挖掘机多路阀详解2.docx

1、挖掘机多路阀详解2三、分流比（抗流量饱和）负载敏感阀系统当多个执行器同时动作，其流量需要超过泵的供油流量时，会出现负荷较大的执行元件速度变慢，甚至停止。使得几个机构不能同时动作，影响挖掘机正常工作。当出现流量饱和时，不能满足各执行元件流量的需要，较合理的方法是各执行元件都相应地减少供油量，对应各阀杆操纵行程，按比例分配流量。我们称这种系统为分流比负荷敏感阀系统。通常的负荷敏感阀系统的特点是各操纵阀由独立的压力补偿器来设定阀杆的进口压力和出口压力之差是一定的。各阀杆的补偿压力可以设定为不相同，阀杆进出口压差是由弹簧力所决定。其主要问题是要起补偿作用必须油流经操纵阀产生的压降达到补偿压力。在并联油

2、路中油优先流向低负荷执行器，在流量不足时，高负荷执行器得不到足够流量，因此不能起补偿作用。为了解决此问题，将压力补偿器进行改进，让它起负荷均衡器作用，低负荷的执行器通过压力补偿器的节流，使它与高负荷执行器的负荷压力相同，这样各路负荷相等，就避免了油优先流向低负荷执行器问题。分流比负荷敏感阀系统的特点是利用压力补偿器起均衡负荷作用,设计使得所有阀杆进出口的压差都是相等的，与各执行器的负荷状况无关。因为所有阀杆的进出口压差相等，所以各执行器同时动作时，通过各阀杆的流量只和该阀杆的行程（节流程度）有关。当流量饱和时，与各执行器负载无关,按各阀的行程等比例地减少去各路的流量。如图7所示。图7 抗饱和功

3、能起负荷均衡器作用的压力补偿阀可以布置在泵操纵阀执行器回油，整个液压路线的任何处。1.布置在泵操纵阀之间：一般称为阀前补偿，如图2（a）所示。压力补偿阀在前，操纵阀节流调速在后，先补偿，后节流，操纵阀节流和换向作用合二为一。2.布置在操纵阀执行器之间：一般称为阀后补偿，由于执行器一般都是双作用，有两条油路，为了避免阀后两条油路设两个压力补偿阀，因此操纵阀增加一个节流油道。操纵阀节流调速在压力补偿阀之前，先节流后补偿，换向部分在压力补偿阀之后，如图2（b）所示。两者用双线相连，表示节流和换向两者组合成操纵阀。3.布置在执行器和回油路之间：可称为回油补偿，操纵阀节流调速在进入执行器之前，执行器回油

4、，经操纵阀后，通过压力补偿阀回油。图2 压力补偿阀位置布置根据压力补偿阀的布置位置，分流比负载敏感系统有以下三种形式（一） 阀前压力补偿分流比负荷敏感系统 1，林德阀前压力补偿分流比负荷敏感系统图3 阀前压力补偿分流比负载敏感系统图6所示为林德公司分流比负载敏感系统，其特点是：在每个操纵阀前设置压力补偿阀，此压力补偿阀阀心左端受油泵压力PP和其负载压力PL作用，右端受操纵阀前压力Pm和由梭形阀引入的最高负载压力PL1（设PL1PL2，PL1PLmax）作用，对压力补偿阀1取力平衡得：（设阀芯左右面积相等） 得 油流通过压力补偿阀无压差。操纵阀1 进出口的压差对压力补偿阀2 取力平衡得油流通过压

5、力补偿阀2的压差为，正好补偿了两执行器压力负荷的差值。操纵阀2 进出口的压差即所有阀杆的进出口压差相等，为油泵口压力和最高负载压力之差。通过两操纵杆的流量分别为各阀相同，去各执行元件的流量仅取决于各阀杆的行程（，）当多执行器同时动作时，按各阀杆行程成比例地分配去各路的油量 该系统采取负载敏感泵，变量机构由油泵调节阀（泵负载敏感阀）和伺服油缸等组成，油泵调节阀左端受油泵出口压力PP作用，右端受最高负载压力PLmax和弹簧力PS作用，从油泵调节阀阀杆力平衡可得： A为受压面积当时，阀处于左位，压力油进入伺服缸，压缩弹簧，使油泵流量减小，当时，阀处于右位，伺服缸回油，在弹簧力作用下，油泵流量增大。油

6、泵调节阀控制油泵出口与最高负载压力的压差，此压差的大小由弹簧力和受压面积决定。此压差就是整个系统设定的补偿压差。各阀杆在此压差下，通过阀杆开口节流大小，来调节去执行器的流量，与执行器负荷无关。多执行器同时动作时，相互没有影响。该补偿油压，由油泵调节阀来设定的，通过调节油泵排量使得泵的出口油压和最高负荷压力的压差为常数，大于此压差时，泵的排量自动减小，使压差下降；小于此压差时，泵的排量自动增大，使压差上升以保持压差不变。当各阀杆都在较大开度，出现流量饱和时，则PPPLmax+FS/A，油泵处于最大排量，操纵阀的压差下降PFS/A，但操纵阀各阀杆进出口压差仍相等，因此供各路的流量仍与各阀行程成比例

7、（二） 。阀后压力补偿分流量比负载敏感系统在每个操纵阀后设压力补偿阀，如图8所示。压力补偿阀阀心一端受操纵阀进出口压力作用，其另一端受弹簧力和通过梭阀引入最高负载压力（设PL1PL2）作用，对压力补偿阀1取力平衡 对压力补偿阀2取力平衡 图8 阀后压力补偿分流比负载敏感系统如设计中，取两压力补偿阀相等，则式中：、分别为操纵阀1和2的出口油压最高负载压力弹簧力压力补偿阀阀心压力作用面积各操纵阀的入口为泵的压力，出口压力分别为和，两者相等，因此各操纵阀的进出口的压差都相等。若各执行元件负载压力不等，而泵的供油压力是一定的，操纵阀的进出口压差也是相等的，显然各压力补偿阀起了补偿作用，其节流程度不同，

8、产生不同的压差，达到均衡负荷的目的。.1. Husco阀后补偿分流比负载敏感阀该阀用于小挖掘机上，阀的具体结构如图9所示。其符号原理图如图10（a）所示。泵进油口 压力补偿阀 可变节流孔 进油腔 压力补偿阀进油口 回油口图9 HUSCO负荷敏感多路阀结构 由于操纵阀起方向阀作用，通向执行器来去有两条油路，如压力补偿阀设在方向阀后就需两个，这样将使该阀的结构复杂化。为了解决此问题，Husco操纵阀增加了一条可变节流进油道，该油道两个方向都起作用，在其后设压力补偿阀，组成了分流比负载敏感系统。通过压力补偿阀之后，再经方向阀去执行器。其实际工作原理如图10（b）所示。该操纵阀实现了两个功能，可变节流

9、功能和方向阀功能（设计成无节流）。图10 阀后补偿负载敏感阀符号和原理图2, 力士乐LUDV阀后补偿分流比负载敏感阀该阀用于力士乐挖掘机液压系统上，阀的具体结构如图11所示，其原理符号如图12所示。1.阀体 2.主阀 3.单向阀 4.压力补偿阀 5.带单向阀的限压阀 6.螺堵塞图11 力士乐LUDV多路阀具体结构图图12 LUDV多路阀单片阀原理符号图LUDV多路阀液压系统图如图13所示。图13 LUDV多路阀液压系统图该阀与Husco阀有相同之处，也是操纵阀可变节流油道后设压力补偿阀，然后通过方向阀去执行器。所不同的是其压力补偿阀与Husco压力补偿阀不同，它除了起压力补偿作用外，还起梭阀网

10、络作用，检出执行器中最高负荷压力作用在各压力补偿阀的左端。该压力补偿阀是三位三通阀。三条通路：经操纵阀节流操纵后油道O，去方向阀油道D，和负载敏感油道LS。压力补偿阀右端受各阀油道O的压力作用，左端受LS压力和弹簧作用。负荷压力最大的那个压力补偿阀要求开度最大，该阀处于右位，O不经节流直通D，同时通过节流孔与LS相通，负荷压力较低的压力补偿阀只能处于开度较小的中位，O与LS不通，O经节流通向D，起均衡负载作用。因此LS检出的是最高负荷压力。(三),回油路压力补偿分流比负载敏感系统东芝负载敏感压力补偿系统（Innovative breed-off load sensing system）采用回油

11、路分流比负载敏感压力补偿多路阀（IB系列多路阀）和负流量控制泵(PVB系列变量泵)。挖掘机液压系统如图一所示。（一）IB系列多路阀的具体结构和原理符号图如图三所示1.压力补偿滑阀 2.回油口 3.回油腔 4.再生单向阀 5.主阀 6.LS腔 7.进油单向阀 8.进油腔 9.旁通回油道 10.检出最高负荷压力单向阀图三 IB系列阀具体结构和原理符号图IB系列多路阀每个阀外，由主阀5（三位十通阀），压力补偿阀1。进油单向阀7，再生单向阀4，检出最高负载压力单向阀10。以及油缸A和 B腔的过载阀和补油单向阀等组成。（二）回油路压力补偿工作原理和特点IB系列负载敏感阀工作原理如图四所示。压力补偿阀左端

12、受负载压力PL（即操作阀的出口压力）和弹簧力作用，右端受最大负载压力PLmax作用，从压力补偿阀力平衡可得：APL+Fs=PLmaxA式中：A受压面积Fs弹簧力采用弱弹簧，可忽略弹簧力。得：PL=PLmax由于回油路上压力补偿阀的节流补偿作用，使各操纵阀控制的执行器负载均衡，各执行器负载压力相同，都为PLmax。通过各压力补偿阀的压差P为PL=PLmaxPL恰好补偿了负载压力差各操纵阀阀杆进出口压差都相等为:PL=PmPL = PmPLmax式中：Pm为各阀的进口压力由于各阀P相等，因此通过各阀杆的流量只与阀杆行程有关，具有抗饱和的功能。把压力补偿阀放在回油路上的优点是可以利用压力补偿阀的节流

13、补偿作用，防止因重力作用过快下降或产生真空，具有平衡功能。图四 IB负载敏感阀原理图容易利用重力组成再生回路，为实现再生供油，在油路上设再生单向阀，通过主阀杆回油节流控制，可实现可变再生功能。二 负载敏感泵控制系统东芝小型挖掘机采用PVB系列变量泵，该泵具有恒功率控制阀，可实现恒功率控制。原用于开中心负流量控制系统，在恒功率控制阀上，有从多路操纵阀回油道节流孔前引入的先导控制油压实现负流量控制。（见图一）IB系统的PVB泵仍采用负流量控制， 在多路阀上设流量控制阀，在其回油路设负流量控制节流孔，还有当节流孔堵塞时溢流的安全阀，防止进入变量油缸的油压过高。负流量控制工作原理如图四所示。流量控制阀

14、：为二位二通阀，其作用是控制油泵排量（流量）。左端受泵出口压力Pp作用，右端受最大负载压力PLmax和弹簧力Fs作用。当PpPLmaxFs/A时，流量控制阀处于左位，油泵压力油可通过流量控制阀，经节流孔回油，在节流孔前建立的油压Pi，将Pi引向调节油泵的伺服缸，作用在其活塞上，克服弹簧力使油泵流量减小。弹簧力使油泵排量变大，。Pi油压使油泵排量减小，油泵排量由两者力平衡确定。随着压差P=PpPLmax增加，流量控制阀开口量逐渐增大，则流经节流孔的流量增加，则Pi上升，在Pi作用下油泵流量逐渐减小，与开中心负流量控制泵性能相同。该阀的作用是使液压泵出口油压Pp和最高负载压力PLmax之差P保持一

15、定。P=PpPLmax=Fs/A 该压差P也就是各阀杆的阀前和阀后压差。液压泵只向执行器提供比负载稍高一些（P）的油压，司机可通过操纵多路阀主阀杆，进行节流来改变供执行器的流量，由于主阀杆节流，使P升高，流量控制阀起作用，打开回油，油通过节流孔，使负流量控制先导控制油压上升，作用在变量油缸上，使液压泵流量减小，实现了按司机的要求来改变油泵排量，能够按需供油。当操纵阀都在中位时，这时各PL都通回油，则PLmax=0，Pp只需克服弹簧力，流量控制阀就处于左位，油泵压力油通过该阀经节流孔建立油压，作用在变量油缸活塞上，使油泵流量变得很小，只输出少量液压油冷却和冲洗系统，使油泵处于待命状态，一旦系统工作油泵就能很快响应，使当操纵阀在中位时，油泵在低压小流量，实现中位卸载节能。第四节 开中心和闭中心优缺点对比分析 下面就挖掘机对液压系统的主要性能要求来进行探讨：1调速性能