【最新】-三一挖掘机液压系统

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1、 不二越(NACHI)液压挖掘机液压系统 日本不二越公司开发的液压挖掘机液压系统采用具有抗饱和功能， 分流比负载敏感压力 补偿系统。 该液压系统的主要部分如图一所示。 它由分流比阀前补偿负载敏感压力补偿多路 阀组(9 联)和泵控制系统组成。 转 偏 臂 动 A4B4 P2L0Pr PLS AI PLmax u Pp Pr P t PLS P0 P0 PLmax DR1 P T (Auxially) 用 备 Ppal (Travel Right) (Travel Left) 走 行 左 Ppa2 走 行 右 Ppa3 A2B2 A1B1 Ppbl 统 系 纵 操 导 先 A3B3 Ppb2Ppb

2、3 pilot pressure PAPLS PLS M 0 P2P1Pr P0 Pp S DRP2HI P0 DR2 (Swing Motor) 板 土 推 (Dozer)(Boom Swing) Ppa4Ppa5 杆 斗 (Arm) 转 回 Ppa6Ppa7 A6B6A5B5 Ppb4Ppb5 A7B7 Ppb6Ppb7 (Boom) 臂 动 Ppa8 斗 铲 (Bucker) Ppa9 Ppb8 A8B8 Ppb9 A9B9 统 系 压 液 机 掘 挖 压 液 越 二 不 一 图 E A B C D 一. 分流比阀前补偿负载敏感压力补偿多路阀组 该阀组有九个阀杆(左右行走，回转，动臂，斗

3、杆，铲斗，推土板和后备)，另有四个控 制阀(安全阀 A，卸载阀 B，切断阀 C 和压差减压阀 D)。 在每个阀前设压力补偿阀，各阀通路情况和工作原理如图二(a)，(b)，(c)所示，该阀为 三位十二通阀，有二个进油 P 口，三个回油 T 口，三个 LS(压力补偿口)，二个执行器(A、 B)口，二个先导油压(Pi)控制油口(进出口)，如图二(a)所示。为了清楚地了解油口连通情况， 图二(b)画出了一个阀位(中位)，来表示油路连接情况。如果把相同的油口合并，并取掉先导 控制油口，则该阀实际上是带补偿油口的三位四通阀，如图二(c)所示。 压力补偿阀左端受阀杆进口压力 Pm作用， 右端受补偿压力 PL

4、S和该阀杆的负载压力 （阀 杆出口压力）PL作用，从压力补偿阀阀杆力平衡可得： Pm=PL+PLS 阀杆进出口的压差P 为： P =Pm- PL=PLS 各压力补偿阀右端都受 PLS作用，因此各阀杆的进出口的压差都相等。 经各压力补偿阀的压差为： P= P- Pm= P- PL- PLS 因同时动作的各阀的负载压力 PL是不同的，因此同时动作时，各压力补偿阀的压降不 同，此压降差正好补偿了负载压力差，起到了负载均衡器的作用。 图二 各阀通路情况和符号原理图图三 压差减压阀两次压力反馈负载敏感系统 二. 压差减压阀两次压力反馈负载敏感系统(见图三) 该负载敏感阀采用阀前补偿， 采用一个等差减压阀

5、， 该减压阀是二位三通阀 （图一中 D） ， 有三条通路：P 油泵压力油，补偿压力油 PLS和回油路，其一端受油泵压力 P 作用，另一端 受最高负载压力 PLmax和减压阀输出压力 PLS作用。从减压阀力平衡可知，该减压阀输出的 油压为：PLS=P- PLmax 压差减压阀输出油泵压力和最高负载压力之差 PLS，作用在各压力补偿阀的左端和油泵 流量调节阀的左端。 从油泵流量调节阀力平衡可知： PLS= FS/A 式中：FS：流量调节阀弹簧力 A ：流量调节阀受压面积 当 PLS FS/A 流量调节阀在右位，油泵压力油进入变量油缸使油泵流量减小 当 PLSPV，特别是通过该管道的压降，随温度而变

6、，冬天低温时 PP和 PV之间 压差较大，造成泵的流量控制和负载敏感阀的流量控制不一致，泵的流量按 PP- PLmax目标压 差进行控制，而负载敏感阀按 PV- PLmax目标压差进行控制，因 PV- PLmaxPP- PLmax，因此低温 时管道液阻大，会引起执行元件供油流量明显减少。 NACHI 作了改进， 采用压差减压阀检出多路阀的进口压力和最高负载压力之差 PLS， 作 为二次压力， 向油泵调节阀和压力补偿阀同时进行反馈， 避免了负载敏感管道较长时产生的 负载压力信号延迟的问题， 自动修正了低温时泵和操纵阀之间的压力损失， 使油泵和操纵阀 的调节保持一致， 避免了油泵和操纵阀之间油管压

7、力损失所造成对控制的不良影响， 能防止 低温时执行元件的速度降低，获得和常温时同样的操纵感觉。 三与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统（见图四） 图四 与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统 随着发动机的转速改变油泵流量随之变化，要求油泵控制目标补偿压差和多路阀进出口 压差也随之改变，要求目标补偿压差随发动机转速自动变化，随着发动机转速上升，目标 补偿压差自动增加。为此 NACHI 采用转速匹配控制阀（图一中 E） 。 利用先导操纵定量泵输出的液压油。经过定节流口产生的压差来检出发动机转速。因 为定量泵的流量与发动机转速成正比，通过节流孔 S 产生的压差与泵的流量有关。把节流 孔 S

8、 前后压差作为油泵调节阀的目标压差。从而使油泵的排量控制与发动机转速相匹配。 通过转速匹配阀（实际是压差调节阀）检出节流孔前后压差 P0。 从转速匹配阀的力平衡可得： P0=P1- P2 式中： P1 节流孔前压力 P2 节流孔后压力 在原油泵调节阀上取掉弹簧，将 P0作用于油泵调节阀的左端，作为目标补偿压差（替 代弹簧作用）与补偿压力 PLS（作用在油泵调节阀的右端）相平衡，按 P0= PLS来调节油泵 的流量。 PLS=PV- PLmax为多路阀进口压力和最高负载压力之差。PLS= Pm- PL，PLS也是各操纵阀入 口压力 Pm和出口压力 PL之压差。 目标补偿压差P（PLS）随发动机转

9、速而变，使系统与发动机工况相匹配，使得在所有 发动机转速范围都能保持最佳的操纵感觉，改善了微调操作性能，也降低了系统的能耗。 图五（a）为通常负载敏感系统，图中表示在发动机高转速和低转速时，阀杆行程和通 过流量的关系曲线。 (a) 通常负载敏感系统 发动机高转速 流 量 发动机低转速 (b) 转速连动控制负载敏感系统 阀杆行程 图五 阀杆行程流量特性 阀杆行程 发动机高转速 流 量 发动机低转速 从图中可见，当发动机在低转速时，阀杆达到一定行程后，阀杆行程（阀的开度）增 加，阀控制的流量保持不变（在图中水平线） 。 图五（b）为转速连动控制的负载敏感系统，由于转速连动控制，当发动机转速低时，

10、补偿压差降低，因此该情况下，阀杆行程和通过流量曲线，为一条连续的倾斜线，没有水 平线区段。 发动机高转速和低转速，流量与行程的特性曲线，仅斜率不同，发动机低转速时，特 性曲线倾斜度小，微调操作性能好。 四与自身负载压力相关的压力补偿阀（见图六） 压力补偿是保持操纵阀的进出口压差在目标压差值来进行控制的。当遇到惯性负载较 大时，例如挖掘机回转马达启动时，负载压力变化比回转速度变化来的快，负载压力 PL迅 速升高，而流量增加跟不上，使压力补偿阀不能按补偿压力正确调整，产生过度或不足调 整，来回摆动，伴随着产生大的流量变动。使得进入回转马达的流量偏离目标流量来回增 减变动，引起回转马达产生振摆波动。

11、为了避免这个问题，过去挖掘机采用负载敏感压力 补偿系统时，一般回转马达独立地采用单泵供油。 NACHI 为了解决这个问题，开发了与自身负载压力相关的压力补偿阀，其具体结构见 图六。 它由阀体、滑阀和柱塞组成，滑阀的右端有一个受压面积 A1，作用着操纵阀的进口压 力，滑阀的左端有两个受压面积 A2和 A3，分别作用着补偿压力 PLS和自己的负载压力 PL （如图六所示） 。 流量 负载压力PL k=1 k1 图六与自身负载压力相关的压力补偿阀图七 由压力补偿阀力平衡可得 PLSA2+PLA3= PmA1 操纵阀进出口压差P= Pm- PL 如A2=A3=A，令 K=A/A1 则： P=KPLS-

12、 (1- K)PL 当A=A1P=PLSP 等于补偿压力 当AA1时A1AKAK1P 随负荷增加而增加 采用 KP0+PLmax+F/A 时，油泵就通过此阀溢流。当所有操纵阀杆都在中位时， PLmax=0(即回油)，即此时油泵卸载压力为 P0+F/A。 由于有弹簧力 F/A 的作用，因此 P- PLmax=PLSP0，油泵调节阀处于右位（见图三） 。先 导操纵压力油进入泵的变量机构，使变量泵的流量变到最小。 该液压系统，当所有操纵阀都不工作时，泵处于最小排量和很低油压下运转。 3切断阀 C： 从符号原理图上可知，该阀为压力阀。 其力平衡方程式为：PLmax+P0=F/A 式中： F 弹簧力 A

13、 阀液压作用面积 当最高负载压力 PLmax超过设定值时，此阀打开排油。由于液压油流动，产生压差，使 P- PLmax增大，油泵流量调节阀起作用，油泵流量减至最小。 4等差减压阀 D（见图一） 应该说明系统中等差减压阀 D 输入油压不是主油泵压力油 P， 而是先导油泵压力油 Pp， 因此系统补偿压差 PLS不是由液压系统主油泵产生，而是由先导油泵产生。 图 二 各 阀 通 路 情 况 和 符 号 原理 图 图三 与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统 二次压差 油泵流量调节阀 压差减压阀 梭阀 压力补偿阀 操纵阀 油泵调节阀 图四 与发动机转速连动控制的负载敏感压力补偿系统 先导泵 先导操

14、纵阀 二次压力 转速匹配控制阀 东芝负载敏感压力补偿挖掘机油路 东芝负载敏感压力补偿系统（Innovative breed- off load sensing system）采用回油路分流 比负载敏感压力补偿多路阀（IB 系列多路阀）和负流量控制泵(PVB 系列变量泵)。挖掘机 液压系统如图一所示。 挖掘机液压系统一般都由四大部分，IB 系统中各液压作用元件液压子系统和多路阀先 导操纵系统这二个部分没有多大特色，为节约篇幅在本文不作介绍。本文重点介绍 IB 系统 中具有特色的部分：多路阀液压系统和液压泵控制系统。 一东芝回油路压力补偿分流比负载敏感阀（IB 系列阀） 东芝回油路压力补偿分流比负

15、载敏感阀液压系统的原理符号，如图二所示 该阀由 9 联阀组成（动臂，斗杆，铲斗，回转和二个行走外，有三个供选用阀） ， 可用 于小型挖掘机上。 三个供选用阀： 一个用于推土， 一个用于动臂偏转， 还剩下一个供后备用， （可装其他附属工作装置） 。各阀并联供油，中位封闭。阀组中包括液压作用元件的过载阀 和补油阀，具有增压功能的安全阀，油泵流量控制阀和负流量控制节流孔等。 （一）IB 系列多路阀的具体结构和原理符号图如图三所示 图一 东芝挖掘机 IB 系列液压系统图二 IB 系列多路阀液压系统 1.压力补偿滑阀2.回油口3.回油腔4.再生单向阀5.主阀6.LS 腔7.进油单向阀 8.进油腔9.旁通

16、回油道10.检出最高负荷压力单向阀 图三IB 系列阀具体结构和原理符号图 IB 系列多路阀每个阀外，由主阀 5（三位十通阀） ，压力补偿阀 1。进油单向阀 7，再生 单向阀 4， 检出最高负载压力单向阀 10。 以及油缸 A 和 B 腔的过载阀和补油单向阀等组成。 （二）回油路压力补偿工作原理和特点 IB 系列负载敏感阀工作原理如图四所示。 压力补偿阀左端受负载压力 PL（即操作阀的出口压力）和弹簧力作用，右端受最大负 载压力 PLmax作用，从压力补偿阀力平衡可得： APL+Fs=PLmaxA 式中：A受压面积 Fs弹簧力 采用弱弹簧，可忽略弹簧力。得： PL=PLmax 由于回油路上压力补偿阀的节流补偿作用， 使各操纵阀控制的执行器负载均衡， 各执行 器负载压力相同，都为 PLmax。 通过各压力补偿阀的压差 P 为 PL=PLmaxPL 恰好补偿了负载压力差 各操纵阀阀杆进出口压差都相等为: PL=PmPL= PmPLmax 式中：Pm为各阀的进口压力 由于各阀 P 相等，因此通过各阀杆的流量只与阀杆行程有关，具有抗饱和的功能。 把压力补偿阀放在回油路上的优点是