【導(dǎo)讀】市場，屬于銷量最大的工程機(jī)械產(chǎn)品之一。考慮到小挖的工作空間小、作業(yè)地形。系統(tǒng)以及優(yōu)越的精細(xì)作業(yè)能力。博世力士樂公司開發(fā)的獨(dú)立流量分配系統(tǒng)。系統(tǒng)引起的能量損失較少。作原理，并以此為基礎(chǔ)，分析了挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的控制特性。液壓系統(tǒng)即為博世力士樂的LUDV控制系統(tǒng)。都具有良好的控制特性以及在流量供應(yīng)不能滿足需求時(shí)LUDV系統(tǒng)特有的優(yōu)點(diǎn)。工作原理及各個(gè)部分的作用，確定了多路閥的結(jié)構(gòu)。

　　

【正文】 定的補(bǔ)償壓力也是不變的 , 雖然可以停機(jī)通過調(diào)整彈簧來改變功率設(shè)定和補(bǔ)償壓力設(shè)定 , 但顯然是不方便和 不理想的 , 但實(shí)際挖掘機(jī)工作中需要改變功率和改變補(bǔ)償壓力 , 這是 LRS 系統(tǒng)的不足之處 。 2） A11VO 的 LE2S 控制系統(tǒng) 用于 LUDV系統(tǒng) 的典型型號(hào)為 A11VO LE2S,其 控制裝置由變功率變量機(jī)構(gòu)和負(fù)荷傳感 閥 兩部分組成 ，如圖 。 青島大學(xué)畢業(yè)論文 25 1 變功率控制閥 。 2 功率設(shè)定調(diào)整彈簧 。 3 變功率比例電磁鐵 。 4 調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間的單向節(jié)流閥 。 5 變補(bǔ)償壓力控制閥 。 6 補(bǔ)償壓力設(shè)定調(diào)整彈簧 。 7 變補(bǔ)償壓力比例電磁鐵 圖 A11V0 LE2S 控制系統(tǒng) LE2S 控 制系統(tǒng)與 LRS 控制系統(tǒng)不同之處是采用了變功率比例電磁閥和變補(bǔ)償壓力比例電磁閥 , 可以實(shí)現(xiàn)變功率控制和變補(bǔ)償壓力控制。為此 , 在 LRS 控制系統(tǒng)中恒功率閥和油泵流量調(diào)節(jié)閥中都加上了比例電磁鐵 , 成為變功率比例電磁閥和變補(bǔ)償壓力比例電磁閥。 ① 變功率比例電磁閥 在恒功率閥上加上比例電磁鐵 , 其電磁力作用在閥桿上 , 其功能實(shí)際上是改變彈簧作用力。油泵功率與彈簧力 FS 成正比 , 通過改變比例電磁鐵的輸入電流 I 使電磁力變化 , 從而改變了油泵的功率控制曲線。 油泵功率曲線隨先導(dǎo)電流 I 的變化情況如圖 。 青島大學(xué)畢業(yè)論文 26 圖 油泵功率曲線隨電流 I 的變化 為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率 , 電控設(shè)定的最大功率線高于發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率線PH,電控失效后 ,功率線低于 PH,電控最小功率線更低。從圖 可見比例電磁鐵控制的恒功率曲線是一個(gè)區(qū)間。變功率控制在挖掘機(jī)有二大功用 : ①實(shí)現(xiàn)全功率控制 : 無變功率控制時(shí) , 考慮到大氣狀態(tài) (氣壓 , 氣溫和濕度 ) 變化、采用較差燃油和使用過程中發(fā)動(dòng)機(jī)性能惡化等原因都會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所下降 , 為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)過載和熄火 , 一般油泵功率設(shè)定都低于發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率。采用變功率閥 , 最大功率設(shè)定高于發(fā)動(dòng) 機(jī)額定功率 , 可采用轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制使發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)工作 , 充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。②實(shí)現(xiàn)工況控制 : 挖掘機(jī)要求在不同工況下作業(yè) , 例如重掘削工況、經(jīng)濟(jì)作業(yè)工況和精細(xì)作業(yè)工況等 , 要求油泵功率有不同的設(shè)定 , 變功率控制能實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。 ② 油泵流量調(diào)節(jié)變補(bǔ)償壓力閥 在油泵流量調(diào)節(jié)閥上加上比例電磁鐵 , 通過改變電流可改變其電磁力 , 此電磁力作用在流量調(diào)節(jié)閥上 , 實(shí)際上是改變了彈簧力 , 上面已說明油泵流量調(diào)節(jié)閥的補(bǔ)償壓力取決于彈簧力 , 改變彈簧力也就改變了補(bǔ)償壓力。 補(bǔ)償壓力與電流 I 成直線關(guān)系 , 如圖 。 圖 補(bǔ)償壓力△ PLS隨電流和彈簧力變化曲線 圖中表示了調(diào)節(jié)彈簧力也可以改變補(bǔ)償壓力。 青島大學(xué)畢業(yè)論文 27 圖 閥桿行程一定時(shí)流量 Q 隨△ PLS變化曲線 圖 S 一定 , 油泵流量 Q 隨補(bǔ)償壓力△ PLS的變化情況。 圖 在不同的△ PLS下流量隨閥桿行程變化曲線 圖 表示在不同的補(bǔ)償壓力下 , 供給液壓作用元件的流量與閥桿行程的關(guān)系。降低△ PLS , 供油量減少 。 閥桿行程增大 , 流量增加比較平緩。 從這些圖中可知 , 改變控制電流能使補(bǔ)償壓力變化 , 補(bǔ) 償壓力變化能改變?nèi)ヒ簤鹤饔迷牧髁?,起調(diào)速作用 ,變△ PLS控制能更好地適應(yīng)不同作業(yè)工況的流量需要 , 特別是改善了精細(xì)作業(yè)微動(dòng)性能 。 另外隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變 , 泵的流量隨著變化 , 補(bǔ)償壓力也應(yīng)隨之改變。 應(yīng)當(dāng)說明 , 補(bǔ)償壓力閥輸出的控制油直接操縱液壓泵變量油缸 , 而功率閥輸出的控制油經(jīng)補(bǔ)償壓力閥操縱液壓泵變量油缸 , 因此兩閥的控制關(guān)系為補(bǔ)償壓力閥優(yōu)先。 LE2 控制方式用于極限負(fù)荷調(diào)節(jié)的情形有突出的優(yōu)點(diǎn) 。一 般速 度 感應(yīng)的極限負(fù)荷調(diào)節(jié) ，油 泵的擺角由控 制 信號(hào)改變 。 例如 ， 如果油泵以最大排量工作 ， 工作壓力突然上升引起功 率上升 至 角功率 ， 這時(shí) 發(fā) 動(dòng)機(jī) 因 過載而轉(zhuǎn)速下降 ， 此信號(hào)通過速度感應(yīng)反饋到微處理器 ， 使油泵回?cái)[ ， 油泵輸出 功率下降 。 挖掘機(jī)短時(shí)間的過載常發(fā)生所以發(fā)動(dòng)機(jī)的速度波動(dòng)較頻繁。在使用 LE2 情形 ， 如果工作壓力突然上升油泵的功率變量機(jī)構(gòu)將首先自動(dòng)迅速作出反應(yīng) ， 使油泵處于較小的擺角 。只有當(dāng)一定的附加功率從發(fā)動(dòng)機(jī)取得時(shí) ，速 度感應(yīng)機(jī)構(gòu)才改變主油泵的控制起點(diǎn) ， 調(diào)節(jié) A1IVO 油泵的恒功率至一個(gè)新的值 。所以， 這種用 LE2 變功率器的速青島大學(xué)畢業(yè)論文 28 度感應(yīng)系統(tǒng)控制性能穩(wěn)定 、 過載少 ， 柴油機(jī)速度波動(dòng) 少。 另外 ， 基于杠桿調(diào)節(jié)原理的恒功率調(diào)節(jié)裝置的功率曲線是一種理想 的雙曲線 ， 理論上沒有功率損失 ， 功率 曲線的移動(dòng)也不影響油泵的效率 。 如果電控系統(tǒng)發(fā)生故障 ， 油泵回到由彈簧設(shè)定的初始功率或通過彈簧把功率調(diào)至一個(gè)較小的值繼續(xù)工作 ， LE2 變量機(jī)構(gòu)提供很好的應(yīng)急功能 。 綜上所述 ， 博世力士樂 LUDV系統(tǒng)具有下列主要特點(diǎn) ： ① 能實(shí)現(xiàn)對不同負(fù)載壓力的多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)進(jìn)行快速和精確的拉制 ， 各個(gè)執(zhí)行元件互不干涉 。 ② 操作性能好 ， 執(zhí)行起點(diǎn)和工作速度 （ 流量 ） 只與 操 縱手柄的角度 （ 多路闞的開 口 度 )有關(guān) ， 與負(fù)壓力無關(guān) 。 因此操作輕便舒適 ， 司機(jī)可以集中精力提高生產(chǎn)率 。 無論負(fù)載壓力如何變化 ， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)始終按司機(jī)預(yù) 定的運(yùn)動(dòng)跡工作 ， 這對于液壓挖掘機(jī)的遙控和機(jī)器人化發(fā)展也具有 特 別意義 。 ③ 優(yōu)越的 微 控制性能便于 精 細(xì)作業(yè)和多功能作業(yè) 。 ④ 任一執(zhí)行元件有可能支配泵的全流量或需要的流量 。 ⑤ 多執(zhí)行元件擴(kuò)展性易于通過附加閥增加可選用執(zhí)行元件 。 ⑥ 回轉(zhuǎn)優(yōu)先和回轉(zhuǎn)扭矩控制功能 。 ⑦ 可以采用單泵系統(tǒng) ， 整個(gè)系統(tǒng)元件緊湊 、 集成化度高 、 系統(tǒng)接管少 、 安裝使用成本低 、 故障率低 ， 對于挖 掘 機(jī)的緊湊化和無尾 （ zero tail） 化尤為有利 。 ⑧ 采用模塊式設(shè)計(jì) ， 可以按不同的需要增加附加功能如功率模式、極限負(fù)荷調(diào)節(jié)、系統(tǒng)動(dòng)力提升 、 再生 、 動(dòng)臂憂先操作 、 動(dòng)臂斗桿負(fù) 載 保持 、 行走自動(dòng)變速等等 。 3)下面是一種閉中心 負(fù)載敏感系統(tǒng) 原理圖。 1 變量泵 2系統(tǒng)限壓閥 3壓力、流量敏感閥 閉中心負(fù)載敏感系統(tǒng) 工作原理如下： ① 換向閥位于中位時(shí)，供油油路被切斷，油液發(fā)生堵塞，壓力迅速升高， 而此時(shí)系統(tǒng)的最高負(fù)載壓力為零。當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到并超過壓差彈簧調(diào)定壓力 時(shí)，敏感閥閥芯向左運(yùn)動(dòng)，壓力油流向斜盤控制油缸，推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，使 泵的排量減小，直到泵的出口壓力穩(wěn)定在 p。值。此時(shí)，泵的輸出流量很小，僅滿足系統(tǒng)內(nèi)部泄漏的需要，而敏感閥閥芯處于中位位置，此稱為低壓等待狀態(tài)。 ② 當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向 閥開啟時(shí)，壓力．流量敏感閥的敏感腔與供油油路相通， 青島大學(xué)畢業(yè)論文 29 此時(shí)管路的流量仍為零，敏感腔壓力與泵的出口壓力相等，敏感閥閥芯在壓差彈 簧作用下偏離中位位置向右運(yùn)動(dòng)，使得斜盤控制油缸的左腔與油箱連通，控制活 塞在回復(fù)彈簧力作用下向左運(yùn)動(dòng)，泵的排量逐漸增大，油泵開始向執(zhí)行機(jī)構(gòu)供油。 ③ 當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著流量的增大，節(jié)流閥閥口兩端產(chǎn)生較大的 壓力降，于是在壓力．流量敏感閥的敏感腔與泵的出口之間形成一定的壓力差。當(dāng) 壓力差偏小時(shí)，補(bǔ)償閥閥芯位于中位偏右位置，斜盤控制油缸在彈簧力作用下向 左運(yùn)動(dòng)，泵的排量不斷增大，出口壓 力逐漸提高；當(dāng)壓力差偏大時(shí)，敏感閥閥芯 位于中位偏左位置，斜盤控制油缸在壓力油壓力作用下向右運(yùn)動(dòng)，泵的排量不斷 減小，出口壓力逐漸降低；只有當(dāng)壓力差等于壓差彈簧設(shè)定值 p。時(shí)，閥芯位于中位位置，泵的排量保持不變。 ④ 由于節(jié)流閥兩端壓差穩(wěn)定，因此流經(jīng)節(jié)流閥的流量與其閥口開度成正比， 而且不受負(fù)載變化的影響。即泵的輸出壓力和流量與負(fù)載相適應(yīng)。 ⑤ 在多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，為避免各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的壓力擾動(dòng)，閉中 心系統(tǒng)也需要在各聯(lián)上配置定差減壓閥，以保持每一聯(lián)上的節(jié)流閥進(jìn)出口壓差恒 定。 ⑥ 當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)，管路 流量降為零，此時(shí)敏感腔壓力與泵 的出口壓力相等，敏感閥閥芯在壓差彈簧推動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，致使泵的排量增大， 壓力進(jìn)一步升高。當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到泵內(nèi)系統(tǒng)限壓閥設(shè)定值 p 一時(shí)，系統(tǒng)限壓 閥開啟，壓力油進(jìn)入控制油缸左腔并推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，泵的排量迅速下降，其出口壓力等于泵內(nèi)限壓閥設(shè)定的最高壓力。因此，泵處于高壓等待狀態(tài)， 雖然壓力高，但流量很小，因而能量損失較小 。 青島大學(xué)畢業(yè)論文 30 第四章 液壓挖掘機(jī)多路閥 多路閥液壓系統(tǒng) 分析 多路閥液壓系統(tǒng)是液壓挖掘機(jī)的主油路 ,它確定了液壓泵向各液壓作用元件的供油方式 ,決定了液壓挖掘機(jī) 的工作特性。 隨著世界性的技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)今全液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)將高效、節(jié)能、操作舒適、安全、可靠作為其主要追求目標(biāo)，相繼開發(fā)出多種形式的液壓系統(tǒng)和元件。作為液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一的多路閥，除了要滿足對動(dòng)臂、斗桿、鏟斗三組液壓缸以及回轉(zhuǎn) 和 左、右行走馬達(dá)等六個(gè)執(zhí)行元件進(jìn)行換向、單 獨(dú)動(dòng)作 、復(fù)合動(dòng)作以及對元件的過載保護(hù)等功能外，當(dāng)今液壓挖掘機(jī)對多路閥還提出了 向主泵提供流量控制信號(hào) 、 節(jié)能、行駛與作業(yè)復(fù)合動(dòng)作 、 主安全閥兩級(jí)壓力控制等多種功能的要求。 力士樂采用閉中位負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償多路閥液壓系統(tǒng) 。 挖掘機(jī)力士樂主油路由工 裝油路和回轉(zhuǎn)油路二個(gè)負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償系統(tǒng)組成。 圖 力士樂主油路簡圖 （ 1） 工裝油路 工作裝置和行走油路 (除回轉(zhuǎn)外 )簡稱工裝 油路， 用閥后補(bǔ)償分流比負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償 (LUDV)系統(tǒng) ,具有抗飽和功能。 所謂的流量出現(xiàn)飽和 即 當(dāng)多個(gè)執(zhí)行器同青島大學(xué)畢業(yè)論文 31 時(shí)動(dòng)作時(shí) ,其操縱閥都在大開度下工作 ,各執(zhí)行器總流量需求往往會(huì)超過泵的供油流量。 在每個(gè)操縱閥閥桿節(jié)流口后 ,設(shè)壓力補(bǔ)償閥 ,然后通過方向閥向各液壓作用元件供油。 LUDV多路閥原理符號(hào)見圖 。 LUDV 每個(gè)閥塊主要由操縱閥和壓 補(bǔ)償閥組成 ,其原理符號(hào)如圖 所示。為了便于 理解閥的原理 ,把操縱閥進(jìn)行分解后可知 ,它實(shí)際上由閥的節(jié)流部分和閥的換向部分兩部分組成。閥塊原理展開如圖 所示 ,壓力油進(jìn)入操縱閥先通過閥節(jié)流部分 ,后經(jīng)壓力補(bǔ)償閥 ,最后通過閥換向部分去液壓作用元件。閥后補(bǔ)償壓力補(bǔ)償閥布置在操縱閥可變節(jié)流口之后 ,由于液壓 用元件一般都是雙作用 ,有 A、B 兩條油路 ,為了避免兩條油路都設(shè)壓力補(bǔ)償閥 ,因此油路換向部分必須設(shè)在壓力補(bǔ)償閥之后。為了簡化閥的結(jié)構(gòu) ,把節(jié)流部分和換向部分集成于一體 (操縱閥中 ),如圖 所示。 工作裝置和行走操縱閥雖基本相同 ,但 中位油路連通有所區(qū)別。工作 裝置操縱閥中位 A、 B 油口封閉 ,如圖 、 所示 ,行走操縱閥中位 A、 B 油口與回油路 相通，如圖 所示。 對壓力補(bǔ)償閥取力平衡 （見圖 ） 得 21 m ax PmPPm L ?? (41) 即壓力補(bǔ)償閥進(jìn)口壓力都相等 ,故經(jīng)各操縱閥的壓差都相等 (△ P1=△ P2=△P=PPPLmax)， 則通過各操縱閥的流量 為 PKQ ?? (42) 只與反映閥桿行程 (開口量 )的 k 有關(guān) ,具有抗飽和的功能。 負(fù)荷低的壓力補(bǔ)償閥產(chǎn)生壓力降 (設(shè) PL1=PLmax)為 ? 2max LL PPPc ?? （ 43） 此壓降正好補(bǔ)償負(fù)荷壓力差 ,因此壓力補(bǔ)償閥實(shí)際上起了負(fù)荷均衡器的作用。多路閥液壓系統(tǒng)中 ,工裝和行走油路采用三位三通的壓力補(bǔ)償 閥來檢出最高負(fù)載壓力 PLmax作為補(bǔ)償壓力 。 圖 力士樂多路閥原理符號(hào)圖 （ 2） 回轉(zhuǎn)油路 力士樂把回轉(zhuǎn)獨(dú)立出來 ,采用閥前補(bǔ)償 (減壓閥型壓力補(bǔ)償閥 )負(fù)載敏感壓力補(bǔ)償油路 ， 它與工作裝置油路并聯(lián)?；剞D(zhuǎn)負(fù)載油壓通過單向閥與油泵負(fù)載敏感腔相通。 青島大學(xué)畢業(yè)論文 32 當(dāng)工作裝置油路中各液壓元件單獨(dú)動(dòng)作或同時(shí)動(dòng)作時(shí) ,就如同單泵閥后補(bǔ)償分流比負(fù)載敏感壓補(bǔ)償系統(tǒng)一樣 ,油泵單獨(dú)供該系統(tǒng)。當(dāng)回轉(zhuǎn)單獨(dú)動(dòng)作時(shí) ,為閥前補(bǔ)償負(fù)載敏感系統(tǒng)。 回轉(zhuǎn)油路和工裝油路同時(shí)動(dòng)作情況 :當(dāng)工裝油路最高負(fù)載壓力高于回轉(zhuǎn)油路時(shí) ,工裝油壓由于受單向閥阻隔 ,傳不到回轉(zhuǎn) 油路 ,由于兩油路是并聯(lián)系統(tǒng) ,油優(yōu)先流向負(fù)載壓力低的回轉(zhuǎn)油路 。當(dāng)工裝油路最高負(fù)載壓力低于回轉(zhuǎn)油路時(shí) ,回轉(zhuǎn)油壓PC通過單向閥傳至工裝油路負(fù)載壓力補(bǔ)償 ,工裝和回轉(zhuǎn)負(fù)載壓力均衡相等 ,按各自操縱閥的開度大小向各執(zhí)行器分配供油。 力士樂 M7 多路閥 博世力士樂公司生產(chǎn)的 M7 多路閥由進(jìn)油 聯(lián)、換 向聯(lián)和回 轉(zhuǎn) 聯(lián) 三 部分組成 。 進(jìn)油聯(lián) 圖 M7 多路閥進(jìn)油聯(lián) 變 量 泵的 油 經(jīng)進(jìn)油聯(lián)通向 換 向聯(lián) 及 回轉(zhuǎn) 聯(lián) 再去執(zhí)行 元件。 此聯(lián)閥包含 了 挖掘機(jī) LUDV所需要的豐要元件