装载机液压系统设计

6.0000图文

2.1原系统工作原理及节流损失分析

2.1.1装载机工作装置动臂部分概述

下图为装载机工作装置动臂部分的结构简图。就目前国内大部分装载机而言，其工作装置的

动臂液压缸换向阀2用来控制动臂液压缸的运动方向，使动臂能停在某一位置，并可以通

过控制换向阀的开度来获得液压缸的不同速度。动臂液压缸换向阀是四位六通滑阀，它可控制动臂上升、下降、固定和浮动等四个动作。动臂浮动位置可使装载机在平地堆积作业时，工作装置能随地面情况自由浮动，在铲掘矿石作业时可使铲斗刃避开大块矿石进行铲掘，提高作业效率。当动臂举升的时候多路换向阀执行图示B位置的机能，液压缸无杆腔进油，

有杆腔回油，上升阶段的速度靠控制节流口开度，油液经过节流口有能量损失。

当动臂下降的时候多路换向阀执行图示A位置的机能，液压缸有杆腔进油，无杆腔回油，

为了控制铲斗下降的速度，液压油要通过多路阀节流口返回油箱，铲斗和重物靠自身的重力

就可下落，而工作泵在这个过程中并不泄荷，仍然不断的给系统供油提供压力和流量，这部分压力能通过节流口转变为热能，严重影响液压系统热平衡。

2.1.2能量损失部位分析

装载机的液压系统能量损失主要体现在压力能的损失上，在工作时压力损失主要体现在液

压油经过多路换向阀时的压力损失以及当工作油缸工作腔压力达到或超过工作压力时而引起的溢流损失

1,溢流阀功率损失是很大的，为了减少溢流损失应该在系统中安装限位阀，当系统运动到

快限位时，限位阀配合系统动作，使多路阀回到中位，并且使工作泵卸荷，这样就可以减少

通过溢流阀的能量损失。

2,换向阀节流引起的损失：为了控制工作装置的运动速度，换向阀要对油液进行节流控制，

装载机工作装置液压控制系统所用的多路换向阀实际上就是比例方向阀，能对进口和出口同

时进行节流控制。换向阀的节流使油液流经换向阀时造成能量损失，引起发热，使系统效率

降低，严重时会造成阀不能正常工作。尤其是当动臂下降时，是靠自重下降的，动臂下降很

快，为了控制速度稳定，多路换向阀通过节流产生很大背压，来保持下降速度稳定。动臂从

顶端限位到换向阀开始换向，动臂处于下降状态，压力急剧下降，动臂油缸下腔的压力趋于

稳定状态，但是为了保证下降的稳定，油缸下腔要通过多路换向阀节流产生背压，从下图可以看出，空载下降的背压为3.2aMP，满载下降的背压达到8aMP左右，显然背压很大，会造成很大背压损失，由功率损失公式：

N=牡pQt (W)

式中『一丄作周期

Ap—適过幼臂液伍红换向阀的LL力羞＜)

Q —通过动晉液JK忙换向阀的流址(Z/min)

J 一动臂下降的时问(5)

从上面式子可以看出，为了减少背压产生的能量损失，要尽量减少通过多路换向阀的流量控制好换向阀节流不但减少换向阀本身消耗的能量损失，而且也可以减少管路上单向阀的

压损失。从而能减少工作装置工作过程消耗的能量。所以在保持系统稳定情况下，减小换向阀的节流是犹为重要的问题。

2.2改进系统工作原理及能量损失分析

阀的结构设计上，这方面的工作已趋于完善。因此，进一步的研究工作要扩展到换向阀结构以外的范围。手动先导比例减压阀液控换向阀：

罔2"装栽机1作装誉先昴押制卜渤杵搐竹段进原理荷開

1朋杵箍压缸比硒臂液爪計撫向阀艮盜流阀4 .油締氐養袖器6 ■池压泵人練希樂佝取I &飽益利

如图2.8为装载机工作装置先导控制下动臂部分改进原理简图，当动臂上升的时候，多路阀处于A位置，与原系统相同，当动臂下降的时候，多路阀处于B位，从先导系统过来

的压力油打开液控单向阀7,油缸两腔实现差动连接，并且此时卸荷阀8打开，工作泵直接

泄荷回到油箱，无杆腔的油液一部分流入有杆腔给有杆腔补油，多余的油液经过多路阀节流

回到油箱，实现对动臂下降速度的控制，这样，由于工作泵的泄荷并且系统实现差动，通过

多路阀节流回到油箱的油液减少，从而减少了经过多路阀的节流损失。

223改进系统能量损失的分析

当无杆腔进油，有杆腔回油时，即动臂处于举升阶段，此时系统执行功能和原系统相同，为阻性负载压降的回路系统，能量损失和原系统一样再此不在介绍。当动臂处于下降阶段时

采执行差动连接的形式，此时工作泵泄荷，动臂下降靠自重，无杆腔排出的油液给有杆腔补油，多余的液压油经节流回到油箱以控制下降的速度。

2.4改进系统下降稳定性分析

阳珂—儿）

乍流口的流电系敌

越巧-阀芯枪移为x F的通流面积

Q—液压汕的密度

由式（2.52）可知Cd、P、（A1_A2）为定值，每次的负载F也是定值，所以要

控制下降的速度，只需要根据不同的F适当控制A（x）的大小，所以可以控制动臂下降的速

度，系统可以达到稳定程度。

第三章蓄能器为先导系统供油节能研究

由动臂和铲斗组成的，装载机工作装置的操纵控制，主要是通过软轴操纵多路阀进行控制的，这种操纵方式操纵力很大，劳动强度大，作业效率低。近年来在少数的装载机上采用

了液压先导控制多路阀，液压先导操纵具有安全、舒适、布置灵活及易于实现无级调速，工作液压系统采用了小流量的先导油路控制高压大流量的主油路，使工作装置的操纵力大为降

低等优点，而日益广泛地采用，这种控制系统需要除了工作和转向泵以外的独立压力源，由于各个生产厂家不同、车型不同，所以它的压力源也就有不同的形式。

3.1液压先导系统压力源的形式

1）先导泵+稳流阀、溢流阀+选择阀

此系统当发动机转速在千转以上，先导压力油通过稳流阀使先导油流量稳定在8 —12 L/min （视不同机型确定），溢流阀将先导压力稳定在 2.5—3.5MPa选择阀起发动机熄火降臂作用。该系统又分卡特型（图 3.1）和普通型（图3.2）

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2）制动泵+充液阀+稳流阀、溢流阀+选择阀