4负流量控制国产中型挖掘机行走马达总成(纳博特斯克CM35VL)结构原理分析

国产中型挖掘机行走马达总成结构原理分析
导读：
本篇章主要分析负流量控制的国产中型挖掘机的行走马达总成（纳博特斯克CM35VL）的结构、工作原理、行走二速、行走自动降速等功能。

附有大量结构原理图、零部件分解爆炸图、局部液压回路分析图等。

1、行走马达总成概述
国产中型挖掘机驱动整车行走的装置即终传动装置实际由驱动轮、导向轮、支重轮、拖链轮及履带等组成，其中，驱动轮实际为两组直轴式轴向柱塞马达驱动减速机部分带动履带轮的结构，被称为左、右行走。

同时，行走马达排量可变，当马达排量最小时，可实现高速行走；当马达排量最大时，可实现降速增扭的低速行走。

故在实际工作中，行走马达可实现整车的高低速行走功能，即行走二速功能。

国产中型挖掘机所使用的行走马达总成的减速机为双级行星齿轮减速机，在结构上，减速机的外盖兼做马达的安装法兰，行走马达总成的安装位置简图如图1所示。

图1 行走马达总成安装位置简图
图2为该行走马达的结构图。

1-平衡阀；2、3-过载阀；4、5-进油单向阀；6-梭阀；7-二速阀芯；
m1-配流盘；m2-摩擦片；m3-分离片；m4-柱塞；m5-滑靴；m6-二速控制活塞；
m7-制动活塞；m8-制动弹簧；m9-缸体；m10-主轴
A、B口-马达主工作油口；Ps口-二速阀芯换向油口；Dr口-马达壳体排放口；
Tin口-备用壳体排放口；Pp口-工艺丝堵口；Pm1、Pm2-马达测压口
图2 行走马达结构图
该机型使用的行走马达总成基本参数如表1所示。

表1 行走马达总成基本参数
型号纳博特斯克CM35VL
马达排量（mL/r）82.4（高速）/140.5（低
速）
行走溢流压力(MPa)34.3
速度转换压力(MPa)25.5
液压油温度范围（℃）-20～90
2、行走马达基本工作原理
行走马达基本结构与回转马达基本相同，同为直轴式轴向柱塞马达，可参考回转马达相关章节描述，故行走马达本体的基本工作原理不再赘述。

与回转马达基本结构稍有不同的是，左、右行走马达均为变量马达，即行走马达斜盘倾角可变，马达排量可变，但其排量只可以处于其最小排量和最大排量两种排量状态上。

其中，当行走马达处于最小排量状态上时，为行走马达高速行走状态；当行走马达处于最大排量状态上时，为行走马达低速行走状态。

两个行走马达基本结构一模一样，排量变化过程与方式也相同，均需要通过行走二速电磁阀的换向与否来控制行走处于高速或低速状态。

3、行走马达回路分析
1）行走马达总成工作原理描述
图3为某型国产中型挖掘机液压原理图中所示行走马达总成的局部液压回路。

1-平衡阀；2、3-过载阀；4、5-进油单向阀；6-缓冲活塞；7-弹簧制动器；
8-行走马达；9-二速阀芯；10-二速控制活塞；11-减速机；12、13-单向阀
图3行走马达总成局部液压回路
假使动作该行走先导脚踏阀使其对应主换向阀芯换向，最终让A口进油，B口接回油箱管路，如图3所示。

则A口的主进油会使得：①单向阀5被打开以使A口进油达到马达8左腔；①A口的来油冲击经过过载阀2并经其上节流油道到达缓冲活塞6上腔实现缓冲作用；①单向阀12被打开，让A口主油在二速阀芯9进油口处待油；①平衡阀1换向到图示左位。

平衡阀1的换向使得：①马达8的右侧回油管路与B管路沟通；①使得A口进油到达弹簧制动器7制动解除容腔，后该压力油作用在制动活塞对应压力油有效作用面上，克服制动弹簧力解除行走机械制动；①让A口主油到达二速阀芯9控制侧，当满足条件（当二速阀芯9先导控制管路Ps管路有油且马达工作油压达到25.5M Pa时）时，强制推动二速阀芯换向到初始图示左位，实现行走的“自动降速”功能。

此时，该马达正常工作，实现行走功能，A口油液最大工作压力由过载阀3调定，最大为34.3MPa。

当马达8按上述工作状态到操作人员松开行走脚踏阀的过程中，行走主换向阀芯将恢复到初始中位，以使A油道与B油道相连浮动接系统主回油油道。

此时，平衡阀1由于图示两端缓冲节流的作用，将缓慢从图示左位恢复到中位。

由于马
达惯性，马达右侧将产生高压，高压油可通过过载阀3及缓冲活塞6实现缓冲作用，如果压力继续增大，将通过过载阀2卸载；马达8左侧将产生压力急剧降低的空穴，可通过系统主回油油道打开单向阀5向上补油。

同时，弹簧制动器7的制动活塞在制动弹簧作用下，缓慢压紧摩擦片（共3片，与回转马达一样，带内齿，表面粗糙且附着耐磨材料，内齿卡入马达缸体外齿圈）和分离片（共2片，带外齿，外齿卡入马达壳体内齿圈上）以提供机械力抱死马达缸体，制动腔排油通过缓慢关闭的平衡阀回油。

假使动作该行走先导脚踏阀使其对应主换向阀芯换向，如图3，最终让B口进油，A口接回油箱管路，马达反转，工作原理同A口管路进油。

B口最大工作压力由过载阀2调定。

当操作人员在驾驶室监控面板上选择“兔子档”，即使得二速电磁阀换向时，二速阀芯9控制管路Ps则有先导4MPa来油，此时若马达工作压力未达到25.5MPa 时，二速阀芯换向到图3所示右位，则待油的主油即可经过二速阀芯9到达二速控制活塞10使马达斜盘倾角变小，实现马达排量最小时的高速行走状态。

但若在高速行走状态下，马达主油压力达到25.5MPa或以上，则二速阀芯9控制侧（即图3所示二速阀芯左侧）油压也上升到主油油压，此时，二速阀芯左侧受弹簧力与一定作用面上的25.5MPa压力油作用，右侧受到一定面积上的先导4MPa压力作用，阀芯换向到左位，使得马达斜盘倾角变大，马达处于最大排量状态，最终实现行走的“自动降速”。

图4为行走马达局部剖面视图，联系上述工作原理，可以从图中看出，当从A 口进油，B口接油箱时，A口进油可以：①打开单向阀5通过a油道经PA油道到达马达8上腔，如图5所示。

①进油冲击打开过载阀2并经过其上节流油道c到达缓冲活塞6上腔被缓冲；①经过内部油道d到达过载阀3，用该过载阀调定A口油液最大工作压力；①经过平衡阀1的b节流油道到达平衡阀上腔，推动平衡阀向下换向。

与此同时，平衡阀的换向可实现：①马达8下腔回油经过PB油道再经f油道回油至B油道；①使得A口进油经过平衡阀1换向后的e油道到达弹簧制动器7，解除马达机械制动；①使A口进油最终到达二速阀芯实现“自动降速”待油(图中未展示)。

其后，马达正常工作。

1-平衡阀；2、3-过载阀；4、5-进油单向阀；6-缓冲活塞；7-制动器；8-马达
图4 行走马达局部剖面示意图
图5 A口进油时行走马达局部剖面示意图
若实际马达在A口进油，B口接油箱的状态下正常工作，则马达内部主要阀件会处于图6所示的位置下。

即此时，单向阀5处于打开状态，平衡阀1处于换向后的静止状态，过载阀2、3处于关闭状态，缓冲活塞6处于向下的极限位置静止状态，弹簧制动器7内部制动活塞处于向右的静止状态及制动弹簧处于压缩状态，单向阀4处于关闭状态。

图6 A口进油时行走马达稳定工作时局部剖面示意图
各阀若在图6所示的状态下，驾驶室操作人员松开行走脚踏阀，则行走的主换向阀芯会恢复到初始中位，此时，马达A、B口将通过行走主换向阀芯处于浮动接油箱状态。

此时，平衡阀1由于节流口b的存在将缓慢恢复到初始位置。

由于马达惯性，马达8下侧PB管路将产生高压，该高压油可通过过载阀3及其上节流油道到达缓冲活塞6下腔实现缓冲，若压力更高，还可通过过载阀2缓冲。

马达8上侧PA管路将产生压力急剧降低的空穴，可通过单向阀5从主油管A从系统主回油管中补油。

同时，平衡阀的缓慢复位会使得弹簧制动器7在制动过程中缓慢制动，并保证制动活塞腔回油可通过平衡阀正常缓慢回油。

在此过程中，各阀的基本状态如图7所示。

图7 制动时行走马达局部剖面示意图
2）过载阀
在上述工作过程中，A口进油时，过载阀2与缓冲活塞6一起对油液冲击进行缓冲。

图8所示为与进油口A相连的过载阀2，当A口突然来油时，A口油液作用在直径为d的阀芯1
的压力油作用面上，与调压弹簧2进行平衡，当冲击压力达到13MPa左右时，阀芯克服弹簧被打开，同时，A口油液会经过阀芯1上的轴向节流孔到达过载阀弹簧腔，并通过e油道与上图所示缓冲活塞6上腔相连实现缓冲作用。

当缓冲活塞6运动到下行程末端后，由于缓冲活塞6上腔油液无法流动，即过载阀弹簧腔油液无法流动，则在阀芯1左侧弹簧2及油液压力作用下，阀芯1迅速向右关死。

即与进油口A相连的过载阀2与缓冲活塞6一起实现的缓冲作用结束。

1-阀芯；2-调压弹簧；3-阀体
图8 过载阀缓冲工作示意图
在A口进油，B口接回油管路，马达正常工作过程中，如果马达遇到大阻碍而不能动作，则由B口侧过载阀3调定A口最大工作压力。

如图9所示，A口进油还会到达过载阀3的另一油口，当A口压力上升到34.3MPa时，该压力作用在直径为D和直径为d的差面积上，与过载阀3调压弹簧进行平衡，打开阀芯后，通过B口溢流回油箱。

图9 过载阀溢流工作示意图
3）行走二速及自动降速功能
如图10所示，当控制口Ps有油时，且马达主进油管A（或B）油液压力未达到25.5MPa时，Ps口4MPa先导油经过二速阀芯1上部节流油道e进入二速阀芯1上腔，作用在对应压力油有效作用面上，推动二速阀芯克服弹簧5及阀芯1左侧上部主工作油液（A或B来油）在对应压力油有效作用面（阀芯1轴肩直径为D与d的压差面积）上的力向下换向，则二速阀芯1左侧下部A（或B）油液经过打开了的二速阀芯，如图11所示，到达二速控制活塞2压力容腔，推动马达斜盘4绕支撑定位钢球3顺时针摆动。

最终，马达斜盘倾角变小，马达排量变小，可实现行走“兔子档”的高速功能。

若控制口Ps无油，即接回油箱油道时，二速阀芯1将在弹簧力与主油压力产生的力的作用下处于初始位置，则二速控制活塞2压力容腔通过二速阀芯去到Dr油道回油箱，马达在柱塞推力作用下排量最大，行走马达执行“乌龟档”的低速行走状态。

1-二速阀芯；2-二速控制活塞；3-斜盘支撑定位钢球；4-
斜盘；5-弹簧
图10 行走二速阀
假使行走原先在高速行走状态下，即操作人员在驾驶室内选择了高速行走控制开关，二速电磁阀一直通电换向使得Ps口有先导来油。

当行走马达爬坡或遇到大阻碍而使得马达主工作管路A（或B）管路压力上升到25.5MPa，此时，如图10所示，二速阀芯1左侧上部A（或B）口25.5MPa的压力将作用在直径为D与d的差面积上（产生的力向上），与弹簧5的向上的复位力一起，将克服阀芯1上部Ps口压力油有效作用面上的力（产生的力向下），将阀芯1推向上推至阀芯上极限位置，如图12所示。

此时，由于阀芯1的移动，切断了原主油（A或B管路中的工作油液）至二速控制活塞2压力容腔的油路，且将二速控制活塞2的压力容腔沟通了回油箱油路Dr油道，故马达斜盘倾角变大，最终行走马达执行低速行走。

即，操作人员选择了高速行走档使得二速电磁阀通电，监控面板上看到的是“兔子档”灯亮，实际行走马达执行的却是“乌龟档”的速度。

此过程即为行走的“自动降速”功能。

若在上述过程下，若行走马达主工作油口压力下降（下降至低于25.5MPa），则二速阀芯1将重新在Ps口压力、弹簧力及主工作油液压力产生的对应的力的作用下平衡并向下移动换向，使行走马达斜盘倾角变小，行走马达将重新执行排量最小的高速行走状态。

图11 行走二速工作示意图图12 二速自动降速工作示意图
行走马达总成零件图如图13所示。

1-丝堵；2-O型圈；3-二速阀芯；4-螺堵；5-O型圈；6-钢珠；7-弹簧；
8-工艺丝堵；9-螺堵；10-O型圈；11-螺堵；12-阀座；13-阀芯；14-垫片；
15-弹簧；16-O型圈；17-过载阀阀体；18-活塞；19-顶杆；20-调整垫片；
21-O型圈；22-螺堵；23-螺堵；24-O型圈；25-弹簧；26-单向阀阀芯；
27-平衡阀阀芯；28-弹簧座；29-弹簧；30-O型圈；31-螺堵；32-轴承；
33-节流孔闷头；34-工艺丝堵；35-平衡阀单向节流阀芯；36-弹簧；37-O型圈；
38-阀座；39-卡簧；40-螺栓；41-上阀盖；42-定位销；43-配流盘；
44-密封支撑环；45-支撑环；46-支撑环；47-制动弹簧；48-O型圈；
49-O型圈；50-制动活塞；51-制动片；52-摩擦片；53-柱塞；54-卡簧；
55-弹簧垫；56-弹簧；57-缸体；58-顶针；59-挡圈；60-球面衬套；
61-滑靴；62-滑靴压板；63-斜盘；64-二速控制活塞滑靴；65-二速控制活塞；
66-弹簧；67-驱动轴；68-定位螺栓；69-轴承；70-轴封；71-马达体；
72-减速机壳体；73-浮动油封架；74-O型圈；75-油封；76-轴承；77-垫片；78-锁紧螺母环；79-丝堵；80-卡簧；81-太阳齿轮；82-行星齿轮；83-轴承；
84-垫圈；85-轴承衬套；86-挡圈；87-螺栓；88-齿轮架；89-行星齿轮；
90-轴承；91-轴承衬套；92-挡圈；93-驱动齿轮轴；94-弹簧销；95-垫圈；
96-O型圈；97-后盖；98-螺栓；99-O型圈；100-螺堵；101-垫圈；
102-O型圈；103-螺堵图13 行走马达总成零件图。