力士樂挖機LUVD液壓系統(tǒng)

1、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意為與負載無關的分配閥。LUDV系統(tǒng)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、回轉和行走液壓系統(tǒng),還包括附

2、屬裝置液壓系統(tǒng)。 多路閥操縱和控制液壓系統(tǒng)。LUDV系統(tǒng)是力士樂等公司在改進負荷傳感技術的基礎上發(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)調性，避免動作沖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多路閥液壓系統(tǒng)的工作原理見圖1 （因換向閥不影響原理分析，故未畫出。圖1 挖掘機力士樂主油

3、路簡圖挖掘機力士樂主油路由工裝油路和回轉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

4、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，因為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。為了簡化閥的結構，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油口與回油路通過節(jié)流相通，如圖2c所示。對壓力補償 閥取力平衡得（見圖1> : Pm1二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（ P1 = P

5、2 = P = PP- PLmax>，貝卩通過各操縱閥的流量 Q = k P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(chǎn)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(tǒng)工作原理圖1中,檢出最高負載壓力 PLmax米用的是梭閥網(wǎng)，而實際液壓系統(tǒng)中，工裝和行走油路不米用 梭閥網(wǎng)，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

6、補償油路。它與工作裝置油路并聯(lián)?；剞D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(tǒng) 一樣,油泵單獨供該系統(tǒng)。當回轉單獨動作時，為閥前補償負載敏感 系統(tǒng)。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，工裝油壓因為受單向閥阻隔，傳不到回轉油路，因 為兩油路是并聯(lián)系統(tǒng)，油優(yōu)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(zhí)行器分配供油。2 液壓泵控制系統(tǒng)力

7、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(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。同時因為上油缸活塞桿 右移,頂桿頂推杠桿的力臂減小，使杠桿推A閥的力

8、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來實現(xiàn)，只要杠桿系統(tǒng)設計得好，就能 實現(xiàn)很理想的恒功率曲線。2.1.2 油泵流量調節(jié)閥油泵流量調節(jié)閥（補償壓力閥，見圖3中B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(tǒng)的補償壓力。從 B閥力平衡可得：PA = PLmax A + FS P = P -PLmax = FS/ A當厶P 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。當厶P FS/ A時，該閥處于右位，下油缸通過該閥回油，使油

9、泵流量 增大。流量調節(jié)閥的作用是使系統(tǒng)壓差 P （ P -PLmax保持定值。 P 由設計確定稱為系統(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（AP的油壓。避免了系統(tǒng)的流量損失 和過大的壓力損失。當彈簧力和閥的受壓面積在設計時取定后，LRS油泵控制系統(tǒng)是不變的,因此恒功率閥設定功率是不變的。油泵流量調節(jié)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

10、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(tǒng)的不足之處。A11VO的LE2S控制系統(tǒng)圖4A11V0 LE2S 控制系統(tǒng)1 -變功率控制閥。2 -功率設定調整彈簧。3 -變功率比例電磁 鐵。4 -調節(jié)響應時間的單向節(jié)流閥。5 -變補償壓力控制閥。6 - 補償壓力設定調整彈簧。7 -變補償壓力比例電磁鐵如圖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

11、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電流I的變化情況如圖5所示,圖5 油泵功率曲線隨電流I的變化為了充分利用發(fā)動機功率，電控設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

12、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,一般油泵功率設定都低于發(fā)動機額定功率。采用變功率閥，最大功率設定高于發(fā)動機額定功率，可采用轉速感應控制使發(fā)動機始終 保持在發(fā)動機額定轉速點工作，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)工況 和精細作業(yè)工況等，要求油泵功率有不同的設定，變功率控制能實現(xiàn) 這個要求。222 油泵流量調節(jié)變補償壓力閥在油泵流量調節(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節(jié)閥上，實際上是改變了彈簧力，上面已說明 油泵流量調節(jié)閥的補償壓力取決于彈簧力，

13、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6所示圖6 補償壓力厶PLS隨電流和彈簧力變化曲線圖中表示了調節(jié)彈簧力也可以改變補償壓力。圖7 閥桿行程一定時流量Q隨厶PLS變化曲線圖7表示閥桿行程S 一定,油泵流量Q隨補償壓力 PLS的變化情 況。圖8 在不同的厶PLS下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(yè)工況的流量需要，特別

14、是改善了精細作業(yè)微動性能。另 外隨著發(fā)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(jīng)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(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行走液壓回路圖9 行走液壓回路1 -限壓閥。2 -平衡閥。3 -制動操縱閥。4 -減壓閥。5 -變速 閥如圖9所示，由以下閥組成：限壓閥一二個分別限制行走馬達兩油 路壓力，又起補油作用

15、。平衡閥一防止下坡時超速。 制動操縱 閥一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。減壓閥一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，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控制閥 一該閥為兩位三通閥，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。變速閥一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

16、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操縱油壓 控制的回轉壓力閥等組成。圖10 回轉液壓回路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?；剞D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，使 驅動側的溢流壓力提高，驅動力矩大，使回轉加速快。制

17、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(wěn)沖擊小。當需快速強力制動時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(xiàn)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 > ,任意回轉加速，操縱得心應手。4 多路閥先導操縱系統(tǒng)由定量油泵、先導操

18、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(jié)流閥操縱多路閥桿的移動，使操縱平穩(wěn)柔和?；剞D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，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，是組成多路閥液壓系統(tǒng)的一部 分,包括以下各閥。1>系統(tǒng)安全閥A起安全保護作用，一般情況下不打開。2>系統(tǒng)卸載閥B此閥一端受油泵壓力油作用，另一端受補