液压挖掘机回转油路.pdf
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液压挖掘机回转油路同济大学王康黄宗益上海建筑机械制造厂张永洲内容摘要:
本文从液压挖掘机回转油路的组成和要求出发,对回转缓冲、制动等形式进行较详细的分析,总结了回转与杆臂同时动作时的要求,并介绍几种特殊的缓冲阀。
关键词:
挖掘机回转油路液压挖掘机的回转油路一般由回转操纵阀、回转马达、缓冲补油回路、回转制动器及制动器控制系统等组成。
回转机构工作频繁,因此必须有特殊的回路来满足回转机构的工作要求。
1回转缓冲油路为了减轻起动和急停时过大的冲击,采用缓冲油路。
有两种连接方式:
(1)缓冲阀出油口直接与回转马达、出油路相通,如图1。
(2)缓冲阀的出油口直接与油箱相连,如图2。
为了防止挖掘机在坡道上重力下降回转时超速和不产生吸空,采用平衡阀。
如图1。
图1图22回转制动油路挖掘机回转制动由回转操纵阀控制。
操纵阀回中位,回转马达开始制动,回转制动力矩由缓冲阀调定。
为了使制动长久保持、可靠,一般还设机械式制动器。
机械式制动器一般是弹簧力上闸,液压松闸。
211机械制动的两种控制形式为了减轻制动时齿圈、齿轮之间的冲击,要求回转操纵阀回中位液压马达制动以后,机械制动器才开始起作用。
因此,要求弹簧上闸时制动器油缸延迟回油,使机械制动器延时结合。
制动器油缸延迟回油控制有两种方式:
21111液压控制回转操纵阀一般采用先导油压力控制。
回转操纵阀回中位,先导压力PP消失、制动阀在弹簧作用下,使制动器上闸,油缸通回油,制动器在弹簧力作用下制动。
制动器油缸的回油有两种形式:
a1通过节流孔回油,起阻尼作用,如图1。
b1通过流量阀回油,使制动器回油流量基本保持一恒定值,如图2。
21112电控制回转制动由电磁阀控制,通过电磁阀的转换使制动器上闸和松闸。
图3回转制动定时系统24建筑机械1998年第7期1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.图6回转优先系统配应与动臂转角有关,即根据装卸位置的不同合理分配去回转马达和动臂缸的流通,从而协调回转和动臂之间运动的相对速度。
图5是一个回转调速系统,可变装载模式旋钮按动臂回转角调节去回转马达的流量。
当回转和动臂同时动作时,液压开关检出回转先导压力输入控制器,同时控制器读入可变装载模式旋钮位置信号,输出相应电信号给电液比例阀,此阀输出相应的液压信号控制合流阀的滑阀行程,从而分配去回转马达和动臂缸的流量,控制回转和举升的相对速度比值,使得回转结束时斗自动举升到正确的卸载位置。
312回转优先系统当回转和斗杆回收同时动作时,由于流入负荷较小斗杆一侧的压力油多,而流入回转一侧的压力油少,其结果使得斗杆的速度相对于回转速度过快,从而影响同时操作性能。
例如,当进行侧壁掘削和斜坡修整时,为有效保持垂直掘削,要求回转力保持挖斗贴紧侧壁。
因此回转和斗杆同时动作,由同一泵供油时,如果不采用回转优先油路,则油流向压力低处,使得掘削时紧贴侧壁很困难,如图6(a)所示。
为此,可使用回转优先阀。
它实际上是回转先导压力控制的可变节流孔,回转先导压力愈大,流向斗杆油缸的压力油节流愈大,以保证压力油优先供给回转,如图6(b)所示。
4缓冲制动阀和防反弹阀介绍411川崎缓冲调压阀这种缓冲调压阀用在回转油路,用来限制回转马达油腔的最高压力,其构造和作用原理如图7所示,它由阀芯1,弹簧2、5,柱塞3,阀套4,滑阀7等组成。
压力油由进油口A经阀芯1的节流孔进入空图7川崎缓冲调压阀腔6,当空腔油压力升高到一定值时,压力油推动滑阀7向右运动并压缩弹簧5,同时压力油进入弹簧5的空腔。
当压力油充满弹簧5的空腔时,阀芯7在弹簧力的作用下又回到图示位置,空腔6压力油推动柱塞3向左运动并压缩弹簧2,随着弹簧力逐渐增加,油压力逐渐上升,直至柱塞3和阀套4接触,压力达到最大。
若这时进油压力进一步升高,压力油将推动阀芯1向右运动,压力油由A口直接进入出油口B,实现卸荷。
412东芝缓冲调压阀这种缓冲调压阀也用在回转油路,其构造和作用原理见图8,它由阀芯1,弹簧2、3,柱塞4,滑阀5等组成。
图8东芝缓冲调压阀44建筑机械1998年第7期1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.压力油由进油口A经阀芯1的节流孔到达空腔8,当空腔8的油压力升到一定值时,压力油克服弹簧7的作用压缩滑阀5,同时压力油经滑阀5的节流孔进入弹簧7的空腔,又通过滑阀5和柱塞4侧壁的节流孔流入空腔6。
实际上是通过一流量阀来控制进入空腔6的压力油。
进入空腔6的压力油推动柱塞4向左运动,压缩弹簧2,随着油压的进一步升高,柱塞继续向左与弹簧3接触,进一步向左运动将压缩弹簧2和3。
由于油进入空腔,压力油推动柱塞向左运动,使弹簧力逐渐增加,从而使缓冲调压阀的控制压力逐渐上升。
这种调压阀的特点是使回转制动力缓慢上升,起到减少制动冲击的目的。
413东芝防反弹阀防反弹阀用在回转油路中,其作用是使回转制动时,回转系统压力迅速平稳衰减,防止转台来回反弹,它由阀体1、阀芯2、弹簧3组成。
图9(a)是它的作用原理图。
操纵回转操纵阀,通过节流孔a2(或b2)的压力油使阀芯2处于右(或左)位置,中间室节流孔a1、b1之间通道切断,马达处于正常工作状态;操纵阀回中位,阀芯2在两边弹簧力作用下回到中位,马达两腔压力油经防反弹阀中间室节流孔相连,压力油互流,制动压力迅速降低。
图9(b)是装防反弹阀前后回转制动力P的变化情况。
图95结束语挖掘机回转油路工作时必须满足:
回转迅速、平稳,突然停止时冲击小;与其它机构同时动作时,能合理分配去各机构的流量。
但设计回转油路时,在注重功能实现的同时,还必须考虑回转油路的节能。
液压挖掘机回转过程中的能量损失有两个方面的原因。
(一)回转马达起动时,由于液压泵输出的流量大于马达所需流量而产生的溢流损失;
(二)制动过程中,回转的动能由于未被吸收转换成热能而引起的能量损失。
解决回转能量损失有以下几种途径:
(1)在回转油路中加一蓄能器。
起动时,液压泵提供的多余流量可在蓄能器中储存起来;制动时,回转马达呈泵工况,排出的油进入蓄能器,从而实现能量回收。
(2)二次调节技术。
在回转油路中,可用回转操纵阀控制一变量伺服泵来控制回转变量马达斜盘角度大小。
回转制动时,马达斜盘角度自动反向而变为泵工况,可将回转制动的动能转换为液压能储存在蓄能器中,以供下一循环使用。
(3)回转单泵系统。
这种系统为定量泵和变量马达组成的闭式回路,回转马达起动时,为无溢流损失的无级加速过程,制动时为动力回收的无级减速过程。
这就进一步改善了回转特性,减少了起、制动时的能量损失。
参考文献1北田智夫1PC128UU21AvanceUU-?
1小松技报11994Vol1401No112技术交流会资料1川崎重工株式会社3关于建筑机械用液压器械的介绍1东芝机械株式会社4曹善华1单斗液压挖掘机1机械工业出版社5范基1挖掘机回转液压系统的节能研究1工程机械11991176李建启1液压挖掘机回转节能系统1工程机械1199112作者地址:
上海市四平路1239号邮政编码:
200092收稿日期:
199711212854建筑机械1998年第7期1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.图3是小松PC200型挖掘机回转制动定时原理图。
操纵回转操纵阀,回转先导压力油作用于液压开关,开关处于关闭状态。
此时,电流通入电磁网,来自控制泵的压力油通过电磁阀流入回转制动器压力腔,制动解除。
回转操纵阀回中位,作用于液压开关上的先导压力消失,开关处于断开位置。
这样,流入定时器的电流被切断,经5s后定时器内的开关处于断开位置,流入电磁阀的电流也被切断,从而使电磁阀得到转换,回转制动器压力腔中的油排放到油箱,制动器动作。
小松Avance系列挖掘机回转油路制动定时可采用微机控制,使控制更加精确。
212回转制动力可变系统液压挖掘机回转停止时冲击的大小,取决于回转制动力矩与回转体转动惯量的相对关系,而制动力矩由缓冲阀的设定压力决定。
若回转转动惯量变化大,而缓冲阀设定压力不变,则难以满足制动要求。
因此,可使缓冲阀的设定压力随工作装置姿态的变化而变化,从而调整回转制动力矩,使制动平稳。
图4回转制动力可变系统图4(a)是小松PC128UU型挖掘机采用电控制器来控制缓冲阀的设定压力的系统图。
工作装置姿态变化信号输入控制器,控制器输出电信号来控制电液比例阀,从而调定缓冲阀的设定压力。
图4(b)表示回转制动力矩随着回转半径变化的曲线。
3回转与其它杆臂同时动作时流量分配311回转调速系统当回转与动臂举升同时动作时,挖掘机流量分图5回转调速系统34建筑机械1998年第7期1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.
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