力士樂挖掘機油路介紹黃宗益 李興華目前液壓挖掘機有兩種油路：開中心直通回油六通閥系統和閉中心負載敏感壓力補償系統，我國國產液壓挖掘機大多采用“開中心”系統，而國外著名的挖掘機廠家基本上都采用“閉中心”系統。閉中心具有明顯的優點，目前價格較貴。國內廠家對開中心系統比較熟悉，而對閉中心系統不太了解，因此有必要來介紹一下閉中心系統，下面介紹力士樂閉中心負載敏感壓力補償（LUDV）挖掘機油路。 力士樂液壓挖掘機液壓系統如圖1所示。挖掘機液壓系統可以看作由以下4部分組成： 1.多路閥液壓系統（主油路）。 2.液壓泵控制液壓系統（包括與發動機綜合控制）。 3.各液壓作用元件液壓子系統：包括動臂、斗桿、鏟斗。回轉和行走液壓系統，還應該包括附屬裝置液壓系統。4.多路閥操縱和控制液壓系統。圖1力士樂液壓挖掘機液壓系統一多路閥液壓系統 多路閥液壓系統是液壓挖掘機的主油路，它確定了液壓泵如何向各液壓作用元件的供油方式，決定了液壓挖掘機的工作特性。力士樂挖掘機采用的閉中位負載敏感壓力補償多路閥液壓系統的工作原理如圖2所示： 圖2 力士樂挖掘機主油路簡圖 力士樂挖掘機主油路由二個負載敏感壓力補償系統組成：工裝油路和回轉油路（一）工作裝置和行走油路（除回轉外）：簡稱工裝油路，采用閥后補償分流比負載敏感壓力補償系統（LUDV系統），具有抗飽和功能。在每個操縱閥閥桿節流口后，設壓力補償閥，然后通過方向閥向各液壓作用元件供油。力士樂（LUDV）多路閥原理符號如圖3所示。 （a） （b） （c）圖3 力士樂多路閥原理符號圖 LUDV每個閥塊主要由操縱閥和壓力補償閥組成，其原理符號如圖3（a）所示，為了看清理解閥的原理，把操縱閥進行分解后可知，它實際上是兩部分組成：閥的節流部分和閥的換向部分。閥塊原理展開圖如圖3（b）所示，壓力油進入操縱閥先通過閥節流部分，后經壓力補償閥，最后通過閥換向部分去液壓作用元件。閥后補償壓力補償閥布置在操縱閥可變節流口之后，由于液壓作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壓力補償閥，因此油路換向部分，必須設在壓力補償閥之后。因此實際閥的油路如圖3（b）所示，為了簡化閥的結構，把節流部分和換向部分集成于一體（操縱閥中）如圖3（a）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別。工作裝置操縱閥中位A、B油口封閉，如圖3（a）（b）所示，行走操縱閥中位A、B油口與回油路通過節流相通，如圖3（c）所示。 因為換向閥不影響原理分析，因此在圖2中沒有畫出。 對壓力補償閥取力平衡得（見圖2）Pm1=PLmax=Pm2 即壓力補償閥進口壓力都相等，故經各操縱閥的壓差都相等（P1=P2=P=PP-PLmax）,則通過各操縱閥的流量,只與反映閥桿行程（開口量）的K有關，具有抗飽和的功能。 負荷低的壓力補償閥產生壓力降：PC=PLmax-PL2（設PL1=PLmax）， 此壓降正好補償負荷壓力差，因此壓力補償閥實際上起了負荷均衡器的作用。多路閥液壓系統工作原理圖2中，檢出最高負載壓力PLmax采用的是梭閥網，而實際液壓系統圖1中，工裝和行走油路不采用梭閥網，而是采用三位三通的壓力補償閥來檢出最高負載壓力作為補償壓力。（二）回轉油路力士樂把回轉獨立出來，采用閥前補償（減壓閥型壓力補償閥）負載敏感壓力補償油路。它與工作裝置油路并聯。回轉負載油壓通過單向閥與油泵負載敏感腔相通。 當工作裝置油路中各液壓元件單獨動作或同時動作時，就如同單泵閥后補償分流比負載敏感壓力補償系統一樣。油泵單獨供該系統。 當回轉單獨動作時，為閥前補償負載敏感系統。 回轉油路和工裝油路同時動作情況： 當工裝油路最高負載壓力高于回轉油路時，工裝油壓由于受單向閥阻隔，傳不到回轉油路，由于兩油路是并聯系統，油優先流向負載壓力低的回轉油路。 當工裝油路最高負載壓力低于回轉油路時，回轉油壓PC通過單向閥傳至工裝油路負載壓力補償，工裝和回轉負載壓力均衡平衡相等，按各自操縱閥的開度大小向各執行器分配供油。二泵液壓控制系統力士樂挖掘機泵液壓控制系統有不同的配置，具有不同的控制功能(一)A11VO的LRS控制系統，如圖4所示。 該系統由以下部分組成： 1恒功率閥和杠桿式恒功率裝置恒功率閥A是二位三通閥在彈簧力作用下，恒功率閥A處于右位，下油缸壓力油通過A閥回油，在上油缸腔內油壓和彈簧作用下油泵向大流量方向擺動。油泵壓力油通過上油缸腔作用在頂桿上，頂桿頂推杠桿使杠桿繞支點擺動，推動A閥向右移動， 使A閥處于左位，油泵壓力油通過A閥經B閥進入下油缸，推動其活塞桿，克服上油缸液壓力并壓縮彈簧使油泵向小流量方向擺動。同時由于上油缸活塞桿右移，頂桿頂推杠桿的力臂減小，使 圖4 A11VO控制系統杠桿推A閥的力下降，直至與A閥彈簧力相等，油泵擺角處于新的平衡位置。 由于這種恒功率裝置通過杠桿機構來實現，只要杠桿系統設計得好，就能實現很理想的恒功率曲線。2油泵流量調節閥（補償壓力閥，見圖4中B閥）該閥為二位三通閥，閥的左端受泵的出口油壓Pp作用，閥的右端受多路閥負載敏感腔的油壓PLmax和彈簧力FS2作用，此閥的作用是設定系統的補償壓力。從B閥力平衡可得：PA= PLmax*A+Fs A為受壓面積 P=P-PLmax= Fs/A 當P Fs/A時 該閥處于左位，油泵壓力油通向下油缸，使油泵流量減少。 當P Fs/A時 該閥處于右位，下油缸通過該閥回油，使油泵流量增大。流量調節閥的作用是使系統壓差P（P-PLmax）保持定值。壓差P(Fs/A)由設計確定稱為系統的補償壓差，是系統各操縱閥的進口壓力P和出口壓力Pm(=PLmax)之差，各操縱閥在保持補償壓差一定條件下，通過改變閥桿的開口面積來控制去各液壓作用元件的流量。系統通過油泵流量調節，按司機操縱閥桿的開度大小，提供所需流量，而且只供給比負載稍高一點（P）的油壓。避免了系統的流量損失和過大的壓力損失。LRS油泵控制系統當彈簧力和閥的受壓面積在設計時取定后是不變的，因此恒功率閥設定功率是不變的。油泵流量調節閥設定的補償壓力也是不變的，雖然可以停機通過調整彈簧來改變功率設定和補償壓力設定，但顯然是不方便和不理想的，但實際挖掘機工作中需要改變功率和改變補償壓力，這是LRS系統的不足之處。（二）A11VO的LE2S控制系統：如圖5所示 LE2S控制系統與LRS控制系統不同之處是采用了變功率比例電磁閥和變補償壓力比例電磁閥。可以實現變功率控制和變補償壓力控制。 為了實現變功率控制和變補償壓力控制，在 LRS控制系統中恒功率閥和油泵流量調節閥中都加上了比例電磁鐵。變成變功率比例電磁閥和變補償壓力比例電磁閥。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。 圖6油泵功率曲線隨電流I的變化 圖5 A11V0 LE2S控制系統油泵功率曲線隨先導電流I的變化情況如圖6所示，為了充分利用發動機功率，電控設定的最大功率線，高于發動機額定功率線PH，電控失效后，功率線低于PH，電控最小功率線更低。從圖6可見比例電磁鐵控制的恒功率曲線是一個區間。變功率控制在挖掘機有二大功用： （1）實現全功率控制 無變功率控制時，考慮到大氣狀態（氣壓，氣溫和濕度）變化，采用較差燃油和使用過程中發動機性能惡化等原因都會使得發動機功率有所下降，為了防止發動機過載和熄火，一般油泵功率設定都低于發動機額定功率。采用變功率閥，最大功率設定高于發動機額定功率，可采用轉速感應控制使發動機始終保持在發動機額定轉速點工作，充分利用發動機功率。（2）實現工況控制 挖掘機要求在不同工況下作業：例如重掘削工況，經濟作業工況和精細作業工況等，要求油泵功率有不同的設定，變功率控制能實現這個要求。 2油泵流量調節變補償壓力閥在油泵流量調節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節閥上，實際上是改變了彈簧力，上面已說明油泵流量調節閥的補償壓力取決于彈簧力，改變彈簧力也就改變了補償壓力。補償壓力與電流I成直線關系如圖7所示，圖中表示了調節彈簧力也可以改變補償壓力，圖8表示閥桿行程(K)一定，油泵流量Q隨補償壓力(PLS)的變化情況。圖9表示在不同的補償壓力下，供給液壓作用元件的流量與閥桿行程的關系。降低PLS，供油量減少，隨閥桿行程增大，流量增加比較平緩。從這些圖中可知，改變控制電流能使補償壓力變化，補償壓力變化能改變去液壓作用元件的流量，起調速作用，變PLS控制能更好地適應不同作業工況的流量需要，特別是改善了精細作業微動性能；另外隨著發動機轉速改變，泵的流量隨著變化，補償壓力也應隨之改變。應當說明：補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補償壓力閥操縱液壓泵變量油缸，因此兩閥的控制關系為補償壓力閥優先。圖7 補償壓力PLS隨I和彈簧力變化曲線 圖8 閥桿行程一定流量Q隨PLS變化曲線圖9 在不同的PLS下流量隨閥桿行程變化曲線三各液壓作用元件液壓回路（一）動臂斗桿和鏟斗液壓回路：（見圖1） 1.在油缸的兩條油路中都設有限壓閥防止過載 2.動臂和斗桿的液壓回路中若需要可采用再生閥桿，實現再生功能。（二）行走液壓回路：如圖10所示，由以下閥組成1. 限壓閥二個分別限制行走馬達兩油路壓力,又起補油作用 2.平衡閥：防止重力下坡時超速。 3.制動操縱閥，由左右油路通過梭形閥引入壓力油，在壓力油作用下此閥打開，壓力油通向制動器。 4.減壓閥：在壓力油通向制動器的途中設減壓閥，使通向制動器的油壓降低，使制動器承受較低壓力。有壓力油時制動器制動。卸壓時制動器壓力油通過節流孔回油，使制動器延時制動。 5.油馬達自動變速先導控制閥（見圖1X） 圖10行走液壓回路該閥為兩位三通閥，平時在彈簧作用下，該閥處于上位，變速閥先導控制油與先導油泵相通，當行走負載壓力大于彈簧壓力時，壓縮彈簧使該閥處于下位，變速閥先導控制油回油箱。 6.變速閥：在先導控制油作用下，該閥處于上位，變量油缸下腔進壓力油，上腔回油，油馬達處于小排量。當先導控制油回油時，在彈簧力作用下該閥處于下位，變量油缸上腔進壓力油，下腔回油，油馬達處于大排量。 7.行走操縱閥處于中位時，油馬達兩腔相通，并與回油路相通，使行走馬達和管路始終保持充滿狀態。 8通過左右行走回路間的旁通阻尼孔進行平衡，來改善直線行走性能。補償兩在兩側馬達泄漏量不同，機械加工誤差和控制誤差引起的流量偏差。（三）回轉液壓回路：如圖11所示由兩個單向補油閥，二個二級溢流閥和先導操縱油壓控制的回轉壓力閥等組成。1.二個二級溢流閥，具有驅動增壓，溢流油壓高和制動減壓，溢流油壓低的功能。回轉操縱閥的先導操縱油壓Pi作用在油馬達驅動側油路的溢流閥上（見圖1）。使驅動側的溢流壓力提高，驅動力矩大，使回轉加速快。制動時，無先導油壓作用，溢流閥壓力低，制動力矩較低，使制動較柔和，回轉驅動元件工作較平穩沖擊小。當需快速強力制動，可采用反向驅動來制動。 2.先導操縱油壓控制的回轉壓力閥（見圖1Y） 此閥在回轉操縱換向閥的進油口上，控制進入回轉馬達的油壓，從回轉先導操縱閥輸出兩個方向的操縱油壓，通過梭形閥作用在回轉壓力閥上，使回轉壓力閥隨著先導操縱油壓的提高其控制的壓力增加。因此司機可通過控制先導操縱油壓來控制回轉馬達的油壓，從而實現無級控制改變回轉馬達的轉矩，能很好地按司機的愿望向回轉馬達提供所需壓力（轉矩）和流量（轉速），使回轉加速任意自由，操縱得心應手。 圖11 回轉液壓回路四多路閥先導操縱系統（見圖1）由定量油泵、先導操縱閥、閉鎖電磁閥、安全閥和梭形閥等組成。 先導操縱閥是具有位移和力感覺的比例型操縱閥，先導操縱油通過單向節流閥操縱多路閥桿的移動，使操縱平穩柔和。 回轉先導操縱閥通過梭形閥將先導操縱油壓加在回轉壓力閥上，控制回轉馬達油壓。 左行走先導操縱閥通過梭形閥將先導操縱油壓加在補償負載壓力溢流閥C上。 閉鎖電磁閥起閉鎖先導閥操縱作用，當電磁閥失電時在彈簧力作用下，該閥處于左位，先導油泵來油切斷，先導操縱閥進油路回油，先導操縱閥不能操縱，只有當電磁閥接通電時，該閥處于右位，先導油泵壓力油才能通向各先導操縱閥，先導操縱閥才能操縱，起安全防止誤操縱作用。五系統其他功能閥集成布置在多路閥內，是組成多路閥液壓系統的一部分，包括以下閥：系統安全閥A：起安全保護作用，一般情況下不打開。 系統卸載閥B：此閥一端受油泵壓力油作用，另一端受補償負載壓力和彈簧力作用。有一操縱閥操縱，（即系統工作時），此閥在補償負載壓力作用下關閉，建立油壓。當各操縱閥都在中位時，此時補償壓力油回油，補償負載壓力很低，油泵壓力油只需克服彈簧力，就能將此閥打開回油箱，由于油泵的油經此閥回油有一定節流作用，使油泵出口壓力稍提高，作用在油泵流量調節閥上，P-PL彈簧力，流量調節閥起作用，使油泵流量變小，只輸出少量液壓油，冷卻和沖洗系統，使油泵處于待命狀態，一旦系統工作油泵就能很快響應。使操縱閥在中位時油泵在低壓小流量工作，實現中位卸載節能。 補償負載壓力溢流閥C（切斷閥）：該閥控制負載最高壓力，超過此壓力該閥打開，補償負載壓力油通過它回油箱，由于油流經壓力補償閥油壓降低，使油泵壓差增加，油泵排