推土机工作装置液压系统先导阀与多路阀的匹配
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面#并且保证由工作装置自重在油缸中产生的高压 油经该阀到先导阀的压力保持在&$", CR;以下$
在产品试制初期#发现这套系统的控制存在一 定的不足$先导阀控制下的换向阀的启动性与调速 性都比较差#在操纵先导阀手柄后#换向阀不能进 行小开口控制和微动调节#当操作手柄到达某一位 置时换向阀突然开启而直接达到中开口位置#使得 铲刀动作不易控制#作业质量低$
于中开口位置$ 从式 !&" 中可以 看 出’ 等 式 的 右 边 由 A 项 组
成’根据等式的特性’如同时增大等式左边项与等 式右边的某一项后’两者的相互关系受到其他项的
影响就会变小$
因此提高先导油液的作用压力’同时相应提高
复位弹簧力’可使二者更好地匹配$ !!" 先导阀调压柱塞的受力分析$ 先导阀调压柱塞的受力为+
润滑情况%加工精度等因素决定(
#%& ’’’ 阀 杆 启 动 过 程 中 的 瞬 间 液 动 力 # 与 阀 杆移动的速度有关#即仅与阀口开度
的变化率有关(
!收 稿 日 期 "!""#$"#$&! !通讯地址" 刘瑞军，河北省宣化东升路!&号
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!""#$"% !上半月刊"
!#& ### 多 路 换 向 阀 阀 杆 的 复 位 弹 簧 力 $
经过反复试验’把 3 型换向阀的复位弹簧钢 丝直径由!)提 高 到!)$!’ 而 自 然 长 度 不 变’ 在 提 高了刚性的同时也增加了弹簧的预紧力’同时相应 提高了先导阀柱塞调压弹簧的弹性系数$
经过改进后’一方面把多路换向阀由铲刀下降 位到浮动 位 的 转 换 压 力 点 提 高 到 &$H CR; 左 右’ 加宽了下降位的控制范围’ 变 化 范 围 在 "$,,"&$) CR;之间’相 应 地 增 大 了 先 导 阀 操 作 手 柄 摆 动 范 围’提高了先导操纵微动性$另一方面是该压力点 的提高’使得由铲刀下降位到浮动位的转换范围由 "$.#"&$&!CR;左 右 改 变 为 &$)""&$H"CR;’ 使 得浮动位的操纵感觉更明显$由于先导阀操作手柄 总成上装了机械定位机构’机构在定位过程中需要 一定的行程’占据了操作手柄摆动角的一部分’故 调压范围有一段不可用$表&为改进前后数值的对 比$
7! 问 题 分 析
!&" 多路换向阀的阀杆受力分析$ 在阀杆启动过程中受到的作用力为&
!"S#$ T#& T#%& 式 中 !!’’’ 先 导 阀 输 出 的 控 制 油 压 (
"’’’ 多 路 换 向 阀 的 阀 杆 截 面 积 (
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#$’’’多路换 向 阀 的 阀 杆 与 阀 体 之 间 的 最 大静 摩 擦 力#由 阀 杆 与 阀 体 材 质%
量$ 在采用定量泵供油时’阀杆节流配合安全阀溢
流来实现调速的液压回路中’执行元件的速度主要 取决于多路阀阀杆的位移情况’而多路阀阀杆的动 作由上述几个因素决定$经分析’先导阀与多路换 向阀不能很好地匹配$在以先导油液作为控制介质 的油路中’先导控制油靠逐渐建立起来的压力去克
服弹簧力的作用’一方面没有机械连杆直接的力反
推土机工作装置液压系统先导阀与多路阀的匹配
刘 瑞 军! ， 程 江 琳" （&$ 河北宣化工程机械股份有限公司，河北!宣化!"H,&",；!$ 郑州宇通重工有限公司，河南!郑州!),"",&）
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MN( O54+657
! ! 宣化工程机械股份有限公司生产的 ’&#,P!系 列推土机已成功推向市场#该机首次在国内推土机 工作装置液压系统上采用了先导操纵阀进行控制$
的影响’另一方面实际情况要求先导阀具有一定的
操作阻力’故 !!" 式中的摩擦阻力可以忽略不计$
综上所述’先导阀的输出压力决定于调压柱塞 的移动量即操纵手柄的摆动角度$
G! 改 进 后 的 情 况
对于具有 3 型机能的四位阀来说’实现铲刀 的上升与下降所需要的一次压力’先导阀对其输出 的 压 力 范 围 在 "$,""$.#CR;之 间 & 而 为 实 现 浮 动 位’先导阀对 其 输 出 的 二 次 压 力 的 范 围 在 &$&!" &$AA CR;$可以 看 出’ 关 系 到 换 向 阀 的 启 动 性 与 调速性 的 一 次 压 力 调 压 范 围 比 较 窄’ 仅 为 !!S "$)#CR;$
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式中’! 为先导阀输出的控 制 油 压&"&为 调 压
柱塞的面 积&(& 为 调 压 弹 簧 的 弹 性 系 数&!’& 为 调
压柱塞的位移’与操纵手柄的摆动角度成正比$
考虑到调压柱塞的配合段较短’几何加工精度
等各方面对其影响较小’不会出现诸如多路换向阀
阀杆的爬行现象’不会对先导阀的输出压力产生大
图 1! 系 统 原 理 图
该机配置的多路换向阀的铲刀控制阀片为 3 型阀#浮动位由 图 & 中 件 &) 的 最 右 位 实 现$ 先 导 操纵阀能够建立二次压力去推动多路换向阀阀杆的
二级弹簧#从而实现下降位与浮动位的切换$先导 阀相对应的控制口加了浮动位机械锁定机构$选择 阀的功能 是 实 现 发 动 机 停 车 后 铲 刀 能 够 降 落 到 地
#&S!’%(T#" 式 中 !#" ### 复 位 弹 簧 力 的 预 紧 力 &
(### 复 位 弹 簧 力 的 弹 性 系 数 & !’### 阀 杆 从 中 位 到 某 一 开 口 量 的 位 移 $ 从式 !&" 中可以 看 出’ 先 导 油 压 对 阀 杆 的 作 用力!" 与复 位 弹 簧 力 #&( 最 大 静 摩 擦 力 #$( 瞬 间液动力 #%&等 均 成 线 性 关 系’ 在 同 一 先 导 油 压 下 改变等式 右 边 任 一 项 均 可 影 响 到 换 向 阀 阀 杆 开 口
采用先导阀作为控制元件的液压系统中#必须 使用相应的液控阀$操作先导阀手柄摆动一个角度 后#其相应 的 输 出 口 就 会 输 出 一 定 压 力 的 控 制 油# 作用在液控多路换向阀某阀杆的一端$通过与该阀 杆复位弹簧共同作用使阀杆保持在一个相应的开口 位置#从而对高压油进行流量控制后到达执行元件# 实现对工作装置的速度与作用力的控制$这种控制 的优点是操作舒适%动作灵敏%微动性好$
1!E1F9 7工作装置液压系统简介
’&#,P!推土机的工作装置液压系统主要包 括 先导操纵阀%液控式多路换向阀%选择阀%定量齿 轮 泵 % 油 缸 等 液 压 元 件 # 系 统 原 理 图 见 图 &$
&%#$ 油泵!!%,%&A$ 单向阀!A$ 选择阀!)$*Q?先 导阀!H$ 换向阀组!%$ 提升油缸!.$ 侧倾缸!&"$ 溢 流阀!&&$ 安全阀!&!$ 过载阀!&)$ 四位 3 型换向阀
馈感觉’另一方面没有机械连杆中手柄摆角与多路
换向阀阀杆位移之间直接对应关系$这样在操纵阻 力很小的 情 况 下’ 操 纵 手 柄 会 轻 易 摆 动 到 较 大 摆 角’此时对应的先导油压升高到一定程度’克服了 弹簧力’会使阀杆突 然 移 动 而 )释 放*$ 其 结 果 是 由先导阀手柄给定的位置决定了阀杆在一开启就处
位 #,!$%
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经上述改进后’先导阀与多路换向阀的匹配性 得到很好的改善$换向阀的启动性有所提高’铲刀 的微调动作基本上满足了设计要求$
!责 任 编 辑 " 杨 晓 光 #
!""#$"% !上半月刊"
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表 1! 改 进 前 后 的 先 导 油 压 与 弹 簧 力
项!!目
多路换向阀的 弹 簧 力,1
改进前 改进后
先导阀的调压 范 围,CR;
改进前 改进后
四位 3 型阀
Leabharlann Baidu下 降
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影响就会变小$
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复位弹簧力’可使二者更好地匹配$ !!" 先导阀调压柱塞的受力分析$ 先导阀调压柱塞的受力为+
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经过改进后’一方面把多路换向阀由铲刀下降 位到浮动 位 的 转 换 压 力 点 提 高 到 &$H CR; 左 右’ 加宽了下降位的控制范围’ 变 化 范 围 在 "$,,"&$) CR;之间’相 应 地 增 大 了 先 导 阀 操 作 手 柄 摆 动 范 围’提高了先导操纵微动性$另一方面是该压力点 的提高’使得由铲刀下降位到浮动位的转换范围由 "$.#"&$&!CR;左 右 改 变 为 &$)""&$H"CR;’ 使 得浮动位的操纵感觉更明显$由于先导阀操作手柄 总成上装了机械定位机构’机构在定位过程中需要 一定的行程’占据了操作手柄摆动角的一部分’故 调压范围有一段不可用$表&为改进前后数值的对 比$
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刘 瑞 军! ， 程 江 琳" （&$ 河北宣化工程机械股份有限公司，河北!宣化!"H,&",；!$ 郑州宇通重工有限公司，河南!郑州!),"",&）
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