立井施工新型电动挖掘机液压系统设计

ＹＡＮＧ ｉｙ ｎ ，ＬＩ Ｃｈ ｓ ｅ ｇ Ｚｈ — ｏ ｇ Ｕ ｕ．ｈ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ — ｏ ｇ Ｙａ ｄ ｎ
（． １ 中国矿业大学 机 电工程学院 ， 江苏 徐 州
２１１ ； ２ １６
２ 甘肃钢铁职业技术学院 机械工程系 ， ． 甘肃 嘉 峪关
７ ５０ ） ３ １０
摘
要 ： 对 冻结 法凿井技 术立 井施 工 ， 针 对传 统 的挖掘机 进行 了技 术 改造 ， 改进 了其 动 力 系统 ， 用闭 中 采
（ ）动臂 、 １ 斗铲 、 斗 的限压 补 油 回路 铲
动臂 、 斗
杆 和铲 斗各 油缸 的进 出 口上 均设 置 有 一个 限压 阀 ， 利
用 此 限压 阀保护 液压 元 件 在 外 负载 过 大 ， 统 承受 过 系
大压力 时 ， 免元 件 和 管 路 的破 坏 。 当 闭锁 压力 大 于 避 限压 阀的调定 压 力时 ， 以实现 卸载 ， 可 以保护 液压元 件
处 于大排量 ， 现加 速 。整 机 的制 动 通过 减 压 阀和 制 实 动 操纵 阀控制 ， 通过 梭 阀引人 压力油 后 ， 打开制 动操 纵
阀， 压力 油通 向制 动器 实 现 制 动 。在 压力 油 通 向制 动
［Ⅱ Ｉ ｊ
器 的途 中设置 有减 压 阀 ， 在有 油 压 通 过 时 降低 油 压 实 现 延时制 动 。另外 ， 压 阀 限制 行 走 马达 两 油 路 的压 限
图３ 所示 。回转 负载 油压 与油 泵 负 载敏 感 腔 通过 单 向
１ ）动 臂 、 斗杆 、 斗 液压 回路 铲
阀连 通 ， 当工装 油 路 中各液 压元 件动 作 时 ， 机就 如 同 整 单 泵 阀后 补偿分 流 比负 载敏 感 压 力 补 偿 系 统 ， 泵 单 油 独 供 给该 系统 。 当 回转 单独 动作 时 ， 为 阀前 补 偿 负 则 载敏感 系统 。 回转 油 路 和 工装 油 路 同时 动 作 时 ， 供 泵 油 决定 于 两系统 的最高 负载 压力 。 当工装 油路 最高 负 载 压力 高 于 回转 油 路时 ， 由于单 向 阀阻隔工 装 油压 ， 使
足施 工产量 需求 ； 排放 尽 可 能 小 ， 足 环 保 和 职 业 ③ 满
健 康要 求 。
为 了能 够完全 适 应 立井 施 工 的 挖 掘环 境 ， 保 留 在 液 压传 动和 反铲 等工 作 装 置 的基 础 上 ， 改传 统 柴 油 机
驱 动为 电动 机驱 动 。一 方面延 续 了液压 挖掘机 的 大部 分 优点 ， 另一 方 面 ， 根 本 上 消 除 了柴 油 机 废 气 的 危 从
心 负载敏 感压 力补偿 变量 系统 ， 充分 利 用反馈 ， 更加合 理 、 面地 设计 了液压 系统 ， 全 克服 了立 井施 工的 空 间限
制， 解决 了传统挖 掘机 的环 境 问题 。
关键 词 ： 电动挖掘 机 ； 液压 系统 ； 负载敏 感 中图分 类号 ：Ｈ１７ 文献 标识码 ： 文章 编号 ：０ ０－ ５ （ ０ ２ ０ －０ ００ Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ） ３０ ２ －３ ４
整车转向性能， 对框架车的经济性和实用性 的提高具
有 重要 意义 。
参 考文献 ：
［ ］ 李增刚． Ｄ ＭＳ 门详解与实例 ［ ． ３ ＡＡ 入 Ｍ］ 北京 ： 国防工业 出
版社 ，０ ６ ２０．
［ ］ 赵静一 ， １ 程斐 ， 周生保 ， ． 等 自行式框 架车液压 控制系统 的
计包 括工 装 油路 和 回转 油路 。 １ ）工装 油路
液压 系统采 用 Ａ １ Ｏ型液 压 泵 控制 系统 ， 图 ４ １Ｖ 如
所示 。该 系统 由以下 两部 分组 成 。
工作 装置 和行 走 油路 （ 回转 外 ） 除 简称 工 装 油 路 ， 采用 阀后 补偿 分流 比负载敏 感 压 力补 偿 （ Ｓ 系统 ， Ｌ） 具 有抗饱 和 功能 ， 作 原 理 如 图 ２所 示 。在 每 个 操 纵 阀 工
负载 敏感 压力 补偿 系统 的不足 之处 。
２ ３ 各执 行机 构 液压 系统设计 ．
２ ）回转 油 路
新 型挖 掘机 液压 系 统 设 计 中 ， 回转 油 路 与工 装 把 油路 独立 ， 用 阀 前 补 偿 负 载 敏 感 压 力 补 偿 （ Ｓ 系 采 Ｌ） 统， 整个 系 统 与 工 装 油 路 呈 并 联 状 态 ， 工 作 原 理 如 其
阀如 图 ５ ｂ所 示 。 ２ ）回转 液压 回路
图 ３ 工 装 油 路 工 作 原 理 图
由于挖掘 机车体 转 动惯 量 大 ，
液压 挖掘 机 的 回转 机构 在进行 启 动 、制动 和突然 转 向
２ ２
液 压 与 气动
２１ ０ ２年 第 ３期
啼 Ｉ ｌ
…
处 于下位 ， 变量 油缸 上 腔 进压 力 油 ， 腔 回油 ， 马 达 下 油
统 ， 原理 如 图 ６所示 。 其
Ｉ 厂 ＿ ＿
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１减 压 阀 ．
２制动操纵阀 ．
３平衡 阀 ．
４ 限压阀 ．
５ 变 速 阀 ．
二目
…
图 ７ 行 走 液 压 回 路
３ 结 语
新 型挖 掘机液 压 系统设计 从立 井施 工 的具体 情况 整个 回转液 压 系统 中主要通 过两 个并联 二级 溢流 出发 ， 在整个 设计 过程 中很 好 地解 决 了施 工过 程 中空
液 压挖 掘机作 为 一 种 常用 的机 械设 备 ， 于其 操 由 作 方便 、 障率低 且 易 于维 修 ， 故 因而 被 广泛 应 用 ， 际 实 的工程 运用 说 明了 主 阀进入各 执行 元件 ， 阀分为 两组 ， 主 一组 控制左 行走 、 回转 、 杆 ； 一组 控 制 右行 走 、 臂 、 斗 。各 斗 另 动 铲 组 控制 阀分别 由独 立柱 塞 泵 供 油 ， 阀 的操 纵 采 用 液 主 压控 制方 式 ， 过操 纵驾驶 室手 柄控 制 比例 减压 阀 ， 通 不 同的操纵 位置 可 以获得 不 同 的控制 压 力 ， 同 的控 制 不
阀杆节 流 后 ， 设压 力补 偿 阀 ， 均 然后 通 过方 向阀 向各 液
压 作用 元 件供 油 。
图 ４ Ａ１ Ｖ 型 液 压 泵 控 制 系统 １ Ｏ
（ ）恒功 率 阀和杠 杆式 恒功 率装置 。恒 功率 阀 Ａ １
为一 个 三位 四通 阀 ， 通过 Ａ阀 弹簧 力 的平 衡 作用 来 实 现泵 的平衡 。整个 功 率装 置采 用 杠 杆 机构 的原 理 ， 杠
阀缓 冲 回路作用 ， 现制动 减压 、 流油压低 和驱 动增 实 溢 压 、 流 油压高 的 功 能。 回转 操 纵 阀 的先 导 操 纵油 压 溢 Ｐ 作用 在油 马达 驱 动侧 油 路 的溢 流 阀上 ， 驱 动侧 的 使
压力 对应 于主 阀不 同 的滑 阀开度 ， 而控 制 执 行 元 件 从 的工作速 度 。整 个液 压 系统可分 成下 面几 部分 ：
具有重大现实意义。针对立井施工特殊的工作环境 ， 对挖掘机提出了新的要 求 ： 尺寸小 ， ① 必须能够满足 井下工作面空间狭小的施工要求 ； 挖掘力和斗容满 ②
２１ ０ ２年第 ３期
① 多路阀液压系统（ 主油路 ） ； ② 液 压泵 控 制液压 系 统 ；
液压 与 气动
２ １
回路油 路得 不到 供油 ， 由于 两路是 并联 系统 ， 油优先 流 向负载压 力低 的回转油 路 ， 实现 回转 ； 回转 油路高 于 当 工装 油路 最 高负 载压 力 时 ， 回转 油压 通 过 单 向 阀传 至 工装 油 路负 载压力 补 偿 ， 而 工装 和 回转 负 载压 力 均 从 衡相 等 ， 执行 器供 油 由各 自操 纵 阀的 开度 大 小 直 接 各
图 １ 挖 掘 机 液 压 系 统 组 成 收 稿 日期 ：０ １１ ＿ ２ １ ．１２ ４
害， 不仅保障了作业人员的健康 ， 而且节省了通风系统
的大量 资金 耗费 。 小 了各 轴线 车轮转 角 误差 和转 向油 缸输 出力 ， 善 了 改
作者简介 ： 杨志勇（ ９ ９ ） 男 ， １８一 ， 福建 省三 明市泰 宁县人 ， 在
读硕士研究生 ， 主要从事矿 山机械方 面的研究工作 。
研究 ［ ］ 中国工程 机械学报 ，００，（ ）５ ５ ． Ｊ． ２ １ ８ １ ：１— ５ ［ ］ 郭朋彦 ， ２ 石博强 ， 肖成勇 ， 多轴线液 压板挂 车转向机构 等．
优化设计 ［ ］ 工程机械 ，０ ８３ （ ） ３ Ｊ． ２０ ，９ ２ ：２—３ ． ７
程 度成 为一 个重要 的现 实课题 。
挖掘机 液压 系统组 成 如 图 １所示 。为 了尽可 能 的
减小 整机 的体 积 ， 井施 工 新 型 液 压挖 掘机 液 压 系 统 立 选用 闭 中 心 负 载 敏 感 压 力 补 偿 变 量 系 统 （ Ｓ） 以 Ｌ ，
Ｙ ２２ ５ Ｂ ． Ｍ型 防爆 电机 为 动 力 ， 动 机 带 动 双 联 可 变 ２ 电 排量 轴 向柱塞泵 和先 导 齿 轮 泵 ， 液压 主泵 输 出 的压 力
操纵 。
２ ２ 液 压 泵 控 制 系统 设 计 ．
③ 各 液压 作 用元 件 液压 子 系统 ， 括动 臂 、 包 斗杆 、 铲斗 、 回转 和行 走液 压 系统 ；
④ 多路阀操纵和控制液压系统。 ２ 挖掘 机 液压 系统 设计
２ １ 多路 阀液压 系统设计 ．
多路 阀液压 系统 直接 确定 了液 压泵 向各 液压 作用 元件 的供 油 方式 ， 定 了液 压 挖 掘 机 的工 作 特 性 。设 决
等运 动时会 引起 很大 的液压 冲击 。特别 是在 回转 过程 力 兼补 油作用 ； 平衡 阀则 防止 下坡 时超 速 。