【正文】 挖掘機(jī)動(dòng)臂斗桿和鏟斗可以各自單獨(dú)動(dòng)作也可以相互配合實(shí)現(xiàn)復(fù)合動(dòng)作 2 工作裝置的動(dòng)作和轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)既能單獨(dú)進(jìn)行又能復(fù)合動(dòng)作以提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)率 3 保證挖掘機(jī)的一切動(dòng)作可逆且無(wú)級(jí)變速 4 保證挖掘機(jī)工作安全可靠且各執(zhí)行元件液壓缸液壓馬達(dá)等有良好的過(guò)載保護(hù)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走裝置有可靠的制動(dòng)和限速防止動(dòng)臂因自重而快速下降和整機(jī)超速溜坡 為此液壓系統(tǒng)應(yīng)做到 1 有高的傳動(dòng)效率以充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性 2 液壓系統(tǒng)和 液壓元件在變化大的負(fù)載急劇的振動(dòng)作用下具有足夠的可靠性 3 設(shè)置輕便耐振的冷卻器減少系統(tǒng)總發(fā)熱量使主機(jī)持續(xù)工作時(shí)的液壓油溫不超過(guò) 80℃或溫升不超過(guò) 45℃ 4 由于挖掘機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塵土多液壓油容易被污染因此液壓系統(tǒng)的密封性能要好液壓元件對(duì)油液污染的敏感性要低整個(gè)液壓系統(tǒng)要設(shè)置濾油器和防塵裝置 5 不改變現(xiàn)有液壓系統(tǒng)而在開(kāi)式回轉(zhuǎn)油路中直接加入回轉(zhuǎn)節(jié)能裝置加有節(jié)能裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能 而且改善了轉(zhuǎn)臺(tái)的啟制動(dòng)性能 有利于提高液壓挖掘機(jī)的壽命 22 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本動(dòng)作分析 1 挖掘通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸 分別進(jìn)行單獨(dú)挖掘或者兩者配合進(jìn)行挖掘在挖掘過(guò)程中主要是鏟斗和斗桿有復(fù)合動(dòng)作必要時(shí)配以動(dòng)臂動(dòng)作 2 滿(mǎn)斗舉升回轉(zhuǎn)挖掘結(jié)束后動(dòng)臂缸將動(dòng)臂頂起滿(mǎn)斗提升同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向卸土處此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作動(dòng)臂舉升和臂和鏟斗自動(dòng)舉升到正確的卸載高度由于卸載所需回轉(zhuǎn)角度不同隨挖掘機(jī)相對(duì)自卸車(chē)的位置而變因此動(dòng)臂舉升速度和回轉(zhuǎn)速度相對(duì)關(guān)系應(yīng)該是可調(diào)整的若卸載回轉(zhuǎn)角度大則要求回轉(zhuǎn)速度快些而動(dòng)臂舉升速度慢些 3 卸載回轉(zhuǎn)至卸土位置時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)用斗桿調(diào)節(jié)卸載半徑和卸載高度用鏟斗缸卸載為了調(diào)整卸載位置還需動(dòng)臂配合動(dòng)作卸載時(shí)主要 是斗桿和鏟斗復(fù)合作用兼以動(dòng)臂動(dòng)作 4 空斗返回卸載結(jié)束后轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)同時(shí)動(dòng)臂缸和斗桿缸相互配合動(dòng)作把空斗放到新的挖掘點(diǎn)此工況是回轉(zhuǎn)動(dòng)臂和斗桿復(fù)合動(dòng)作由于動(dòng)臂下降有重力作用壓力低泵的流量大下降快要求回轉(zhuǎn)速度快因此該工況的供油情況通常是一個(gè)泵全部流量供回轉(zhuǎn)另一泵大部分油供動(dòng)臂少部分油經(jīng)節(jié)流供斗桿 23 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基本回路分析 基本回路是由一個(gè)或幾個(gè)液壓元件組成能夠完成特定的單一功能的典型回路它是液壓系統(tǒng)的組成單元液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路卸荷回路緩沖回路節(jié)流回路行走回路合流回路再生回路閉鎖回路操 縱回路等 限壓回路 限壓回路用來(lái)限制壓力使其不超過(guò)某一調(diào)定值限壓的目的有兩個(gè)一是限制系統(tǒng)的最大壓力使系統(tǒng)和元件不因過(guò)載而損壞通常用安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)安全閥設(shè)置在主油泵出油口附近二是根據(jù)工作需要使系統(tǒng)中某部分壓力保持定值或不超過(guò)某值通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)溢流閥可使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作多余的流量通過(guò)此閥流回油箱因此溢流閥是常開(kāi)的 液壓挖掘機(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油路上常成對(duì)地并聯(lián)有限壓閥限制液壓缸液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力超過(guò)此壓力時(shí)限壓閥打開(kāi)卸載保護(hù)了液壓元件和管路免受損壞這種限壓閥圖 21 實(shí)際上起了卸荷閥 的作用維持正常工作動(dòng)臂液壓缸雖然處于不工作狀態(tài)但必須具有足夠的閉鎖力來(lái)防止活塞桿的伸出或縮回因此須在動(dòng)臂液壓缸的進(jìn)出油路上各裝有限壓閥當(dāng)閉鎖壓力大于限壓閥調(diào)定值時(shí)限壓閥打開(kāi)使油液流回油箱限壓閥的調(diào)定壓力與液壓系統(tǒng)的壓力無(wú)關(guān)且調(diào)定壓力愈高閉鎖壓力愈大對(duì)挖掘機(jī)作業(yè)愈有利但過(guò)高的調(diào)定壓力會(huì)影響液壓元件的強(qiáng)度和液壓管路的安全通常高壓系統(tǒng)限壓閥的壓力調(diào)定不超過(guò)系統(tǒng)壓力的 25 中高壓系統(tǒng)可以調(diào)至 25 以上 1 換向閥 2 限壓閥 3 油缸 圖 21 限壓回路 緩沖回路 液壓挖掘機(jī)滿(mǎn)斗回轉(zhuǎn)時(shí)由于上車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大在啟動(dòng)制動(dòng)和突然換向時(shí)會(huì)引起很大的液壓沖擊尤其是回轉(zhuǎn)過(guò)程中遇到障礙突然停車(chē)液壓沖擊會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音甚至破壞挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過(guò)一定壓力時(shí)獲得出路圖 22 為液壓挖掘機(jī)中比較普遍采用的幾種緩沖回路 圖 22 A 中回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩個(gè)油路上各裝有動(dòng)作靈敏的小型直動(dòng)式緩沖限壓閥 23 正常情況下兩閥關(guān)閉當(dāng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)高壓油路 Ⅱ的壓力油經(jīng)緩沖閥 3 泄回油箱低壓油路Ⅰ則由補(bǔ)油回路經(jīng)單向閥 4 進(jìn)行補(bǔ)油從而消除了液壓沖擊緩沖限壓閥的調(diào)定壓力取決于所需要的制動(dòng)力矩通常低于系統(tǒng)最高工作壓力該緩沖回路的特點(diǎn)是溢油和補(bǔ)油分別進(jìn)行保持了較低的液壓油溫度工作可靠但補(bǔ)油量較大 圖 22B 是高低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)停止或反轉(zhuǎn)時(shí)高壓腔的油經(jīng)過(guò)緩沖閥直接進(jìn)入低壓腔減小了液壓沖擊這種緩沖回路的補(bǔ)油量很少背壓低工作效率高 圖 22C 是回轉(zhuǎn)馬達(dá)油路之間并聯(lián)有成對(duì)單向閥 45 和 67 回轉(zhuǎn)馬達(dá) 制動(dòng)或換向時(shí)高壓腔的油經(jīng)過(guò)單向閥 5 緩沖限壓閥 2 流回油箱低壓腔從油箱經(jīng)單向閥 6 獲得補(bǔ)油 1 換向閥 23 緩沖閥 7 單向閥 圖 22 緩沖回路 上述各回轉(zhuǎn)回路中的緩沖限壓閥實(shí)際上起了制動(dòng)作用換向閥 1 中位時(shí)回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩腔油路截?cái)嘀灰吐穳毫Φ陀谙迚洪y的調(diào)定壓力回轉(zhuǎn)馬達(dá)即被制動(dòng)其最大制動(dòng)力矩由限壓閥決定 當(dāng)回轉(zhuǎn)操縱閥回中位產(chǎn)生液壓制動(dòng)作用時(shí)挖掘機(jī)上部回轉(zhuǎn)體的慣性動(dòng)能將轉(zhuǎn)換成液壓能接著液壓能又轉(zhuǎn)換為 動(dòng)能使上部回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生反彈運(yùn)動(dòng)來(lái)回振動(dòng) 節(jié)流回路 節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面改變流量而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的通常用于定量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能夠獲得穩(wěn)定的低速缺點(diǎn)是功率損失大效率低溫升大系統(tǒng)易發(fā)熱作業(yè)速度受負(fù)載變化的影響較大根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置節(jié)流調(diào)速有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種 1 齒輪泵 2 溢流閥 3 節(jié)流閥 4 換向閥 5 油缸 圖 23 節(jié)流回路 圖 23 A 為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速節(jié)流閥 3 安裝在高壓油路上液壓泵 1 與節(jié)流閥串聯(lián)節(jié)流閥之前裝有溢流閥 2 壓力油經(jīng)節(jié)流閥和換向閥 4 進(jìn)入液壓缸 5 的大腔使活塞右移負(fù)載增大時(shí)液壓缸大腔壓力增大節(jié)流閥前后的壓力差減小因此通過(guò)節(jié)流閥的流量減少活塞移動(dòng)速度降低一部分油液通過(guò)液流閥流回油箱反之隨著負(fù)載減小通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量增大加快了活塞移動(dòng)速度液流量相應(yīng)地減少這種節(jié)流方式由于節(jié)流后進(jìn)入執(zhí)行元件的油溫較高增大滲漏的可能性加以回油無(wú)阻尼速度平穩(wěn)性較差發(fā)熱量大效率較低 圖 23 B 為回油節(jié)流調(diào)速節(jié)流閥安裝在低壓回 路上限制回油流量回油節(jié)流后的油液雖然發(fā)熱但進(jìn)入油箱不會(huì)影響執(zhí)行元件的密封效果而且回油有阻尼速度比較穩(wěn)定 液壓挖掘機(jī)的工作裝置為了作業(yè)安全常在液壓缸的回油回路上安裝單向節(jié)流閥形成節(jié)流限速回路如圖 23C 所示為了防止動(dòng)臂因自重降落速度太快而發(fā)生危險(xiǎn)其液壓缸大腔的油路上安裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥此外斗桿液壓缸鏟斗液壓缸在相應(yīng)油路上也裝有單向節(jié)流閥 回轉(zhuǎn)節(jié)能裝置液壓系統(tǒng) 根據(jù)液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)采用了一種能量回收裝置回收轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)能量并在轉(zhuǎn)臺(tái)反向啟動(dòng)時(shí)予以釋放以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)能量的回收和再 利用其原理如圖 24 所示 1 換向閥 2單向閥 3 液控單向閥 4蓄能器 5行走馬達(dá) 圖 24 回轉(zhuǎn)節(jié)能裝置系統(tǒng)圖 當(dāng)換向閥處于左位時(shí)液壓泵輸出的液壓油經(jīng)換向閥后一部分進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)啟動(dòng)多余的液壓油經(jīng)液控單向閥進(jìn)入蓄能器儲(chǔ)存起來(lái)隨著轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的加快回轉(zhuǎn)馬達(dá)吸收的流量越來(lái)越多當(dāng)此流量與泵輸出流量相等時(shí)系統(tǒng)壓力下降啟動(dòng)第一階段結(jié)束此后蓄能器釋放儲(chǔ)存的油液連同液壓泵的流量一起供給回轉(zhuǎn)馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)再次加速這是啟動(dòng)的第二階段蓄能器中的油基本放完為轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)時(shí)回收能量做好了準(zhǔn) 備 制動(dòng)時(shí)先導(dǎo)閥的控制油使換向閥回到中位回轉(zhuǎn)馬達(dá)的進(jìn)回油路被切斷轉(zhuǎn)臺(tái)在慣量作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)呈泵工況其排出的油經(jīng)單向閥進(jìn)入蓄能器回轉(zhuǎn)馬達(dá)原回油腔的壓力升高形成制動(dòng)力矩從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的制動(dòng)和能量回收 轉(zhuǎn)臺(tái)經(jīng)過(guò)一次制動(dòng)后蓄能器便因回收了轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)能量而充入了油液此后的回轉(zhuǎn)稱(chēng)為一般回轉(zhuǎn)工況一般回轉(zhuǎn)工況的啟動(dòng)過(guò)程有兩個(gè)階段組成 1 蓄能器單獨(dú)供油液壓泵卸荷階段在此階段蓄能器中的油被釋放進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)啟動(dòng)在啟動(dòng)初期由于蓄能器中的壓力高于卸荷閥的調(diào)定壓力故使泵卸荷單獨(dú)由蓄能器放油驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)