各操縱閥的流量Q = k P ,只與反映閥桿行程(開口量) 的k 有關(guān), 具有抗飽和的功能。負荷低的壓力補償閥產(chǎn)生壓力降: PC =PLmax - PL2 (設(shè)PL1 = PLmax) , 此壓降正好補償負荷壓力差, 因此壓力補償閥實際上起了負荷均衡器的作用。多路閥液壓系統(tǒng)工作原理圖1 中, 檢出最高負載壓力PLmax采用的是梭閥網(wǎng), 而實際液壓系統(tǒng)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償閥來檢出最高負載壓力作為補償壓力。1.2 回轉(zhuǎn)油路力士樂把回轉(zhuǎn)獨立出來, 采用閥前補償(減壓閥型壓力補償閥) 負載敏感壓力補償油路。它與工作裝置油路并聯(lián)。

6、回轉(zhuǎn)負載油壓通過單向閥與油泵負載敏感腔相通。當工作裝置油路中各液壓元件單獨動作或同時動作時, 就如同單泵閥后補償分流比負載敏感壓力補償系統(tǒng)一樣, 油泵單獨供該系統(tǒng)。當回轉(zhuǎn)單獨動作時, 為閥前補償負載敏感系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)油路和工裝油路同時動作情況: 當工裝油路最高負載壓力高于回轉(zhuǎn)油路時, 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)先流向負載壓力低的回轉(zhuǎn)油路; 當工裝油路最高負載壓力低于回轉(zhuǎn)油路時, 回轉(zhuǎn)油壓PC 通過單向閥傳至工裝油路負載壓力補償, 工裝和回轉(zhuǎn)負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。2 液壓泵控制系統(tǒng)力士樂挖掘機液壓泵控制系統(tǒng)有

7、不同的配置,具有不同的控制功能。2.1 A11VO 的LRS 控制系統(tǒng)圖3 A11VO 控制系統(tǒng)如圖3 所示, 該系統(tǒng)由以下部分組成。2.1.1 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。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擺動, 推動A閥向右移動, 使A閥處于左位, 油泵壓力油通過A閥經(jīng)B 閥進入下油缸, 推動其活塞桿, 克服上油缸液壓力并壓縮彈簧使油泵向小流量方向擺動。同時由于上油缸活塞桿右移, 頂桿頂推杠桿的力臂減小, 使杠桿推A 閥

8、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。這種恒功率裝置通過杠桿機構(gòu)來實現(xiàn), 只要杠桿系統(tǒng)設(shè)計得好, 就能實現(xiàn)很理想的恒功率曲線。2.1.2 油泵流量調(diào)節(jié)閥油泵流量調(diào)節(jié)閥(補償壓力閥, 見圖3 中B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)的補償壓力。從B 閥力平衡可得:PA = PLmax A + FSP = P - PLmax = FS/ A當P > FS/ A 時( A 為受壓面積) , 該閥處左位, 油泵壓力油通向下油缸, 使油泵流量減少。當P < FS/

9、 A 時, 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。P 由設(shè)計確定稱為系統(tǒng)的補償壓差, 是系統(tǒng)各操縱閥的進口壓力P 與出口壓力Pm ( = PLmax) 之差, 各操縱閥在保持補償壓差一定條件下, 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), 按司機操縱閥桿的開度大小, 提供所需流量, 而且只供給比負載稍高一點( P) 的油壓。避免了系統(tǒng)的流量損失和過大的壓力損失。當彈簧力和閥的受壓面積在設(shè)計時取定后, LRS 油泵控制系統(tǒng)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

10、補償壓力也是不變的, 雖然可以停機通過調(diào)整彈簧來改變功率設(shè)定和補償壓力設(shè)定, 但顯然是不方便和不理想的, 但實際挖掘機工作中需要改變功率和改變補償壓力, 這是LRS 系統(tǒng)的不足之處。2.2 A11VO 的LE2S 控制系統(tǒng)圖4 A11V0 LE2S 控制系統(tǒng)1 - 變功率控制閥; 2 - 功率設(shè)定調(diào)整彈簧; 3 - 變功率比例電磁鐵; 4 - 調(diào)節(jié)響應(yīng)時間的單向節(jié)流閥; 5 - 變補償壓力控制閥; 6 - 補償壓力設(shè)定調(diào)整彈簧; 7 - 變補償壓力比例電磁鐵如圖4 所示, L E2S 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償壓力比例電磁閥, 可以實現(xiàn)變功率控制和變補償

11、壓力控制。為此, 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, 成為變功率比例電磁閥和變補償壓力比例電磁閥。2.2.1 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。油泵功率曲線隨先導電流I 的變化情況如圖5所示, 圖5 油泵功率曲線隨電流I 的變化為了充分利用發(fā)動機功率, 電控設(shè)定的最大功率線高于發(fā)動機額定功率線PH,電控失效后,功率線低于PH,電控最小功率線更低。從圖5 可見比例電磁鐵控制的恒功率曲線是一個

12、區(qū)間。變功率控制在挖掘機有二大功用: 實現(xiàn)全功率控制: 無變功率控制時, 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)動機性能惡化等原因都會使得發(fā)動機功率有所下降, 為了防止發(fā)動機過載和熄火, 一般油泵功率設(shè)定都低于發(fā)動機額定功率。采用變功率閥, 最大功率設(shè)定高于發(fā)動機額定功率, 可采用轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制使發(fā)動機始終保持在發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速點工作, 充分利用發(fā)動機功率。實現(xiàn)工況控制: 挖掘機要求在不同工況下作業(yè), 例如重掘削工況、經(jīng)濟作業(yè)工況和精細作業(yè)工況等, 要求油泵功率有不同的設(shè)定, 變功率控制能實現(xiàn)這個要求。2.2.2 油泵流量調(diào)節(jié)變補償壓力閥在油泵流量調(diào)節(jié)閥上加上比例電

13、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)閥的補償壓力取決于彈簧力, 改變彈簧力也就改變了補償壓力。補償壓力與電流 I 成直線關(guān)系, 如圖6 所示。圖6 補償壓力PLS隨電流和彈簧力變化曲線圖中表示了調(diào)節(jié)彈簧力也可以改變補償壓力。圖7 閥桿行程一定時流量Q 隨PLS變化曲線圖7表示閥桿行程S 一定, 油泵流量Q 隨補償壓力PLS的變化情況。圖8 在不同的PLS下流量隨閥桿行程變化曲線圖8 表示在不同的補償壓力下, 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; 閥桿行程增大, 流量增加比較平緩。從這些

14、圖中可知, 改變控制電流能使補償壓力變化, 補償壓力變化能改變?nèi)ヒ簤鹤饔迷牧髁?起調(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, 特別是改善了精細作業(yè)微動性能; 另外隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變, 泵的流量隨著變化, 補償壓力也應(yīng)隨之改變。應(yīng)當說明, 補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)系為補償壓力閥優(yōu)先。3 各液壓作用元件液壓回路3.1 動臂、斗桿和鏟斗液壓回路其特征為: 在油缸的兩條油路中都設(shè)有限壓閥防止過載; 動臂和斗桿的液壓回路中若需要可采用再生閥桿, 實現(xiàn)再生功能。3.2 行走液壓回路圖9 行走液

15、壓回路1 - 限壓閥; 2 - 平衡閥; 3 - 制動操縱閥; 4 - 減壓閥; 5 - 變速閥如圖9 所示, 由以下閥組成: 限壓閥二個分別限制行走馬達兩油路壓力, 又起補油作用;平衡閥防止下坡時超速; 制動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, 壓力油通向制動器; 減壓閥在壓力油通向制動器的途中設(shè)減壓閥, 使通向制動器的油壓降低, 制動器承受較低壓力, 有壓力油時制動器制動, 卸壓時制動器壓力油通過節(jié)流孔回油,使制動器延時制動; 油馬達自動變速先導控制閥該閥為兩位三通閥, 平時在彈簧作用下, 該閥處于上位, 變速閥先導控制油與先導油泵相通, 當行走負載壓力大于彈簧

16、壓力時, 壓縮彈簧使該閥處于下位, 變速閥先導控制油回油箱; 變速閥在先導控制油作用下, 該閥處于上位, 變量油缸下腔進壓力油, 上腔回油, 油馬達處于小排量, 當先導控制油回油時, 在彈簧力作用下該閥處于下位,變量油缸上腔進壓力油, 下腔回油, 油馬達處于大排量。行走操縱閥處于中位時, 油馬達兩腔相通, 并與回油路相通, 使行走馬達和管路始終保持充滿狀態(tài)。通過左右行走回路間的旁通阻尼孔進行平衡, 來改善直線行走性能。補償兩側(cè)馬達泄漏量不同、機械加工誤差和控制誤差引起的流量偏差。3.3 回轉(zhuǎn)液壓回路如圖10 所示,由兩個單向補油閥、二個二級溢流閥和先導操縱油壓控制的回轉(zhuǎn)壓力閥等組成。圖10 回

17、轉(zhuǎn)液壓回路1) 二個二級溢流閥具有驅(qū)動增壓、溢流油壓高和制動減壓、溢流油壓低的功能?；剞D(zhuǎn)操縱閥的先導操縱油壓Pi 作用在油馬達驅(qū)動側(cè)油路的溢流閥上, 使驅(qū)動側(cè)的溢流壓力提高,驅(qū)動力矩大, 使回轉(zhuǎn)加速快。制動時, 無先導油壓作用, 溢流閥壓力低, 制動力矩較低, 使制動較柔和, 回轉(zhuǎn)驅(qū)動元件工作較平穩(wěn)沖擊小。當需快速強力制動時可采用反向驅(qū)動來制動。2) 先導操縱油壓控制的回轉(zhuǎn)壓力閥此閥在回轉(zhuǎn)操縱換向閥的進油口上, 控制進入回轉(zhuǎn)馬達的油壓, 從回轉(zhuǎn)先導操縱閥輸出兩個方向的操縱油壓, 通過梭形閥作用在回轉(zhuǎn)壓力閥上, 使回轉(zhuǎn)壓力閥隨著先導操縱油壓的提高其控制的壓力增加。因此司機可通過控制先導操縱油壓來

18、控制回轉(zhuǎn)馬達的油壓, 從而實現(xiàn)無級控制改變回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)矩, 能很好地按司機的愿望向回轉(zhuǎn)馬達提供所需壓力(轉(zhuǎn)矩) 和流量(轉(zhuǎn)速) , 任意回轉(zhuǎn)加速, 操縱得心應(yīng)手。4 多路閥先導操縱系統(tǒng)由定量油泵、先導操縱閥、閉鎖電磁閥、安全閥和梭形閥等組成。先導操縱閥是具有位移和力感覺的比例型操縱閥, 先導操縱油通過單向節(jié)流閥操縱多路閥桿的移動, 使操縱平穩(wěn)柔和?；剞D(zhuǎn)先導操縱閥通過梭形閥將先導操縱油壓加在回轉(zhuǎn)壓力閥上, 控制回轉(zhuǎn)馬達油壓。左行走先導操縱閥通過梭形閥將先導操縱油壓加在補償負載壓力溢流閥C 上。閉鎖電磁閥起閉鎖先導閥操縱作用, 當電磁閥失電時在彈簧力作用下, 該閥處于左位, 先導油泵來油切斷, 先導操縱閥進油路回油,先導操縱閥不能操縱, 只有當電磁閥接通電時, 該閥處于右位, 先導油泵壓力油才能通向各先導操縱閥, 先導操縱閥才能操縱, 防止誤操縱。5 系統(tǒng)其它功能閥系統(tǒng)其它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, 包括以下各閥。1) 系統(tǒng)安全閥A起安全保護作用, 一般情況下不打開。2) 系統(tǒng)卸載閥B此閥一端受油泵壓力油作用, 另一端受補償負載壓力和彈簧力作用。有一操縱閥操縱(即系