裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

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1、6.0000圖文 2.1原系統(tǒng)工作原理及節(jié)流損失分析 裝載機(jī)工作裝置動臂部分概述 下圖為裝載機(jī)工作裝置動臂部分的結(jié)構(gòu)簡圖。 就目前國內(nèi)大部分裝載機(jī)而言， 其工作裝置的 動臂液壓缸換向閥 2用來控制動臂液壓缸的運(yùn)動方向， 使動臂能停在某一位置， 并可以通 過控制換向閥的開度來獲得液壓缸的不同速度。 動臂液壓缸換向閥是四位六通滑閥， 它可控 制動臂上升、下降、固定和浮動等四個動作。動臂浮動位置可使裝載機(jī)在平地堆積作業(yè)時， 工作裝置能隨地面情況自由浮動， 在鏟掘礦石作業(yè)時可使鏟斗刃避開大塊礦石進(jìn)行鏟掘， 提 高作業(yè)效率。當(dāng)動臂舉升的時候多路換向閥執(zhí)行圖示 B位置的機(jī)能，液壓缸無

2、桿腔進(jìn)油， 有桿腔回油，上升階段的速度靠控制節(jié)流口開度，油液經(jīng)過節(jié)流口有能量損失。 當(dāng)動臂下降的時候多路換向閥執(zhí)行圖示 A位置的機(jī)能，液壓缸有桿腔進(jìn)油，無桿腔回油， 為了控制鏟斗下降的速度，液壓油要通過多路閥節(jié)流口返回油箱 ，鏟斗和重物靠自身的重力 就可下落，而工作泵在這個過程中并不泄荷， 仍然不斷的給系統(tǒng)供油提供壓力和流量， 這部 分壓力能通過節(jié)流口轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)熱平衡。 能量損失部位分析 裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)能量損失主要體現(xiàn)在壓力能的損失上， 在工作時壓力損失主要體現(xiàn)在液 壓油經(jīng)過多路換向閥時的壓力損失以及當(dāng)工作油缸工作腔壓力達(dá)到或超過工作壓力時而引 起的溢流損

3、失 1, 溢流閥功率損失是很大的， 為了減少溢流損失應(yīng)該在系統(tǒng)中安裝限位閥， 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動到 快限位時，限位閥配合系統(tǒng)動作，使多路閥回到中位，并且使工作泵卸荷， 這樣就可以減少 通過溢流閥的能量損失。 2, 換向閥節(jié)流引起的損失： 為了控制工作裝置的運(yùn)動速度， 換向閥要對油液進(jìn)行節(jié)流控制， 裝載機(jī)工作裝置液壓控制系統(tǒng)所用的多路換向閥實(shí)際上就是比例方向閥， 能對進(jìn)口和出口同 時進(jìn)行節(jié)流控制。換向閥的節(jié)流使油液流經(jīng)換向閥時造成能量損失， 引起發(fā)熱，使系統(tǒng)效率 降低，嚴(yán)重時會造成閥不能正常工作。尤其是當(dāng)動臂下降時， 是靠自重下降的，動臂下降很 快，為了控制速度穩(wěn)定， 多路換向閥通過

4、節(jié)流產(chǎn)生很大背壓， 來保持下降速度穩(wěn)定。動臂從 頂端限位到換向閥開始換向，動臂處于下降狀態(tài)，壓力急劇下降，動臂油缸下腔的壓力趨于 穩(wěn)定狀態(tài)，但是為了保證下降的穩(wěn)定，油缸下腔要通過多路換向閥節(jié)流產(chǎn)生背壓， 從下圖可 以看出，空載下降的背壓為 3.2aMP，滿載下降的背壓達(dá)到 8aMP左右，顯然背壓很大，會 造成很大背壓損失，由功率損失公式： N =牡pQt (W) 式中『一丄作周期 Ap—適過幼臂液伍紅換向閥的LL力羞＜ ) Q —通過動晉液JK忙換向閥的流址(Z/min) J 一動臂下降的時問(5) 從上面式子可以看出，為了減少背壓產(chǎn)生的能量損失，要盡量減少通過多路換向閥的流

5、 量控制好換向閥節(jié)流不但減少換向閥本身消耗的能量損失， 而且也可以減少管路上單向閥的 壓損失。從而能減少工作裝置工作過程消耗的能量。 所以在保持系統(tǒng)穩(wěn)定情況下， 減小換向 閥的節(jié)流是猶為重要的問題。 2.2改進(jìn)系統(tǒng)工作原理及能量損失分析 閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，這方面的工作已趨于完善。因此，進(jìn)一步的研究工作要擴(kuò)展到換向閥 結(jié)構(gòu)以外的范圍。手動先導(dǎo)比例減壓閥液控?fù)Q向閥： 罔2"裝栽機(jī)1作裝譽(yù)先昴押制卜渤杵搐竹段進(jìn)原理荷開 1朋杵箍壓缸 比硒臂液爪計撫向閥 艮盜流閥4 .油締氐養(yǎng)袖器6 ■池壓泵 人練 希樂佝取I &飽益利 如圖2.8為裝載機(jī)工作裝置先導(dǎo)控制下動臂部分改進(jìn)原理簡圖，

6、當(dāng)動臂上升的時候，多 路閥處于A位置，與原系統(tǒng)相同，當(dāng)動臂下降的時候，多路閥處于 B位，從先導(dǎo)系統(tǒng)過來 的壓力油打開液控單向閥 7,油缸兩腔實(shí)現(xiàn)差動連接，并且此時卸荷閥 8打開，工作泵直接 泄荷回到油箱，無桿腔的油液一部分流入有桿腔給有桿腔補(bǔ)油， 多余的油液經(jīng)過多路閥節(jié)流 回到油箱，實(shí)現(xiàn)對動臂下降速度的控制， 這樣，由于工作泵的泄荷并且系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)差動， 通過 多路閥節(jié)流回到油箱的油液減少，從而減少了經(jīng)過多路閥的節(jié)流損失。 223改進(jìn)系統(tǒng)能量損失的分析 當(dāng)無桿腔進(jìn)油，有桿腔回油時，即動臂處于舉升階段，此時系統(tǒng)執(zhí)行功能和原系統(tǒng)相同， 為阻性負(fù)載壓降的回路系統(tǒng)， 能量損失和原系統(tǒng)一樣再此不

7、在介紹。 當(dāng)動臂處于下降階段時 采執(zhí)行差動連接的形式， 此時工作泵泄荷，動臂下降靠自重，無桿腔排出的油液給有桿腔補(bǔ) 油，多余的液壓油經(jīng)節(jié)流回到油箱以控制下降的速度。 2.4改進(jìn)系統(tǒng)下降穩(wěn)定性分析 陽珂—兒） 乍流口的流電系敵 越巧-閥芯槍移為xF的通流面積 Q—液壓汕的密度 由式（2.52）可知Cd、P、（A1_A2）為定值，每次的負(fù)載 F也是定值，所以要 控制下降的速度，只需要根據(jù)不同的 F適當(dāng)控制A（x）的大小，所以可以控制動臂下降的速 度，系統(tǒng)可以達(dá)到穩(wěn)定程度。 第三章蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油節(jié)能研究 由動臂和鏟斗組成的，裝載機(jī)工作裝置的操縱控制，主要是通過軟軸操縱多路

8、閥進(jìn)行控 制的，這種操縱方式操縱力很大，勞動強(qiáng)度大，作業(yè)效率低。 近年來在少數(shù)的裝載機(jī)上采用 了液壓先導(dǎo)控制多路閥，液壓先導(dǎo)操縱具有安全、舒適、布置靈活及易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，工 作液壓系統(tǒng)采用了小流量的先導(dǎo)油路控制高壓大流量的主油路， 使工作裝置的操縱力大為降 低等優(yōu)點(diǎn)，而日益廣泛地采用， 這種控制系統(tǒng)需要除了工作和轉(zhuǎn)向泵以外的獨(dú)立壓力源， 由 于各個生產(chǎn)廠家不同、車型不同，所以它的壓力源也就有不同的形式。 3.1液壓先導(dǎo)系統(tǒng)壓力源的形式 1）先導(dǎo)泵+穩(wěn)流閥、溢流閥+選擇閥 此系統(tǒng)當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在千轉(zhuǎn)以上，先導(dǎo)壓力油通過穩(wěn)流閥使先導(dǎo)油流量穩(wěn)定在 8 — 12 L/min （視不同機(jī)型

9、確定），溢流閥將先導(dǎo)壓力穩(wěn)定在 2.5— 3.5MPa選擇閥起發(fā)動機(jī)熄火降臂 作用。該系統(tǒng)又分卡特型（圖 3.1）和普通型（圖3.2） [12] 2）制動泵+充液閥+穩(wěn)流閥、溢流閥+選擇閥 由于液壓濕式制動橋在工程機(jī)械上的應(yīng)用逐漸普遍，許多制動系統(tǒng)采用充液閥，這就為 先導(dǎo)系統(tǒng)提供了又一個壓力源?？梢圆捎脹_液閥口接穩(wěn)流閥、溢流閥的方式獲得先導(dǎo)油源， 這個方式可優(yōu)先保證沖液的情況下提供穩(wěn)定的先導(dǎo)油源，如下圖（ 3.3） 3）工作泵+多路閥內(nèi)置減壓閥 這種系統(tǒng)（如下圖 3.4）是美國HUSCO公司7100系列多路閥所提供的內(nèi)置減壓閥，它 將主系統(tǒng)的油壓減小到 3MPa供給先導(dǎo)回路。

10、 一 1*13.3制動泵+紅件御式壓力源 H3.4冬蹄閥內(nèi)重減圧闞式樂力潭 4）力士樂先導(dǎo)壓力閥塊 這種系統(tǒng)（下圖 3.5）是德國力士樂公司的 MHSTE5G型先導(dǎo)供油系統(tǒng)，它通過梭閥將 主系統(tǒng)的最高油壓取出后減小到 3.5MPa供給先導(dǎo)回路 Pl P2 二學(xué)性山32-0. Thx vA 1 3.5/5MFa i—| Irtajc 0. 2MPa 陽rs力七樂先聊廂力贈頼式汗力瀝 3.2先導(dǎo)泵為先導(dǎo)系統(tǒng)供油分析 先導(dǎo)泵供油系統(tǒng)的原理 雖然，液壓先導(dǎo)系統(tǒng)壓力源有很多種不同的形式，但是，目前國內(nèi)裝載機(jī)采用液壓先 導(dǎo)系統(tǒng)控制多路閥的壓力源，大

11、都是用定量齒輪泵做先導(dǎo)泵給其提供的。 ■ 了片— i ms先泉他先導(dǎo)油対I w裁魚潰圧糸逾心js n 「動畔油肛 丄轉(zhuǎn)斗湘乩 玄#躋腳先導(dǎo)閥 彳先導(dǎo)錄&轉(zhuǎn)I訕泵 先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)主要由液壓油箱、工作泵、多路閥、先導(dǎo)閥、動臂油缸、轉(zhuǎn)斗油缸、 油管等部件組成它采用了掬于小流量的先導(dǎo)油路控制高壓大流量的主油路， 并在低壓小流量 的先導(dǎo)油路上設(shè)有油路安全鎖定閥， 安全鎖定閥是為了防止誤操作而設(shè)置的， 它是一個二位 二通電磁換向閥，當(dāng)電磁鐵處于斷電位置時，也就是駕駛員將開關(guān)置于“關(guān)閉”的位置時， 對手柄的任何操作都不會對工作裝置產(chǎn)生任何動作。 當(dāng)安全鎖定閥的開關(guān)處于 “開啟”位置

12、時，控制油液進(jìn)入電液比例先導(dǎo)控制閥， 通過操作手柄控制電液比例先導(dǎo)控制閥完成對動臂 和鏟斗的動作控制。 上圖中下部分是先導(dǎo)油路， 主要由先導(dǎo)泵、先導(dǎo)閥等組成。先導(dǎo)泵流出的先導(dǎo)油經(jīng)油路 安全鎖定閥，再到先導(dǎo)閥，以控制多路閥主油路。 上部分是主油路，主要由工作泵、多路閥、 安全溢流閥、補(bǔ)油閥等組成。在先導(dǎo)控制油的作用下，通過多路閥滑閥不同的開啟方向，從 而改變工作油液的流動方向， 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸的不同的運(yùn)動方向， 或者使鏟斗與動 臂保持在某一位置以滿足裝載機(jī)各種作業(yè)動作的要求。 從上圖及原理可以看出，這個系統(tǒng)的先導(dǎo)壓力源是有定量齒輪泵 5通過一個溢流閥組成 的，雖然定量齒輪泵的價

13、格低廉，性能穩(wěn)定， 它可以穩(wěn)定的給先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力油，但是由 于系統(tǒng)的原理及工作過程決定，這種壓力源存在大量的能量損耗。 322先導(dǎo)泵供油系統(tǒng)的缺陷 用先導(dǎo)泵的液壓先導(dǎo)操縱有明顯的能量損耗。 裝載機(jī)工作過程，大致為鏟裝、收斗、運(yùn) 輸，卸斗、動臂下降，在這個過程中如運(yùn)輸?shù)葼顟B(tài)，工作裝置不工作，多路閥處于中位狀態(tài) 時，整個先導(dǎo)系統(tǒng)也就處于封閉的狀態(tài)， 這樣從先導(dǎo)泵流出的油液不給系統(tǒng)供油， 全部經(jīng)過 溢流閥到油箱，溢流閥是元件中功率損失較大的元件， 經(jīng)過溢流閥損失的壓力能最終會轉(zhuǎn)化 為熱能，會嚴(yán)重影響到熱平衡， 對整個系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響， 而且只要裝載機(jī)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)先導(dǎo) 泵就會不停的工作，

14、這樣會給先導(dǎo)系統(tǒng)的可靠性帶來不良的影響， 所以說用先導(dǎo)泵給先導(dǎo)系 統(tǒng)供油對系統(tǒng)熱平衡和可靠性都會產(chǎn)生不良效果。 3.3蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油分析 蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油概述 蓄能器是一種用來貯存和釋放液壓能的裝置?合理利用蓄能器是節(jié)約能源的手段之一。 因蓄能器是用來蓄積或儲存液壓能的容器，它的具體用途歸納如下： (1) 作儲存能量用。若機(jī)器在一個工作循環(huán)中其最大需油量比平均流量大很多時，可在系 統(tǒng)中裝一臺蓄能器來補(bǔ)充峰值流量的需要，以減少油泵和原動機(jī)的容量，并降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 (2) 緩沖和吸振。系統(tǒng)安裝蓄能器來吸收能量，可以減小系統(tǒng)的壓力沖擊和緩和壓力脈動。 (3) 作應(yīng)急能源。蓄能

15、器可以作為油泵發(fā)生故障或突然停電時的應(yīng)急能源。 (4) 保壓。對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作而又需要保持恒定壓力的系統(tǒng)，設(shè)置蓄能器后，在保壓的 同時，油泵可卸荷，避免功率損耗。對于間歇運(yùn)行的液壓系統(tǒng).或在一個工作循環(huán)內(nèi)速度差 別很大.即對油泵供油量的要求差別很大， 這樣的液壓系統(tǒng)使用蓄能器.在其需要供油量大 時，讓蓄能器與泵一起供油，這樣便可選用較小流量的泵，不但減小傳動功率，還可減小泵 源占地面積，節(jié)省投資?；谛钅芷髯鰟恿υ吹淖饔?，所以它可以給先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力油源。 蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油原理 nxs stt器個先詁ttfer匸作裝買液壓廉統(tǒng)UJ1圏 I?動■紬M 2.訶斗油泣3齢畸

16、閥4.光制闕5?蓄碟器出單向閔匸轉(zhuǎn)向豪 此系統(tǒng)同先導(dǎo)泵為先導(dǎo)供油系統(tǒng)的差別如圖所示，用單向閥 6和蓄能器5取代原來的先 導(dǎo)泵，從裝載機(jī)工作過程來看， 出于安全方面的因素， 整個工作過程很少有工作裝置和轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)同時工作的情況，這樣在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作時，轉(zhuǎn)向泵 7通過單向閥6為蓄能器5充油, 蓄能器充滿是個很短暫的過程， 當(dāng)蓄能器充滿時轉(zhuǎn)向泵 7多余的油液將回到油箱，當(dāng)工作裝 置需要動作時，蓄能器 5的油液迅速釋放，為先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力油，控制工作裝置的運(yùn)動， 整個系統(tǒng)的原理來看，只要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作， 轉(zhuǎn)向泵就為蓄能器充油， 直到充滿為止，這樣 蓄能器就可以有足夠的液壓油，源源不斷的為先導(dǎo)

17、系統(tǒng)供油。 334蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油優(yōu)點(diǎn) 從以上介紹的兩種不同的壓力源為先導(dǎo)系統(tǒng)供油原理可以看出， 用蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供 油，這樣可以取代先導(dǎo)泵，減少油液的能量損失。 所以蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)提供油源，由轉(zhuǎn)向 泵間歇性為蓄能器供油?就原系統(tǒng)而言，無論是先導(dǎo)系統(tǒng)正常工作還是處于溢流統(tǒng)取消先導(dǎo) 泵，它相對于改后的系統(tǒng)都是能量損失， 如果不分能量最終要由液壓能會轉(zhuǎn)為熱能， 影響系 統(tǒng)的熱平衡，而的動作，這樣也比原系統(tǒng)提高了可靠性。 整個工作液壓系統(tǒng)模型分析 由蓄能器為先導(dǎo)系統(tǒng)供油， 工作泵為定量的齒輪泵， 且有溢流閥，當(dāng)達(dá)到一定壓力時工 作泵溢流，所以整個工作裝置的系統(tǒng)模型的建立可以把工

18、作泵的壓力視為常數(shù)， 又先導(dǎo)系統(tǒng) 的換向閥只是起到換向的作用， 對先導(dǎo)系統(tǒng)的壓力影響可以忽略， 故液壓系統(tǒng)可簡化為下圖： ffi3.ll HkJl-泵冼L什裝陰FW；制桶引 上面為電液比例減壓閥 從上式可以看出，負(fù)載的流量變化和比例減壓閥的輸出壓力是線性關(guān)系， 也就是說，如果比 例減壓閥的輸出壓力是穩(wěn)定的那么負(fù)載的速度就是穩(wěn)定的。由比例減壓閥的原理可以知道， 無論比例減壓閥的輸入壓力 P怎樣變化，系統(tǒng)的輸出壓力 Pc總是穩(wěn)定的值，也就是說，雖 然蓄能器的輸出壓力是變化的，隨著氣體體積的增大而減小，但是蓄能器的輸出壓力 P經(jīng) 過比例減壓閥后的輸出壓力 Pc是穩(wěn)定的，對負(fù)載的

19、運(yùn)動是穩(wěn)定的，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度取決于 比例減壓閥的動態(tài)特性，和整個系統(tǒng)的總體匹配情況。 第四章工作泵的節(jié)能研究 裝載機(jī)在不同工況時動力源的能量消耗往往有很大差別。 供過于求，動力源的輸出流量 過剩和壓力過剩?是造成能耗的根本原因。所以提高匹配效率是動力源節(jié)能的最有效辦法， 也就是要流量適應(yīng)動力源， 即泵供給系統(tǒng)的流量自動地和需要量相適應(yīng)、 沒有流量過剩，它 能將流量損失減到最小的程度。但是要實(shí)現(xiàn)流量適應(yīng)控制必須采用變量泵。 而變量泵的價格 高，裝載機(jī)的生產(chǎn)廠家為了占據(jù)市場， 就要降低成本，所以目前國內(nèi)的裝載機(jī)大部分的壓力 源采用的是定量齒輪泵。 定量泵具有簡單、價廉、 可靠等許多優(yōu)

20、點(diǎn)，所以若能根據(jù)工況特點(diǎn) 采用簡單措施合理利用其輸出能量，也能達(dá)到一定的節(jié)能效果。 4.1單工作泵系統(tǒng)分析 單工作泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理 下圖為裝載機(jī)單工作泵工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖， 目前裝載機(jī)的工作液壓系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方 式有幾種不同的類型， 但大部分只是多路閥的控制方式不同， 動力源部分基本相同， 所以本 文就以下面的普通、常見的 50型裝載機(jī)液壓系統(tǒng)來做以分析。 動臂液壓缸換向閥 3和轉(zhuǎn)斗液壓缸換向閥 4，用來控制轉(zhuǎn)斗液壓缸的和動臂液壓缸的 運(yùn)動方向，使鏟斗和動臂能停在某一位置，并可以通過控制換向閥的開度來獲得液壓缸的不 同速度。轉(zhuǎn)斗液壓缸換向閥是三位六通滑閥， 它可控制鏟斗前傾、 后

21、傾和固定在某一位置等 三個動作；動臂液壓缸換向閥是四位六通滑閥，它可控制動臂上升、下降、 固定和浮動等四 個動作。動臂浮動位置可使裝載機(jī)在平地堆積作業(yè)時， 工作裝置能隨地面情況自由浮動， 在 鏟掘礦石作業(yè)時可使鏟斗刃避開大塊礦石進(jìn)行鏟掘，提高作業(yè)效率。 :f 1 2儒壓世:松-茂科液圧氛唏 6. 玄 誌油誓 9 AJ4即疋存曲疋定間 10.仃桿昵理作用蛋金需 11 無桿腔雙作用安全閥 9和有桿腔雙作用安全閥 10.它由過載閥和單向閥組成， 并聯(lián)裝在轉(zhuǎn)斗 液壓缸的回路上，過載閥一般壓力調(diào)定在，無桿腔雙作用安全閥為 16aMP，有桿腔雙作用 安全閥為8aMP其作用由三個：

22、 a） 當(dāng)轉(zhuǎn)斗液壓缸滑閥在中位時，轉(zhuǎn)斗液壓缸前后腔均閉死，如鏟斗受到額外沖擊載荷，引 起局部油路壓力劇升， 將導(dǎo)致?lián)Q向閥和液壓缸之間的元件、 管路的破壞。設(shè)置過載閥即能緩 沖該過載油壓。 b） 在動臂升降過程中，使轉(zhuǎn)斗液壓缸自動進(jìn)行泄油和補(bǔ)油。 裝載機(jī)連桿機(jī)構(gòu)上設(shè)有限位塊， 當(dāng)動臂在升降至某一位置時，可能會出現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)的干涉現(xiàn)象。 例如動臂在提升至某一位置 時，會迫使轉(zhuǎn)斗液壓缸的活塞桿向外拉出， 造成轉(zhuǎn)斗液壓缸前腔壓力劇升， 可能損壞油圭寸和 油管，但由于有過載閥，可使困在液壓缸前腔中的油經(jīng)過過載閥泄出， 返回油箱。而同時后 腔容積增大，造成局部真空，緩沖補(bǔ)油閥中的單向閥隨即打開

23、，向轉(zhuǎn)斗油缸后腔補(bǔ)油。 c） 裝載機(jī)在卸載時，能實(shí)現(xiàn)鏟斗靠自重快速下翻，并順勢撞擊限位塊，使斗內(nèi)剩料卸凈。 當(dāng)卸料時，壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)斗液壓缸前腔實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗。 當(dāng)鏟斗重心越過斗下鉸點(diǎn)后， 鏟斗在重力 作用下加速翻轉(zhuǎn)，但其速度受到液壓泵供油速度的限制， 由于緩沖補(bǔ)油閥中的單向閥及時向 轉(zhuǎn)斗液壓缸前腔補(bǔ)油，使鏟斗能快速下翻，撞擊限位塊，實(shí)現(xiàn)撞斗卸料。 單工作泵系統(tǒng)缺陷 從上面工作裝置液壓系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)可以看出， 當(dāng)動臂和鏟斗處于限位或動臂升降、 鏟 斗鏟掘遇到嚴(yán)重阻礙時，壓力會逐漸的升高，當(dāng)壓力超過動臂和鏟斗的溢流閥調(diào)定的額定工 作壓力時，溢流閥打開，油液通過溢流閥回油箱， 在這個過程中

24、損失大量的壓力能，這部分 壓力能最終要變成熱能，影響系統(tǒng)的熱平衡，這部分能量損失占裝載機(jī)液壓系統(tǒng)能量損失的 很大部分，因?yàn)樘幱谙到y(tǒng)安全的考慮，安全閥一定要存在系統(tǒng)當(dāng)中，并且系統(tǒng)保壓溢流也一 定要存在，但是通過溢流閥的油液過多，這是單泵系統(tǒng)的缺陷。由于裝載機(jī)的實(shí)際工作情況， 裝載機(jī)在鏟掘時，需要的是高壓小流量增加鏟掘力， 而鏟斗離開料堆負(fù)載變小，所以升起的 過程中，需要低壓大流量增加上升的速度， 基于以上的工作特點(diǎn)就可以采用雙泵合分流系統(tǒng)， 盡量讓流量和系統(tǒng)的需要所匹配，減小系統(tǒng)的能量損失。 4.3改進(jìn)系統(tǒng)分析 改進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理 下圖為針對原系統(tǒng)的缺陷改進(jìn)后的工作裝置結(jié)構(gòu)及原理圖

25、， 和原系統(tǒng)的主要差別是動力 源部分，由原來的單泵改為兩個等排量的串聯(lián)泵。 從上圖可以看出，系統(tǒng)的由兩個等排量泵，通過單向閥 12和卸荷閥14合分流，除了 動力源部分，其余的結(jié)構(gòu)和原理和原系統(tǒng)相同。系統(tǒng)中的卸荷閥 14卸荷壓力調(diào)定在 8aMP，當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行工作的時候， 主油路的壓力高于卸荷壓力調(diào)定在 8aMP時，泵13卸 荷回到油箱，當(dāng)壓力不足以開啟卸荷壓力調(diào)定的壓力時，泵 13通過單向閥12和泵6合 流，給系統(tǒng)提供大的流量，當(dāng)系統(tǒng)合流時和原系統(tǒng)是等同的。 雙工作泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 由于針對單工作泵系統(tǒng)的缺陷做出系統(tǒng)改進(jìn)，顯然改進(jìn)后的系統(tǒng)自然是從減少能量損失 為出發(fā)點(diǎn)，從改

26、后系統(tǒng)的原理可以看出， 動力源部分基本是通過雙泵的合分流， 來盡量達(dá)到 變量泵的效果，做到流量適應(yīng)控制，以減少不必要的損失。當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行鏟掘動作時， 需要 大的壓力來提供鏟掘力， 并且在這個過程中，鏟斗的收放斗和動臂的提升交替進(jìn)行， 并且速 度比較慢，顯然，這個過程中油缸的運(yùn)動速度，不能使油缸全部吸收工作泵排出的油液，因 此系統(tǒng)的壓力升高，部分油液要從溢流閥回到油箱， 如果是原系統(tǒng)，那么工作泵的排出油液 大部分要從高壓溢流閥流走，而對于改進(jìn)后的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)采用雙泵控制，并其中的一個 泵13聯(lián)有卸荷閥14,當(dāng)壓力超過卸荷閥的壓力時，卸荷閥 14打開，泵13低壓卸荷回 到油箱。當(dāng)裝載機(jī)

27、工作過程中遇到嚴(yán)重阻力或限位時依然是一個泵卸荷，一個泵工作， 顯 然這些情況比原系統(tǒng)至少一半的流量通過溢流閥，因此少損失的很多的壓力能。 如圖4.4雙泵共同工作滿載工況動臂上升時的壓力變化， 動臂下腔壓力在鏟斗運(yùn)動所 產(chǎn)生的慣性力作業(yè)下，經(jīng)過初期的壓力波動后，壓力平穩(wěn)上升。這個過程兩個泵的壓力變化 一至，并且在上升過程中，兩個泵的壓力都在 8MPa以下，所以這也是把一個工作泵的卸 荷壓力調(diào)定在 8MPa的原因，如果卸荷壓力小于 8MPa那么就有可能在動臂滿載上升過程 中一泵卸荷不能實(shí)現(xiàn)快速上升，如果壓力大于 8MPa，那么會有更多的壓力損失。在當(dāng)動 臂達(dá)到頂點(diǎn)限位時，一個泵立刻卸荷，

28、壓力急劇下降，如圖虛線部分為卸荷泵壓力變化過程， 實(shí)線部分給系統(tǒng)提供壓力，頂端壓力為溢流閥開啟的壓力，這個壓力在多路閥換向時下降。 :嚼寒工作空'"出.fii 1^2 L3 :礦瓦：d 2V）嗣土頻率OOSz 圖4.5為雙泵系統(tǒng)動臂起升到極限位置，動臂處于機(jī)械限位的狀態(tài)，動臂下腔的壓力 急劇升高，當(dāng)壓力達(dá)到其中泵 13的卸荷壓力約 8MPa時，泵13的油液卸荷回到油箱， 如虛線所示，虛線部分的壓力為經(jīng)過卸荷閥的壓力，此時由泵 6單獨(dú)供油，當(dāng)壓力達(dá)到 18MPa附近時溢流閥開啟，系統(tǒng)的壓力變化的動態(tài)過程取決于溢流閥的工作特性。從圖中 可以看出，一個泵的油液先卸荷不經(jīng)過溢流閥， 顯然

29、工作裝置在這種狀態(tài)下， 經(jīng)過溢流閥的 流量減少，即減少了很多的溢流損失。雙泵共同工作動臂空載起升時壓力變化圖， 動臂下腔 壓力在鏟斗運(yùn)動所產(chǎn)生的慣性力作業(yè)下， 經(jīng)過初期的壓力波動后， 壓力平穩(wěn)上升，從圖中可 以看出，兩個泵在合流過程中的壓力變化平穩(wěn)且是一至的，壓力都小于 8MPa，此時是雙 泵大流量實(shí)現(xiàn)快速上升。 雙泵共同工作動臂下降工況，動臂上腔進(jìn)油， 下腔回油，兩個泵處 于合流狀態(tài)，并且從圖中可以看出，兩個泵輸出壓力變化的趨勢相同。 兩個系統(tǒng)流量比較分析 1）當(dāng)鏟斗掘料時：由裝載機(jī)的實(shí)際工作情況，多路閥的閥口處于全開狀態(tài)也就是說 A1（x） =A2（x）并且，當(dāng)外負(fù)載F決定著

30、泵的輸出壓力 Pp，當(dāng)兩個系統(tǒng)同時處于掘料時， 外力F基本相等，Pp也基本相等。由公式 （4.2）和（4.4）知Q1原~ Q1改進(jìn)件5） 2 ）當(dāng)鏟斗離開料堆時：由于改進(jìn)系統(tǒng)的兩個液壓泵的輸出流量總和和原系統(tǒng)的液壓泵的 輸出流量相等，所以兩個系統(tǒng)給液壓缸的輸入流量相等。 3） 當(dāng)處于頂端限位時： 原系統(tǒng)液壓泵輸出所有的油液全部溢流， 改進(jìn)系統(tǒng)處于分流狀態(tài)， 一個泵油液泄荷，一個泵油液全部溢流。 4） 當(dāng)動臂下降時：動臂下降的時候幾乎是靠自重降落的，此時原系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)的輸入 流量相等為Q。顯然，原系統(tǒng)和改進(jìn)系統(tǒng)在不考慮系統(tǒng)泄露時， 鏟斗掘料過程給油缸的輸入 流量幾乎是相等的，當(dāng)鏟斗離開料堆時給油缸的輸入流量也相等， 限位的時候，系統(tǒng)沒有輸 入，動臂下落的時候，兩個系統(tǒng)輸入流量相等，因?yàn)榱髁繘Q定著油缸動作速度，原系統(tǒng)裝載 機(jī)的工作過程中速度是穩(wěn)定的， 所以改進(jìn)后的雙泵合流系統(tǒng)的速度也是穩(wěn)定的。 改后的系統(tǒng)， 裝載機(jī)從掘料一離開料堆升起一頂端限位一下降一掘料， 在這個過程中，雙泵系統(tǒng)完成分流 —合流一分流一合流一分流。雖然在分流和合流的瞬時流量是變化的， 但是從上面分析可以 看出，它不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。綜合以上分析說明，改進(jìn)后的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。