液压挖掘机讲座二挖掘机多路阀液压系统.docx

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液压挖掘机讲座二挖掘机多路阀液压系统

挖掘机多路阀液压系统

一、多路阀液压系统（中位开式）简图表达方式

多路阀是挖掘机液压系统的重要部件，它组成挖掘机液压系统的主要部分，确定了液压泵向各液压作用元件的供油路线和供油方式，多液压作用元件同时动作时的流量分配，如何实现复合动作，决定了挖掘机作业时运动学和动力学的特性，动作优先和配合，合流供油和直线行走等。

它的设计依据是能否更好地满足挖掘机作业要求和工况要求。

挖掘机多路阀有采用通用的多路阀，但为了更好的满足挖掘机的性能要求，不少挖掘机采用专用多路阀，专用多路阀液压系统应该是由了解和熟悉挖掘机的主机厂来设计。

液压系统原理图设计好后，多路阀的结构设计、工艺制造设计可由主机厂委托液压件厂来生产制造。

挖掘机多路阀液压系统大致可分为两大类：

开中心直通六通阀系统和闭中心负载敏感阀系统，两者差异较大，需要分别讨论。

本文讨论的是目前我国使用有代表性的开中心直通六通阀系统。

下面以东芝UX22多路阀液压系统为例，讨论多路阀液压系统简图表达方式。

图1为东芝UX22多路阀液压系统图，在该图上取掉了1.液压泵及其控制油路，2.各液压作用元件及其油路（动臂、斗杆、铲斗、回转和行走），3.多路阀先导液压操纵系统。

仅表达该公司挖掘机液压系统的核心部分，在图中画出了与上述三部分的连接口：

泵的入口PR和PL，接泵负流量控制的连接口FR和FL、回油箱的连接口R；与各液压作用元件连接口AL1、BL1；……和AR1、BR1；……；和各阀杆先导操纵油连接口al1、bl1；……和ar1、br1；……，和回油口dr1、dr2；……以及通向各阀杆先导控制油。

为了减少管路，减少流体阻力，使整个油路连接方便，在该阀上还集成了一些属于各液压作用元件油路的元件。

例如：

限压阀、动臂和斗杆的支持阀和再生阀等。

图1东芝UX22多路阀液压系统图

为了清晰了解和搞懂多路阀液压系统，深入理解其设计意图，便于讨论问题，可以把上述这些线条取掉，实际上，一般大家都已经知道，多路阀和这些部分的连接关系，把属于各液压作用元件的油路也取掉，把它们放入液压作用元件油路中去讨论，一般各阀杆都有一条回油道，它们之间是并联连接，没有什么特殊的地方，可以不画也能理解，主压力阀也省略不画了，对多路阀重要的是供油道的设计，应该着重把它表达清楚。

根据以上观点，把较复杂的多路阀液压系统图尽量进行简化，去粗取精，突出核心内容，能说明问题，便于理解分析和讨论。

图1的液压系统经简化后，可表示为如图2所示。

简图说明：

该系统主要有7个操纵阀，5个二位二通阀A、B、C、D、E，一个插装阀x和一些单向阀和节流孔等组成。

各阀以长方块表达，上面注明该阀控制的液压作用元件，在简图中主要表达液压泵压力油如何通向各液压作用元件，要分析研究讨论的是在各种操纵情况下，其液压传动的路线和可能的供油方式。

其功率分配和流量分配是否符合挖掘机作业要求。

多路阀液压系统简图的设计要点：

1.泵对阀组的供油路线

P1直通供油道：

优先供油关系按动臂、铲斗和行走次序供油，由D阀控制回油。

并联供油道：

并联供油关系，优先供动臂，然后经节流孔u和单向阀供油给铲斗和行走。

P2直通供油道：

按回转、后备、斗杆、行走优先次序供油，由C阀控制回油。

并联供油道：

优先供回转，然后经节流孔v和单向阀，供油给后备、斗杆和行走。

并联供油道的单向阀的作用是阻止引入该阀入口的压力油流出至其它阀杆。

2.动臂合流

在控制动臂阀举升的先导操纵油压PB作用下，使三个二位二通阀A、B、C都处在关闭位置，A阀切断插装阀X的压紧油压，使X阀能打开，P2泵压力油经插装阀X通至动臂阀进行合流。

采用插装阀合流，在合流时冲击小。

同时C阀关闭，使P2不能通过直通供油道回油，B阀关闭，使P1泵压力油不能供油给斗杆阀。

斗杆合流：

动臂阀无先导操纵油压，B阀在弹簧作用下处于打开位置，P1泵能通过B阀，又经单向阀（防止P2泵油流至P1泵油路）向斗杆阀供油。

同时在斗杆阀先导操纵油压PA（通过梭形阀使斗杆两个操纵方向都能引出油压）作用下，D阀关闭，使P1泵直通供油道不能通过D阀回油，可通过单向阀进入斗杆阀，因此P1泵向斗杆阀供油有两条途径：

通过P1的并联供油道和直通供油道都能向斗杆阀供油。

铲斗合流：

如在图中P2直通供油路的终点x，通过单向阀引一条油路至铲斗阀，如图中xy虚线所示，在二位二通阀C上再加上控制铲斗阀挖掘的先导操纵油压PK，使铲斗在挖掘时，C阀关闭，P2泵压力油流向铲斗阀合流供油。

3.行走直线性

为了保证行走与工作装置同时动作时的直线行驶性，东芝UX系列采取了将两行走阀进油口通过二位二通阀E连通，形成并联供油来实现。

E阀平时在弹簧作用下处于断开位置，两行走阀进油口不连通。

E阀由先导油压PT来操纵。

当PT建立油压时，两行走阀进油口连通形成并联供油，PT油压的建立与阀杆操纵是连动的，只要二个行走阀不在中位，同时动臂、斗杆、铲斗和回转中有一个不在中位，就能切断PT的回油路，建立油压（见图一中穿过各阀的虚线）。

在这里，我们采用较简洁的方式，表达了UX多路阀液压系统的组成，和该阀的设计思想和油路连接方式，使我们能清楚地理解该多路阀液压系统。

下面我们用这种方法来对各种挖掘机多路阀液压系统进行分析表达。

二、世界有关公司多路阀液压系统举例

（一）日本东芝公司

1.U系列多路阀液压系统

如图3所示，由7个操纵阀，3个插装阀，二个二位二通阀和若干单向阀和节流孔组成。

1）泵对阀组的供油路线和UX系列相似，但P1和P2泵直通供油道的回油分别由带阻尼孔的插装阀B和A来控制。

P1优先供回转，P2优先供动臂，也和UX系列相同。

2）动臂合流

控制动臂操纵阀举升的先导操纵油压PB使二位二通阀x在关闭位置，P1泵压力油使阀心内钻孔的插装阀C打开，经过C阀向动臂阀供油，同时动臂操纵杆在举升位置时把插装阀B的控制油道b回油路切断，B阀不能打开，P1直通供油道不能通过它回油。

斗杆合流：

P2并联供油道能通过单向阀向斗杆阀供油。

P2直通供油道在右阀组各阀杆的下游通过单向阀也可以向斗杆阀供油。

斗杆操纵阀离开中位把插装阀A的控制油道a回油路切断，A阀不能打开使P2泵不能通过A阀回油。

3）行走直线性也采用并联方式

采用二位二通阀y来控制，在弹簧作用下y阀关闭，当PT有压力时，y阀打开，使两行走阀进油口连通。

只要动臂、斗杆、铲斗和回转有一个阀杆不在中位，就把PT回油路切断，PT就建立油压，y阀打开，两行走阀并联供油。

2.UKX系列多路阀液压系统

如图4所示，由9个操纵阀、直行阀、单向阀、节流孔等组成。

1）泵对阀组的供油路线

P1直通供油道不向各阀供油，但可以通过阀组各阀回油卸载。

P1并联供油道通过单向阀并联向右阀组行走（经节流孔）、回转、臂斗和斗杆供油。

P2优先供行走，然后分成两条油路，并联供油道通过单向阀并联向备用、铲斗、动臂和斗杆（经节流孔）供油，直通供油道，通过备用、铲斗、动臂各阀后，向斗杆阀供油。

2）动臂和铲斗可实现阀外单向合流，通过增加一个臂斗操纵阀、一个方向操纵向动臂合流，另一方向操纵向铲斗合流。

斗杆采用两个操纵阀杆，可实现阀外双向合流。

3.行驶直线性

通过直行阀来实现，只要行走阀有一个操作和作业装置中（动臂、回转、斗杆、铲斗）有一个操作，PT就建立油压，直行阀就在左位。

此时P2并联供两行走，P1泵除并联向右阀组各阀供油外，还通过直行阀经单向阀向左阀组各阀并联供油，P1泵并联向各作业装置供油。

另外P1多余的油还可通过单向阀和节流孔供给行走。

（二）利勃海尔R974多路阀液压系统

如图5所示，由七个操纵阀、动臂合流阀、一个二位二通阀和单向阀等组成。

1.泵对阀组供油路线

P1泵优先以并联油路形式供动臂和铲斗，然后，以直通供油道通过动臂、铲斗，然后以优先方式按行走和斗杆次序供油。

P2泵用直通供油道以优先方式按斗杆、行走、铲斗、动臂合流阀次序供油。

2.动臂合流采用动臂合流阀，合流阀由控制动臂阀提升的先导操纵油压A连动控制，在阀外合流，仅动臂提升时单向合流。

斗杆合流和铲斗合流都采用双阀杆阀外合流，都是两个动作方向双向合流。

3.行走直线性

采用行走阀入口并联方式，用一个二位二通阀x来控制，在弹簧力作用下，x阀处于关闭状态，当动臂、斗杆、铲斗三者中，只要有一个操纵，则先导操纵油压就会与控制油口B相通，建立油压使x阀处于左位连通位置。

4.采用3泵系统，回转油路采用排量较小的变量泵，保证回转动作的独立性，回转、起动和停止比较平稳。

（三）现代R200LC－7挖掘机多路阀液压系统

如图6所示，由八个操纵阀、动臂合流阀、直行阀、回油换向阀A、三个二位二通阀和单向阀等组成。

图6现代R200LC-7多路阀液压系统

1.泵对阀组的供油路线

P1泵直通供油道不向各阀供油，但可以通过阀组各阀回油卸载和通过单向阀向动臂合流阀和斗杆阀供油（经单向阀）。

P1泵并联供油道并联通过D阀向回转供油和通过C阀向动臂合流阀和斗杆阀供油（经单向阀）。

P2泵优先供油给行走后然后分成两路油道：

直通供油道通过备用、动臂、铲斗各阀后，向斗杆阀供油（经单向阀）。

并联供油道通过单向阀并联向备用、动臂、铲斗和经B阀向斗杆供油。

2.合流功能

动臂合流：

采用动臂合流阀阀外合流，由控制动臂提升的先导操纵油压PB连动操纵，动臂提升时单向合流。

斗杆合流：

采用双阀杆连动操纵，双向阀外合流。

铲斗合流：

属于用户任选，增加一个单向阀和一条虚线表示的ST油路就能实现铲斗合流，由控制铲斗动作的先导操纵油压PK连动操纵A阀。

3.行走直线性

在弹簧力作用下，直行阀在左位P1泵供左行走，P2泵供右行走。

当两行走阀都不在中位处于操纵位置和作业装置有一动作，则PT有油压，克服弹簧力，使直行阀在右位，P2泵并联供左右行走，P1泵并联供作业各阀，其多余的油通过单向阀和节流孔供行走。

4.回转优先阀C：

回转和斗杆收缩同时动作，有时需要采用回转优先回路，否则油流向压力低处，使贴紧侧壁掘削困难，回转和动臂同时动作时，回转卸载转角很大时也需回转优先。

该阀由回转先导操纵联动操纵或电磁阀操纵。

5.动臂优先阀D：

回转和动臂（或斗杆）联合操纵，为提高工作效率有时需要采用降低回转速度，提高动臂或斗杆速度（特别是重载工况模式），采用动臂优先。

该阀由电磁阀操纵。

采用开关型电磁阀可实现有级调节，比例型电磁阀可实现无级调节。

（四）（KAyABA）萱场公司小挖掘机多路阀液压系统：

见图7，该液压系统为三泵系统，P1和P2泵都为变量泵且排量较大，P3为定量泵排量较小，采用三泵恒功率控制。

由八个操纵阀、动臂合流阀、供油阀、单向阀和节流孔等组成。

图7萱场小挖掘机多路阀液压系统

1.供油方式

P1泵：

直通供油道：

按行走、动臂和铲斗次序优先供油。

并联供油道：

P1泵通过行走阀后，并联供油给动臂和铲斗，动臂供油优先，去铲斗的油经节流孔。

P2泵：

直通供油道：

按行走、动臂合流和斗杆次序优先供油，经备用阀回油。

并联供油道：

P2泵通过行走阀后，经单向阀并联供油给动臂合流阀、斗杆和备用。

P3泵：

直通供油道：

通过供油阀、回转和推土后，以并联方式供油给斗杆和备用两阀。

并联供油道：

并联供油给供油阀、回转和推土三阀。

2.油路主要特点：

1）.P1泵和P2泵分别优先供左右行走阀，并切断了其下游各阀的供油。

2）.P1泵和P2泵可同时供油给动臂阀，P2泵经动臂合流阀通向动臂阀进行合流，采用阀内合流方式。

仅在动臂举升时，先导操纵油压PB作用在动臂合流阀上，使该阀处于右位合流位置，动臂下降时PB无油压，处于非合流位置。

3）.P2泵和P3泵可同时供油给斗杆，采用阀内合流方式供油。

4）.如操纵铲斗阀时，铲斗先导操纵油压