1、挖掘機力士樂液壓系統(tǒng)分析主要內(nèi)容介紹了力士樂閉中心負載敏感壓力補償挖掘機液壓系統(tǒng)組成及其工作原理、特性。重點分析了多路閥液壓系統(tǒng)、液壓泵控制系統(tǒng)、各主要液壓作用元件液壓回路及多路 閥先導(dǎo)操縱系統(tǒng)等。目前液壓挖掘機有兩種油路：開中心直通回油六通閥系統(tǒng)和閉中 心負載敏感壓力補償系統(tǒng)，我國國產(chǎn)液壓挖掘機大多采用“開中心”系 統(tǒng)，而國外著名的挖掘機廠家基本上都采用“閉中心”系統(tǒng)。閉中心具 有明顯的優(yōu)點，但價格較貴。國內(nèi)廠家對開中心系統(tǒng)比較熟悉，而對閉 中心系統(tǒng)不太了解，因此有必要來介紹一下閉中心系統(tǒng)，本文重點分析 力士樂閉中心負載敏感壓力補償（LUDV）挖掘機油路。LUDV意為與負載無關(guān)的分配閥。LU

2、D驚統(tǒng)LUDV系統(tǒng)是力士樂等公司在改進負荷傳感 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是不受負載影響的流 量分配系統(tǒng),它將常開式壓力補償閥改為常閉式，泵 所提供的流量與負載所需相匹配，避免了不必要的 空流和節(jié)流損失。即使泵的流量小于系統(tǒng)復(fù)合動作 所需的流量,各動作的相對速度也不會發(fā)生變化，從 而保證動作的協(xié)調(diào)性，避免動作沖擊.力士樂挖掘機液壓系統(tǒng)可以看作由以下 4部分組成：多路閥液壓系統(tǒng)（主油路）；液壓泵控制液壓系統(tǒng)（包括與發(fā)動機綜合控制）；各液壓作用元件液壓子系統(tǒng)，包括動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)和行走液壓系統(tǒng)，還包括附屬裝置液壓系統(tǒng)；多路閥操縱和控制液壓系統(tǒng)。1多路閥液壓系統(tǒng)多路閥液壓系統(tǒng)是液壓挖掘機的主油

3、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。力士樂采 用的閉中位負載敏感壓力補償南路閥液壓系統(tǒng)的工作原理見圖 1 （因換 向閥不影響原理分析，故未畫出）。挖掘機力士樂主油路由工裝油路和回轉(zhuǎn)油路二個負載敏感壓力補 償系統(tǒng)組成。1.1 工裝油路工作裝置和行走油路（除回轉(zhuǎn)外）簡稱工裝油路，用閥后補償分流 比負載敏感壓力補償（LUDV）系統(tǒng)，具有抗飽和功能。在每個操縱閥閥桿 節(jié)流口后，設(shè)壓力補償閥，然后通過方向閥向各液壓作用元件供油。LUDV多路閥原理符號見圖2 。圖2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 2a所示。為了

4、便于理解閥的原理，把操縱閥進行分解后可知，它實際 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2b所示，壓力油進入操縱閥先通過閥節(jié)流部分，后經(jīng)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(jié)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(shè)壓力補償閥，因此油路換向部分必須設(shè)在壓力 補償閥之后。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2a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2a、2b所示，行走操縱閥中 位A、B由口與回

5、油路通過節(jié)流相通，如圖2c所示。對壓力補償閥取力 平衡得（見圖1） : Pm1 =PLmax = Pm2。即壓力補償閥進口壓力都相等， 故經(jīng)各操縱閥的壓差都相等（API = AP2 = AP = PP- PLmax）, 則 通過各操縱閥的流量Q= k AP,只與反映閥桿行程（開口量）的k有關(guān), 具有抗飽和的功能。負荷低的壓力補償閥產(chǎn)生壓力降 ： PC =PLmax - PL2 （設(shè)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(tǒng)工作原理圖1中，檢出最高負載壓力 PLma采用的是梭閥網(wǎng)，而實際液壓系統(tǒng)中，工裝和行走油路不采用梭 閥網(wǎng)，

6、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。1.2 回轉(zhuǎn)油路力士樂把回轉(zhuǎn)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(lián)。回轉(zhuǎn)負載油壓通過單向 閥與油泵負載敏感腔相通。當(dāng)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(tǒng)一樣 ， 油泵單獨供該系統(tǒng)。當(dāng)回轉(zhuǎn)單獨動作時,為閥前補償負載敏感系統(tǒng)。回 轉(zhuǎn)油路和工裝油路同時動作情況：當(dāng)工裝油路最高負載壓力高于回轉(zhuǎn) 油路時，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)先流向負載壓力低的回轉(zhuǎn)油路；當(dāng)工裝油路最高負 載壓力低于回轉(zhuǎn)油路時

7、,回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)負載壓力均衡平衡相等，按各自操縱閥的開度大 小向各執(zhí)行器分配供油。2 液壓泵控制系統(tǒng)力士樂挖掘機液壓泵控制系統(tǒng)有不同的配置，具有不同的控制功 能。2.1 A11VO 的LRS 控制系統(tǒng)圖3 A11VO控制系統(tǒng)如圖3所示，該系統(tǒng)由以下部分組成。2.1.1 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(nèi)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

8、閥經(jīng)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。這種恒功率裝置通過杠桿機構(gòu)來實現(xiàn), 只要杠桿系統(tǒng)設(shè)計得好,就能實現(xiàn)很理想的恒功率曲線。2.1.2 油泵流量調(diào)節(jié)閥油泵流量調(diào)節(jié)閥(補償壓力閥，見圖3中BK)為二位三通閥，閥 的左端受泵的出口油壓Pp乍用，閥的右端受多路閥負載敏感腔的油壓 PLma和彈簧力FS2作用，此閥的作用是設(shè)定系統(tǒng)的補償壓力。從B閥力 平衡可得 :PA = PLmax A + FS P = P - PLmax

9、 = FS/ A當(dāng)4P > FS/ A 時(A為受壓面積)，該閥處左位，油泵壓力油通 向下油缸 , 使油泵流量減少。當(dāng)4P < 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(diào)節(jié)閥的作用是使系統(tǒng)壓差 P ( P -PLmax)保持定值。AP由 設(shè)計確定稱為系統(tǒng)的補償壓差, 是系統(tǒng)各操縱閥的進口壓力P 與出口壓力 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(tǒng)通過油泵流量調(diào)節(jié), 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(tǒng)的

10、流量損失和過大的壓力損失。當(dāng)彈簧力和閥的受壓面積在設(shè)計時取定后，LRS油泵控制系統(tǒng)是不變的 , 因此恒功率閥設(shè)定功率是不變的。油泵流量調(diào)節(jié)閥設(shè)定的補償壓力也是不變的, 雖然可以停機通過調(diào)整彈簧來改變功率設(shè)定和補償壓力設(shè)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(tǒng)的不足之處。2.2 A11VO 的 LE2S 控制系統(tǒng)ILUlLiH4A11V0 LE2s控制系統(tǒng)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)時間的單向節(jié)流閥；5 -變補償壓力控制閥；6 -補償壓力設(shè)定調(diào)整彈簧；7 -變 補償壓力比例

11、電磁鐵如圖4所示，L E2S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償壓力比例電磁閥，可以實現(xiàn)變功率控制和變 補償壓力控制。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償壓力比例電磁 閥。2.2.1 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。油泵功率曲線隨先導(dǎo)電流I的變化情況如圖5所示,Q (Ijrfiun) _ 圖5油泵功率曲線隨電流I的變化為了充分利用

12、發(fā)動機功率，電控設(shè)定的最大功率線高于發(fā)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5 可見比例電磁鐵控制的恒功率曲線是一個區(qū)間。變功率控制在挖掘機有二大功用：實現(xiàn)全功率控制：無變功率控制時，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)動機性能惡化等 原因都會使得發(fā)動機功率有所下降，為了防止發(fā)動機過載和熄火，一 般油泵功率設(shè)定都低于發(fā)動機額定功率。 采用變功率閥，最大功率設(shè)定 高于發(fā)動機額定功率，可采用轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制使發(fā)動機始終保持在發(fā)動 機額定轉(zhuǎn)速點工作，充分利用發(fā)動機功率。實現(xiàn)工況控制：挖掘機要 求在不同工況下作業(yè)，例如重掘削工況、經(jīng)濟作業(yè)

13、工況和精細作業(yè)工況 等，要求油泵功率有不同的設(shè)定，變功率控制能實現(xiàn)這個要求。2.2.2 油泵流量調(diào)節(jié)變補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(guān)系，如圖6所示。圖6 補償壓力 PLSS電流和彈簧力變化曲線況。圖8 在不同的 PLSF流量隨閥桿行程變化曲線圖8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(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

14、流能使補償壓力變化，補償壓力變 化能改變?nèi)ヒ簤鹤饔迷牧髁浚鹫{(diào)速作用，變 PLS空制能更好地適 應(yīng)不同作業(yè)工況的流量需要，特別是改善了精細作業(yè)微動性能；另外 隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變，泵的流量隨著變化，補償壓力也應(yīng)隨之改變。應(yīng)當(dāng)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(jīng)補償壓力閥操縱液壓泵變量油缸 ，因此兩閥 的控制關(guān)系為補償壓力閥優(yōu)先。3 各液壓作用元件液壓回路3.1 動臂、斗桿和鏟斗液壓回路其特征為：在油缸的兩條油路中都設(shè)有限壓閥防止過載；動 臂和斗桿的液壓回路中若需要可采用再生閥桿，實現(xiàn)再生功能。3.2 行走液壓回路1 -限壓閥；2 - 平衡閥；3 -

15、制動操縱閥；4 - 減壓閥；5 - 變速閥如圖9所示，由以下閥組成：限壓閥二個分別限制行走馬達兩油路壓力，又起補油作用；-平衡閥防止下坡時超速；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；減壓閥在壓力油通向制動器的途中設(shè)減壓閥，使通向制動器的油壓降低，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(jié)流孔回油, 使制動器延時制動; 油馬達自動變速先導(dǎo)控制閥該閥為兩位三通閥 ,平時在彈簧作用下, 該閥處于上位, 變速閥先導(dǎo)控制油與先導(dǎo)油泵相通 , 當(dāng)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(dǎo)控制油回油箱; 變速閥在

16、先導(dǎo)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(dāng)先導(dǎo)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。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(tài)。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。補償兩側(cè)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。3.3 回轉(zhuǎn)液壓回路如圖 10 所示 , 由兩個單向補油閥、二個二級溢流閥和先導(dǎo)操縱油壓控制的回轉(zhuǎn)壓力閥等組成。1）二個二級溢流閥具有驅(qū)動增壓、溢流油壓高和制動減壓、溢流油壓低的

17、功能。回轉(zhuǎn) 操縱閥的先導(dǎo)操縱油壓Pi作用在油馬達驅(qū)動側(cè)油路的溢流閥上，使驅(qū) 動側(cè)的溢流壓力提高，驅(qū)動力矩大，使回轉(zhuǎn)加速快。制動時,無先導(dǎo)油 壓作用，溢流閥壓力低，制動力矩較低，使制動較柔和，回轉(zhuǎn)驅(qū)動元 件工作較平穩(wěn)沖擊小。當(dāng)需快速強力制動時可采用反向驅(qū)動來制動。2）先導(dǎo)操縱油壓控制的回轉(zhuǎn)壓力閥此閥在回轉(zhuǎn)操縱換向閥的進油口上，控制進入回轉(zhuǎn)馬達的油壓， 從回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥輸出兩個方向的操縱油壓，通過梭形閥作用在回轉(zhuǎn) 壓力閥上，使回轉(zhuǎn)壓力閥隨著先導(dǎo)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(dǎo)操縱油壓來控制回轉(zhuǎn)馬達的油壓，從而實現(xiàn) 無級控制改變回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)矩，能很好地按司機的愿望向回轉(zhuǎn)馬達提

18、供所需壓力（ 轉(zhuǎn)矩） 和流量 （ 轉(zhuǎn)速 ） , 任意回轉(zhuǎn)加速, 操縱得心應(yīng)手。4 多路閥先導(dǎo)操縱系統(tǒng)由定量油泵、先導(dǎo)操縱閥、閉鎖電磁閥、安全閥和梭形閥等組成。先導(dǎo)操縱閥是具有位移和力感覺的比例型操縱閥, 先導(dǎo)操縱油通過單向節(jié)流閥操縱多路閥桿的移動, 使操縱平穩(wěn)柔和。回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥通過梭形閥將先導(dǎo)操縱油壓加在回轉(zhuǎn)壓力閥上, 控制回轉(zhuǎn)馬達油壓。左行走先導(dǎo)操縱閥通過梭形閥將先導(dǎo)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(dǎo)閥操縱作用, 當(dāng)電磁閥失電時在彈簧力作用下 , 該閥處于左位, 先導(dǎo)油泵來油切斷, 先導(dǎo)操縱閥進油路回油, 先導(dǎo)操縱閥不能操縱, 只有當(dāng)電磁閥接通電時, 該閥處于右位, 先導(dǎo)油泵壓力油才能通向各先導(dǎo)操縱閥, 先導(dǎo)操縱閥才能操縱, 防止誤操縱。5 系統(tǒng)其它功能閥系統(tǒng)其它功能閥集成布置在多路閥內(nèi), 是組