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盡管目前液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)種類繁多，從功能上看各有特點，但從液壓挖掘機(jī)的工作特點和基本控制要求出發(fā)，可以歸納出一些基本類型和特點，并從中總結(jié)出液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的發(fā)展思路，為進(jìn)一步理解和掌握復(fù)雜的液壓挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)一般按主油泵的數(shù)量、功率調(diào)節(jié)方式和回路的數(shù)量來分類。按液壓泵特性，液壓挖掘機(jī)采用的液壓系統(tǒng)大致上有定量系統(tǒng)、變量系統(tǒng)和定變量混合系統(tǒng)等三種類型。
(1)定量系統(tǒng)
液壓挖掘機(jī)定量系統(tǒng)采用定量泵為液壓系統(tǒng)提供壓力油。系統(tǒng)中泵的輸出流量恒定，不能隨外負(fù)荷的變化而使流量作相應(yīng)的變化。通常依靠節(jié)流來調(diào)節(jié)速度。根據(jù)定量系統(tǒng)中油泵和回路的數(shù)量及組合形式，分為單泵單回路、雙泵單回路定量系統(tǒng)、雙泵雙回路定量系統(tǒng)及多泵多回路定量系統(tǒng)等。
液壓挖掘機(jī)在作業(yè)過程中，外負(fù)載是隨作業(yè)工況不斷變化的，發(fā)動機(jī)功率只能按最大負(fù)載壓力和作業(yè)速度來確定。一般情況下，單泵定量系統(tǒng)的平均負(fù)荷為最大負(fù)荷的60%左右，所以發(fā)動機(jī)的功率平均只用了約60%。因流量恒定，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時，不能通過改變流量來改變作業(yè)速度。為了獲得不同的作業(yè)速度,常依靠多路閥來進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，其結(jié)果是發(fā)熱量大，功率浪費(fèi)嚴(yán)重。
定量系統(tǒng)在小型液壓挖掘機(jī)上應(yīng)用較多，主要原因是：定量泵結(jié)構(gòu)簡單，價格低，工作可靠;由于定量泵經(jīng)常在非滿負(fù)荷下工作，其壽命比變量泵相對長一些;由于定量系統(tǒng)流量固定，執(zhí)行元件的速度也穩(wěn)定，工作裝置的軌跡容易控制。其缺點是在復(fù)合動作時，各機(jī)構(gòu)工作速度大大降低。
�、賳伪脝位芈范肯到y(tǒng)圖2-39為某0.2m3懸掛式挖掘機(jī)單泵單回路定量系統(tǒng)。該機(jī)前部裝載，后部挖掘，但兩種作業(yè)不能同時進(jìn)行。系統(tǒng)中各分配閥并聯(lián)，可以實現(xiàn)復(fù)合動作。為了防止系統(tǒng)過載，設(shè)置了安全溢流閥2。在裝載斗動臂油缸5、挖掘斗動臂油缸16、斗桿油缸17大腔和回轉(zhuǎn)馬達(dá)15的管路上安裝了過載閥，以防止液壓元件過載損壞。
各分配閥的進(jìn)油路都設(shè)有單向閥，當(dāng)復(fù)合動作時，不會因工作裝置自重等因素引起動作間的相互干擾。
�、陔p泵雙回路定量系統(tǒng)國產(chǎn)某型履帶式液壓挖掘機(jī)采用雙泵雙回路定量開式系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)如圖2-40所示。
圖示全液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)為雙泵雙回路定量系統(tǒng)。系統(tǒng)中所用的是斜軸式徑向柱塞泵。它有兩個出油口，相當(dāng)于A，B兩臺泵供油，其流量為328L/min。A泵輸出的壓力油進(jìn)入多路閥組工(帶合流閥5)驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達(dá)18，鏟斗缸22和輔助缸20動作，并經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動右行走馬達(dá)17。泵B輸出的壓力油進(jìn)入多路閥組Ⅱ(帶限速閥10)驅(qū)動動臂缸19，斗桿缸21，并經(jīng)過中央回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動左行走馬達(dá)16和推土缸15。每組多路閥中的四聯(lián)換向閥組成串聯(lián)油路。
a.系統(tǒng)工作循環(huán)分析.根據(jù)挖掘機(jī)的作業(yè)要求,液壓系統(tǒng)應(yīng)完成挖掘,滿斗提升回轉(zhuǎn),卸載和返回工作循環(huán).該工作循環(huán)由系統(tǒng)中的一般工作回路實現(xiàn).
(a)鏟斗挖掘.通常以鏟斗缸或兩者配合進(jìn)行挖掘,必要時配以動臂動作:操縱多路閥組I中的換向閥3處于右位,這時油液的流動是:進(jìn)油路A泵一換向閥l,2的中位一換向閥3右位一鏟斗缸22大腔.回油路:鏟斗缸22小腔一單向節(jié)流閥25換向閥3右位一換向閥4中位一合流閥5右位一多路閥組Ⅱ一限速閥10右位一背壓閥12-散熱器13濾油器14-油箱.此時鏟斗缸活塞伸出,推動鏟斗挖掘.或者同時操縱換向閥3,7使兩者配合進(jìn)行挖掘.必要時操作換向閥6,使處于右位或左位,則B泵來油進(jìn)入動臂缸19的大腔或小腔,使動臂上升或下降以配合鏟斗缸和斗桿缸動作,提高挖掘效率.
(b)滿斗提升回轉(zhuǎn).操縱換向閥6處于右位,B泵來油進(jìn)入動臂缸大腔將動臂頂起,滿斗提升;當(dāng)鏟斗提升到一定高度時操縱換向閥1處于左位或右位,則A泵來油進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)18驅(qū)動馬達(dá)帶轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處.完成滿斗回轉(zhuǎn)主要是動臂和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的復(fù)合動作.
(c)卸載.操縱換向閥7控制斗桿缸,調(diào)節(jié)卸載半徑;然后操縱換向閥3處于左位,使鏟斗缸活塞回縮,鏟斗卸載.為了調(diào)整卸載位置還要有動臂缸的配合.此時是斗桿缸和鏟斗復(fù)合動作,兼以動臂動作.
(d)返回.操縱換向閥工處于右位或左位,則轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn).同時操縱換向閥6和7使動臂缸和斗桿缸配合動作,把空斗放到挖掘點,此時是回轉(zhuǎn)馬達(dá)和動臂或斗桿復(fù)合動作.
b.主要液壓元件在系統(tǒng)中的作用.
(a)換向閥4控制的輔助液壓缸20供抓斗作業(yè)時使用.
(b)為了限制動臂、斗桿、鏟斗因自重而快速下降,在其回路上均設(shè)置了單向節(jié)流閥23、24、25.
(c)整機(jī)行走由行走馬達(dá)16、17驅(qū)動.左右馬達(dá)分別屬于兩條獨立的油路.如同時操縱換向閥8和2使處于左位和右位,左右馬達(dá)16、17即正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),且轉(zhuǎn)速相同(在兩條油路的容積效率相等的情況下).因此挖掘機(jī)可保持直線行駛.若使用單泵系統(tǒng),則難以做到(在左右馬達(dá)行駛阻力不等的情況下).
(d)在左、右行走馬達(dá)內(nèi)設(shè)有電磁雙速閥,可獲得兩擋行走速度.一般情況下,行走馬達(dá)內(nèi)部兩排柱塞缸并聯(lián)供油,為低速擋;如操縱電磁雙速閥,則成串聯(lián)供油(圖示位置),為高速擋.
(e)系統(tǒng)回油路上的限速閥10在挖掘機(jī)下坡時用來自動控制行走速度,防止超速滑坡.在平路上正常行駛或進(jìn)行挖掘作業(yè)時,因液壓泵出口油壓力較高,高壓油將通過梭閥11使限速閥10處于左位,從而取消回油節(jié)流.如在下坡行駛時一旦出現(xiàn)超速現(xiàn)象,液壓泵輸出的油壓力降低,限速閥在其彈簧力的作用下又會回到圖示節(jié)流位置,從而防止超速滑坡.
(f)該機(jī)在挖掘作業(yè)時,常需動臂缸與斗桿缸快速動作以提高生產(chǎn)效率.為此在系統(tǒng)中增加了合流閥5.合流閥在圖示位置時,泵A,B不合流.當(dāng)操縱合流處于左位時A泵輸出的壓力油經(jīng)合流閥5的左位進(jìn)入多路閥組Ⅱ,與B泵一起向動臂缸和斗桿缸供油,以加快動臂和斗桿的動作速度.
(g)在兩組多路閥的進(jìn)油路上設(shè)有安全閥以限制系統(tǒng)的最大工作壓力.在各液壓缸和液壓馬達(dá)的分支油路上均設(shè)有過載閥以吸收工作裝置的沖擊能量.
c.低壓回路.該型液壓挖掘機(jī)除了主油路外,還有如下低壓油路.
(a)背壓油路(或補(bǔ)油油路).由系統(tǒng)回路上的背壓閥所產(chǎn)生的低壓油(0.8～lMPa)在制動或出現(xiàn)超速吸空時,通過雙向補(bǔ)油閥26向液壓馬達(dá)的低油腔補(bǔ)油,以保證滾輪始終貼緊導(dǎo)軌表面,使馬達(dá)工作平穩(wěn)并有可靠的制動性能.
(b)排灌油路.將低壓油經(jīng)節(jié)流閥減壓后引入液壓馬達(dá)殼體,使馬達(dá)即使在不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下殼體內(nèi)仍保持一定的循環(huán)油量.其目的,一是使馬達(dá)殼體內(nèi)的磨損物經(jīng)常得到?jīng)_洗;二是對馬達(dá)進(jìn)行預(yù)熱,防止當(dāng)外界溫度過低時由主油路通人溫度較高的工作油液以后引起配油軸及柱塞副等精密配合局部不均勻的熱膨脹,使馬達(dá)卡住或咬死而發(fā)生故障(即所謂的"熱沖擊").
(c)泄油回路.該油路將多路換向閥和液壓馬達(dá)的泄漏油液用油管集中起來,通過五通接頭和濾油器流回油箱.該回路無背壓,以減少外漏.液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,可通過檢查泄漏油路濾油器,判定是否屬于液壓馬達(dá)磨損引起的故障.
該液壓系統(tǒng)在回油路設(shè)置了強(qiáng)制式風(fēng)冷式散熱器和濾油器,使回油得到冷卻和過濾,以保證挖掘機(jī)在連續(xù)工作狀態(tài)下油箱內(nèi)的油溫不超過80度.
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