挖掘机多路阀详解(1)

第一节多路阀主油路液压系统多路阀是工程机械液压系统的重要部件，它是组成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，决定了工程机械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工程机械作业要求和工况要求。

工程机械多路阀有采用通用的多路阀，但为了更好的满足工程机械的性能要求，不少工程机械采用专用多路阀，专用多路阀液压系统应该是由了解和熟悉工程机械的主机厂来设计。

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。

一，多路阀基本類型工程机械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四通阀（负载敏感阀）系统，两者差异较大，需要分别讨论。

1，多路阀各阀之间油路连接基本方式多路阀各阀之间油路连接方式主要是液压泵压力油向各阀供油连接方式，供油方式不同则多路阀阀杆同时动作，实现多液压动作元件复合动作时，其运动特性和力学特性不同。

多路阀内阀杆油路连通基本方式有串联式、并联式、优先式（串并联）三种。

2 21122112211（a）串联式（b）并联式（c）串并联式图14 多路阀阀杆油路连接基本方式1．串联式（图13（a）所示）前联换向阀的回油口和后联换向阀的进油口相连，串联油路的特点可以实现两个和两个以上液压动作元件同时动作。

液压泵的工作压力是同时工作液压元件压力的总和。

在初期挖掘机上曾采用过这种油路。

但是挖掘机一般都在重负荷下工作，为了使结构紧凑，减轻重量，每个液压作用元件都按液压泵压力设计，不允许两个液压元件串联工作，因此串联油路目前在挖掘机上不采用。

2．并联式（图13（b）所示）液压泵出口压力油并联供给各阀杆，各阀回油并联回油箱，并联油路特点是多路阀杆同时动作时，泵供油首先进入负荷压力最低的液压元件，负荷高的液压元件由于压力低不能动。

要实现多液压元件同时动作，必须通过低负荷阀杆节流，提高系统油压，通过各阀杆开口量控制去各液压元件的流量来实现同时动作时的调速。

因此并联方式要实现复合动作，须有高超的技术。

但是不稳定，随各液压元件负荷变化情况和发动机转速等因素变化。

可以说该油路实现同时复合动作较困难。

3．优先式（串并联式）（图13（c）所示）液压泵出口压力油按上下油优先顺序供油，上游的阀杆打开进行工作时，就把下游阀杆的进油路切断了，因此下游阀就得不到液压泵压力油，就无法动作。

优先阀回油路并联回油，虽然如果上游阀杆不在最大开度位置，部分油会通过节流口流向下流阀，存在下流阀控制的液压元件动作的可能性。

但是严格来说优先油路只能一个液压作用元件动作。

2，多路阀中位卸载方式（1）,开中心卸載:多路阀处于中位不工作时,液压泵所供压力油能通过各阀杆直接回油箱,各阀杆都处于进油口和回油口相通,也就是中位是开式的,我们称它为开中心.（2,）闭中心通过卸载阀来卸载:多路阀在中位时,各阀杆进油口都处在关闭状态,液压泵所供压力油不能通过多路阀,被封闭的压力油,必須通过設立缷载阀来卸荷,多路阀中位是关闭的,所以称为闭中心.第二节开中心多路阀主油路系统一，开中心多路阀油路布置及表达方式挖掘机作业装置复杂动作多，开中心多路阀应采用多种供油方式，除串联式不能采用外，一般采用并联式和优先式相组合的复合油路。

目前开式油路采用六通阀，有两条供油通路：直通供油道：在阀杆中位时，该油道通，可通过各阀杆回油箱，实现中位卸载功能，该供油道是优先式油道，在各阀杆之间可组成优先油路，上游阀杆动作，切断此油道，下游阀杆得不到供油。

并联供油道：并联地向各阀杆供油，在各阀杆之间组成并联油路。

目前挖掘机多路阀上采用的开式油路都是两者组合油路，利用不同的组合方式，可以形成各种形式并联和优先复杂组合的油路系统。

进一步还可以在直通供油道和并联供油道中加上液控阀和电控阀，可实现更为复杂供油关系的阀组，来满足挖掘机复杂多样的作业工况要求。

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，必须把较复杂的多路阀液压系统图尽量简化，去粗取精，突出核心内容，能说明问题，便于理解分析和讨论。

对多路阀来说主要的是供油路线，液压泵是怎样向各阀供油的，它们的供油方式和供油关系。

另外，各阀是怎样回油的，即回油路线和方式。

多路阀主油路是各阀的供油和回游路线，一般回油路较简单，各阀杆都有一条回油道，彼此并联连接，不用表示都能理解。

在挖掘机多路阀中，集成了液压作用元件油路所需的阀，应该把这些属于各液压作用元件的油路部分取掉，把它们放入液压作用元件油路中去讨论。

我们将多路阀主油路以简图来表示，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，因为供油方式决定液压传动特性，尽量减少液压线路,取除掉一些次要液压綫,把液压主要油路尽量以简洁明暸的方式,把它夲质问题表达出来,容易看懂，便于分析研究讨论在各种操纵情况下，可能的供油路线和供油方式，其液压传动路俴特点，其流量分配和功率分配是否符合挖掘机要求。

多路阀液压系统（主油路）简图如图14所示，各阀以长方块表达上面注明该阀控制的液压作用元件，图中只表示供油路线和供油有关的阀（以液压符号表示），将主压力阀也省略不画了。

川崎系列多路阀液压系统现代R200LC-7 多路阀液压系统供油路线：P1泵并联供油道通过D阀向回转阀供油，通过C阀向动臂合流阀和斗杆阀供油。

C阀为回转优先阀。

当回转和斗杆收缩同时动作，回转和动臂举升同时动作时，该阀由回转先导联动操纵或电磁阀操纵，使供向斗杆阀和动臂合流阀节流。

D阀为动臂优先阀，当回转和动臂（或斗杆）联合操纵，为降低回转速度采用动臂优先。

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。

合流功能：动臂提升时单向合流采用直通供油道，经动臂合流阀阀外合流，由动臂提升先导操纵油压P B联动操纵。

斗杆合流采用双阀杆在阀外合流。

铲斗合流：由用户任选，阀回油合流由铲斗先导操纵油压P k联动操纵A 阀。

行走直线性：采用直行阀分泵供油方式。

图16 现代R200LC-7多路阀液压系统（二）开中心多路阀液压系统归纳总结从以上分析可知，开中心六通阀液压系统，要解决双泵合流，作业和行走同时动作直线性等问题，要满足液压挖掘机各种作业工况要求，实现理想的复合动作都较困难的。

为此设计师动了不少脑筋，想了不少措施，增加了各种控制阀，也采用各种控制方法，例如：液压系统连动操纵；设定作业工况用电磁阀来控制；当然，也可以采用微机来控制。

但是由于开中心六通阀液压系统本身特性所决定，要实现复合动作满足各作业工况要求是困难和不理想的，要更好的满足各种作业工况复合动作要求，最好采用中位闭式负载感应压力补偿系统，并充分利用电子控制技术。

现将开中心多路阀液压系统特点归纳总结如下：（一）多路阀的阀组分块和分泵供油，每一阀组有二条供油道、直通供油道和并联供油道。

直通供油道可实现优先供油，并联供油道可实现并联供油。

在设计多路阀时可灵活应用使阀和阀之间组成优先关系或并联关系。

（二）为了满足多种作业工况复合动作要求，还需采用简单的通断型二位二通阀和插装阀，把油从某一油路直接引到另一油路，并往往采用单向阀防止油反流，沟成单向通道。

采用了这个措施，使设计自由度大大增加，可实现更复杂的供油关系，以满足工况需要。

通断阀操纵有以下三种方式：1.采用操纵阀的先导操纵油连动操纵，先导操纵油在控制操纵阀杆移动的同时，连动操纵通断阀。

2.采用操纵阀中增加一条油道，作为控制通断阀的油道，这样在操纵操纵阀的同时，也操纵了通断阀的开和闭。

3.采用电磁阀操纵。

为了实现复杂的供油关系，有时需将以上几种通断阀操纵方式同时应用。

（三）开中心多路阀系统在并联供油给多个液压作用元件时，需解决向谁优先供油问题，例如：动臂优先、回转优先等，在该系统中解决的方法是对非优先供油的油路加上节流装置，采用固定的节流孔或可变节流孔。

固定节流孔结构简单，但调节性能差，不能适应工况变化的要求，可变节流孔调节性能好，能适应工况变化的要求，但结构复杂，一般需要采用电液比例控制，通过人手动电操纵或微机自动操纵。

（四）开中心多路阀一般采用双泵或三泵，有些液压作用元件（动臂、斗杆和铲斗）所需功率大，要合流供油，该系统采用二种合流方式：1.阀内合流：例如双泵合流供给一个阀杆，由该阀杆控制供油给所需合流的液压作用元件，双泵合流的油通过一个阀杆供油，该阀杆的孔径设计需考虑多泵供油所需的流通面积。

2.阀外合流：例如双泵分别通过一个阀杆，在阀杆外合流供油给所需合流的液压作用元件，这样，操纵阀就要增加一个阀杆。

并且这两阀杆要连动操纵。

显然操纵阀结构要复杂些，体积要大些，但由于流经阀杆的是单泵流量，阀杆孔径可小，而且有可能与其他阀杆通用。

（五）作业装置同时动作时行走直线性问题，在开中心多路阀系统有以下三种方式：1.三泵系统：左右行走马达由单独一个泵供油，剩下一个泵供作业装置。

2.采用二位二通阀，使左右行走马达组成并联油路，此方法结构很简单，不足之处是行走和作业同时动作，行走和作业是并联供油关系，因此作业装置动作将引起行走速度波动。

3.采用直行阀，由一泵单独供行走（并联供油），另一泵单独供作业，两者相互独立，因此作业装置动作不会引起行走速度波动。

有些直行阀在直行位置作业和行走同时动作时，作业油路可通过单向阀和节流孔供油给行走，这样作业装置油路多余的油可供给行走马达，以增加行走速度。

（三），开中心六通多路阀存在的问题工程机械初期曾广泛采用六通多路阀，有二条供油路，直通供油路可组成优先油路，中位时直通回油箱进行卸载。

并联供油路，组成并联油路。

把二种油路采用各种方式组合起来，就构成了复杂多变的工程机械油路。

（二）操纵阀的开口特性和调速特性操纵阀在中位时泵压力油P通过直通油道，通过各阀，最后回油箱T，执行器动作时P其调速是采用旁路节流和进油节流的组合，其调速作用是通过阀杆节流，控制去油缸和回油箱的开口量来实现的，如图2（b）所示。

由于是靠回油节流建立的压力来克服负载压力，因此调速特性受负载压力和油泵流量的影响，如图2（c）所示，图中①表示低负载，②表示高负载。

当滑阀行程一定，负荷压力增大，去油缸的流量减小，如图2（d）所示。

从图2(c)开中心阀的調速特性可知:开中心油路油缸起动的阀杆行程与负荷压力和泵的流量有关.随着负载压力增加和液压泵流量的减少，阀杆调速的死区（空行程）增大，而阀杆有效调速范围的行程减小,轻负载时調速区域行程大,操纵性能较好;重负载时,調速区域行程小,调速特性曲线（流量随行程变化）变陡，阀杆行程稍有变化，流量变化大,操纵性能差,当操纵阀杆行程一定保持不变,但由于负载变化和泵流量改变也会引起油缸速度变化，使调速操作性能差。