現代液壓挖掘機斗桿閥聯的結構

   時間:2014-03-12 05:30:45
現代液壓挖掘機斗桿閥聯的結構簡介
液壓挖掘機作業過程中工作裝置頻繁提升和下降,當動臂、斗桿舉升時,液壓能被轉化為工作裝置的勢能;當它們下降時,該勢能又轉化為液壓能。在傳統的多路閥中,往往……
現代液壓挖掘機斗桿閥聯的結構正文

液壓挖掘機作業過程中工作裝置頻繁提升和下降,當動臂、斗桿舉升時,液壓能被轉化為工作裝置的勢能;當它們下降時,該勢能又轉化為液壓能。在傳統的多路閥中,往往通過在動臂缸大腔、斗桿缸小腔回油路上設置單向節流閥,限制工作裝置因自重造成的超速下降,致使其下降過程中因節流發熱增加了系統的熱負荷,降低了液壓系統的效率。現代液壓挖掘機的多路閥,通過設置再生迴路回收部分勢能轉化成的液壓能,降低系統發熱,既加快了工作裝置的下降速度又防止其超速下降。另外,當鏟斗內裝滿物料或用鏟鬥上的吊鉤吊起重物時,工作裝置自動下降往往會釀成事故。為了保證液壓挖掘機安全可靠地運行,現代液壓挖掘機普遍在動臂缸大腔、斗桿缸小腔與其相應的換向閥之間設置鎖定閥。斗桿回授功能可在斗桿內旋時增加速度,提高工作效率,並防止氣穴現象。斗桿回授系統不正常,將會影響工作的正常進行,甚至不工作。
1 斗桿再生迴路
在多路閥中,斗桿1換向閥有兩個回油通道T1、T2,且在T1通油箱的通道上設置了一個二位二通閥(如圖1),並從斗桿大腔進油通道上將壓力油引至該二位閥底部。當斗桿缸大腔進油壓力升高,作用於二位閥底部的力大於其上端彈簧力時,該二位閥向上換位,T1回油通道接通。否則,二位閥處於圖示位置,T1回油通道被切斷。當斗桿1換向閥芯右移,主泵向斗桿缸小腔供油時,斗桿缸大腔回油。此時斗桿缸大腔經丁2回油暢通,壓力不高,二位閥處於圖示位置。大腔回油經T2返回油箱,斗桿上升。當斗桿1換向閥芯左移使主泵對斗桿缸大腔供油,鏟斗不觸地時,在斗桿、鏟斗及斗內物料自重的作用下,斗桿會迅速下降,致使斗桿缸大腔的壓力降低,二位閥處於圖示位置。由於此時斗桿缸小腔經T1通往油箱的通道被切斷,該腔壓力上升,當其高於大腔壓力時,小腔壓力油打開主閥芯內設置的單向閥進入斗桿缸大腔,對其補油防止大腔吸空,下降過程中勢能轉化的液壓能被回收利用。若設斗桿缸大、小腔作用面積以及斗桿缸行程分別為A1、A2和L,當採用傳統的多路閥時,斗桿缸伸出過程中從小腔排出的壓力油A2L全部經節流閥返回油箱,使系統發熱。設泵的供油量為Q,則此時斗桿缸的伸出速度為Q/A1。而設置再生迴路的多路閥在同樣的過程中,若不計損失,從斗桿缸小腔排出的這部分壓力油被全部回收供給大腔,斗桿缸的伸出速度加快為Q/(A1-A2),在節能的同時又加快了斗桿的下降速度。

圖1 斗桿再生迴路原理圖
當斗桿繼續下降使鏟斗觸地,由於斗桿缸繼續伸出受阻,導致其大腔壓力上升,直到其大於小腔壓力時,換向閥芯內單向閥被關閉,而小腔回油被切斷又進一步使大腔壓力升高。當大腔壓力油產生的作用力足以克服二位閥上端彈簧作用力使二位閥換位時,T1回油箱通道被接通,小腔回油暢通,斗桿缸即轉人挖掘狀態。

圖2 斗桿再生迴路
如圖2,流經油口P1的液壓油流向旁通迴路,但旁通迴路由於斗桿第一閥桿的移動而被關閉。因此,從並聯迴路來的液壓油推開單向閥,經U形通道流到斗桿閥桿。然後,油繞過斗桿閥桿的圓周流到油口A1,並供油到斗桿大腔。另一方面,斗桿小腔里的回油由於斗桿自重等原因受到擠壓,並迴流到油口B1。回到油口B1的高壓油經斗桿閥桿的外孔a流進閥桿。斗桿僅受輕載期間,油推開單向滑閥,從斗桿孔『倒流經U形通道並人油口A1。
2 斗桿保持閥
液壓挖掘機將鏟斗舉離地面后,可能由於種種原因控制動臂或斗桿液壓缸的換向閥暫時回到中位,且此時發動機又處於怠速狀態,這時如果換向閥的閥芯與閥體之間的間隙過大,存在泄漏,即使液壓缸無內漏,工作裝置也會在自重作用下自動下降。當鏟斗內裝滿物料或用鏟鬥上的吊鉤吊起重物時,工作裝置自動下降往往會釀成事故。為了保證液壓挖掘機安全、可靠運行,現代液壓挖掘機普遍在動臂缸大腔、斗桿缸小腔與其相應的換向閥之間設置鎖定閥,且多用一個邏輯閥與一個導閥組合在一起,實現對動臂缸大腔、斗桿缸小腔回油的鎖定功能。它們的安裝形式採用與多路閥分開安裝或者以螺紋插裝形式與多路閥組成一體。

圖3 斗桿保持閥原理圖
由圖3可看到,只要HV閥左端的控制信號PaL的壓力小於HV閥右端彈簧力時,HV閥便處於圖示位置。在斗桿、鏟斗及斗內物料自重作用下,斗桿缸小腔的壓力油經斗桿缸換向閥的回油通道被邏輯閥切斷,這是因為壓力油要由SB腔進入邏輯閥的SC腔必須使邏輯閥的閥芯壓縮ST腔的彈簧左移。由於導閥HV右位的油道使ST、SB兩腔互通,且ST腔作用面積大於SB腔作用面積,加上ST腔彈簧的作用力,致使閥芯不可能左移將SB、SC兩腔切斷,此時斗桿缸被鎖定。當PaL壓力上升到作用在HV閥左端的力克服該閥右端彈簧作用力使其向右換位時,邏輯閥ST腔經HV閥左位油道與油箱連通,斗桿缸小腔壓力油只需克服ST腔彈簧作用力即可使邏輯閥的閥芯左移,SB、SC兩腔互通。斗桿缸小腔與其換向閥的油道被連通.解除對斗桿缸的鎖定。只要3組液壓缸和迴轉馬達中任一元件動作時,PaL壓力就上升並等於伺服控制壓力,對斗桿缸解除鎖定。此外,PaL也可用梭閥檢索使斗桿缸換向閥換位的先導控制信號,一旦斗桿缸動作即可解除其鎖定。現代液壓挖掘機除設置斗桿缸鎖定閥外,有的還設置了動臂缸的鎖定閥,其結構原理與上述相同。

圖4 斗桿回授迴路工作
3 斗桿回授系統及故障分析
斗桿回授功能用於斗桿內旋時增加速度,並防止氣穴現象。
(1) 斗桿回授迴路工作:Pp<PB。
如圖4所示,當斗桿內旋移到垂直位置時,這 個功能很有效,斗桿在輸油和回油的作用下移動, 其中回油是通過斗桿回授單向閥C2來傳遞的。
(2) 斗桿回授迴路不工作:Pp<PB。
如圖5所示,在這種情況下,斗桿P2泵供 油驅動,供油壓力推開活塞C1,從有桿腔回來的 油,通過活塞C1打開的油道流回油箱。
(3) 斗桿回授系統的故障檢修。
① 斗桿收回壓力低。

圖5 斗桿回授迴路不工作
單向閥C2被卡在打開位置,Pp和PB迴路被連通。可拆下斗桿閥芯和拆開單向閥C2進行清洗。
② 斗桿內收速度低且有氣穴雜訊,或從完全伸出到垂直位置發現振顫情況。
單向閥C2的節流口被阻塞,回授系統的功能失靈或單向閥C2被卡死在關閉位置(如圖5)。可拆下斗桿閥芯,拆開回授系統進行清洗。
③ 斗桿不回縮。
活塞C1被卡住在關閉位置(如圖4),PB的油不能回到油箱。可拆下活塞C1並進行清洗。
④ 斗桿內收時速度低-且有雜訊。
單向閥C3被卡在關閉位置,P1油不能進入斗桿迴路,打開主溢流閥回到油箱,產生打開主溢流閥的雜訊。可拆下單向閥C3進行清洗。
  

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